不同食性蚂蚁对热带雨林土壤甲烷排放通量及其源/汇过程的影响机制
批准号:
32060281
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
王邵军
依托单位:
学科分类:
全球变化生态学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王邵军
中文摘要
目前,关于热带森林土壤大型动物如何调控土壤氧化/还原功能微生物主导的甲烷排放过程研究十分缺乏,严重制约人们对甲烷源/汇机制的理解。蚂蚁活动改变甲烷代谢微生物、相关酶、厌氧微生境、土壤无机氮等环境条件,进而调控甲烷通量及源/汇过程。特别是不同食性蚂蚁对甲烷排放具有不同贡献。以热带雨林为实验地,选择“植食性、腐食性、杂食性”3种蚂蚁,揭示不同食性蚂蚁筑巢特征、巢地理化性质对甲烷排放的影响特征;揭示不同食性蚂蚁巢穴中功能微生物对甲烷排放通量的贡献;探明蚂蚁通过影响“肠道产甲烷菌、土壤产甲烷菌及可溶性C/N抑制氧化”而调控甲烷产生(源)的机制;探明蚂蚁通过影响“甲烷氧化菌、氧化酶及理化性质”而调控甲烷氧化(汇)的机制。试图阐明不同食性的蚂蚁种类对热带雨林土壤CH4通量及源/汇过程影响的机制。
英文摘要
At present, there is lack of the research about how soil macrofauna regulate the methane emission process through mediating the involving oxidation-reducing microorganisms in tropical forest. This would seriously restrict the understanding of methane emission and source/sink mechanism.The activities of ants change methane-metabolizing microorganisms and enzymes, anaerobic habitats, and soil inorganic nitrogen pools, and other soil nutrient environment, thereby regulating methane flux and source/sink processes. In particular, different feeding ants have different contributions to the methane emission. A tropical rain forest was selected as the experimental site. In this sites, we chose three ant species with different feeding-habits (i.e., plant feeding, humus feeding and omnivorous) to study the effect of ant species on CH4 emissions. We used the field experiment of nest and non-nest comparation to reveal the effect of different nesting characteristics and nest physicochemical properties of different feeding ant species on soil methane emissions. Furthermore, we would identify the contribution of functional microorganisms of different-feeding ant species to soil methane flux. In situ interstitial anaerobic culture experiment, we investigated the regulating mechanism of methane production (source) under the influence of ants on "intestinal methanogens, soil methanogens, and soluble C/N inhibiting oxidation".The mechanism of regulating methane oxidation (sink) by ants affecting "methanooxidizing bacteria, oxidase and physicochemical properties" was investigated by using "methanooxidation experiment of undisturbed soil".This paper attempts to elucidate the mechanism of influence of different feeding ants on CH4 flux and source/sink processes in tropical rain forest.
目前,有关土壤大型动物如何介导“功能微生物而调控CH4源-汇过程”的认识相当模糊。以西双版纳热带雨林不同退化阶段(石灰山雨林、高檐蒲桃热带次生林、橡胶人工林)为研究样地,探明了热带森林退化过程中“不同食性蚂蚁筑巢-土壤理化性质-甲烷产生菌与氧化菌-甲烷源/汇过程-CH4排放”之间的耦合机制。研究内容与发现主要包括:1)揭示了热带森林退化过程中土壤CH4排放季节变化规律。随热带森林退化,土壤CH4排放通量持续增加,而CH4吸收汇则显著减少。2)探明了不同食性蚂蚁筑巢及土壤理化性质对CH4排放通量的影响机制。不同食性蚂蚁筑巢对土壤CH4排放通量的贡献:植食性蚂蚁显著大于捕食性和腐食性蚂蚁(1.79~3.13倍);食性类型、蚂蚁密度、Shannon多样性显著影响CH4排放速率;蚂蚁筑巢显著提高热带雨林土壤温湿度、微生物量碳及碳氮组分含量、降低pH和容重,进而促进CH4排放(29%~125%)。3)阐明了蚂蚁巢穴功能微生物结构/多样性、氧化还原酶、氧化还原电位对CH4排放的影响机制。蚂蚁筑巢主要通过影响产甲烷菌(95.6%)、氧化菌(95.0%)、氧化还原电位(90.2%)、氧化还原酶(73.4%)等间接或直接调控CH4排放。4)植食性蚂蚁巢穴CH4还原速率显著高于捕食性(1.5倍)和腐食性蚂蚁(2.4倍)。不同食性蚂蚁筑巢主要通过介导土壤氧化还原状况、微生物量碳氮、古广菌门和甲烷杆菌属丰度、Shannon多样性及碳氮养分变化,进而调控热带森林土壤CH4还原动态。5)植食性蚂蚁巢穴CH4氧化速率显著大于捕食性(2.21倍)和腐食性蚂蚁(3.23倍)。不同食性蚂蚁筑巢主要通过改变土壤总孔隙度、氧化还原电位、微生物碳氮含量、根瘤菌目、类型Ⅱ的甲基孢囊菌属丰度和多样性等的状况,进而调控热带森林土壤CH4氧化及汇动态。研究结果,不仅填补了“大型土壤动物-微生物耦合驱动”热带森林CH4源-汇过程的科学认识,而且能为温室气体国家清单编制提供决策支持。
基于13C和15N稳定同位素示踪探索马陆驱动热带雨林温室气体排放的过程及机制
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批准号:32271722
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:王邵军
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依托单位:
蚂蚁筑巢定居对热带森林土壤氧化亚氮(N2O)排放的影响及其机制
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批准号:31660191
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:39.0万元
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批准年份:2016
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负责人:王邵军
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依托单位:
蚂蚁在西双版纳不同演替阶段热带森林土壤二氧化碳排放中的作用及其机制
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批准号:41461052
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:51.0万元
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批准年份:2014
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负责人:王邵军
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依托单位:
国内基金
海外基金