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白洋淀芦苇湿地生态系统中植硅体的产生和积累研究 总被引：1，自引：1，他引：1
植硅体(phytoliths),又称植物蛋白石,存在于大部分植物组织细胞中,主要是依靠植物的根系吸取土壤溶液中的可溶性二氧化硅,在植物细胞或细胞内沉淀硅化而形成的一种固体的非晶质含水二氧化硅颗粒物[1].植硅体主要组成部分是二氧化硅(67％～95％)、水(1％～12％)、碳(0.1％～6％)及少量的无机元素Na、K、 Ca、 Fe、 AL、 Ti等[2],由于其具有较强的抗分解、抗腐蚀和耐高温等特性,可以长时间较稳定地保存在一些岩石和土壤中[3-5],在硅的生物地球化学循环中有着重要的作用,是全球硅循环的重要参与者[6].虽然植硅体作为生物硅的重要组成部分,在全球硅的生物地球化学循环中占据着重要地位,但在湿地生态系统中植硅体产生和积累研究则鲜见报道[7]. 相似文献
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硅是地壳中重要元素之一,深刻影响着地表物质循环。湿地是全球碳、硅循环和气候变化研究的重要组成部分,然而针对湿地硅循环方面的研究较少。本文分别运用化学提取法和无损提取法,得出了黄河口三角洲湿地地表土壤中生物硅的含量、组成,并对湿地硅的分布特征与影响因素进行了研究。结果发现:黄河口湿地生物硅含量介于2.48~19.3 g/kg之间,并具有冬季高、秋季低的特点;生物硅与颗粒有机碳和颗粒有机氮含量具有显著的正相关关系,表明三者具有相似的来源;生物硅和植物可利用硅之间显著的相关性表明生物硅在土壤硅循环中起着主要作用。土壤中生物硅的含量与距离河道和海岸的长度均呈负相关关系,在生物硅的"距离效应"中海洋的作用较为显著。湿地表层土壤中植硅体的形态丰富,在黄河沿岸分别以哑铃形或突起棒形为主要植硅体形态,这与其植被特点有关;在II区域则主要以平滑棒形为主,且硅藻对生物硅的贡献比例明显增加。I区大部分站位发现的硅藻为圆筛藻,而在II区发现的硅藻主要为月形藻和舟形藻(羽纹硅藻纲),这与湿地水陆相互作用有关。植硅体主要来源于本地植物,是土壤中生物硅的最主要贡献者,同时黄河泥沙携带的来自上游流域的植硅体也对湿地生物硅含量和组成有一定的贡献。黄河口湿地土壤中生物硅的含量和组成受到河流和海洋的共同影响,具有一定的区域特性,并可能对河流和海洋硅循环产生重大影响。 相似文献
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农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,在维系生命的生长发育和环境的动态平衡等方面起着至关重要的作用,在其生长发育和环境演变的过程中储存大量的环境变化信息,能够反映古农业的发展变迁。植硅体是一种长期稳定存在于土壤中的非晶质二氧化硅颗粒物,它可以指示气候变化。近年来,植硅体分析主要应用在农业考古、古气候重建、生物地球化学循环和全球碳汇潜力估算的研究中。世界上作物分布广泛,作物栽培历史悠久,研究作物植硅体与植硅体碳,对探讨农业起源与发展,估算农田生态系统植硅体碳汇潜力,应对全球气候变化具有重要意义。本文在查阅国内外与作物植硅体研究相关文献的基础上,综述了作物植硅体的形态研究、植硅体在考古学中的应用、作物植硅体碳含量与分布、碳汇潜力以及植硅体碳汇在全球碳汇中的贡献,阐明了作物植硅体未来的研究方向。1）不同作物产生的植硅体形态不同,而且对作物植硅体形态的研究较多处于优势的禾本科中,其他作物的研究较少;2）作物植硅体碳含量与其本身的固碳能力和效率有关,不完全由植硅体含量的多少决定,此外,植硅体碳含量的多少也可能受生长环境和植物基因型的影响;3）不同生态系统中气候、地表植被、土壤环境等诸多因素直接或间接地影响区域植硅体的碳汇潜力;4）农田生态系统不同作物植硅体碳汇存在显著差异,施加硅肥或硅-磷复合肥、种植高植硅体含量和高植硅体碳含量的作物等均可显著提高农田生态系统碳汇潜力。今后应进一步研究不同作物植硅体碳汇,以帮助识别过去的农业碳汇,评估当前农业碳汇潜力;加强植物、根系、土壤迁移规律的探讨,进一步分析不同作物植硅体积累与碳汇效应;阐明不同植物吸硅机制、植物根系硅化过程与其植硅体含量、植硅体碳含量间的关系;了解西南喀斯特生态脆弱区农业碳汇潜力,以期为作物科学种植、农田生态系统碳汇估算等提供参考。 相似文献
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水耕人为土时间序列的植硅体及其闭留碳演变特征 总被引：2，自引：1，他引：1
以浙江慈溪滨海沉积物上发育的5个具有不同植稻年龄的水耕人为土剖面为研究对象,系统分析了土壤中的植硅体及其闭留碳的演变特征。结果表明,水耕人为土时间序列土壤中植硅体的含量变幅为3.67~17.51 g kg-1。水耕人为土中植硅体的剖面分布特征与有机碳相似,呈现出随着土壤深度的增加含量逐渐降低的趋势。其剖面分布特征表明植硅体在水耕人为土中不易移动。与起源土相比,水耕人为土表层植硅体含量有较大程度的增加,说明植稻有利于植硅体在土壤表层富集。而植硅体随植稻年龄的增加没有表现出有规律的增加或减少趋势。统计分析表明植硅体和总硅之间呈极显著正相关,说明植硅体对土壤发生中的硅循环起着重要作用。水稻产生的植硅体其体内闭留的碳量较高,但由于土体内植硅体总量较低,植硅体闭留碳仅占总有机碳的0.93%~1.68%。现有数据表明,仅通过根系与残茬返还土壤,种植富硅植物水稻并不能显著增强土壤的长期固碳能力。由于植硅体固定的碳在土壤环境中比较稳定,如果能强化秸秆还田,植稻对于土壤长期固碳具有意义。 相似文献
