外源氮和硅添加对毛竹植硅体碳的影响

【目的】探明植硅体和植硅体碳的形成对外源氮和硅的响应,开展外源氮和硅添加对毛竹Phyllostachys edulis植硅体碳碳汇能力的影响研究,以期为竹林碳汇提供理论参考。【方法】通过氮[尿素：0(N₀)、250(N₁)、500(N₂)mg·kg^-1]和硅[硅酸钠：0(Si₀)、75(Si₁)、150(Si₂) mg·kg^-1]二因素三水平正交栽培试验,采集毛竹叶、枝、秆、篼和凋落物样品,分析不同处理不同器官植硅体碳质量分数。【结果】随着硅添加量的增加毛竹不同器官及凋落物植硅体碳质量分数均呈上升趋势。不同处理叶、枝、秆、篼及凋落物植硅体碳质量分数分别为3.15～4.68、2.10～3.47、0.30～1.18、1.09～2.15和3.21～4.63 g·kg^-1,均表现为N₂Si₂处理植硅体碳质量分数最高,N₀Si_...     

杭州西溪湿地植物植硅体产生及其影响因素

在浙江杭州西溪湿地选取18种植物,运用微波消解和Walkley-Black消解相结合的方法,研究了湿地生态系统中不同植物植硅体质量分数及其产生通量变化特征,为沼泽湿地生态系统植硅体碳汇调控提供科学依据。研究结果表明:①18种植物植硅体质量分数有较大的差异（P＜0.05）,其中蒲苇Cortaderia selloana（7.69%）,狗尾草Setaria viridis（7.56%）,三数马唐Digitaria ternata（6.88%）和芦苇Phragmites australis（6.60%）等植硅体质量分数较高,槐叶萍Salvinia natans（1.28%）,美人蕉Canna indica（1.01%）和凤眼莲Halerpestes cymbalaria（1.11%）植硅体质量分数较低。②湿地植物植硅体与其二氧化硅质量分数有较强的正相关性。在湿地生态系统中,选择一种高植硅体质量分数和高生产力的植物芦苇Phragmites australis栽植,对提高地上植物植硅体的产生通量有重要的作用。③在西溪沼泽湿地生态系统中,地上植物植硅体产生通量为4.48 ~ 129.92 gm－2a－1,植硅体封闭碳的产生通量为0.16 ~1.03 gm－2 a-1,植硅体封闭碳的总产生速率为8.29 ta-1。图1表1参35     

绿竹生态系统植硅体碳积累与分布特征

植硅体封存的有机碳（phytolith-occluded organic carbon, PhytOC）已被证明在生物地球化学碳硅循环中具有重要的作用。为了解绿竹Dendrocalamopsis oldhami生态系统中植硅体碳的分布与积累特征,于2014年12月在中心产区浙江省苍南县利用标准地调查方法,采集了不同年龄（1～3年生）、不同器官（叶、枝、秆）、凋落物和土壤样品,分析了硅、植硅体、植硅体碳质量分数。结果表明:绿竹地上部分硅、植硅体、植硅体碳质量分数大小表现均表现为凋落物＞叶＞枝＞秆,其中植硅体碳的质量分数分别为4.28,3.16,0.28,0.04 gkg－1,植硅体碳总积累量为22.64 kghm－2,大小顺序为叶（13.22 kghm－2）＞凋落物（5.74 kghm－2）＞枝（2.71 kghm－2）＞秆（0.96 kghm－2）;林地土壤硅、植硅体、植硅体碳质量分数均随着土层厚度的增加而呈降低的趋势,0～100 cm土壤中植硅体碳储量为1 302.60 kghm－2。绿竹植株体内植硅体质量分数与硅、植硅体碳质量分数之间的相关性达极显著（P＜0.01）或显著（P＜0.05）水平,土壤植硅体碳质量分数与总有机碳质量分数之间也具有极显著（P＜0.01）相关性。图4表3参33     

