植硅体释光信号特征及其对测年应用的启示

中国西部青藏高原等地区往往缺乏可供AMS^(14)C测年的炭屑、植物残体等物质,开展传统的^(14)C测年有一定难度。然而,这些地区的现代地表常生长着大量草本植物,在其第四纪沉积物中均发现了丰富的植硅体。探索新的植硅体测年技术流程,可为中国西部地区的第四纪沉积物提供新的有效测年途径。植硅体以其自身的广泛分布性、结构稳定性和保存完整性,在测年应用中具有特殊优势,尤其是植硅体碳可用于^(14)C测年。然而,植硅体碳的^(14)C年龄存在高估问题,这可能是由于前处理过程中的快速氧化作用和高温作用破坏了其结构的稳定性和封闭性,需依据其化学组成和某些物理性质变化识别其结构在高温环境下的细微改变。植硅体作为特殊的非晶质含水SiO_(2),其热释光(Thermoluminescence,TL)与光释光(Optically stimulated luminescence,OSL)信号具有测年潜力,可作为直接比对和替代植硅体^(14)C测年法的另一测年手段,同时其释光性质变化可能对识别其物理结构变化具有参考价值。文中以从干稻草中提取的现代植硅体样品为例,对其进行了一系列条件实验,从而确定了植硅体OSL与ITL_(165)信号的具体测试流程,并进行了不同给定剂量的剂量恢复实验,以探讨其剂量-信号的响应关系及测试流程的可行性和可靠性。结果表明,天然植硅体颗粒存在稳定且易晒退的OSL信号,在较高给定剂量(850Gy)的条件下植硅体存在较显著且稳定的_(165)℃TL峰,OSL信号与ITL_(165)信号均有潜力应用于测年研究,但需要已知年龄的样品进行检验。与此同时,不同退火温度加热后的ITL_(500)曲线具有识别植硅体释光性质和物理结构变化的潜力,退火温度升高至300~350℃时植硅体的结构开始发生改变,至约600℃时已发生不可逆的结构改变且逐渐敏化。这也意味着在提取植硅体的过程中应尽可能使用湿式氧化法而非干灰化法,以避免植硅体的结构封闭性遭受破坏,从而造成植硅体碳的AMS^(14)C年龄被高估。

草地生态系统植硅体碳研究进展

植硅体在硅化作用过程中包裹的部分有机碳被称为植硅体碳(Phytolith-occluded organic carbon,PhytOC),是草地碳汇的重要组成部分。植硅体碳封存对于草地生态系统碳循环的动态平衡具有重要意义,然而,草地生态系统植硅体固碳还没有得到足够多的关注和充分研究。本文对近年来陆地生态系统PhytOC的相关研究进展进行梳理,分析植物PhytOC的形成及封存、土壤PhytOC的积累及其稳定性和不同草地类型PhytOC的分布及储量,探讨人类活动干扰和全球气候变化对草地生态系统PhytOC的影响,提出了未来草地生态系统PhytOC的研究方向,为准确估测全球气候变化背景下植硅体固碳潜力和进一步完善生态系统碳循环模型提供理论依据。

福建琅岐岛表土孢粉与植硅体组合对农业活动的指示

孢粉和植硅体是重建古人类农业景观及环境变化的重要指标,明确它们在表土中的分布规律及其与现代植被组成之间的关系对于精确解释化石孢粉和植硅体数据具有重要的意义。本研究对福建琅岐岛3种土地利用类型的22个表土样品进行了孢粉与植硅体分析,基于地理信息系统和遥感技术,展示了不同类型孢粉百分比的空间分布及其与植被覆盖度间的数量对应关系。孢粉分析表明,以松属(Pinus)为代表的外来花粉普遍存在于表土样品中,这削弱了采样点周围植物的孢粉表现力,导致了果园和农田植被组成与表土孢粉组合间的巨大差异。与此同时,农业收割活动进一步降低了农田植物的花粉表现力。从遥感影像中提取的植被覆盖度数据仅与荒地上的木本植物花粉含量存在较强的相关性(R^(2)=0.7764),这显示茂密的草本植物降低了外来木本花粉的相对含量,证明了该植被类型具有良好的孢粉表现力。植硅体分析表明,表土样品含有丰富的竹亚科(Bambusoideae)、水稻(Oryza sativa)和杂草的植硅体。与孢粉指标相比,植硅体提供了更丰富的草本植物信息。

