土壤植硅体碳积累潜力影响因素分析

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。     

作物植硅体形态的应用及其封存有机碳研究进展

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。     

江西省旱地土壤有效硅含量的分布特征及其影响因素

了解江西旱地土壤有效硅含量分布规律及影响因素,可为今后江西省旱地土壤采取合理的硅肥施用措施提供理论依据。本研究采用柠檬酸浸提—硅钼蓝比色法测定了江西省旱地耕层185个土样的有效硅含量,结果表明:(1)江西旱地土壤有效硅含量范围在12.7～192.0 mg·kg~(-1),空间分布存在较大差异,整体表现为北高南低,西高东低,赣东北最低的分布特征。(2)赣东北、赣北、赣西土壤中有效硅含量随着土壤pH值升高而显著(P0.05)增加;赣南旱地土壤有效硅含量随碱解氮、有效磷的升高而显著(P0.05)降低。(3)江西省除赣东北土壤有效硅平均含量稻田高于旱地,其他4个区旱地土壤有效硅平均含量均高于稻田。且旱地土壤有效硅含量主要集中在25～115 mg·kg~(-1),而稻田土壤有效硅含量主要集中在25～70 mg·kg~(-1),旱地有效硅含量缺(25～70mg·kg~(-1))与极缺(25 mg·kg~(-1))的土壤占比分别比稻田低7.09%和6.03%。但江西省旱地土壤有效硅含量缺和极缺的也占57.3%,超过一半,急需通过合理施肥提高其含量,保证作物的产量和品质。     

不同生态系统土壤微生物体氮的差异

分别采以森林,草原,草甸和农田土壤,用熏蒸一淹水培养法测定土壤生物体氮,并由微生物体碳,氮之比计算微生物体碳,研究不同生态系统土壤微生物体氮,碳的差异及其与土壤的有机间的关系,结果一,不同生态系统土壤的微生物体氮在显著差异,森林土壤（403.2ug/g)>草甸土壤（340.8ug/g)>草原土壤（301.2ug/g)>农田土壤（62.4-137.6ug/g),自然植物土吉远高于农田土壤,在任何情况下,上层土壤微生物氮高于下层,土壤微生物体氮与土壤有机质和全氮的变化规律一致,平均土壤微生物体氮是全氮的9．24％－9．94％,微生物体碳是有机的6．04％－8．91％。     

东北地区主要旱地土壤供硅状况及土壤硅素形态变化的研究

东北地区主要旱地土壤有效硅（SiO2，下同）含量为黑土、褐土较高，草甸土、棕壤居中，白浆土最少;有效硅平均含量分别为605.1、577.5、357.0、271.3、149.2mg／kg土壤有效硅含量与土壤的pH及粘粒含量呈极显著和显著正相关。在一定水分条件下，施入土壤中的硅在0～30天内主要以植物可利用的水溶态或硅胶形态存在，在0～20天内土壤有效硅含量变化不大，20～30天趋于减少。土壤各种形态硅含量为无定形硅＞活性硅＞水溶性硅。有效硅含量与活性硅的相关关系达极显著水平（r=0.8438* *，n=16），与无定形硅及水溶性硅无明显相关。     

黄河口湿地土壤中生物硅的分布与植硅体的形态特征

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。     

野生型水稻及其低硅突变体中植硅体和植硅体碳的含量与分布特征

【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。     

缙云山4种林分土壤植硅体碳分布特征

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(P<0.05)。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(P<0.05),而与植硅体碳存在极显著的正相关关系(P<0.01)。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。     

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)测定土壤中有效硅

利用ICP-AES测定土壤中有效硅含量,经分析可得出ICP-AES测得的数据在精确度和准确度上均能满足实验的要求;说明ICP-AES可以作为一种快速、简捷的测试手段。     

