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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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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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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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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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【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。 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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研究了黄河口新生湿地土壤中氮磷的分布特征,并进行了初步环境效应评价。结果表明,黄河口新生湿地土壤氮含量比较低,磷含量相对丰富;全氮分布水平变异系数较大,全磷变异系数较小;除裸滩外,土壤中氮含量垂直变异规律比较明显,土壤磷含量与土壤层次相关性普遍较差,只有滩涂碱蓬表现为异常。湿地土壤中氮磷含量均具有明显的季节动态特征。研究表明,黄河口新生湿地土壤中氮磷含量水平尚不会对近海环境产生富营养污染威胁。 相似文献
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黄河中游粗沙的来源主要是风沙 总被引：4，自引：0，他引：4
黄河泥沙主要来自河口镇至龙门区间。这一区间的窟野河、皇甫川、无定河、秃尾河等多沙支流,上游风沙区面积大,风积沙粒径大于0.05mm的粗沙含量在90％以上。风沙通过风力吹扬和水力冲刷搬运进入河道,形成枯水期和少水年河道淤积,汛期和丰水年河道冲刷,使黄河“水大沙大”的特点十分突出。作者根据调查和实测资料分析认为,这一地区的粗沙主要来源是风沙,风沙主要来自毛乌素沙漠和库布齐沙漠,而过去认为粗沙来自流域内的黄土和下游基岩是片面的,在黄河治理开发中,除全面加强黄河中游地区水土流失治理外,对治理风沙、防止土地沙化应增加紧迫感,并提出了一些相应的防治措施。 相似文献
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利用1950—2005年黄河干流泥沙分布特征值资料与干流任意河段年平均泥沙加入公式对黄河干流宁蒙河段年平均泥沙加入进行了计算分析。结果表明,1950—2005年宁蒙河段每年都有大量泥沙加入,并且加入量随时间呈波动变化。通过数据分析与实地调查发现,造成该河段泥沙大量加入以及随时间呈波动变化的原因主要是宁蒙河段穿越腾格里沙漠、河东沙地、乌兰布和沙漠以及库布齐沙漠,沙漠与河流交互作用,使其具备风沙直接入黄以及支流泥沙入黄的条件;尤其以"十大孔兑"河道上游比降大,河道两岸地表沙物质易蚀性高,从而导致大量泥沙通过洪水过程进入黄河。黄河宁蒙河段的泥沙防治关键在于减少入黄泥沙量,特别是要加强"十大孔兑"地区的水土保持综合防治力度。 相似文献
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通过分析黄河流域水沙运动过程和水沙分布特点,给出了流域泥沙配置单元,指出流域泥沙配置单元的配置量随着流域治理工程实施、径流条件等不断变化;1950—1999年,流域水土保持滞沙、水库拦沙、河道滞沙、两岸引沙用沙、河口淤积与入海泥沙等配置单元年均配置沙量占流域产沙量(17.63亿t)的14.24%、14.05%、12.19%、10.56%和50.77%;阐述了水库拦沙多、河道淤积严重是黄河流域泥沙配置现状不合理的主要原因,指出流域水沙资源优化配置和泥沙资源化是维护黄河健康的重要途径;结合黄河下游长期泥沙处理与利用的经验和教训,总结了黄河下游泥沙资源化的主要途径,包括淤临淤背、河道治理与河槽维护、引洪淤灌与土壤改良、灌区堆沙高地农田化、建筑材料转化、河口泥沙造地和疏浚泥沙利用、湿地塑造等。 相似文献
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基于遥感影像的黄河三角洲湿地景观演变及驱动因素分析 总被引：4，自引：2，他引：2
为揭示1973-2013年黄河三角洲湿地景观演变情况及其驱动因素,更好地服务于区域湿地生态保护和恢复,利用1973-2013年9期Landsat卫星影像,构建了黄河三角洲湿地景观数据库。阐述了黄河三角洲湿地景观组成现状、分布规律和阶段特征,并结合黄河入海水沙及社会经济数据,探讨了其驱动力。研究表明:1)黄河三角洲湿地以自然湿地为主,近40 a来湿地总面积呈下降趋势,且以自然湿地向人工湿地和非湿地的转换为主要特征,湿地景观破碎化趋势严重;2)黄河三角洲湿地景观面积的整体下降趋势与黄河入海水沙的整体减少有较好的函数关系,且以输沙量对自然湿地景观,尤其是咸水湿地景观变化趋势的影响更强,径流量则对淡水湿地景观的影响更为突出。3)黄河三角洲湿地景观面积变化亦具有阶段性特征,这是由于黄河来水来沙量的显著周期性变化,叠加上持续扩大的人类活动影响所致。该研究分析了黄河三角洲湿地景观格局演变规律,并定性探讨了主要驱动因素,相关结论对区域湿地保护和恢复具有一定参考意义。 相似文献
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从黄河下游淤积物粒径变化谈中游地区沟坡兼治 总被引：1，自引：0，他引：1
不少学者指出,黄河下游淤积物中,粒径大于0.05mm的粗颗粒泥沙占69%,这部分泥沙在中游黄土中含量甚少,它们主要来自多沙粗沙区的基岩,因此加强易侵蚀基岩区的治理是关键.据最近的分析,发现黄河下游淤积物已明显细化,粒径≥0.05mm的粗泥沙占总淤积量的40%,0.05～0.025mm之间的泥沙约占30%,这部分泥沙来自黄土中的比例不小,因此在中游严重水土流失区应强调沟坡兼治. 相似文献
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黄河中游多沙粗沙区地表水含沙量极高,减少这一地区进入黄河的泥沙极其重要。多沙粗沙区的地表径流量为31.18亿m3,扣除泥沙后的清水资源量为28.21亿m3。各治理区特别是一期治理区,对黄河产水的负效应远小于减沙的正效应。对黄河中游多沙粗沙区实施治理,会减少入黄水量,但同时能减少入黄泥沙,因拦减泥沙而节约下游输沙用水使黄河增加的可用水量远大于措施本身的拦减水量。治理程度越高,拦沙比例越大,相对节约的水资源量越多。在同一减沙比例下,因减少输沙用水而相对“增加”的水资源量,一期治理区大于二期治理区,二期治理区大于三期治理区。 相似文献
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研究了小浪底水库对黄河河口湿地水分条件的影响,并利用遥感方法分析了黄河三角洲湿地景观格局在小浪底运行前后的的变化情况。研究表明:(1)降雨是补给湿地水分的重要因素,由于其时间分布不均,使得黄河三角洲具有生态缺水时段;黄河的侧渗补给与降雨补给时段相同,5—7月的来水量大,补给量大,是第二大淡水补给来源。河流侧向补给的增加水量对河道沿岸附近2.5km范围内湿地的水位具有较大的影响,但对整个湿地水分改善没有明显作用。(2)小浪底水库运行后湿地总面积略有增加,其中天然湿地面积减少90.29km2,人工湿地(主要是盐田)面积增加150.11km2;沿海湿地总体上仍以海水侵蚀为主,但与小浪底运行前相比,黄河现代三角洲的河流湿地面积明显增加,同时盐碱化过程受到遏制。 相似文献