长潭水库消落带湿地落羽杉林下植被植硅体研究

为揭示消落带湿地生态系统中植硅体的产生和积累规律,在浙江省长潭水库消落带湿地选取落羽杉林下8种草本植物,研究植物植硅体质量分数及植硅体碳产生通量的变化特征。结果表明:8种草本植物植硅体质量分数存在显著差异(P<0.05),其中五节芒(7.54%)、狗牙根(6.36%)、荻(5.27%)植硅体质量分数较高,而三裂叶薯(2.57%)、荸荠(2.29%)和狭叶黄精(1.53%)植硅体质量分数则相对较低。此外,各草本植物植硅体封闭碳的产生通量为0.07~111.19 g·m-2·a-1。在水库消落带湿地落羽杉林下选择栽植如五节芒、狗牙根、荻等具有高植硅体质量分数的禾本科植物,对于增强整个消落带湿地生态系统的碳汇能力具有重要意义。研究结果将为山区水库消落带湿地生态系统植硅体碳汇调控提供有价值的参考。

农田生态系统植硅体及植硅体碳研究综述

植硅体是长期稳定存在于土壤中的无定形二氧化硅,主要运用于农业考古、古气候重建和恢复古植被;植硅体碳是一种很有前景的长期陆地碳封存方式。农田生态系统作为陆地生态系统的一部分,作物种植历史悠久,研究农作物植硅体、植硅体碳含量分布及植硅体形态,能够更好地探究史前农耕文明的发展情况,可以估算农田生态系统植硅体碳汇潜力,有效缓解气候变化。综述了植硅体、植硅体碳在不同作物中的含量与分布、植硅体形态、碳汇潜力及植硅体在农业考古中的作用,并阐明了作物植硅体在未来的发展方向。

杭州西溪湿地植物植硅体产生及其影响因素

在浙江杭州西溪湿地选取18种植物,运用微波消解和Walkley-Black消解相结合的方法,研究了湿地生态系统中不同植物植硅体质量分数及其产生通量变化特征,为沼泽湿地生态系统植硅体碳汇调控提供科学依据。研究结果表明:①18种植物植硅体质量分数有较大的差异(P<0.05),其中蒲苇Cortaderia selloana(7.69%),狗尾草Setaria viridis(7.56%),三数马唐Digitaria ternata(6.88%)和芦苇Phragmites australis(6.60%)等植硅体质量分数较高,槐叶萍Salvinia natans(1.28%),美人蕉Canna indica(1.01%)和凤眼莲Halerpestes cymbalaria(1.11%)植硅体质量分数较低。②湿地植物植硅体与其二氧化硅质量分数有较强的正相关性。在湿地生态系统中,选择一种高植硅体质量分数和高生产力的植物芦苇Phragmites australis栽植,对提高地上植物植硅体的产生通量有重要的作用。③在西溪沼泽湿地生态系统中,地上植物植硅体产生通量为4.48～129.92 g.m-2.a-1,植硅体封闭碳的产生通量为0.16～1.03 g.m-2.a-1,植硅体封闭碳的总产生速率为8.29 t.a-1。