我国主要麦区土壤有效铁锰铜锌丰缺状况评价及影响因素

明确我国主要麦区土壤有效铁锰铜锌含量分布和影响因素，对了解麦田土壤微量元素供应能力、指导小麦丰产与优质生产至关重要。于2016—2021年连续6年，在我国17个小麦主产省/市采集1 314份耕层土壤样品，参考中国土壤有效微量元素分级标准，评价了我国麦田土壤有效铁锰铜锌丰缺状况，并采用随机森林方法定量分析了主要土壤化学性质对铁锰铜锌有效性的贡献。结果表明，我国主要麦区土壤有效铁含量介于1.8~612 mg?kg-1，平均为49.1 mg?kg-1，8.9%的样本未达到缺铁临界值4.5 mg?kg-1，且主要集中在北方、西北麦区的山西、陕西、甘肃等地，西南和长江中下游麦区有效铁较高。土壤有效锰介于0.1~176 mg?kg-1，平均为22.1 mg?kg-1，低于缺锰临界值5 mg?kg-1的样本占6.9%，缺锰土壤分布在西北、北方麦区的山西、陕西、甘肃、内蒙古等地，西南、长江中下游麦区土壤有效锰含量较高。土壤有效铜介于0.1~10.8 mg?kg-1，平均为1.9 mg?kg-1，仅1.8%样本未达到缺铜临界值0.5 mg?kg-1。土壤有效锌介于0.1~26.0 mg?kg-1，平均为1.4 mg?kg-1，14.3%的样本低于缺锌临界值0.5 mg?kg-1，主要分布在西北和北方麦区的山西、陕西、甘肃、内蒙古等省份，云南、贵州等西南麦区的有效锌较高。土壤基本化学性质中，pH对有效铁、有效锰含量影响最大，有效铁是铜有效性的重要因素，影响有效锌的主要因素是有效磷和有效铜。我国麦田土壤有效铁锰铜锌含量存在较大的区域变异，铁、锰、锌不足主要发生在北方石灰性土壤，南方麦田供应充足，几乎所有麦田土壤有效铜可满足作物铜需求。     

土壤对养分离子吸附特性初步研究

针对土壤本身对养分离子具有吸附固定特性降低了养分的有效性,运用土壤养分状况系统研究法通过吸附试验研究新疆两种土壤对养分离子的吸附固定能力。研究结果表明:棕漠土对P、Zn、Cu的吸附固定能力比潮土强,两种土壤对K、B和Mn吸附固定差异不显著,棕漠土的养分限制因子是N>P>Mn>B,潮土的养分限制因子是N>Mn>P>K,因此施肥时考虑到土壤对养分离子的吸附固定能力确定合理的施肥量。     

潍坊市土壤大量营养元素有效量及其影响因素

为研究山东省潍坊市土壤大量营养元素有效量分布规律及其影响因素，通过网格化采样，并进行分析测试，获得了碱解氮、有效磷、速效钾等土壤大量营养元素有效量，及对应元素全量、pH和有机质等数据，进行了丰缺空间绘图、相关性和差异性分析。结果表明：碱解氮、有效磷、速效钾含量均具有较强的空间变异性，尤以有效磷变异系数最高。空间分布上，碱解氮以较缺乏区占比最高，有效磷和速效钾以丰富区占比最高。碱解氮、有效磷、速效钾分别在砂姜黑土、潮土、滨海盐土中含量最高，且均与其他土壤类型差异显著。碱解氮、有效磷、速效钾与土壤理化指标关系密切，3种元素有效量均与有机质呈显著正相关；碱解氮与全氮、有效磷与全磷均呈显著正相关；碱解氮、有效磷与土壤pH均呈显著负相关；速效钾与土壤pH呈显著正相关。本研究揭示了大量营养元素有效量在土壤中的本底差异及影响因素，可为土壤肥力的空间调控提供科学依据，助力提升农业生产力水平。     

