中國東部森林土壤中植硅體積累和硅形態(tài)分布研究.pdf

1、雖然目前有關(guān)植硅體封存有機碳（phytolith-occluded organic carbon,PhytOC）形成機制有一定的不確定性，但是其對作為地質(zhì)時間尺度上的凈碳匯，在全球生物地球化學(xué)碳循環(huán)和大氣CO2濃度的調(diào)控中發(fā)揮著重要的作用。本研究選取我國東部地區(qū)不同的森林生態(tài)系統(tǒng)土壤為研究對象。運用逐級化學(xué)提取法、重絡(luò)酸鉀外加熱氧化法、偏硼酸鋰熔融-稀硝酸溶解法、分光光度法、重液懸浮等方法來測定土壤中植硅體及非結(jié)晶硅的含量。研究熱帶和亞

2、熱帶不同森林生態(tài)系統(tǒng)土壤中植硅體的積累特征，并且對不同氣候帶花崗巖風(fēng)化殼剖面中非結(jié)晶態(tài)硅的分布特征進行研究。為森林生態(tài)系統(tǒng)中植硅體長期的生物地球化學(xué)碳匯研究提供一定的參考。
　?。?）以亞熱帶地區(qū)的毛竹林、杉木林、板栗林土壤剖面為研究對象，通過測定三種森林生態(tài)系統(tǒng)土壤剖面中植硅體及植硅體碳的儲量來研究不同森林類型對土壤中植硅體碳積累的影響。研究結(jié)果表明，三種森林生態(tài)系統(tǒng)土壤剖面中植硅體及植硅體碳的含量均隨著土壤剖面深度的增加而明顯

3、的降低；毛竹林土壤剖面中植硅體碳的儲量（3.91t ha-1）明顯的高于板栗林（2.67t ha-1）和杉木林（1.18t ha-1）土壤剖面中植硅體碳的儲量。研究地區(qū)土壤剖面中植硅體碳的儲量在0～40cm范圍內(nèi)，隨著剖面深度的增加而增加；在40～100cm范圍內(nèi)，隨著剖面深度的增加而降低。毛竹林土壤剖面中植硅體碳占土壤有機碳的比例明顯的大于板栗林和杉木林土壤剖面中植硅體碳占有機碳的比例。所有的研究結(jié)果表明不同的森林類型對其土壤剖面中植

4、硅體及植硅體碳儲量有很大的影響。
　　（2）在亞熱帶和熱帶地區(qū)選擇花崗巖和玄武巖風(fēng)化殼為研究對象。通過測定不同風(fēng)化殼中植硅體及植硅體碳的儲量來研究氣候和巖性對土壤中植硅體碳積累的影響。研究結(jié)果表明，亞熱帶地區(qū)花崗巖風(fēng)化殼和玄武巖風(fēng)化殼中植硅體碳含量分別為0.31±0.02mg g-1和0.13±0.03mg g-1；熱帶地區(qū)花崗巖風(fēng)化殼和玄武巖風(fēng)化殼中植硅體碳含量分別為0.12±0.02mg g-1和0.04±0.01mg g-1

5、。土壤剖面中植硅體碳含量的分布與植硅體的含量分布一致，兩者之間存在著顯著性相關(guān)（玄武巖風(fēng)化殼：R2=0.477，p<0.01；花崗巖風(fēng)化殼：R2=0.603，p<0.01）。所有的研究結(jié)果表明氣候和巖性對土壤中植硅體碳的積累有很大的影響。
　　（3）亞熱帶地區(qū)花崗巖和玄武巖風(fēng)化殼中植硅體碳的儲量分別為2.75±0.23t ha-1、1.98±0.37t ha-1；熱帶地區(qū)花崗巖和玄武巖風(fēng)化殼中植硅體碳的儲量分別為1.77±0.22

6、t ha-1、0.57±0.08t ha-1。亞熱帶地區(qū)花崗巖風(fēng)化殼和玄武巖風(fēng)化殼中植硅體的周轉(zhuǎn)時間分別為1018年和960年；熱帶地區(qū)花崗巖風(fēng)化殼和玄武巖風(fēng)化殼中植硅體的周轉(zhuǎn)時間分別為584年和433年。亞熱帶地區(qū)植硅體的周轉(zhuǎn)時間明顯大于熱帶地區(qū)，并且同一氣候帶不同土壤剖面之間的植硅體周轉(zhuǎn)時間沒有明顯的差異。這表明相對于巖性差異來講，氣候?qū)ν寥榔拭嬷兄补梵w周轉(zhuǎn)的影響更大。
　　（4）亞熱帶和熱帶花崗巖和玄武巖風(fēng)化殼中有效硅含量的

7、變化范圍是0.036mg g-1～0.545mg g-1，并且隨著土壤剖面深度的增加而增加。玄武巖風(fēng)化殼中有效硅的含量明顯大于花崗巖風(fēng)化殼中有效硅的含量。玄武巖風(fēng)化殼中植硅體含量與有效硅含量之間有明顯的正相關(guān)（R2=0.208,p<0.05）；而花崗巖風(fēng)化殼中植硅體含量與有效硅之間存在著負顯著性相關(guān)（R2=0.241,p<0.05）。這表明在花崗巖風(fēng)化殼地區(qū)（特別是亞熱帶花崗巖風(fēng)化殼地區(qū)）額外的施加硅肥（例如：巖粉施加等），可以有效的增

8、加土壤中的生物地球化學(xué)碳匯。
　?。?）以中國東部地區(qū)不同氣候帶的花崗巖風(fēng)化殼為研究對象，通過測定土壤剖面中的非結(jié)晶態(tài)硅含量來研究氣候?qū)◢弾r風(fēng)化殼中硅形態(tài)的影響。研究結(jié)果表明酸可溶態(tài)硅、可氧化態(tài)硅、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硅、無定形硅的含量變化范圍較大。非結(jié)晶態(tài)硅在不同氣候帶的分布表現(xiàn)出較大的差異，這表明氣候?qū)ν寥榔拭嬷蟹墙Y(jié)晶態(tài)硅分布有較大的影響。
　?。?）當(dāng)植物死亡或凋謝后，植物體內(nèi)形成的植硅體會歸還到土壤中。植硅體分解產(chǎn)生的