中國重要散生竹生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳匯研究.pdf

1、植硅體（phytolith）俗稱植物蛋白石（plant opal），是高等植物在生長過程中依靠根系吸收土壤中可溶性的單硅酸[Si（OH4）]，在葉片的蒸騰等作用下，沉淀在植物細(xì)胞壁、內(nèi)腔和細(xì)胞壁間，形成的無定形二氧化硅。這種硅化作用導(dǎo)致少量有機(jī)碳(0.1％~6%)被植硅體封存，這種被植硅體封存的有機(jī)碳就是植硅體碳（PhytOC）。
　　竹林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分，近年來隨著竹林碳匯研究的深入，竹林植硅體碳匯已被證明對降

2、低大氣中二氧化碳濃度具有重要作用，科學(xué)準(zhǔn)確地估算出竹林植硅體碳儲量及封存速率對理清全球森林穩(wěn)定性碳匯有著重要的意義。本文在探索出植硅體碳測定方法的基礎(chǔ)上，研究了中國8種代表性散生竹不同器官及土壤植硅體碳的積累特點(diǎn)和空間分布，同時(shí)對中國散生竹林生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳儲量進(jìn)行了估算。主要研究結(jié)果如下：
　　1.堿溶分光光度法測定植硅體碳含量。結(jié)果表明：堿溶分光光度法測定植硅體碳的含量實(shí)現(xiàn)了植硅體碳的低損耗、簡便、快捷、準(zhǔn)確有效的測定。且與氫

3、氟酸法相比對人體健康及自然生態(tài)環(huán)境的影響較小，與Elementar Vario MAX CN分析儀測定相比，測定不受樣品量多少的限制、成本較低且對實(shí)驗(yàn)人員及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求不高。測定結(jié)果重現(xiàn)性好，與Elementar Vario MAX CN分析儀測定結(jié)果相關(guān)性達(dá)R2=0.9895（n=20），因此利用此種方法測定植硅體碳是可行的。
　　2.8種重要散生竹地上部分不同器官中植硅體碳積累及分布規(guī)律。結(jié)果表明：8種竹種竹葉植硅體碳含量為

4、2.72±0.29~6.21±0.31g·kg-1，含量最高的為高節(jié)竹，最低的為苦竹；竹枝植硅體碳含量范圍為0.98±0.02~3.02±0.80g·kg-1，最高和最低含量分別為毛竹和苦竹；竹稈植硅體碳含量在0.79±0.09~1.63±0.17g·kg-1，最高和最低含量為淡竹和石竹。葉、枝或稈中植硅體碳的含量分別與植硅體和植硅體封存碳含量之間呈顯著的線性相關(guān)關(guān)系。
　　3.8種重要散生竹土壤植硅體碳的積累及分布規(guī)律。結(jié)果表明

5、：8種散生竹林下土壤植硅體碳的含量分布范圍在0.99±0.35g·kg-1~0.05±0.01g·kg-1之間，不同土層植硅體碳的積累并無規(guī)律，但植硅體碳占總有機(jī)碳的比例隨著土層的加深而升高。土壤中植硅體碳的含量分別與植硅體和植硅體封存碳含量呈顯著性相關(guān)，硅與植硅體含量之間相關(guān)性也顯著。
　　4.8種重要散生竹生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳儲量及封存速率。結(jié)果表明：8種散生竹單位面積內(nèi)植硅體碳儲量大小依次為淡竹(90.36kg·ha-1)>毛竹

6、(66.18kg·ha-1)>苦竹(65.58kg·ha-1)>茶稈竹(56.47kg·ha-1)>石竹(43.63kg·ha-1)>水竹(41.10kg·ha-1)>高節(jié)竹(40.59kg·ha-1)>箬竹(8.35kg·ha-1)；不同器官與林下土壤中的植硅體碳儲量差異很大，整個(gè)竹林生態(tài)系統(tǒng)中平均96.5%的植硅體碳儲存于土壤中，葉、枝、稈中植硅體碳儲量范圍分別為5.06~24.70kg·ha-1、5.28~21.50kg·ha-1

7、和3.29~46.38kg·ha-1。中國5.85×106ha散生竹地上部分植硅體碳儲量為30.15×104t，相當(dāng)于儲存了110.53×104t當(dāng)量的CO2。土壤中植硅體碳總儲量為1145.43×104t，相當(dāng)于儲存了4.20×107t當(dāng)量的CO2。8種散生竹生態(tài)系統(tǒng)單位面積內(nèi)地上部分植硅體碳平均封存速率為31.67kg·ha-1·a-1，中國散生竹竹林地上部分植硅體碳總封存通量為18.53×104t·C·a-1，相當(dāng)于每年新封存了6