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      • 姜明

        所长

      • 王宗明

        党委书记
        副所长

      • 项尚

        纪委书记

      • 李向楠

        副所长

      • 李禄军

        副所长

      所长致辞
        中国科学院东北地理与农业生态研究所于2002年3月经中国科学院批准,由成立于1958年的中国科学院长春地理研究所和成立于1978年的中国科学院黑龙江农业现代化研究所整合组建而成,是中国科学院设立在东北地区的综合性地理学、农学、生态学、环境科学与技术研究机构和人才培养基地,2002进入中国科学院知识创新工程序列...
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    • 概况
        东北地理所现有各类职工500余人,80%以上具有研究生学历。历年入选中国工程院院士1人,双聘院士7人,国家百千万、杰青、优青等国家级人才计划10余人,院级人才计划30余人。国家“973计划”、国家重点研发计划、国家科技基础性工作专项、科技基础资源调查专项、国家科技支撑计划等项目首席科学家10余人,国务院政府特殊津贴获得者60余人。
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  • 科研成果
    • 概要
        60年的耕耘,东北地理所取得了累累的科研硕果。创建了我国湿地学科理论体系,揭示我国湿地形成与发育规律、土壤关键过程与生态功能,研发退化沼泽近自然综合恢复关键技术、湿地植被快速恢复技术和湿地苇-蟹/鱼-稻复合生态模式。阐明了黑土演化过程与驱动机制,揭示了黑土退化特征和肥力调控机理,研发了黑土地肥沃耕层构建关键技术、作物高光效新型种植模式、侵蚀黑土综合防治技术、合作研发了“梨树模式”等黑土保护与利用关键核心技术,支撑“黑土粮仓”科技会战。首次克隆了控制大豆开花期的最大位点基因E1以及控制大豆长青春期性状的经典基因J,在国际上率先建立大豆分子设计育种理论体系和最大容量的大豆突变体库;研发和...
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      • 第十届全国玉米育种大会暨中科玉科企联合体年度工作会议在海南乐东县成功召开
      • 黑龙江三江国家级自然保护区管理局党组书记、局长于小东一行调研东北地理所并签署合作协议
      • 兴安盟行政公署副盟长何伟利一行调研东北地理所
      • 东北地理所与吉林省松原市长岭县签署战略合作协议
      国际交流
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      • 姜明参加地球观测组织(GEO)2023年会议周及部长级峰会
      • 中国科学院国际杰出学者Damià Barceló教授访问东北地理所
      • 姜明率团访问俄罗斯远东地区科研机构
      • 俄罗斯联邦科学水稻中心一行到东北地理所开展合作交流
      • 中美土壤学会“快速进化中的黑土地科学”研讨会在长春顺利召开
  • 研究生教育
    • 概况
        东北地理所是1978年恢复学位制度后,第一批硕士学位授予单位。现有环境科学与工程、地理学、生态学和农业资源与环境四个一级学科博士后流动站...
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      • 东北地理所举行中科院第十七届公众科学日活动
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      • 【科学大院】2022年中国新补充10343个物种,其中最多的是……
      • 【科学大院】灌木“步步入侵”,草原“何去何从”
      • 【中科院之声】野火对于野草,是敌是友?
      • 【科学大院】亮如白昼的夜里,有些植物处境艰
      • 【科学大院】如何保护黑土?有一个“偷懒”的办法
      科普图片/视频
      • 【哔哩哔哩直播2023中科院跨年演讲】邹文秀:“龙江模式”——保护黑土地 共筑大粮仓
      • 关义新-“用好养好”东北黑土
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      • 监督机构
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科研动态

东北地理所在大气CO2浓度和温度升高对黑土区水稻氮吸收以及根际氮矿化研究方面取得进展

来源:农田分子生态学科组

来源:农田分子生态学科组   |  发布时间:2022-10-14   |  【 大  中  小 】

大气CO2浓度和温度升高是未来气候变化最主要的特征。氮素作为水稻生长发育过程中必需的营养元素之一,对产量形成至关重要。然而,在大气CO2浓度和温度升高条件下,有关黑土区水稻对不同来源(土壤和肥料)氮素的吸收及其与产量变化关系的研究较少,CO2和温度双升高如何影响水稻根际土壤氮矿化和相关微生物作用机制也仍不清楚。