北亚热带麻栎林土壤植硅体碳储量研究

  目的  研究北亚热带麻栎Quercus acutissima林土壤植硅体碳(PhytOC)质量分数及剖面分布规律,探讨不同林龄麻栎林土壤植硅体碳储量的差异。  方法  以江苏省句容市不同林龄麻栎林土壤为研究对象,按照0~10、10~20、20~40、40~60 cm分层取土壤样品,测定植硅体和植硅体碳质量分数,并估算麻栎林土壤植硅体碳储量。  结果  土壤有效硅质量分数为45.7~153.3 mg·kg?1,随土层深度增加而增大,各分层之间有效硅质量分数差异不显著,不同林龄麻栎林土壤有效硅质量分数差异显著(P＜0.05)。幼龄林和成熟林土壤植硅体、植硅体碳和植硅体中有机碳质量分数均随土层深度增加先增大后减小,而中龄林则随土层深度增加而减小;不同林龄之间土壤植硅体、植硅体碳、植硅体中有机碳质量分数差异显著(P＜0.05),而各土层之间差异均不显著。土壤植硅体碳和总有机碳质量分数比值(PhytOC/TOC)为0.36%~1.49%,大致随土层深度的增加而增大;不同土层之间PhytOC/TOC差异不显著,但各林龄之间差异显著(P＜0.05)。土壤植硅体与植硅体碳质量分数之间呈极显著正相关关系(P＜0.01),植硅体碳与有效硅质量分数之间无相关性;麻栎林土壤植硅体碳储量为1.15~1.47 t·hm?2,幼龄林、中龄林、成熟林土壤的植硅体碳储量占有机碳储量的比例分别为0.80%~1.50%、0.73%~1.10%、0.36%~0.67%,占比较小。  结论  受土壤理化性质、淋溶作用等的影响,植硅体和植硅体碳质量分数在不同林龄麻栎林土壤剖面中的分布具有一定的差异性。植硅体碳储量占有机碳储量的比例较小,但随土层深度的增加而增大,表明植硅体碳较其他形式的碳更加稳定。从时间尺度上来讲,植硅体碳汇是森林长期碳汇的重要组成部分。图3表4参41     

外源La(Ⅲ)和Si对水稻幼苗植硅体固镧能力的影响

为研究环境中稀土元素(REEs)和硅(Si)对植物植硅体固镧能力(PLSA)的影响,以水稻(Oryza sativa L.)为代表,通过设置不同浓度镧[La(Ⅲ)]和Si正交实验,利用微波消解法提取根、茎和叶植硅体,以电感耦合等离子体原子发射光谱和实时荧光定量PCR等实验手段揭示环境La(Ⅲ)对水稻各器官PLSA的影响。结果显示,低浓度La(Ⅲ)使叶哑铃型植硅体大小和根Lsi1表达增加,促进叶和根PLSA,而高浓度La(Ⅲ)会减少叶哑铃型植硅体大小,降低根Lsi1和Lsi2表达,抑制根、茎和叶PLSA。外源La(Ⅲ)是提高根、茎和叶植硅体镧固定效率的重要因素。与单一La(Ⅲ)浓度影响相比,La(Ⅲ)与Si的复合处理显著促进叶和茎PLSA,外源Si能够缓解高浓度La(Ⅲ)对根、茎和叶PLSA的抑制作用。研究证明不同浓度的外源La(Ⅲ)和Si能够改变水稻不同器官的PLSA。     

植硅体分析与旱作农业史研究

植硅体分析是植物考古研究的重要方法之一,在考古学研究中应用广泛。中国是旱作农业(粟、黍)的起源地,其发展在很大程度上推进了中国文明演进的进程。植硅体分析在旱作农业研究中的应用,主要集中于粟、黍、麦、玉米等种属鉴定与驯化进程、作物栽培与管理技术、作物收割与加工方式、粮食储存与食用等方面。随着多学科交叉合作的深入以及考古学综合性研究的发展趋势,植硅体分析在旱作农业研究中应用的理论基础和研究方法仍将不断完善,最终推进中国农业考古乃至考古学研究。     

土壤植硅体碳稳定性的研究进展与展望

植硅体碳（phytolith-occluded organic carbon, PhytOC）是一个重要的长期（数千年）陆地碳组分,从而成为陆地土壤长期固碳的重要机制之一。植硅体碳的稳定性对全球陆地土壤碳库贡献比植硅体碳储量要大得多。综述了土壤植硅体碳的形成机制与特征,研究植硅体碳稳定性的重要意义以及影响植硅体碳稳定性的因素:不同植被类型产生的植硅体碳的稳定性存在显著差异,不同生长环境下同一植被类型的植硅体碳稳定性也存在差异;古土壤中的植硅体碳稳定性大于幼年中的土壤;植物植硅体的形态组合能够响应土壤盐碱浓度及pH值的变化;湿度和降水等影响植硅体的数量、大小、形态组合以及碳、氧同位素;大气二氧化碳浓度对植硅体的类型、大小比率等产生影响;植硅体的硅铝比值越低,稳定性越高。表1参90     

