2003_青年_微生物在栗钙土碳酸钙转化迁移中的作用 (2).doc

国家自然科学基金申请书 学科代码： D0309 受理部门： 收件日期： 受理编号： 第 18 页 共 18 页 国家自然科学基金 申 请 书 您现在还不能填写文档或打印，请根据以下三个步骤操作： 1)如果您是Word2000或以上版本用户，请把Word宏的安全性设为:"中" 方法: Word菜单->工具->宏->安全性->安全级,设置为"中" (如果您是Word97用户，继续执行以下步骤) 2)关闭本文档，重新打开本文档 3)点击"启用宏"按钮，即可开始填写本文档或打印了 资助类别：面上项目 亚类说明：青年科学基金项目 附注说明： 项目名称：微生物在栗钙土无机碳转化与迁移中的作用 申 请 者：李贵桐 电话：010-62892963 依托单位：中国农业大学 通讯地址：中国农业大学，资源与环境学院， 土壤和水科学系 邮政编码：100094 单位电话：010-62893540 E-mail ：lgtong@ 申报日期： 2003年3月10日 国家自然科学基金委员会 基本信息 申 请 者 信 息 姓名 性别 男 出生 年月 1968年7 月 民族 汉族 学位 博士 职称 副教授 主要研究领域 土壤生态学， 生物地球化学 电话 010-62892963 E-mail lgtong@ 传真 个人网页 工作单位 中国农业大学\资源与环境学院， 土壤和水科学系 在研项目批准号 依托单位信息 名称 代 码 10009401 联系人 杜金昆 E-mail jkdu@ 电话 010-62893540 网站地址 合作单位信息 单 位 名 称 代 码 项 目 基 本 信 息 项目名称 资助类别 面上项目 亚类说明 青年科学基金项目 附注说明 学科代码 D0309:环境地球化学与生物地球化学 D0124:人类活动与环境效应 基地类别 预计研究年限 2004年1月 — 2006年12月 研究属性 基础研究 总预算经费 26万元 申请经费 26万元 摘 要 项目研究内容和意义简介（限400字）：针对表层栗钙土中CaCO3的转化与迁移过程，以土壤微生物活动为中心，通过野外调查和室内培养试验，利用14C标记技术和微生物群落代谢图谱技术（CLPP）等手段，研究土壤微生物呼吸活性、真菌/细菌比、植物残体分解产物以及微生物群落代谢特性对土壤碳酸钙转化与迁移的影响，以此确定栗钙土主要植被下土壤CaCO3的平衡状况及其与微生物活性的关系、栗钙土中微生物主要类群的活动对CaCO3沉淀-溶解平衡及HCO3-淋溶的影响、植物残体分解产物在表层CaCO3转化及运移中的作用，并揭示群落水平上的微生物代谢活动对土壤CaCO3沉淀-溶解平衡的影响。 本项目的研究，将增加人们对土壤发生性次生碳酸盐转化机理的了解，特别是土壤微生物活动对土壤CaCO3溶解-沉淀平衡及HCO3-淋溶中的作用，进而了解土壤碳酸盐在全球碳库平衡中的意义和人类活动对其平衡的影响。 关 键 词(用分号分开，最多5个) 栗钙土；碳酸钙；转化与迁移；微生物；评价与预测 项目组主要成员 编号 姓 名 出生年月 性别 职 称 学 位 单位名称 电话 E-mail 项目分工 每年工作时间（月） 1 1968年7月 男 副教授 博士 中国农业大学 010-62892963 lgtong@ 项目负责人 8 2 1956年8月 男 副教授 硕士 中国农业大学 010-62892827 liufj6@ 负责14C测定 5 3 1970年7月 男 讲师 硕士 中国农业大学 010-62893729 caumukg@ 协助负责内容1 8 4 1974年8月 女 博士生 硕士 中国农业大学 010-62892502 linqm@ 参加内容2 9 5 1978年4月 男 硕士生 学士 中国农业大学 010-62892963 anhui_yzc@ 参加内容1 9 6 1976年10月 男 硕士生 学士 中国农业大学 010-62891458 lgtong@ 参加内容1 9 7 8 9 10 总人数 高级 中级 初级 博士后 博士生 硕士生 6 2 1 0 0 1 2 说明: 1. 