东北地理所农田分子生态学科组科研人员选用东北地区主栽水稻品种五优稻1号谱系中不同年代培育的5个水稻品种为试验材料,利用OTC模拟CO2升高(700 ppm)和升温(比环境气温高2℃)条件,采用15N标记技术示踪水稻吸收来源于肥料的氮素,以解析气候变化条件下水稻氮源与产量的关系;采用根箱试验和15N-13C双标技术,探究了大气CO2和温度升高对水稻根际氮矿化和相关功能基因丰度的影响。结果发现:在不施氮条件下,大气CO2和温度升高使5个品种水稻的平均产量和氮吸收分别增加28.4%和25.2%;在施氮条件下,水稻平均产量和氮吸收分别增加23.0%和15.3%(图1,图2)。气候变化条件下,水稻增加的氮吸收主要来自土壤,并且与水稻增产量呈显著正相关关系(图3);而肥料氮的吸收量未发生显著变化。研究还发现,氮肥施用促进水稻对土壤氮素的吸收,而水稻品种改良并没有改变水稻氮素吸收对气候变化的响应。这表明气候变化条件下会加快黑土区水稻土壤氮库的消耗。因此,培育高氮肥料利用率的水稻品种可能是未来黑土区水稻生产应对气候变化的有效策略。


图1 大气CO2浓度和温度升高条件下5个品种水稻的生物量(A)和产量(B)


图2 大气CO2浓度和温度升高条件下,5个品种水稻的总氮吸收以及来源土壤和肥料的氮吸收 


图3 大气CO2浓度和温度升高条件下,氮吸收增加量与产量增加的相关性 

在氮矿化研究方面,发现大气CO2和温度升高显著提高了水稻的氮吸收量和氮矿化量,但并没有显著提高氮矿化效率(图4);大气CO2和温度共同升高使得水稻根际土壤微生物量碳(MBC)和微生物量碳(MBN)均显著升高,同时也显著增加了根际土壤氮矿化基因chiA、pepA、pepN和尿素水解基因ureC的丰度(图5)。表明大气CO2和温度的共同升高促进了水稻根际微生物介导的土壤氮矿化过程,可能会增加土壤有机质分解的风险。


图4 大气CO2和温度升高条件下水稻土壤氮矿化量和氮矿化效率


图5 大气CO2和温度升高条件下chiA、ureC、pepA和pepN基因的丰度

上述研究成果近期发表在一区TOP期刊Agricultural and Forest Meteorology和Biology and Fertility of Soils上,东北地理所博士研究生张锦源为论文的第一作者,于镇华副研究员和金剑研究员为通讯作者。研究得到了黑龙江省自然科学基金重点研发项目(ZD2021D001),国家自然科学基金(42177435),中国科学院战略先导项目(XDA28020201)和中国科学院青年创新促进会(2019233)等项目联合资助。

 

论文信息:

  Jinyuan Zhang, Yansheng Li, Zhenhua Yu*, Jonathan Adams, Caixian Tang, Guanghua Wang, Xiaobing Liu, Junjie Liu, Ashley Franks, Judong Liu, Shaoqing Zhang, Jian Jin*. (2022). Elevated atmospheric CO2 and warming enhance the acquisition of soil-derived nitrogen rather than urea fertilizer by rice cultivars. Agricultural and Forest Meteorology. 324, 109117.

  Jinyuan Zhang, Zhenhua Yu, Yansheng Li, Guanghua Wang, Xiaobing Liu, Caixian Tang, Jonathan Adams, Junjie Liu, Judong Liu, Shaoqing Zhang, Junjiang Wu, Jian Jin*. (2022). Co–elevation of CO2 and temperature enhances nitrogen mineralization in the rhizosphere of rice. Biology and Fertility of Soils.

 

论文链接:

  https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2022.109117

  https://link.springer.com/article/10.1007/s00374-022-01667-4


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