母巖與竹齡對(duì)毛竹林植硅體碳的影響研究.pdf

1、植硅體是高等植物根系通過主動(dòng)或被動(dòng)方式吸收土壤中的可溶性單硅酸(H4SiO4)，在植物細(xì)胞壁、內(nèi)腔和細(xì)胞間隙沉淀形成的非晶質(zhì)二氧化硅礦物。植硅體形成過程中被包裹于植硅體內(nèi)的有機(jī)碳被稱為植硅體碳(phytolith-occluded carbon，PhytOC)，由于植硅體具有耐高溫、抗分解等特性，植硅體碳可在土壤中積累、保存數(shù)千年甚至上萬(wàn)年之久。因此，植硅體碳被認(rèn)為是增加土壤長(zhǎng)期穩(wěn)定性碳封存的重要途徑之一。
　　毛竹是典型的硅超富

2、集禾本科植物，廣泛分布于長(zhǎng)江流域以及南方各省，是我國(guó)分布最廣，面積最大的竹種，具有生長(zhǎng)速度快、生物量大、生態(tài)效益顯著等特點(diǎn)，并且具有較高的植硅體積累能力，是一個(gè)巨大的植硅體碳匯庫(kù)。開展母巖與竹齡對(duì)毛竹林生態(tài)系統(tǒng)植硅體、植硅體碳的影響研究，探討影響植物生態(tài)系統(tǒng)植硅體、植硅體碳產(chǎn)生及穩(wěn)定性的因素，可為估測(cè)森林生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳匯潛力提供理論依據(jù)。本文研究了不同母巖類型（花崗巖、砂頁(yè)巖、凝灰?guī)r）和不同竹齡（1年生、3年生）條件下毛竹林生態(tài)系統(tǒng)不

3、同器官及土壤的植硅體、植硅體碳積累和空間分布特性，同時(shí)對(duì)不同母巖發(fā)育土壤上毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的植硅體碳儲(chǔ)量進(jìn)行了估算。
　　本研究選取種植在發(fā)育于不同母巖（花崗巖、砂頁(yè)巖、凝灰?guī)r）土壤上的毛竹林作為研究對(duì)象，并采集不同竹齡（1年和3年）的毛竹植株上的不同器官樣品和0～10cm、10～30 cm、30～60 cm、60～100 cm土層的土樣。植物和土壤樣品中的植硅體采用微波消解方法提取，而PhytOC含量則采用堿性溶液法測(cè)定。主要結(jié)果

4、和結(jié)論如下:
　　1.母巖與竹齡對(duì)毛竹竹葉中硅、植硅體、干物質(zhì)植硅體碳含量均有顯著影響。不同母巖發(fā)育土壤上竹葉中植硅體和干物質(zhì)植硅體碳的平均含量分別按如下順序遞減:花崗巖(105.81 g·kg-1)＞砂頁(yè)巖(93.50 g·kg-1)＞凝灰?guī)r(59.40 g·kg-1)和花崗巖(6.39g·kg-1)≈砂頁(yè)巖(6.37 g·kg-1)＞凝灰?guī)r（3.33 g·kg-1）。竹葉中植硅體、植硅體碳、干物質(zhì)植硅體碳含量在不同竹齡間均為3

5、年生＞1年生。母巖對(duì)3年生竹葉中硅和植硅體含量有顯著影響，其大小順序?yàn)樯绊?yè)巖＞花崗巖＞凝灰?guī)r。
　　2.毛竹不同器官中植硅體、植硅體碳、干物質(zhì)植硅體碳含量間均存在顯著差異:不同器官間植硅體含量依次表現(xiàn)為葉（59.40～105.82 g·kg-1）＞枝(14.40～17.60 g·kg-1)＞莖(0.92～1.36 g·kg-1);毛竹不同器官中的干物質(zhì)植硅體碳含量按如下順序遞減:葉＞枝＞莖，而植硅體中碳的含量變化規(guī)律恰好相反，為莖

6、＞枝＞葉。毛竹葉、枝、莖中硅和植硅體含量，在不同竹齡均表現(xiàn)為3年生＞1年生;而植硅體中碳的含量表現(xiàn)出與硅和植硅體相反的規(guī)律，均表現(xiàn)為1年生＞3年生。
　　3.不同母巖發(fā)育土壤中的植硅體含量在剖面中的分布差異較大，花崗巖發(fā)育土壤上大致表現(xiàn)為隨土層的不斷加深而逐漸減少;砂頁(yè)巖與凝灰?guī)r發(fā)育土壤上植硅體剖面變異則并未隨土層的加深而逐漸降低，在30～60 cm以及60～100 cm土層卻出現(xiàn)略有增加的趨勢(shì)。0～10 cm表層土中植硅體含量在

7、三種母巖之間差異顯著，變化范圍為29.06～63.17 g·kg-1。3種母巖發(fā)育土壤植硅體碳的含量在剖面中均表現(xiàn)出隨土層深度的增加而逐漸降低的趨勢(shì);PhytOC/TOC則隨土層深度的增加而逐漸增大。
　　4、不同母巖發(fā)育土壤上的毛竹林生態(tài)系統(tǒng)中植硅體碳總儲(chǔ)量表現(xiàn)為花崗巖（1814.30 kg·ha-1）＞砂頁(yè)巖（1274.19 kg·ha-1）＞凝灰?guī)r(881.79 kg·ha-1)。整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)各組分中的植硅體碳儲(chǔ)量，均以土壤

8、所占比例最大，變化范圍為94.26％～97.66％。不同母巖發(fā)育土壤上毛竹生態(tài)系統(tǒng)各部分植硅體碳儲(chǔ)量大小依次表現(xiàn)為土壤（831.15～1771.78 kg·ha-1）＞葉（15.19～24.03 kg ha-1）＞莖（16.85～18.37kg·ha-1）＞枝(6.43～13.31 kg·ha-1)。
　　5.土壤和毛竹不同器官中的植硅體含量、植硅體碳含量和硅含量之間的相關(guān)性研究顯示:竹葉中植硅體含量或干物質(zhì)植硅體碳含量與硅含量之

9、間均有顯著的正相關(guān);毛竹竹葉和竹枝中植硅體中碳的含量與植硅體含量間均無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系;對(duì)發(fā)育不同母巖土壤上種植的毛竹，其竹枝和竹莖中植硅體含量與硅含量之間大多無(wú)顯著的相關(guān)性;竹枝、竹莖中干物質(zhì)植硅體碳含量與植硅體含量之間均有顯著正相關(guān);土壤中植硅體含量與硅含量之間無(wú)顯著的相關(guān)性，但毛竹竹葉中植硅體含量與土壤硅含量之間存在顯著的正相關(guān);土壤植硅體碳儲(chǔ)量與土壤植硅體含量之間存在顯著的正相關(guān)。
　　基于上述研究結(jié)果可以得出如下結(jié)論:(1)