野生型水稻及其低硅突变体中植硅体和植硅体碳的含量与分布特征

【目的】水稻是典型的富硅植物,植硅体沉积在水稻体内可封存有机碳。本文分析不同吸硅能力基因型水稻植硅体含量、形态、分布及其固碳特征,探究水稻植硅体固碳机理。【方法】盆栽试验在浙江大学玻璃房内进行。供试材料为水稻低硅突变体Lsi1和Lsi2及其野生型,所有施肥和管理措施一致。于成熟期,取水稻地上部茎、叶、鞘样品,常规方法测定硅、植硅体、植硅体碳含量。【结果】1)不同基因型水稻体内硅含量、植硅体含量、生物量干物质植硅体碳含量存在显著差异,均表现为突变体显著低于其野生型,大小依次为Lsi1野生型> Lsi2野生型> Lsi2突变体> Lsi1突变体,Lsi1和Lsi2突变体水稻植硅体碳含量显著高于其野生型,大小依次为Lsi1突变体> Lsi2突变体> Lsi2野生型> Lsi1野生型。2)野生型水稻硅与植硅体含量为鞘>叶>茎,而突变体水稻硅与植硅体含量为叶>鞘>茎,水稻叶片中的植硅体碳与生物量干物质植硅体碳含量最高,植硅体碳含量整体分布趋势为叶>茎>鞘,生物量干物质植硅体碳含量整体变化趋势为叶>鞘>茎。3)水稻植硅体含量与硅含量之间呈极显著正相关(P <0.01),高吸硅的水稻植硅体含量高,且形成的植硅体比表面积小,表明植硅体含量及其形态受其遗传特性的影响。植硅体含量与生物量干物质植硅体碳含量之间呈极显著正相关(P <0.01),植硅体碳含量与生物量干物质植硅体碳含量之间呈极显著负相关(P <0.01),表明生物量干物质植硅体碳含量除了受植硅体含量影响,还受植硅体所包裹的有机碳浓度影响。4) Lsi1及Lsi2野生型水稻生物量、植硅体储量、植硅体碳储量显著高于其突变体。【结论】具有高吸硅能力的野生型水稻与其突变体相比,生物量、硅、植硅体、生物量干物质植硅体碳含量增加,分布不同,虽然植硅体碳含量降低,但植硅体碳储量增加。Lsi1及Lsi2野生型水稻比低硅突变体水稻具有更高的固碳潜力。

外源氮和硅添加对毛竹植硅体碳的影响

【目的】探明植硅体和植硅体碳的形成对外源氮和硅的响应,开展外源氮和硅添加对毛竹Phyllostachys edulis植硅体碳碳汇能力的影响研究,以期为竹林碳汇提供理论参考。【方法】通过氮[尿素:0(N_(0))、250(N_(1))、500(N_(2))mg·kg^(−1)]和硅[硅酸钠:0(Si0)、75(Si_(1))、150(Si_(2))mg·kg^(−1)]二因素三水平正交栽培试验,采集毛竹叶、枝、秆、篼和凋落物样品,分析不同处理不同器官植硅体碳质量分数。【结果】随着硅添加量的增加毛竹不同器官及凋落物植硅体碳质量分数均呈上升趋势。不同处理叶、枝、秆、篼及凋落物植硅体碳质量分数分别为3.15~4.68、2.10~3.47、0.30~1.18、1.09~2.15和3.21~4.63 g·kg^(−1),均表现为N_(2)Si_(2)处理植硅体碳质量分数最高,N_(0)Si_(0)处理的植硅体碳质量分数最低。差异显著性分析结果表明:毛竹秆的植硅体碳质量分数在N_(0)Si_(1)和N_(0)Si_(0)处理分别与N_(2)Si_(2)处理间达显著差异(P<0.05)。相关性分析结果表明:植硅体碳与硅质量分数之间及植硅体碳与植硅体质量分数之间呈极显著正相关(P<0.01),决定系数(R^(2))分别为0.4818和0.4632。植硅体碳与碳质量分数之间存在极显著负相关(R^(2)=0.3183,P<0.01)。【结论】外源氮添加有助于毛竹对硅的吸收和有机物质的积累,外源硅添加有助于毛竹植硅体和植硅体碳质量分数的增加以及植硅体碳占碳比例的提高。

野生稻(Oryza rufipogon)保护思考——基于植硅体记录的水稻(Oryza sativa)起源演化分析

水稻起源于野生稻(又名普通野生稻),中国科学家在水稻起源、演化及传播等科学问题上已经取得了重要进展。为深入理解野生稻在水稻驯化过程中发挥的关键核心作用,提高全民生态保护意识,加强野生稻资源保护,从环境生物学角度出发,基于水稻植硅体记录的起源演化阶段进行了总结,讨论了相关热点问题。最新研究结果表明,野生水稻在晚更新世以来广泛分布于长江中下游,为水稻起源提供了必要的条件,水稻起源演化主要经历了5个阶段:①距今24000~13000 a为野生稻采集利用阶段;②距今13000~11000 a为野生稻栽培驯化阶段,距今11000 a左右,水稻驯化成功,稻作农业发展;③距今11000~6600 a为水稻加速驯化阶段,距今6600 a左右水稻不掉粒性状趋于稳定;④距今6600~4000 a为水稻驯化性状稳定发展阶段;⑤距今4000 a左右为籼、粳分化阶段,水稻分化为籼稻和粳稻。普通野生稻被驯化为水稻经历了近万年的漫长过程,可谓来之不易,野生稻资源在水稻驯化过程中发挥了关键核心作用。因此,加强野生稻资源保护,使野生稻种质资源更好地服务于当代与未来,对保障国家粮食安全具有重要意义。