高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生人员数由申请者负责填报，总人数自动生成。 说明: 2. 第一人必须是申请者，信息从前面自动读入。 经费预算 (单位:万元) 科 目 预算金额 备注（计算依据与说明） 一．研究经费 22.2000 1．科研业务费 10.0000 （1）测试/计算/分析费 4.0000 常规分析，14C分析。 （2）能源/动力费 2.0000 水、电费 （3）会议费/差旅费 2.0000 国内会议2次，野外采样8人次。 （4）出版物/文献/信息传播事务费 2.0000 发表文章，文献检索、复印、网上查询，专业书籍。 （5）其他 0.0000 2．实验材料费 10.0000 （1）原材料/试剂/药品购置费 9.0000 14C材料及后处理，常规试剂。 （2）其他 1.0000 玻璃器材等 3．仪器设备费 1.0000 （1）购置 1.0000 Biolog底物板,微型pH电极，Ca2+电极等。 （2）试制 0.0000 4．实验室改装费 1.2000 喷水装置，土柱固定架，恒温密闭装置，CO2分压控制系统等。 5．协作费 0.0000 6．其他 0.0000 二．国际合作与交流费 0.0000 1．项目组成员出国合作交流 0.0000 2．境外专家来华合作交流 0.0000 三．劳务费 2.5000 研究生生活补助，100元/人月*12月*3人*3年 = 11 800元。放射性工作营养补助费、临时工费、取样雇车费等. 四．管理费 1.3000 总经费的5% 五．其他 0.0000 经 费 总 预 算 26.0000 申 请 经 费 26.0000 其他经费来源（单位：万元） 自然科学基金其他项目资助经费 0.0000 国家其他计划资助经费 0.0000 其他经费资助（含部门匹配） 0.0000 合 计 26.0000 国家自然科学基金项目申请书 报告正文 （一）立项依据与研究内容 1、 项目的立项依据 基本假设： 随着自身发育和人类利用，表层栗钙土中无机碳（主要是碳酸盐）的含量逐渐降低。基于此，本项研究提出如下基本假设：土壤微生物通过呼吸作用和代谢活动，影响土壤碳酸盐的沉淀-溶解平衡，从而导致碳酸盐淋移并在底层土壤淀积，同时也引起无机碳以CO2形式向大气的排放；不同的土壤利用和耕作方式，微生物生物量、群落结构及其活性存在很大差异，这种差异很可能直接或间接地反映在土壤碳酸盐转化上，从而影响土壤碳库在全球碳素平衡中的作用。 研究意义： 土壤不仅是庞大的有机碳贮藏库，无机碳库的数量也极其可观。土壤发生性碳酸盐是土壤无机碳的主体，在全球碳库平衡中具有重要意义。从地质时间尺度上讲，陆地表层CaCO3的淀积是决定大气CO2浓度最重要的机制（Zavarzin, 2002）。中国有大面积的干旱、半干旱土壤，据估计，其中土壤发生性碳酸盐中的碳库约为60 Pg，每年截储CO2-C可达1.5×106 t，对大气CO2的调节作用十分重要(潘根兴，1999)。 目前关于土壤CaCO3的研究，主要集中在的淋失与沉淀速率(段建南等,1999；Egli and Fitze, 2001)、土壤CaCO3对土壤CO2通量的贡献（Li and Wang，2001）以及古土壤中CaCO3对古气候变化的指示作用（刘强，2001）等方面，因为这些方面与大气CO2的浓度变化密切相关。但对土壤中CaCO3转化机理的研究较少，特别是土壤微生物活动在CaCO3转化与迁移中的作用，目前人们还了解得很少。本项目拟以土壤微生物活动为中心，研究栗钙土中CaCO3转化与迁移中微生物的作用，为深入了解土壤无机碳在全球碳平衡中的作用提供理论基础 研究现状： 根据物理和化学原理，在CO2-CaCO3-H2O体系中，CaCO3沉淀-溶解平衡主要受土壤CO2分压控制。CaCO3沉淀的必要条件是溶液相达到过饱和状态，持续溶解的必要条件是固-液接触层中H+、HCO3和Ca2+及时被交换到外围液相。 微生物活动对土壤碳酸盐沉淀-溶解平衡的影响可归为以下四类。