植硅体分析与稻作农业

植硅体分析是植物考古研究的重要方法之一。回顾近三十年的研究历程,植硅体分析方法在我国的考古学研究中应用广泛,成果丰硕,主要集中于以稻为主的农作物种属鉴定与驯化、栽培与管理技术、收割与加工方式、粮食储存与食用等方面。随着多学科研究的加强和考古学研究的深化,植硅体分析的理论基础和研究方法仍需不断完善,以推进农业考古研究。     

不同马尾松种源树干植硅体碳封存潜力比较

  目的  植硅体封存有机碳(PhytOC)在减少大气二氧化碳含量、缓解温室效应等方面具有重要意义。本研究旨在研究不同种源马尾松Pinus massoniana树干植硅体碳封存潜力存在的差异,从而筛选出植硅体碳封存潜力较强的马尾松种源。  方法  在浙江淳安姥山林场采集20个马尾松种源树干样品,20个种源分别来自于全国11个省区的20个产地。以各样品总有机碳、植硅体、植硅体封存有机碳质量分数及树干生物量的测定结果来分析不同马尾松种源植硅体碳封存潜力的差异。  结果  20个马尾松种源树干的总有机碳、植硅体、植硅体封存有机碳、植硅体碳质量分数分别变动于467.6~489.6、0.305~0.845、126.8~210.2、0.049~0.128 g·kg?1;马尾松标准株树干生物量和植硅体碳储量的变动范围分别为76.48~295.39 kg·株?1和4.83~31.58 g·株?1;种源聚类分析可以将20个马尾松种源划分为4类,以湖北通山84、广西恭城111、江西吉安63和广西岑溪115植硅体碳封存能力较强的种源为1类;以河南桐柏21、湖南安化72、广东信宜105为代表的7个马尾松种源的植硅体碳封存能力次之;以浙江淳安56、贵州都匀123、福建永定95为代表的8个马尾松种源为第3类;浙江庆元54为植硅体碳封存能力最差的一类。  结论  不同种源马尾松树干的植硅体、植硅体封存有机碳和植硅体碳含量均具有显著性差异(P＜0.05)。广西岑溪115的植硅体碳封存能力最强,因此在马尾松生态系统中,可通过推广广西岑溪115来提高植硅体碳封存量。图3表2参35     

毛竹林生态系统植硅体的分布及其影响因素

在浙江省临安市青山、安吉县船坝、新昌县巧英和新昌县大市聚等4个地点选取毛竹Phyllostachys edulis竹叶及林地土壤,运用微波消解及Walkley-Black方法,研究不同岩性土壤上发育的同一竹龄毛竹竹叶和同一岩性土壤上发育的不同竹龄毛竹竹叶中植硅体的产生和分布规律,为毛竹林植硅体碳汇调控提供科学参考。结果表明:①毛竹竹叶中植硅体质量分数为50.8~99.1 g·kg-1,基本上是由上部到下部递减,在不同岩性间的差异表现为花岗岩>花岗闪长岩>玄武岩>页岩。②毛竹竹叶中植硅体的产生通量变化范围为154.9~605.9 kg·hm-2·a-1,在不同岩性间的差异表现为花岗岩>花岗闪长岩>玄武岩>页岩。③若按目前全国毛竹林面积3.3×106hm2,植硅体产生通量209.5~420.2 kg·hm-2·a-1以及植硅体中碳含量(3±1)%计算,那么中国毛竹林通过叶植硅体约可以固定二氧化碳(76.1~152.5)×106kg·a-1。     

植物生态系统中的植硅体闭蓄有机碳及其在全球土壤碳汇中的重要作用

植硅体闭蓄有机碳（phytolith—occluded organiccarbon,PhytOC）是封存在植硅体中的有机碳。在土壤环境中受到具有高度抗分解能力的植硅体的保护,它可以长期（数千年至万年以上）封存在土壤剖面中,从而成为陆地土壤长期（万年尺度）固碳的重要机制之一。以千年的时间尺度来衡量,估计全球土壤有机碳的平均积累率为2．4g·m^-2．a^-1,其中PhytOC积累贡献了15．0％～37．0％。通过选择种植高产PhytOC的植物物种来增加短期和长期碳汇的途径是存在的。大多数的农作物如大麦Hordeumvulgare,玉米Zeamays,水稻Oryzasativa,高粱Sorghumvulgare,甘蔗Saccharumofficinarum和小麦Triticumaestivum已知是植硅体的生产者。估计全球上述作物每年生产的PhytOC高达（5．08～12．01）×10^6t.a^-1。综述了植物生态系统中PhytOC的形成机制与特征、积累率、提高土壤PhytOC积累率的农学措施及其在全球土壤碳汇中的重要作用。     