植物生态系统中的植硅体闭蓄有机碳及其在全球土壤碳汇中的重要作用

植硅体闭蓄有机碳（phytolith—occluded organiccarbon，PhytOC）是封存在植硅体中的有机碳。在土壤环境中受到具有高度抗分解能力的植硅体的保护，它可以长期（数千年至万年以上）封存在土壤剖面中，从而成为陆地土壤长期（万年尺度）固碳的重要机制之一。以千年的时间尺度来衡量，估计全球土壤有机碳的平均积累率为2．4g·m^-2．a^-1，其中PhytOC积累贡献了15．0％～37．0％。通过选择种植高产PhytOC的植物物种来增加短期和长期碳汇的途径是存在的。大多数的农作物如大麦Hordeumvulgare，玉米Zeamays，水稻Oryzasativa，高粱Sorghumvulgare，甘蔗Saccharumofficinarum和小麦Triticumaestivum已知是植硅体的生产者。估计全球上述作物每年生产的PhytOC高达（5．08～12．01）×10^6t.a^-1。综述了植物生态系统中PhytOC的形成机制与特征、积累率、提高土壤PhytOC积累率的农学措施及其在全球土壤碳汇中的重要作用。

绿竹和麻竹地上部植硅体碳封存潜力

可以在土壤中稳定存在数千年甚至上万年之久的植硅体碳(phytolith-occluded organic carbon,PhytOC)是陆地植物生态系统长期碳封存的重要机制之一。选取福建南靖地区绿竹(Dendrocalamopsis oldhami(Munro)Keng f.)和麻竹(Dendrocalamus latiflorus Munro)两种重要丛生竹为研究对象,采集其竹叶、竹枝和竹秆样品,用微波消解法提取植硅体,采用碱溶法测定植硅体中碳含量,以比较两种丛生竹的植硅体碳封存潜力和封存速率。结果表明:绿竹和麻竹林地上部不同器官中Si含量变幅分别为4.95—37.53 g/kg和2.01—34.05 g/kg,植硅体含量变幅分别为3.35—100.80 g/kg和1.57—84.06 g/kg,两者地上部不同器官中的含量大小顺序均为叶>枝>秆。绿竹和麻竹林地上部不同器官干物质中的植硅体碳含量变幅分别为0.51—2.85 g/kg和0.17—2.22 g/kg。绿竹和麻竹林地上部PhytOC储量变幅分别为5.1—13.9 kg/hm^2和1.2—6.3 kg/hm^2。绿竹和麻竹地上植株不同器官中的最高PhytOC储量分别为枝和叶。绿竹和麻竹地上部PhytOC总储量分别为24.3 kg/hm^2和11.1 kg/hm^2。绿竹和麻竹林地上部PhytOC封存速率分别为0.051—0.131 t-e-CO_2hm^(-2)a^(-1)和0.0099—0.0139 t-e-CO_2hm^(-2)a^(-1),以绿竹和麻竹的最高PhytOC封存速率计算,我国绿竹林和麻竹林的地上植株部每年可分别封存1965.29 t CO_2和1520.11 t CO_2。

稻田生态系统中植硅体的产生与积累——以嘉兴稻田为例

在嘉兴杭嘉湖平原实验基地,以嘉花11、浙粳37、宁81、祥湖301、秀水09等5个品种水稻及其0—10cm表层土壤为研究对象,运用微波消解和Walkley-Black的方法,研究了稻田生态系统中植硅体的产生和积累通量,为了解植硅体在稻田生态系统硅和碳生物地球化学循环中的作用提供科学参考。结果表明:(1)植硅体含量在不同品种水稻中嘉花11、宁81和祥湖301高于浙粳37和秀水09,在各器官中鞘>叶>茎>根>穗;(2)水稻植株植硅体产生通量为1269.59 kg hm-2a-1,其中地上部分为1203.44 kg hm-2a-1,地下部分为66.15 kg hm-2a-1,在种植50a的稻田0—10cm土壤中的积累通量为40.38 kg hm-2a-1;(3)选择嘉花11等高植硅体含量品种进行推广种植,对提高水稻植硅体产生通量及其包裹大气中CO2通量有很大的作用。