① 微生物活动产生的CO2对CO2-CaCO3-H2O体系平衡的影响。因土壤介质的物理阻隔，土壤微环境中的气体与大气之间的交换作用比较微弱，故微生物活动产生的CO2是土壤空气中CO2的主要来源，对土壤溶液中CO2浓度的影响很大。土壤微生物呼吸作用是土壤中CO2产生的主要途径，对CaCO3溶解-沉积动态的影响也最显著（Li and Wang, 2001）。通过微生物的呼吸作用，植物残体中的C可以转化成土壤CaCO3，俄罗斯土壤中的CaCO3就全部来自植物材料分解的CO2(Ryskov and Demkin, 1997)。另外，微生物水解尿素时也可产生CO2，进而影响CaCO3的转化(Bachmeier et al., 2002)。第三，当微生物利用低分子有机酸为单一碳源和能源时，所产生的CO2也可转化为CaCO3，这是土壤有机碳转化为无机碳酸盐的另一条途径(Braissant et al., 2002)。 ② 微生物活动改变其栖息微环境的酸碱度。Roos & Luckner（1984）发现Penicillum cyclopium每吸收利用1摩尔NH4+，就释放出等量的H+，使培养液中pH值降低；相反，Hynes（1990）报道当微生物吸收利用1摩尔NO3-时，释放出等量的OH-或消耗掉等量的H+，使培养介质的pH升高；赵小蓉等（2002）发现土壤中许多溶磷微生物，在分解有机物质时分泌大量的草酸、柠檬酸等十几种有机酸，使培养介质的酸度从pH7左右降低到pH2左右。不同种类的微生物，所产生的质子和酸性的数量和种类差异很大，真菌产生的有机酸量常常是细菌的几倍甚至几百倍。微生物分泌的有机酸种类和数量受有机碳源、氮源及C/N比例等多种因素的影响。 ③ 微生物活动对土壤溶液中HCO3-的直接影响。蓝细菌在中性至微碱性环境中可吸收HCO3-，从而导致CaCO3发生溶解(Thompson and Ferris, 1990)，而一些兼性厌氧细菌（如反硝化细菌、硫酸盐还原细菌等）则通过释放HCO3- 引起CaCO3的沉积(Warthmann et al., 2000)。 ④ 微生物代谢产物对Ca2+、Mg2+等阳离子的络合与螯合作用。土壤真菌产生的有机酸，土壤细菌产生的多糖，均可以络合、螯合土壤溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子，形成有机钙盐（如草酸钙）和阳离子-糖复合物，促使CaCO3溶解（Gadd, 1999; Kang et al., 2002）。 当前，关于微生物对土壤碳酸盐转化影响的研究主要存在3点不足。第一，很少考虑实际土壤利用方式、有机物输入条件等对微生物活性的影响，多在培养基或纯培养条件下研究微生物对CaCO3转化的影响，缺乏与实际问题间的有机联系。第二，强调特定微生物类群的功能，忽视群落生存方式对个体功能的影响。实际上，微生物个体功能的发挥与其所处的微环境条件密切相关，条件不同功能也有所不同，群落中种群之间的相互作用对个体功能的发挥影响很显著(Stotzky, 1997)。因此，应加强特定环境下微生物群落水平上的整体作用对土壤CaCO3转化影响的研究。随着微生物生态学研究手段的日益发展，研究土壤微生物群落结构和群落水平上的整体行为已成为可能(McGenity and Sellwood, 1999)。第三，很少考虑微生物活动对土壤CaCO3淋移的影响，而空间位置对评价土壤无机碳在全球碳平衡中的作用意义重大。 总之，在当前关于土壤无机碳研究较少的背景下，本研究针对栗钙土中无机碳的转化和迁移过程，以土壤微生物活动为中心，利用14C标记技术和微生物群落代谢图谱技术（CLPP）研究微生物生物量构成、呼吸活性、微生物群落结构以及微生物代谢产物对土壤碳酸盐转化与溶迁的影响，从而增进人们对微生物活动在土壤无机碳转化过程作用的了解。 主要参考文献： 1. 段建南，李保国，石元春，严泰来，朱德海。1999。干旱地区团伙碳酸钙淀积过程的模拟。土壤学报。36(3)：318-326 2. 刘强，刘嘉麒，隋淑珍，2001。