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土壤植硅体碳积累潜力影响因素分析 总被引：3，自引：0，他引：3
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。 相似文献
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缙云山4种林分土壤植硅体碳分布特征 总被引：1，自引：0，他引：1
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(P0.05)。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(P0.05),而与植硅体碳存在极显著的正相关关系(P0.01)。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。 相似文献
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浙江南部亚热带森林土壤植硅体碳的研究 总被引：1，自引：0，他引：1
植硅体封存有机碳(Phytolith-occluded organic carbon,Phyt OC)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(0~10 cm、10~30 cm、30~60 cm和60~100 cm)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8.14~19.74 g kg-1,其中毛竹林土壤植硅体含量最高。而植硅体中Phyt OC平均含量最高的为马尾松林(24.31 g kg-1),最低的为针阔混交林(13.06 g kg-1)。土壤Phyt OC/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(p0.01),与土壤Phyt OC含量之间呈显著的正相关关系(p0.05)。我国亚热带毛竹林、杉木林、马尾松林、阔叶林和针阔混交林1 m土体Phyt OC总储量分别为1.988×107、4.025×107、2.575×107、2.542×107和0.340×107 t。 相似文献
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典型麻竹林土壤植硅体碳的空间异质性特征 总被引：1，自引：0，他引：1
土壤植硅体碳(Phytolith Occluded Organic Carbon,Phyt OC)是土壤稳定性碳库的重要来源之一,对于增强土壤碳汇,维持全球CO2平衡具有重要意义。为了了解土壤植硅体碳的空间分布,基于地统计学方法,结合Arc GIS 10.0空间分析软件,分析典型麻竹主产区——福建南靖县麻竹林不同土层的土壤植硅体碳的空间变异性。结果表明:南靖县麻竹土壤植硅体碳平均含量介于0.30~0.75g kg-1之间,变异系数介于80.38%~87.46%,表现为中等程度的变异性;地统计分析得出块基比介于8.7%~74.9%,有较强的空间自相关性,且参数比均较小,模型拟合度较好;0~100 cm土层土壤植硅体碳平均储量为4.23 t hm-2;土壤植硅体碳含量随土壤剖面深度的增加而降低,土壤植硅体碳、土壤植硅体和土壤全硅的空间分布图较为相似,它们之间也呈极显著正相关关系(p0.01)。样地的竹林年龄与表层的土壤植硅体碳呈现显著正相关关系(p0.05)。样地的海拔与表层的土壤植硅体碳呈现显著负相关关系(p0.05)。 相似文献
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The relationship between plant‐available silicon (Si) soil concentrations and bark Si concentrations in coniferous species is poorly understood. The objectives of this research were to generate baseline data on Si concentrations in soils and bark of Sitka spruce (Picea sitchensis) seedlings in Ireland and to understand better the relationship between soil and bark Si concentrations. Seedlings were harvested from eight plantation forestry sites and two tree nurseries, and Si concentrations in the bark tissue as well as plant‐available Si concentrations in soils (CaCl2 extractant) were measured. Bark Si concentrations varied significantly between sites and were lowest [mean 790 (± 242 