绿竹生态系统植硅体碳积累与分布特征

植硅体封存的有机碳（phytolith-occluded organic carbon，PhytOC）已被证明在生物地球化学碳硅循环中具有重要的作用。为了解绿竹Dendrocalamopsis oldhami生态系统中植硅体碳的分布与积累特征，于2014年12月在中心产区浙江省苍南县利用标准地调查方法，采集了不同年龄（1～3年生）、不同器官（叶、枝、秆）、凋落物和土壤样品，分析了硅、植硅体、植硅体碳质量分数。结果表明：绿竹地上部分硅、植硅体、植硅体碳质量分数大小表现均表现为凋落物〉叶〉枝〉秆，其中植硅体碳的质量分数分别为4．28，3．16，0．28，0．04g·kg^-1，植硅体碳总积累量为22．64kg·hm^-2，大小顺序为叶（13．22kg·hm^-2）〉凋落物（5．74kg·hm^-2）〉枝（2．71kg·hm^-2）〉秆（0．96kg·hm^-2）；林地土壤硅、植硅体、植硅体碳质量分数均随着土层厚度的增加而呈降低的趋势，0～100cm土壤中植硅体碳储量为1302．60kg·hm^-2。绿竹植株体内植硅体质量分数与硅、植硅体碳质量分数之间的相关性达极显著（P〈0．O1）或显著（P〈0．05）水平，土壤植硅体碳质量分数与总有机碳质量分数之间也具有极显著（P〈0．O1）相关性。

中国亚热带5种林分凋落物层植硅体碳的封存特性

【目的】森林生态系统的植硅体碳是一种长期（数千年）封存的土壤有机碳,对全球固碳有重要意义。本研究旨在估测中国亚热带森林凋落物层的植硅体碳贮量。【方法】以中国亚热带5种常见林分类型（毛竹林、杉木林、马尾松林、阔叶林和针阔混交林）的凋落物为研究对象,收集地表凋落物并采集0-10 cm土层土样,用微波消解法提取凋落物及土壤中的植硅体,并测定植硅体中的碳含量。【结果】不同森林凋落物Si O2含量表现为毛竹林（152.50 g·kg^-1）〉阔叶林（13.96 g·kg^-1）〉针阔混交林（12.55 g·kg^-1）〉杉木林（7.62 g·kg^-1）〉马尾松林（6.59 g·kg^-1）;凋落物植硅体含量表现为毛竹林（180.20 g·kg^-1）〉阔叶林（14.67 g·kg^-1）〉针阔混交林（11.49 g·kg^-1）〉马尾松林（11.36 g·kg^-1）〉杉木林（5.58 g·kg^-1）;凋落物中植硅体碳含量表现为毛竹林（4.34 g·kg^-1）〉阔叶林（1.07 g·kg^-1）〉针阔混交林（1.04 g·kg^-1）〉马尾松林（0.67 g·kg^-1）〉杉木林（0.50 g·kg^-1）;凋落物现存生物量表现为阔叶林（3.20 kg·m^-2）〉马尾松林（2.51 kg·m^-2）〉针阔混交林（2.38kg·m^-2）〉杉木林（1.88 kg·m^-2）〉毛竹林（1.45 kg·m^-2）;5种林分凋落物中的Si O2含量与植硅体含量极显著正相关（R2=0.940 5,P〈0.01）;植硅体含量与植硅体碳含量（R2=0.950 0,P〈0.01）以及植硅体碳中有机碳含量与凋落物中植硅体碳含量（R2=0.7018,P〈0.01）均极显著相关;毛竹林、杉木林、马尾松林、阔叶林和针阔混交林凋落物层中的植硅体碳贮量分别为0.231,0.034,0.062,0.125和0.090 tCO2·hm^-2;毛竹林、杉木林、马尾松林、阔叶林和针阔混交林0-10 cm土层的植硅体碳贮量分别为0.492,0.217,0.352,0.362和0.448tCO2·hm^-2。【结论】5种林分均能通过凋落物植硅体将植硅体碳封存到土壤中;毛竹林凋落物中植硅体碳含量、凋落物和土壤的植硅体碳贮量在5种林分中都表现为最高;若以中国亚热带毛竹林年凋落物量3.6 t·hm^-2a^-1计算,毛竹林凋落物的植硅体碳封存速率为0.057 tCO2·hm^-2a^-1。本研究得到的中国亚热带中5种林分凋落物的植硅体碳贮量数据为进一步评价中国亚热带森林生态系统植硅体碳封存潜力提供科学依据。

