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我室在土壤有机质对湿地碳排放的温度敏感性调控机制方面取得进展

湿地储存了29-45%的陆地土壤有机碳(SOC)。甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)是湿地有机碳分解的主要气体产物,也是以全球变暖为主要特征的气候变化的主要原因。由于CH4的全球变暖潜能至少是CO2的28倍,因此在持续变暖的背景下,确定CH4和CO2排放的温度敏感性之差(EM:C)对于预测未来湿地碳排放至关重要。当EM:C为正值时,则表明在升温条件下CH4相对CO2的排放量增加。以往的大多数研究主要集中在水文变化对EM:C的影响,表明湿地水文条件可能是驱动EM:C变化的最重要因素。然而,湿地的EM:C不仅受水文条件的影响,而且还从根本上受到土壤微生物组对碳基质利用性的影响。但是,关于土壤有机质如何调控EM:C仍有待进一步揭示。

我室梁玉婷研究员课题组联合丹麦奥胡斯大学、美国俄克拉何马大学、瑞士苏黎世联邦理工学院、清华大学、北京大学、复旦大学、中国科学院地球环境研究所、遗传与发育生物学研究所等国内外研究单位在土壤有机质调控湿地碳排放的温度敏感性方面取得了重要进展。相关研究成果以” Relative increases in CH4 and CO2 emissions from wetlands under global warming dependent on soil carbon substrates”为题,已在线发表在《自然地理科学》(Nature Geoscience)上(https://doi.org/10.1038/s41561-023-01345-6)。

该团队利用全球数据库和大陆尺度的实验研究,表明全球湿地EM:C取决于土壤C:N化学计量比,并且在不同水文条件下,EM:C均随着土壤C:N的变化而变化,主要机制是由于土壤C:N影响微生物对有机碳的分解。研究发现,随着全球变暖,全球范围内仅有23%面积的湿地的甲烷相对排放会减少。这个研究为预测全球湿地气候变暖- CH4反馈的强度提供了支持。

该成果得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等的支持。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41561-023-01345-6

CH4和CO2排放的温度敏感性之差的全球分布格局

我室在根系微生物协助水稻耐酸抗铝研究机制方面取得进展

酸性土壤占全球潜在耕地的40%至50%,而生长在酸性土壤中的作物容易受到铝毒胁迫,这被认为是仅次于干旱的第二大非生物胁迫。铝中毒往往导致作物缺乏矿质营养,影响作物生产性能。世界上约13%的水稻生长在酸性土壤中,其抗铝毒的生理、遗传和分子机制已被广泛研究,而铝抗性相关基因则为在酸性土壤中培育高产作物品种提供了潜在的工程靶点。根际微生物群作为植物的第二基因组为作物抗逆和生长提供了重要支持。然而,在酸性土壤中植物-微生物相互作用对保护水稻抵抗酸铝毒性的潜在益处仍有待进一步揭示。

我室梁玉婷研究员课题组联合加州大学伯克利分校、中国科学院遗传与发育生物学研究所等国内外研究单位在合成菌群(SynComs)协助水稻耐酸抗铝的机理研究方面取得了重要进展。相关研究成果以”Root microbiota confers rice resistance to aluminum toxicity and phosphorus deficiency in acidic soils”为题,已在线发表在《自然食品》(Nature food)上(https://doi.org/10.1038/s43016-023-00848-0)。同时受到主编邀请撰写Research Briefing “Aluminium-resistant bacteria boost crop yield in acidic soils”(https://doi.org/10.1038/s43016-023-00863-1)。

该团队利用单细胞拉曼技术开发出了高效耐铝的SynCom。研究结果表明,在酸铝毒性土壤条件下,SynCom对水稻具有显著促生作用。与对照处理相比,接种SynCom使水稻产量提升了26.36%,并使根中的铝含量降低了26.5%。此外,研究表明SynCom对酸铝土壤中水稻生长和生产的促生效果优于非酸铝毒性土壤条件,如叶绿素含量和生物量分别提高了0.06~23.3%和8.77%。SynCom表面有机阴离子官能团与质子相互作用形成中性分子的质子化过程是SynCom缓解水稻酸铝胁迫的主要机制。此外,SynCom通过增加根际溶磷菌的丰度,促进有机磷和残留态磷向可利用磷的转化;另一方面,SynCom在细胞内形成聚磷酸盐,实现磷的有效周转,进而诱导水稻浅根系发育。该研究阐明了SynCom在提高水稻抗酸铝与缓解土壤磷缺乏方面的潜在机制,为提高酸性土壤上作物产量和农业可持续发展提供了一种基于植物-土壤-微生物相互作用的潜在解决方案。

该成果得到中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等的支持。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s43016-023-00848-0

https://www.nature.com/articles/s43016-023-00863-1

酸性土壤中SynCom协助水稻抗铝耐酸的促生机制

“学术期刊助力黑土地健康研讨会”会议通知

为深入贯彻落实习近平总书记“梨树模式值得总结推广” “要把黑土地保护作为一件大事来抓,把黑土地用好养好”系列讲话指示精神,在总书记考察吉林梨树三周年之际,中国科学院东北地理与农业生态研究所联合南京土壤所,拟定于2023年8月21日-23日,举办研讨会与现场考察,推动黑土地保护与利用的理论创新与技术交流,诚邀国内外同行参加!