SD) mg kg?1 dry plant tissue] on acidic, organic rich peat soils, while the highest Si concentrations occurred in seedlings [mean 3688 (± 633 SD) mg kg?1 dry plant tissue] grown on soils with low C concentration and higher pH values (≈ 4.5 to 5.5 in H2O). Plant‐available Si soil concentrations were not related to soil C concentrations. There was a negative (but statistically not significant) relationship between plant–soil concentrations and soil pH. A significant negative relationship was observed between plant‐available soil Si concentrations and bark Si concentrations, which may be related to the presence of soil from mixed soil horizons forming the mounds that seedlings were planted on. Uptake and sequestration of Si by seedlings may have been related to the rate of growth of the seedlings, as bark Si concentrations were highest on sites that were expected to have greater seedling growth rates. The negative relationship between bark and plant‐available Si soil concentrations suggest that uptake of Si by Sitka spruce is rejective at higher concentrations. 相似文献
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采用室外取样与室内分析结合的方法对祁连山高寒杜鹃灌丛草地不同放牧干扰条件下土壤、根系养分化学计量比进行研究。结果表明:1)植物群落地下生物量随土层深度增加而迅速减少,60%～70%根系聚集于0～10 cm土层,随放牧压力增加活根向土壤深层转移。2)总根系生物量及其C、N、P储量随牧压增加均下降,重牧与轻牧相比C、N、P养分储量分别下降26%、17%、27%;表层单位质量活根C含量轻牧最高、N含量中度放牧最高、P含量重牧最高;死根N、P变化与活根相反。3)随牧压增加土壤有机碳、全氮密度以及N、P速效养分均上升,全磷含量相对稳定,但表层全磷含量下降。数据分析得出,休牧增加了根系生物量的同时,表层土壤根系的C/N、C/P比值升高,N/P比值降低。说明根系对土壤C积累及养分循环起重要作用,而生长季休牧有利于高寒灌丛草地土壤养分保持,这与高寒地区植物生长缓慢特性相适应。 相似文献
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以东北寒温带不同纬度典型湿地土壤碳氮分布关系为研究对象,遴选漠河湿地、洪河湿地及七星河湿地进行土壤样品的调查采集并进行土壤碳氮分布相关分析,通过构建不同纬度沼泽湿地土壤碳氮含量垂直分布结构,考察不同湿地不同植被类型土壤碳氮分布规律及土壤对植被生长状况的影响。结果表明:土壤氨氮及硝态氮在土壤垂直分布中有明显的表聚现象,含量随土壤深度的增加呈明显下降趋势;七星河湿地及洪河湿地土壤碳氮含量呈显著的线性相关关系,而漠河湿地土壤碳氮含量相关性不显著。本研究通过对东北寒温带不同纬度沼泽湿地土壤碳氮含量分布的研究,旨在对全球沼泽湿地氮循环的研究提供一定的参考作用。 相似文献
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热带地区玄武岩发育土壤中的生物硅及其发生学意义 总被引：3，自引：2，他引：1
运用重液分离法对海南岛北部不同喷发期玄武岩发育的7个土壤剖面生物硅进行了分离和测定,发现生物硅的含量变幅为2.9～54.0 g kg-1,其中最小值出现在发育时间较长的HE11剖面的B2层,最大值出现在发育时间较短的HE09剖面的表层。生物硅的剖面分布特征和有机碳、总氮比较相似,呈现出随土壤深度的增加含量逐渐降低的趋势,在0～40 cm范围之内这种现象更明显。生物硅和总硅之间极显著相关性表明生物硅土壤硅循环中起着主要作用。随着风化强度的提高,黏粒含量的增加,土壤pH逐渐降低,土壤中的生物硅含量有逐渐下降的趋势。初步认为:在土壤发育的初期阶段,来自原生矿物的直接风化释放的溶解硅有利于生物硅在土壤中保存和积聚。而随着土壤的进一步发育,原生矿物的逐渐被分解,土壤的pH下降和黏粒含量进一步增加,土壤中的生物硅也会被溶解、利用,结果是其含量逐渐下降。至发育的高级阶段,土壤中的硅进一步淋失,pH和黏粒含量逐渐趋于稳定。在陆地生物"泵"作用下,生物成因硅会被植物循环利用并维持在一个含量相对稳定的状态。 相似文献