北亚热带麻栎林土壤植硅体碳储量研究

【目的】研究北亚热带麻栎Quercus acutissima林土壤植硅体碳(PhytOC)质量分数及剖面分布规律,探讨不同林龄麻栎林土壤植硅体碳储量的差异。【方法】以江苏省句容市不同林龄麻栎林土壤为研究对象,按照0~10、10~20、20~40、40~60 cm分层取土壤样品,测定植硅体和植硅体碳质量分数,并估算麻栎林土壤植硅体碳储量。【结果】土壤有效硅质量分数为45.7~153.3 mg·kg−1,随土层深度增加而增大,各分层之间有效硅质量分数差异不显著,不同林龄麻栎林土壤有效硅质量分数差异显著(P<0.05)。幼龄林和成熟林土壤植硅体、植硅体碳和植硅体中有机碳质量分数均随土层深度增加先增大后减小,而中龄林则随土层深度增加而减小;不同林龄之间土壤植硅体、植硅体碳、植硅体中有机碳质量分数差异显著(P<0.05),而各土层之间差异均不显著。土壤植硅体碳和总有机碳质量分数比值(PhytOC/TOC)为0.36%~1.49%,大致随土层深度的增加而增大;不同土层之间PhytOC/TOC差异不显著,但各林龄之间差异显著(P<0.05)。土壤植硅体与植硅体碳质量分数之间呈极显著正相关关系(P<0.01),植硅体碳与有效硅质量分数之间无相关性;麻栎林土壤植硅体碳储量为1.15~1.47 t·hm−2,幼龄林、中龄林、成熟林土壤的植硅体碳储量占有机碳储量的比例分别为0.80%~1.50%、0.73%~1.10%、0.36%~0.67%,占比较小。【结论】受土壤理化性质、淋溶作用等的影响,植硅体和植硅体碳质量分数在不同林龄麻栎林土壤剖面中的分布具有一定的差异性。植硅体碳储量占有机碳储量的比例较小,但随土层深度的增加而增大,表明植硅体碳较其他形式的碳更加稳定。从时间尺度上来讲,植硅体碳汇是森林长期碳汇的重要组成部分。

浙江南部亚热带森林土壤植硅体碳的研究

植硅体封存有机碳（Phytolith—occluded organic carbon，PhytOC）是一种稳定的有机碳形态。它由植物自身硅化作用产生，在植物死亡或凋落后归还于土壤，从而影响森林生态系统稳定性碳库的储量。本文以浙江庆元县5种不同亚热带典型森林立地土壤为研究对象，利用不同土层深度（0～10cm、10～30cm、30—60cm和60～100cm）土壤样品，分析土壤植硅体含量和植硅体碳含量，并估算土壤中植硅体碳储量。结果表明，毛竹林、杉木林、针阔混交林、阔叶林和马尾松林土壤植硅体含量（土壤剖面平均值）变化范围在8．14～19．74gkg-1，其中毛竹林土壤植硅体含量最高。而植硅体中PhytOC平均含量最高的为马尾松林（24．31gkg-1），最低的为针阔混交林（13．06gkg-1）。土壤PhytOC／TOC比值随土层深度增加而急剧增加。统计分析表明，不同林分下土壤硅含量与土壤植硅体含量呈极显著相关关系（P〈0．01），与土壤PhytOC含量之间呈显著的正相关关系（P〈0．05）。我国亚热带毛竹林、杉木林、马尾松林、阔叶林和针阔混交林1m土体PhytOC总储量分别为1．988×107、4．025×107、2．575×107、2．542×107和0．340×107t。