山西黄土中主要温室气体组分特征。科学通报，46（1）：1~4 3. 潘根兴。1999。中国干旱性地区土壤发生性碳酸盐及其在陆地系统碳转移上的意义。南京农业大学学报。22(1): 51-57 4. 赵小蓉, 林启美, 李保国。2002。C、N源及C/N比对微生物溶磷的影响。植物营养与肥料学报, 8(2): 197-204. 5. Benzerara K, Chapon V, Heulin T, Guyot F, Menguy N, Skouri F, Barakat M 2002 Geomicrobiology of carbonate precipitations at the surface of pyroxenes in an aridic soil. Geochimica et Cosmochimica ACTA. 66 (15A): 69 6. Braissant O, Verrecchia EP, Aragno M 2002. Is the contribution of bacteria to terrestrial carbon budget greatly underestimated? NATURWISSENSCHAFTEN. 89 (8): 366-370 7. Castanier S., Le Metayer-Leverel G. and Perthuisot J.P. 2000. Bacterial roles in the precipitation of carbonate minerals. Microbial Sediments. Riding R.E. and Awramik S.M. Eds. Berlin: Springer-Verlag. 32-39. 8. Chorom M. and Rengasamy P. 1997. Carbonate chemistry, pH, and physical properties of an alkaline sodic soil as affected by various amendments. Australian Journal of Soil Science. 35 (1): 149-161 9. Egli M and Fitze P. 2001. Quantitative aspects of carbonate leaching of soils with differing ages and climates. Catena. 46 (1): 35-62 10. Gadd GM 1999 Fungal production of citric and oxalic acid: Importance in metal speciation, physiology and biogeochemical processes. Advances in Microbial Physiology. 41: 47-92 11. Hynes R J. 1990. Active ion uptake and maintenance of cationanion balance: a critical examination of their role in regulating rhizosphere pH. Plant and Soil, 126: 247-264. 12. Kang SC, Ha CG, Lee TG, Maheshwari DK. 2002. Solubilization of insoluble inorganic phosphates by a soil-inhabiting fungus Fomitopsis sp PS 102. Current Science. 82 (4): 439-442 13. Li TY, and Wang SJ. 2001. Application of carbon isotope for discriminating sources of soil CO2 in karst area, Guizhou. Science in China. (E). 