短期氮添加对杨树人工林土壤表层水稳态团聚体的影响

为了解短期（两年）氮添加对土壤物理结构的影响,采用野外调查取样和室内分析结合的方法,对盐城市东台林场中不同龄级杨树人工林进行施氮试验,分析土壤表层（0～10 cm）水稳态土壤团聚体直径以及细根生物量的变化。结果表明：1）不同林龄杨树人工林土壤团聚体粒径受细根生物量影响显著增大,对于氮素输入的响应规律各不相同,5年生林土壤对氮添加的响应比9年生和16年生林反应明显;2）轻度氮添加（每年5 g／m2）有利于土壤物理结构改善,而中等浓度氮添加（每年10 g／m2）会造成大直径团聚体质量百分比减少,导致土壤团聚体平均直径下降;3）细根生物量与大直径土壤团聚体的质量百分比呈线性正相关。因此,林龄与氮添加导致的细根生物量的增大有利于大直径土壤团聚体的形成。     

慈竹植硅体形态及其发育变化研究

【目的】观察植硅体在慈竹(Bambusa emeiensis)竹秆、叶鞘、箨片和叶片等器官中的分布与形态,为硅在丛生竹材中的沉积规律及竹材生物矿化研究提供形态依据。【方法】从2015年7月慈竹发笋开始,在竹秆长到50,100,200,300,500,800,1 000cm高时分别在基部、中部及顶部取竹秆样,在慈竹1年生时从其基部、中部取叶鞘和箨片样,从顶部取叶片样,样品制片后利用光学显微镜和扫描电子显微镜对植硅体在慈竹生长发育期各器官中的形态进行观测。【结果】竹笋时期表皮无植硅体,竹秆表皮植硅体的形成是硅酸在硅质细胞中连续沉积的过程,竹笋-幼竹时期秆高100cm时植硅体始见于表皮内;慈竹秆表皮植硅体为长鞍形和椭圆形,秆内部未见植硅体;幼竹上升期(500cm),同一竹秆不同部位植硅体大小表现为基部中部顶部,成熟竹不同部位植硅体大小无明显差异。慈竹叶植硅体为长椭圆形和哑铃形,成熟叶以哑铃形为主;从新叶到成熟叶,植硅体体积增大。叶鞘植硅体为长椭圆形和鞍形,从内到外长椭圆形的植硅体数量减少,鞍形植硅体数量增多。箨片中植硅体为圆形和椭圆形。【结论】竹笋时期无植硅体,硅质细胞在慈竹发育期形成,同种竹种不同器官植硅体形态有差异。     

三维图像重建在植硅体研究中的应用

1.引言1988年以来,植硅体—作为一门新学科,在我国考古学和地质学研究中得到了广泛的应用。近十年来,植硅体研究的相关成果,尤其在史前农业考古领域,呈迅速上升趋势。如赵志军等(1)关于稻类植物颖片上峰状植硅体的研究,为野生稻与栽培稻的区分提供了一种新的思路;郑云飞(2)等运     

毛竹植硅体微观形态及稳定性的扫描电镜初探

为了揭示竹子植硅体表面形态和结构,探究植硅体在缓冲液浸泡后形态是否稳定,以毛竹Phyllostachys edulis叶片为研究材料,采用微波消解法、湿灰化法和干灰化法,提取毛竹叶片中的植硅体。对提取的植硅体经镀金膜处理,用扫描电子显微镜（SU-8000 Hitachi）观测。结果表明:毛竹植硅体具有多种形态。微波消解法提取的毛竹植体长为12~14 μm,宽为7~10 μm,植硅体呈现长鞍形（竹节形）,图像细节清晰,植硅体形态完整;湿灰化法和干灰化法提取的毛竹植硅体呈哑铃形,长约为12 μm,连接处宽度约为4 μm,两端的宽度约8 μm,并且用湿灰化法提取的毛竹植硅体还可见微小突起。微波消解法是提取毛竹植硅体比较理想的方法。微波消解法提取的植硅体在pH 10的硼酸缓冲液中浸泡15 d后的微观形态可见:植硅体外表已出现溶蚀坑,表面变粗糙,可见硅质颗粒,呈现为聚集分布。说明植硅体表面已被破坏,呈现不稳定状态。     