土壤植硅体碳稳定性的研究进展与展望

植硅体碳(phytolith-occluded organic carbon,Phyt OC)是一个重要的长期(数千年)陆地碳组分,从而成为陆地土壤长期固碳的重要机制之一。植硅体碳的稳定性对全球陆地土壤碳库贡献比植硅体碳储量要大得多。综述了土壤植硅体碳的形成机制与特征,研究植硅体碳稳定性的重要意义以及影响植硅体碳稳定性的因素:不同植被类型产生的植硅体碳的稳定性存在显著差异,不同生长环境下同一植被类型的植硅体碳稳定性也存在差异;古土壤中的植硅体碳稳定性大于幼年中的土壤;植物植硅体的形态组合能够响应土壤盐碱浓度及pH值的变化;湿度和降水等影响植硅体的数量、大小、形态组合以及碳、氧同位素;大气二氧化碳浓度对植硅体的类型、大小比率等产生影响;植硅体的硅铝比值越低,稳定性越高。

缙云山4种林分土壤植硅体碳分布特征

森林生态系统中丰富的植硅体可以将部分有机碳封存于土壤中,形成稳定的碳库,对全球碳平衡起到重要作用。以重庆市缙云山的竹林、阔叶林、针叶林和针阔叶混交林4种亚热带森林植被为研究对象,研究不同林分下土壤植硅体及植硅体碳在0~20、20~40、40~60和60~100 cm土壤剖面上的分布规律。结果表明,整个土壤剖面(0~100 cm)上,不同林分下竹林土壤有机碳含量和储量、土壤植硅体和植硅体碳含量及植硅体碳储量均最高,显著高于其他3种林分(P<0.05)。4种林分下有机碳和植硅体碳含量呈现一定的表层(0~20 cm)富集现象,并呈现随土层深度增加含量减少的趋势。相关性分析发现,植硅体和植硅体中的有机碳存在显著的负相关关系(P<0.05),而与植硅体碳存在极显著的正相关关系(P<0.01)。缙云山4种林分中,竹林土壤有机碳含量、储量,植硅体、植硅体碳含量、储量均为最高,是较好的富碳森林类型。

小麦秸秆植硅体碳增汇潜力研究

植硅体碳(PhytOC)是土壤碳稳定存在的一种重要形式,对生态系统长期碳增汇具有重要意义。为精确评价小麦秸秆植硅体碳增汇潜力,以山东省临沂市典型农作物小麦为研究对象,采用微波消解法提取小麦秸秆植硅体,用元素分析仪分析了小麦秸秆植硅体有机碳含量。结果表明:小麦秸秆植硅体含量和秸秆植硅体碳含量分别为19.86~37.78 g/kg和1.38~1.70g/kg;小麦秸秆PhytOC储量、碳封存潜力、碳增汇潜力分别为8.30~12.18 kgC/hm^(2)、31.89~44.65 kgCO_(2)/hm^(2)、0.17~2.01 t CO_(2)/a,南部平原地区高于北部山地丘陵地区,土壤养分是影响小麦秸秆植硅体碳封存的重要因素。据估算,1984~2020年,随着小麦单产量的提高,临沂市小麦秸秆植硅体碳封存潜力明显升高(15.75~41.14 kg CO_(2)/hm^(2)),小麦秸秆植硅体碳增汇潜力明显增加(7.05~14.43 t CO_(2)/a),36年临沂市总计固定411.52 t CO_(2),小麦秸秆植硅体碳汇效应显著。研究结果可为区域小麦碳增汇的精确评价提供科学依据。

湿地生态系统植硅体及其封存有机碳研究进展

湿地是生态系统的重要组成部分,其在演变发育过程中储存了大量环境变化信息,同时,其碳储量巨大,在全球生态系统碳汇中占据重要地位。植硅体作为气候变化的指示剂、长期碳封存的途径,在古环境和全球碳汇研究中备受关注。研究湿地生态系统植硅体及其封存有机碳,对探讨湿地中植被类型变化、重建区域古生态环境、估算长期碳封存潜力,以及调节全球碳循环和应对全球气候变暖等方面具有重要意义。因此,在查阅、梳理国内外相关研究文献的基础上,从湿地生态系统植硅体的形态与分类、含量与分布及影响因素等基础研究,提取技术研究,以及在湿地古生态环境和全球碳汇潜力中的应用研究3大方面进行归纳与比较,并对未来湿地生态系统植硅体的研究方向进行展望,可为未来开展湿地生态系统植硅体与植硅体碳汇研究提供借鉴。