8月22日上午,将举办“学术期刊助力黑土地健康研讨会”。邀请资深著名专家,回望我国黑土地研究的科学历史,展望研究现状及未来发展趋势,推动黑土地科学重大成果在国内核心期刊报道,加快《土壤学报》、《地理科学》、《土壤》、Pedosphere、Chinese Geographical Science、《土壤通报》、《湿地科学》和《土壤与作物》等卓越期刊建设、助力黑土地科学发展。

8月22日下午,将举办“黑土地学科前沿研讨会”。邀请7位专家,介绍黑土地分支学科与土壤健康的前沿进展与应用,包括土壤化学、黑土地理学、黑土物理学、黑土生物学、黑土环境、黑土地力、梨树模式等。

8月23日,将开展中国科学院梨树万亩示范区推广技术考察。

《土壤学报》和《地理科学》等期刊一直是我国黑土地科学成果报道的主阵地。早在1934年,李慶逵先生发表了《中国土壤之概述》,首次描述了东北黑土;1937年熊毅先生发表《土壤颜色之研究》;朱显谟先生1952年发表了《黑龙江东部主要土壤的性质及其分布》;宋达泉先生1958年发表了《东北及内蒙东部土壤区划》,奠定了黑土分类和利用的科学基础。其后,我国科学家围绕黑土区农业发展重大需求,取得了系列标志性成果。

2021年中国科学院联合东北三省一区启动黑土粮仓科技会战后,我国黑土地科学产出进入新的爆发期,增幅高达10倍之多。期望通过举办本次研讨会,更好地学习先辈们面向国家重大需求,勇于实践、敢于创新,建设中文卓越期刊奋斗精神,在新的发展时期,为夯实黑土地国家粮食安全压舱石地位提供战略科技支撑。

一、主办机构

中国科学院“黑土粮仓”专项办公室

农业重大科技项目管理办公室

中国科学院东北地理与农业生态研究所学术期刊中心

中国科学院南京土壤研究所期刊出版与文献情报中心

二、会议内容

时间:2023年8月21日-23日。其中8月21日报到

8月22日上午:“学术期刊助力黑土地健康研讨会”;

8月22日下午:“黑土地学科前沿研讨会”;

8月23日:中国科学院梨树县万亩示范区推广技术考察

地点:中国科学院东北地理与农业生态研究所综合楼五楼

人员:部门领导、专家、青年人员和感兴趣的同行及研究生

三、会议住宿

全季酒店(长春北湖店),长春市宽城区明斯克路与盛德大街交汇处

四、会议报名与联系

  1. 微信二维码报名,请务于2023年8月18日晚上20:00前报名。
  2. 张一枫(手机13578975447;Email: zhangyifeng@iga.ac.cn

五、会议初步日程

821日,Day-1报到
822日,Day-2
上午 学术期刊助力黑土地健康研讨会(中科院东北地理所)

内容1:执行主编、编辑与专家面对面

内容2:资深专家发言:(1)您与土壤学中文期刊的故事;(2)您对黑土地科学历史、发展现状和未来方向的经验之谈;(3)您对打造中文卓越期刊的建议

内容3:青年代表发言(45岁以下):(1)您的主要研究方向和成果介绍;(2)如入选青年编委,应如何发挥作用提升期刊水平https://mp.weixin.qq.com/s/ByAn_qp2U5_YimRUlUOOnA

下午 黑土地学科前沿研讨会

报告主题:土壤化学;黑土地理学理论与实践;黑土物理学与耕地健康;黑土生物学与耕地健康;黑土地力与固碳增汇;黑土环境与耕地健康;梨树模式实践及应用

823日,Day-3
全天 中国科学院梨树万亩示范区推广技术考察

参观中国科学院高家村梨树试验站、泉眼沟万亩试验地、梨树县黑土地博物馆、调研梨树模式升级版等。(返回结束会议)

参会专家  (根据拼音排序) 敖曼、白娥、蔡红光、陈德明、窦森、韩晓增、李禄军、李向楠、梁爱珍、刘焕军、卢萍、商丽娜、隋跃宇、孙德军、田春杰、王光华、王贵满、王爽、魏丹、吴东辉、徐仁扣、于子成、张斌、张春丽、张旭东、张颖、邹文秀……