东北地区不同湿度梯度条件下芦苇植硅体形态组合特征

对东北3个地区5个地点不同生境的芦苇叶片中植硅体进行了分析,探讨了不同湿度梯度条件下芦苇植硅体的组合特征.共测芦苇植硅体4 372粒,5个地点芦苇样品中的植硅体类型相同,所鉴定出的植硅体类型共8种,不同生境下的芦苇植硅体的百分含量及形态大小明显不同.芦苇植硅体中的硅化气孔对极端环境的响应较为敏感,干旱环境中芦苇植硅体颗粒变大,硅化气孔的含量相应减少.较湿润的沙兰地区,植硅体的颗粒偏小,气孔的含量也较少;尖型的长度,对于湿度因子更为敏感,湿度不同的地区,尖型植硅体的长度发育不同;鞍型植硅体的形态组合在长春地区小湿度梯度的设置中,随着湿度的增大有增大的趋势,说明湿度的变化在一定程度上会影响芦苇植硅体形态大小,同时有利于芦苇植硅体的发育.     

荒漠草原植物群落特征对碳氮添加的响应

研究外源碳、氮添加对荒漠草原植物群落特征的影响,对荒漠草原退化草地生态恢复具有重要指导意义.本研究结果表明:群落物种多样性指数对氮肥的响应比对碳肥敏感,并随着氮肥的施加而降低;碳肥增加群落地上生物量,尤其是在高浓度碳肥处理下地上生物量比对照增加3倍,而氮肥会降低群落生物量.碳氮配施下,对物种多样性无显著影响,但对群落生...     

泥炭地土壤呼吸温度敏感性的影响因素研究

土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,研究泥炭地土壤呼吸温度敏感性的变化特征和影响因素,对准确理解土壤碳循环具有重要意义。土壤呼吸温度敏感性主要受到土壤温度、土壤含水量、土壤深度、土壤底物、人类活动等因素的影响。该文通过对现有的土壤呼吸温度敏感性的研究进行综述,以期为今后泥炭地土壤呼吸及其对气候变化响应的相关研究提供参考。     

氮添加对杉木人工林土壤氮有效性、溶解性有机氮和酸化的影响

【目的】研究氮添加条件下杉木人工林土壤氮有效性、溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)和pH值的变化规律,为氮沉降后杉木人工林土壤肥力管理提供依据。【方法】以安徽省庐江县洋河村林场11年生杉木人工林为研究对象,设定对照(CK,0 kg/(hm~2·年))和氮添加(N,100 kg/(hm~2·年))处理,通过测定2013-2015年连续3年氮添加后土壤不同土层(0～10和10～30 cm)和月份的氮有效性、DON和pH值,研究氮添加条件下土壤氮有效性、DON和pH值的变化特征。【结果】(1)与对照相比,氮添加处理显著促进了土壤有效氮含量的增加(P0.05),0～10 cm土层较10～30 cm土层对氮添加的响应更为敏感,且硝态氮(NO~-_3-N)为杉木人工林土壤有效氮的主要存在形式(64.8%)。(2)与对照相比,氮添加处理显著提高了土壤氮有效性和溶解性有机氮含量(P0.05),不同月份氮有效性和溶解性有机氮含量差异显著(P0.05),且它们的变化幅度在不同土层存在明显差异。(3)与对照相比,氮添加处理降低了土壤pH值,不同月份pH差异显著(P0.05),pH总体上表现为1月和3月较高,7月和9月较低,且随土层深度的增加而上升。(4)与土壤硝态氮和溶解性有机氮含量相比,增加相同程度的铵态氮后,土壤pH值降低的幅度更大,酸化程度更强。【结论】氮添加对杉木人工林土壤氮有效性和溶解性有机氮的增加具有显著促进作用(P0.05),且影响程度在月份和土层之间存在显著差异;氮添加降低了土壤pH值,相较硝态氮和溶解性有机氮而言,土壤铵态氮含量的增加更能引起土壤的酸化。