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陆地生态系统碳循环对土地利用变化的响应 总被引：3，自引：0，他引：3
陆地生态系统碳循环在全球碳循环中占有重要地位,而土地利用变化是估测陆地生态系统碳储存与释放的最大不确定性因素。植被和土壤是陆地生态系统的两大碳库,是碳循环中的两个重要纽带,土地利用变化影响陆地生态系统土壤和植被碳的固定、积累与释放,从而影响整个碳循环过程。本文主要从土壤和植被碳库的角度出发,综述了近年来土地利用变化对陆地生态系统碳循环的影响及其机理,以及研究方法进展,着重分析了模型在此方面的应用;并提出了未来研究方向的展望。 相似文献
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Xiaoyu Liu Lianqing Li Rongjun Bian De Chen Jingjing Qu Grace Wanjiru Kibue Genxing Pan Xuhui Zhang Jinwei Zheng Jufeng Zheng 《植物养料与土壤学杂志》2014,177(1):91-96
Rice growth and its resistance to pests had been often constrained by soil‐silicon (Si) availability. The purpose of this study was to assess the potential of biochar soil amendment (BSA) to improve Si availability in paddy soils. A cross‐site field trail with BSA was conducted in six locations with different climatic and crop‐production conditions across S China. Plant‐available Si content before field‐trials establishment and after rice harvest, as well as Si content in rice shoot were determined. Varying with site conditions, plant‐available Si content of soil was observed to increase significantly with BSA in most sites. Significant increase in rice shoot Si was detected in four out of the six sites, which was well correlated to the concurrent increase in soil pH under BSA treatment. This study demonstrates an important role of BSA to improve Si availability and uptake by rice mainly through increasing soil pH of the acid and slightly acid rice soils. 相似文献
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五台山高山林线典型植被土壤有机碳特征 总被引：3，自引：1，他引：2
在全球变暖背景下,土壤有机碳(SOC)已经成为全球碳循环和全球变化生态学研究热点,特别是高山林线生态交错带这一气候变化敏感区。对五台山高山林线附近亚高山草甸(CD)、华北落叶松林(HL)和云杉×华北落叶松混交林(YH)SOC含量与土壤有机碳密度(SOCD)进行探讨,结果表明:3种植被SOC含量随土壤深度增加而减少,SOCD则与之相反,且其SOC和SOCD分布均具有"表聚效应"。五台山亚高山森林(HL、YH)土壤SOC总含量和总SOCD都高于亚高山草甸(CD),与中国亚高山土壤一致,但与亚洲以外的世界各大洲不同;且五台山亚高山土壤总SOC含量和SOCD与中国亚高山土壤均值近似,大于其他各大洲均值。显著影响五台山SOC的因素(P0.05)与世界尺度亚高山土壤不同,且土壤厚度和气候因子(P0.05)对世界尺度亚高山森林SOC的影响比亚高山草甸/草原土壤(P0.05)显著。因此,五台山亚高山森林土壤固碳能力比亚高山草甸强,其亚高山土壤的SOC总含量和总SOCD在全国范围内处于平均水平,而中国亚高山土壤碳库在世界范围内占据领先地位,但仍需进一步探讨来减少多尺度研究的不确定性。 相似文献
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Temporal dynamics of iron-rich, tropical soil organic carbon pools after land-use change from forest to sugarcane 总被引：1，自引：0，他引：1
Wangang Deng Weidong Wu Hailong Wang Wei Luo Mark O. Kimberley 《Journal of Soils and Sediments》2009,9(2):112-120