44: 134-137 14. McGenity TJ, Sellwood BW 1999 New approaches to studying the microbial precipitation of carbonate minerals. Sedimentary Geology. 126 (1-4): 5-8 15. Roos W and Luckner M. 1984. Relationships between proton extrusion and fluxes of ammonium ions and organic acids in Penicillium cyclopiu. Journal of General Microbiology. 130: 1007-1014 16. Ryskov Ya.G. and Demkin V.A. 1997. Development of soils and natural environment in the steppes of south Ural in Holocene: An attempt of reconstruction using menthods of stable isotope geochemistry, Pubhchino: ONTI PANs RAN 17. Stotzky G. 1997. Soil as an environment for microbial life. In Modern Soil Microbiology. Eds by J. D. van Elsas, J.T. Trevors and E.M.H. Wellington. Marcel Dekker. 1-20 18. Thompson J.B and Ferris F.G. 1990. Cyanobacterial precipitation of gypsum, calcite, and magnesite from natural alkaline lake water. Geology. 18: 995-998. 19. Warthmann R, van Lith Y, Vasconcelos C, McKenzie JA, Karpoff AM. 2000. Bacterially induced dolomite precipitation in anoxic culture experiments. Geology. 28 (12): 1091-1094 20. Zavarzin, GA 2002. Microbial geochemical calcium cycle. Microbiology. 71 (1): 1-17 2、 项目的研究内容、研究目标,以及拟解决的关键问题。 研究内容： 1土壤微生物呼吸活性、真菌/细菌比及群落代谢特性对土壤CaCO3溶解-沉淀平衡的影响：主要研究在不同数量和种类的有机物质输入条件下，土壤微生物生物量、活性及群落结构的变化特点，以及与无机碳转化的关系 2 微生物代谢产物对无机碳淋移的影响：通过模拟试验，研究微生物分解植物残体过程中产生的水溶性有机物质的数量和主要组成，以及这些物质在碳酸盐溶解与沉淀平衡和淋移中的作用。 3栗钙土主要植被（森林、草原、作物）及利用方式下（不同耕作制度、退耕还林还草），土壤无机碳的贮藏量和分布特点，以及与土壤微生物生物量及其群落结构之间的关系。 研究目标： 通过室内模拟试验，结合实地观测，了解在不同耕作与利用条件下，微生物在栗钙土无机碳溶解、淋移、淀积及转化为CO2过程中的作用及其机制，从而对栗钙土无机碳的平衡进行评估与预测。 拟解决的关键问题 土壤无机碳的转化是化学与生物学综合作用的结果，过程较为缓慢，其转化的CO2容易被生物呼吸作用所释放出来的CO2所掩盖。本研究将采用放射性同位素标记技术，同时结合模拟土壤研究，加大强度，力图对无机碳的转化特别是碳酸盐转化为CO2做出正确的评估。 