温度对不同生态系统土壤甲烷氧化过程和甲烷氧化细菌的影响

温室气体的大量人为排放导致了近百年来的全球气候变化。甲烷是重要的温室气体,随着全球气温升高,甲烷排放量会随之增加,进一步加剧了全球温室效应。土壤是甲烷重要的源和汇,土壤中的甲烷氧化细菌在平衡甲烷的释放过程中发挥着关键作用。探究温度变化对土壤甲烷氧化能力的影响成为近年来的研究热点。本文综述了温度对土壤甲烷氧化过程以及甲烷氧化细菌的影响,分析了在不同温度下,各生态系统中的土壤甲烷氧化及甲烷氧化细菌响应特点和规律,比较了不同生态系统中土壤发生甲烷氧化的温度范围以及甲烷氧化菌株的生长温度范围。综述结果表明,不同生态系统能够发生甲烷氧化的温度范围不同;在能发生甲烷氧化的温度范围内,甲烷氧化速率随温度升高而增加;培养温度与土壤原位温度越相近时,甲烷氧化响应较为灵敏。与温度对甲烷氧化过程的影响类似,甲烷氧化细菌的丰度也随着温度升高而增加,并与增温幅度、优势甲烷氧化细菌的原位生长温度密切相关。土壤中的II型甲烷氧化细菌对温度较敏感,随着温度升高,II型甲烷氧化细菌丰度增加,因此,温度会通过影响甲烷氧化细菌的丰度和群落结构,从而影响甲烷氧化过程。但温度是否仅通过调控优势菌种更替来改变土壤甲烷氧化能力目前还尚未定论,未来需要进一步探究。本文讨论了土壤甲烷氧化过程对温度的响应及其微生物机制,可为全面解析全球变暖下的土壤甲烷氧化过程的变化提供参考。     

不同粮草复种方式下土壤养分动态研究

对6种不同的粮草复种方式下土壤养分的季节变化进行了比较研究.结果表明:冬季种植牧草与种植粮食作物比较降低了土壤pH值、增加了土壤有机质和速效养分,特别是冬季种植多花黑麦草和黑麦明显增加了土壤有机质、碱解N、速效K和速效P含量,促进后作生长,为后季作物增产提供可能性.土壤pH值随土层增加而增加,土壤养分随土层增加而减少.经过一个复种周期,各复种方式土壤pH值稍有提高;有机质、全N、碱解N含量稍有降低,变化不大;土壤速效P和速效K含量有较大幅度的降低.     

不同林龄人工林对退化生态系统土壤肥力质量的影响

选择黄土高原地区典型人工林为研究对象,以土壤容重、质地、有机质、养分、矿质全量等为指标,对不同恢复时期人工林改良土壤的效应进行了研究,并采用新复极差法分析了有机质及养分含量的差异显著性,最后应用综合指数法进行检验。结果表明:(1)沙棘林中中龄林土壤肥力质量最高,过熟林较低,幼林最低;(2)油松成林和刺槐成林各项肥力指标与其中幼林和撂荒地都呈极显著性差异;(3)同龄刺槐林土壤肥力质量高于油松林。     

石油污染土壤的生物修复研究进展

对于石油污染土壤的修复,其生物修复具有环境友好、费用较低等特点,是最具应用前景的土壤修复技术。本文较全面地介绍了石油污染土壤生物修复的影响因素、石油污染土壤的生物修复技术,并对该领域今后的研究重点进行了展望。     

土壤裂隙研究的回顾与展望

土壤裂隙的发育是土壤自身内在属性在外界条件变化时综合作用的结果,与土壤物理、化学及生物性质息息相关,对农田水肥蓄积、坡体稳定、地下水污染等的危害很大。本文首先阐释了土壤裂隙的内涵及其与孔隙之间的区别与联系,而后从形成机制的角度对土壤裂隙进行了分类,并归纳总结了水平裂隙和垂直裂隙的描述方式及裂隙的评价指标体系,接着对干缩裂隙发育的外因及内因做了较深入的讨论,最后对土壤裂隙日后研究工作的重点提出了建议,旨在为土壤裂隙研究提供有益借鉴。     

土壤可蚀性研究进展

土壤可蚀性(K值)是反映土壤侵蚀规律的重要指标,有关其研究成果已有大量研究论文报道。通过总结前人的研究成果,从土壤可蚀性评价指标的确定、空间变异性和不确定性以及研究方法等方面,介绍土壤可蚀性的研究进展。同时,指出了在今后的研究中需要形成统一的评价指标对土壤可蚀性进行评价,可利用泥沙平衡原理分析和验证可蚀性公式的适用程度,并建议建立K值数据库为水土流失监测、预报和治理提供参数基础。