中國北方草地土壤植硅體碳累積及其影響因素研究.pdf

1、植硅體(phytolith)形成過程中，通常會包裹一部分有機碳（約0.1～6％），這部分被植硅體包裹的有機碳被稱為植硅體碳(phytolith-occluded carbon，PhytOC)。植硅體碳匯是一種長期穩(wěn)定的生物地球化學碳匯機制，在減少全球大氣二氧化碳濃度和全球碳匯中發(fā)揮著重要作用。草地作為我國重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)之一，具有面積廣、地表凈初級生產(chǎn)力（ANPP）高和硅(Si)富集能力強等特點。同時，草地也是遭受人類干擾最嚴重的生態(tài)

2、系統(tǒng)之一，其中最具代表性的現(xiàn)象就是草地退化。本研究選取中國北方不同類型草地、不同退化程度草地和由草地改造成的林地為研究對象，采用濕法氧化法和重液懸浮法提取土壤中的植硅體，利用重鉻酸鉀氧化法來測定土壤植硅體中碳的含量，研究草地類型、草地退化和土地利用方式轉變對土壤中植硅體及植硅體碳的分布和積累的影響，闡明影響土壤植硅體穩(wěn)定性的因素，探討合理可行的草地管理措施以增加草地生態(tài)系統(tǒng)的植硅體碳匯量，為草地生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學碳匯及其調控機制提供

3、一定的科學參考。通過以上的研究，得出如下三個方面的主要結論:
　　(1)研究發(fā)現(xiàn)，典型草地、草甸草地和草甸三種不同草地類型土壤植硅體儲量從高到低依次為:草甸土壤（33.44±0.91 t ha-1）＞草甸草地（26.8±0.98 t ha-1）＞典型草地（21.19±4.91 t ha-1），這與其地表凋落物植硅體歸還通量的趨勢相一致。典型草地、草甸草地和草甸土壤中（0-60 cm）的植硅體碳儲量存在明顯差異，分別為0.23±0.

4、02、0.29±0.02和0.39±0.01 tha-1。典型草地、草甸草地和草甸土壤植硅體的周轉時間分別為665年、529年和607年。研究結果表明草地凋落物植硅體歸還通量對土壤中植硅體及植硅體碳的儲量有顯著的影響;土壤植硅體的相對穩(wěn)定性依次為:典型草甸＞草甸＞草甸草地，草地土壤植硅體的穩(wěn)定性可能受不同草地類型的影響;氣候和土壤環(huán)境通過影響土壤植硅體的穩(wěn)定性，進而影響植硅體碳在土壤中的積累量。
　　(2)對四種不同退化程度草地土

5、壤中植硅體及植硅體碳的研究發(fā)現(xiàn):四種不同退化程度草地土壤中植硅體和植硅體碳的儲量按以下順序呈顯著遞減趨勢:輕度退化草地＞未退化草地≈中度退化草地＞重度退化草地。土壤植硅體儲量和植硅體碳儲量在未退化、輕度、中度和重度退化草地分別為12.97±2.15、15.90±0.65、14.35±0.79、13.22±1.07tha-1和0.11±0.02、0.16±0.02、0.12±0.01、0.07±0.01tha-1。草地退化使輕度退化草地、

6、中度退化草地和重度退化草地植物植硅體碳產(chǎn)生通量分別減少35％，50％和56％。人為干擾，尤其是放牧和收割，是影響中國退化草地植硅體和植硅體碳儲量的主要因素。退化草地的恢復不僅能遏制草地生態(tài)環(huán)境的惡化，而且將大大增加植硅體碳匯的潛力，提高退化草地在減緩全球氣候變化方面發(fā)揮的作用。
　　(3)對草地和林地土壤植硅體和植硅體碳的對比研究發(fā)現(xiàn)，土壤植硅體儲量(0-60 cm)在草地中為48.55±3.97 t ha-1，顯著高于林地土壤（