3、 拟采取的研究方案及可行性分析。 研究方法： 1. 利用14C标记技术，研究在微生物作用下，土壤碳酸盐转化为CO2的数量及特征，以及在土体溶迁行为和影响因素。 2. 采用室内人工土柱和人工喷水的方法，模拟自然降雨过程，配合14C标记技术，通过安装在土壤不同部位的改进型土壤溶液提取器（可提取包括有机可溶物的土壤溶液），了解主要微生物代谢产物对表层土壤CaCO3的溶迁作用 3. 通过采用选择性培养基和选择性抗生素（细菌或真菌抗生素）获得土壤细菌混合液和土壤真菌混合液，分别将不同的混合液加入到灭菌的砂土中，研究不同类群微生物对CaCO3转化的影响。 4. 应用Biolog技术分析不同植被下土壤微生物群落代谢图谱（CLPP），结合14C标记技术，探讨微生物群落代谢图谱（CLPP）与土壤CaCO3沉淀-溶解平衡的关系。 5. 其他测定方法：熏蒸浸提方法测定土壤微生物生物量碳；CO2气量法测定土壤无机碳总量；电位滴定法：测定土壤微生物生物量基础呼吸量（代表微生物活性）和碱液吸收的CO2。 技术路线：见下图。 室内模拟培养试验 栗钙土无机碳的生物地球化学循环特点及平衡状况的分析 土 壤 微生物代谢产物对土壤碳酸盐转化和淋移的影响 微生物活动在碳酸盐转化为CO2过程中的作用及影响因素 实地观测 土壤无机碳含量及分布与微生物生物量特性的关系 实验方案： 研究内容1：微生物活性与组成在土壤无机碳转化中的作用及其机理 试验1：培养条件下土壤微生物呼吸强度对CaCO3溶解的影响 以典型森林、草原、农田土壤为试验材料，加入不同数量的植物残体以形成有机物输入梯度，进而形成不同的微生物呼吸强度；加入一定量Ca14CO3和不同量非标记CaCO3以形成碳酸盐数量梯度。调节有机C/N比和适宜水分，进行室内培养实验。定期测定CO2释放量、微生物量C、水溶性有机C、无机碳及各组分14C丰度，分析土壤微生物呼吸强度对CaCO3溶解的影响。 试验2：培养条件下不同植被土壤中细菌、真菌活动对CaCO3溶解的影响 1 接种方法：采用无CaCO3的砂土，充分灭菌后加入适量Ca14CO3、葡萄糖（50mg/g土）和适量的氮磷，接种不同植被下的土壤细菌混合液或真菌混合液，调节土壤含水量至田间持水量的50%，在密闭容器内25℃下培养2周，定期通气。容器内放有100ml 1mol/L NaOH溶液吸收CO2，用滴定法测定CO2释放量及14C。培养结束时用CO2气量法测定土壤残留碳酸盐及14C，计算在不同类群微生物作用下，碳酸盐转化为CO2数量。 2 选择抑制方法：以不同植被下表层栗钙土为试验材料，进行室内控制条件下的土壤培养实验。加入适量葡萄糖(50mg/g土)、细菌或真菌抗生素和Ca14CO3，同上培养。定期测定CO2释放量、微生物量C、水溶性有机物组成、HCO3-及各组分14C的量，以确定细菌和真菌类群对CaCO3转化的影响。 试验3：土壤干湿交替过程中微生物数量和活性对CaCO3溶解的影响 向土壤中加入一定量14C标记的碳酸钙，同时加入相应的植物材料和适量N、P，调节土壤含水量至约田间持水量的50%，保持水分培养30天后，测定微生物量C和呼吸强度，然后于25℃下干燥。再加水，同前培养和测定。3至5个干湿循环后测定土壤14C残留量。同时以不加有机残体的土壤作对照（微生物量和活性较小）。分析干湿交替过程中微生物生物量和活性对CaCO3溶解的影响，以确定土壤干湿交替过程中微生物数量和活性的变化与CaCO3溶解状况的关系。 试验4：培养条件下不同植被土壤中微生物群落代谢特征与CaCO3溶解的关系 选取典型植被及其土壤（森林植被2~3种、草原植被2~3种、农田作物2~3种）为试验材料，向土壤中加入一定量Ca14CO3，进行室内控制条件下的有机残体分解实验。定期测定微生物群落代谢图谱（CLPP）、微生物量C、水溶性无机C和有机C以及CO2释放量，及相应组分的14C，以建立CLPP与水溶性有机C组成的数量关系，探索CLPP动态与CaCO3溶解动态的关系。 研究内容2：微生物代谢产物对无机碳淋移与淀积的影响。 