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。

碱溶分光光度法测定植硅体碳含量

1引言近年来,植硅体碳作为一种了解全球气候变化潜力的稳定型有机碳已被科学工作者广泛研究[1,2]。为进一步对植硅体碳进行深入研究,开发出快速准确检验植硅体中有机碳含量的新方法变得尤为迫切。目前,植硅体碳的测定方法主要有Elementar Vario MAX CNS分析仪法和酸溶法[3,4],前者需要高温条件及特定仪器,难于适应大批样品低损耗、快速经济检测的需求;后者存在环境污染的风险,同时也对操作人员具有一定的安全隐患,本实验建立了强碱快速溶解植硅体，重铬酸钾一硫酸溶液氧化分光光度法定量测定植硅体碳的方法，扩大了检测限度，降低了分析成本。

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。

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。

不同马尾松种源树干植硅体碳封存潜力比较

【目的】植硅体封存有机碳(PhytOC)在减少大气二氧化碳含量、缓解温室效应等方面具有重要意义。本研究旨在研究不同种源马尾松Pinus massoniana树干植硅体碳封存潜力存在的差异,从而筛选出植硅体碳封存潜力较强的马尾松种源。【方法】在浙江淳安姥山林场采集20个马尾松种源树干样品,20个种源分别来自于全国11个省区的20个产地。以各样品总有机碳、植硅体、植硅体封存有机碳质量分数及树干生物量的测定结果来分析不同马尾松种源植硅体碳封存潜力的差异。【结果】20个马尾松种源树干的总有机碳、植硅体、植硅体封存有机碳、植硅体碳质量分数分别变动于467.6~489.6、0.305~0.845、126.8~210.2、0.049~0.128 g·kg^−1;马尾松标准株树干生物量和植硅体碳储量的变动范围分别为76.48~295.39 kg·株^−1和4.83~31.58 g·株^−1;种源聚类分析可以将20个马尾松种源划分为4类,以湖北通山84、广西恭城111、江西吉安63和广西岑溪115植硅体碳封存能力较强的种源为1类;以河南桐柏21、湖南安化72、广东信宜105为代表的7个马尾松种源的植硅体碳封存能力次之;以浙江淳安56、贵州都匀123、福建永定95为代表的8个马尾松种源为第3类;浙江庆元54为植硅体碳封存能力最差的一类。【结论】不同种源马尾松树干的植硅体、植硅体封存有机碳和植硅体碳含量均具有显著性差异(P<0.05)。广西岑溪115的植硅体碳封存能力最强,因此在马尾松生态系统中,可通过推广广西岑溪115来提高植硅体碳封存量。

土壤植硅体碳积累潜力影响因素分析

土壤植硅体封存有机碳(phytolith-occluded organic carbon,PhytOC)是植物在地质历史时期固碳的重要形式之一,不同植物、不同器官、不同组织、不同生长时期的植硅体形态、含量、大小、分布、组合有所不同。土壤中植硅体碳积累潜力主要受气候变化、植物生产力、植硅体固碳效率、植硅体碳稳定性、土地利用方式、农艺措施、国家宏观政策等因素的影响。本文对各因素进行了较深入的分析。同时指出,固碳机理、植硅体固碳高效品种选育、人为干扰下农林生态系统植硅体碳循环过程为今后植硅体碳汇研究的重点。

缙云山不同土地利用方式下土壤植硅体碳的含量特征

植硅体碳是长期封存土壤有机碳的一种形式,对土壤固碳有重要意义.以西南地区常见的6种土地利用方式(针阔叶混交林、竹林、果园、旱地、水田和荒草地)为研究对象,探讨了不同土地利用方式下植硅体碳含量在不同剖面上(0~20、20~40、40~60和60~100cm)的分布规律,并估算了植硅体碳储量,分析了陆地生态系统碳汇特征.结果表明,在6种土地利用方式中,竹林土壤有机碳和植硅体含量在土壤剖面上的平均值均为最高,分别为16.75g·kg^-1和59.66g·kg^-1.在4个土层,竹林土壤植硅体含量均显著高于其他土地利用方式(P<0.05).对植硅体碳而言,6种土地利用方式下的土壤植硅体碳平均含量变化范围在0.55~1.96g·kg^-1,其中竹林各土层的植硅体碳含量都高于其他土地利用方式.竹林土壤植硅体碳总储量(23.45t·hm^-2)显著高于其他土地利用方式土壤植硅体碳总储量(P<0.05).统计分析表明,土壤全硅与土壤植硅体、土壤植硅体碳均表现出极显著的正相关关系(P<0.01).不同土地利用方式下土壤植硅体与植硅体碳的含量总体表现为随着土层深度的增加而下降,存在一定的表层富集现象.

长三角绰墩遗址新石器时期以来间歇性连续稻作证据及其成因探讨

以绰墩遗址2个古土壤剖面(0～200cm)为对象,通过植硅体、有机碳、文化层、14C断代探讨稻作史及成因。结果表明,最大种稻强度在100～116cm(马家浜文化期),随后在75～100cm(马家浜-良渚文化期),种稻强度锐减。其原因并非土壤养分不足;6280aBP以后气候转为干冷,宜种稻的湿地演化为旱地,可能是主因。在160～100cm(马家浜文化期)、100～42cm(良渚-马桥文化期)、42～0cm(宋代-现代)存在间歇性连续稻作。

河南仰韶村遗址原始农业活动研究

分析古土壤特征是获取古环境信息的重要手段,通过研究文化遗址区古土壤特征来推导不同时间尺度下原始农业信息日益成为国内外研究的热点。本文选取河南仰韶文化遗址区内的文化剖面和自然剖面为研究对象,通过对两者的孢粉、炭屑、有机碳同位素、植硅体等古土壤特征定量分析,推测当时的粮食作物等原始农业信息。结果表明:通过分析两者的孢粉、炭屑,发现当古人类活动开始增强后,对于生存、生活所需的植物,古人类有选择性地种植和采摘,导致禾本科含量增加明显,藜科含量也较高,而利用价值不大的植物则因居住、耕作需要而被砍伐、焚烧,导致木本、蕨类含量减少。通过有机碳同位素和植硅体分析,发现在古人类活动的影响下,以C_3植物为主的自然植被类型转变为以C_4植物为主的人工植被类型,其遗址区内农作物以粟、黍为主,并发现有水稻,推测该遗址在仰韶晚期处于"北粟南稻"交错地带。