试验1：不同水溶性有机物对溶液中Ca2+、HCO3-及CaCO3沉淀的影响 选取典型森林、草原、农田植被凋落物各2~3种，在适宜条件下使其分解。分别在分解过程的初期、中期和后期用水浸提，得到不同分解阶段的水溶性有机物。在控制温度和CO2分压条件下，将水溶性有机物加入到CaCO3饱和溶液中，利用pH电极、Ca2+电极测定液相的pH和Ca2+浓度，利用电位滴定法测定HCO3-的浓度。根据加无菌水的对照，比较不同水溶性有机物对CaCO3溶液化学性质影响的差异。根据物理化学公式，定量分析不同来源有机物对CaCO3化学行为的影响。 试验2：不同水溶性有机物对土壤CaCO3转化与迁移的影响 将上述得到的水溶性有机物定期、定量地喷入添加一定量Ca14CO3土柱中，定期测定CO2释放量和土柱剖面上水溶性有机C、溶液HCO3-及各组分14C，培养结束时分层测定土壤14C和碳酸盐总量，以说明植物残体分解过程产生的水溶性有机物对土壤CaCO3转化与迁移的影响。试验用土柱见图1。 图1：“水溶性有机物对土壤CaCO3溶迁“试验用土柱示意图 研究内容3：土壤微生物生物量特征与碳酸盐含量及剖面分布的关系 试验1 微生物生物量特性与无机碳含量及分布的关系 在内蒙古栗钙土地区，选择森林植被2~3种、草原植被2~3种、不同耕作年限的农田3~5种、不同退耕还林还草年限的土地3~5种，分别在春季、夏季和秋季采取土壤，分析表层土壤（0-20cm，根据植被和土壤调整）的微生物生物量碳、真菌生物量、细菌生物量、基础呼吸量、微生物群落代谢图谱、水溶性有机物含量、有机碳、无机碳、pH等项目，同时分析不同层次土壤（20-40cm、40-60cm、60-80、80-100cm，根据钙积层的分布进行调整）无机碳和有机碳含量，以了解实际情况下不同植被和土地利用方式对土壤微生物性质和CaCO3剖面分布的影响。 试验2 土壤无机碳平衡的评估和预测分析 根据上述室内模拟试验和田间调查的研究结果，结合栗钙土地区有机物质输入、土壤性质（包括背景无机碳含量）、水分条件等参数，建立微生物活动与土壤无机C转化与迁移的概念模型，对栗钙土不同利用方式条件下，土壤无机碳的转化和平衡状况进行估算和预测。 可行性分析 1. 科学的逻辑性：土壤碳酸盐是土壤无机碳的主体，其转化包括形成CO2和HCO3-形式的溶迁。微生物代谢活动所产生的CO2、质子、有机络合和螯合物等影响两个过程间的相对平衡；不同的土壤及其利用方式，由于有机物质输入的不同，导致其微生物生物量特性存在较大差异，这种差异将对土壤无机碳的转化产生影响。因此，从有机输入的种类和数量出发，研究其对土壤微生物生物量特性的影响，并将之与无机碳转化藕连起来，符合科学的逻辑性，思路很清晰。 2. 技术路线正确：首先通过室内模拟试验，得到相关过程的机理，再结合实地调查，进而建立微生物活动与栗钙土无机碳转化的概念框架。此外，本研究将采用灵敏的同位素标记技术，有望对碳酸盐转化为CO2做出定量的估算。采用的微生物生态学研究方法，也能够深入地了解微生物生物量特性与土壤无机碳转化之间的关系。因此，本项目的设计完全可行，能够按期圆满完成。 4、 本项目的特色与创新之处。 1） 特色：选题以土壤无机C的转化为研究对象，通过对土壤微生物活动与土壤无机C平衡关系的探讨，全面地认识土壤C库变化与全球CO2排放的关系。 2） 创新：在土壤碳酸盐的化学过程中引入土壤微生物学指标，将土壤微生物生物量、活性及其群落结构与土壤无机碳生物地球化学循环藕联起来，研究微生物活动对土壤CaCO3沉淀-溶解平衡的影响，可以全面而深入地了解土壤无机碳的转化过程。 5、 年度研究计划及预期研究结果。 年度研究计划 2004.01----2004.04 进一步完善试验方案。 准备试验用品，配备试验装置。 预做试验，实际检验仪器、操作方法等的可靠性与可行性。 2004.05----2005.10 进行研究内容1的试验工作。 2005.11----2006.10 总结研究内容1的工作，撰写文章。 进行研究内容2、3的试验工作。 2006.11----2006.12 全面总结项目工作，撰写文章及项目总结报告，提出新的工作设想。 预期研究结果 1） 明确了栗钙土主要植被下土壤CaCO3的平衡状况，以及土地利用方式转变对土壤CaCO3平衡的影响。 2） 明确了栗钙土土壤微生物呼吸活性及细菌、真菌群体对CaCO3沉淀-溶解平衡影响的方式和程度； 3） 增进了对土壤有机碳转化与CaCO3沉淀-溶解平衡关系的理解； 4） 初步认识了土壤微生物群落代谢差异与栗钙土表层CaCO3转化的关系。 通过对上述结果的整理，预计发表论文5~6篇，其中至少2篇被SCI收录。培养研究生2名，协助培养博士生1名。 （二）研究基础与工作条件 1、 工作基础 a) 申请人所在单位长期从事有关土壤溶质运移方面的工作。作为年轻人，可以充分借鉴他们的工作经验，利用他们的实验器材，随时向他们请教。这些有丰富专业知识和实际工作经验的老教师，对项目的顺利执行无疑可以起到十分积极的作用。另外，申请人曾经从事过土壤微生物的分离和培养工作，而所在的实验室目前正在进行土壤微生物的分离和培养工作，这些对本项目的实施均会有实际的帮助。 b) 申请人曾参与的2项国家自然科学基金工作和中澳合作项目ACIAR，以及正在参与的“973”项目，均涉及土壤中碳的转化内容，故对土壤碳循环问题较为熟悉，具有一定的知识储备。其次，申请人目前参加的一些项目，在内蒙古自治区设有试验点，有长期试验站，对项目的野外工作帮助很大。第三，申请人长期在实验室内工作，熟悉相关的仪器设备，动手能力较强，可以保证实验操作的顺利进行。 c) 参加者齐孟文主要从事放射性同位素的测定工作，实际经验丰富，可以保证项目中有关14C测定工作的顺利进行。 2、 工作条件 本项目拟在中国农业大学教育部植物--土壤相互作用重点实验室中进行，该实验室仪器设备较为完备，工作条件良好。 对于本项目尚缺的仪器有：Biolog底物板，恒温、恒压、密闭装置。 3、 申请人简历 主要学历： 1988.9-1992.7 北京农业大学土壤与植物营养系 农学学士 1995.9-1998.7 中国农业大学资源环境学院土壤和水科学系 理学硕士 1998.9-2001.7 中国农业大学资源环境学院土壤和水科学系 农学博士 工作简历: 1992.7-1997.12 中国农业大学资源与环境学院土壤和水科学系 助教 1998.1-2001.6 中国农业大学资源与环境学院土壤和水科学系 讲师 2001.7-- 中国农业大学资源与环境学院土壤和水科学系 副教授 2002.3-2002.8 英国洛桑试验站 访问学者 发表论文： [1] B.-G. Zhang, G.-T. Li, T.-S. Shen, J.-K. Wang, Z. Sun (2000) Changes in microbial biomass C, N, and P and enzyme activities in soil incubated with the earthworms Metaphire guillelmi or Eisenia Fetida. Soil Biology & Biochemistry. 32, 2055-2062 [2] 李贵桐, 李保国, 黄元仿(2002)。碳源与底物对不同层次土壤产生N2O能力的影响。土壤与环境，11(3)，227-231 [3] 李贵桐, 赵紫娟, 李保国(2002）。秸秆还田对土壤氮素矿化的影响。植物营养与肥料学报，8(2), 162-167 [4] 李贵桐, 李保国, 黄元仿, 张宝贵(2002)。较高浓度乙炔抑制秸秆还田土壤硝化作用效果的研究。中国农业大学学报，7(3)，57-62 [5] 李贵桐，李保国，陈德立(2002)。大面积冬小麦夏玉米农田土壤氮素的氨挥发。华北农学报，17(1)，76-81 [6] 李贵桐, 李保国，陈德立(2001)。利用 Bowen 比仪测定大面积农田土壤氨挥发的方法研究。中国农业大学学报，6(5)，56-62 [7] 李贵桐, 张宝贵，李保国(2003)。秸秆预处理对土壤微生物量及呼吸活性的影响。应用生态学报。(接受待刊) [8] 李贵桐, 张宝贵，李保国(2003)。预处理对秸秆分解及无机氮微