【摘要】：植硅體閉蓄有機(jī)碳(Phytolith-occluded carbon,簡稱PhytOC)是陸地土壤長期封存有機(jī)碳的重要機(jī)制。植硅體隨植物返還到土壤中,被降解后釋放出其中包裹的有機(jī)碳成為土壤碳庫的一部分。植硅體碳在植硅體的包裹下可長期保存在土壤中,對生物地球化學(xué)中的碳硅耦合及全球氣候變化具有重要的作用。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要的部分,水稻和小麥作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中重要的糧食作物,種植面積大、富硅能力強(qiáng),具有較強(qiáng)的植硅體固碳潛力。因此探究水稻和小麥生態(tài)系統(tǒng)植硅體碳匯的調(diào)控很有必要。本研究通過盆栽試驗(yàn)分析不同吸硅能力的水稻硅含量、植硅體含量、形態(tài)、分布及其固碳特征,通過長期定位試驗(yàn)分析不同施肥處理的水稻及小麥植硅體含量及其固碳特征,探究植物硅素吸收及外源肥料添加對水稻及小麥植硅體碳匯潛力的調(diào)控特征,為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作物植硅體固碳機(jī)理提供理論依據(jù)。研究主要結(jié)果如下:(1)高吸硅基因型水稻硅與植硅體含量分布為鞘葉莖,低吸硅基因型水稻硅與植硅體含量分布為葉鞘莖。不同吸硅基因型水稻葉片植硅體固碳能力最強(qiáng),其植硅體碳含量整體變化趨勢為葉莖鞘,干物質(zhì)植硅體碳整體趨勢為葉鞘莖。(2)高吸硅基因型水稻的植硅體碳含量顯著低于其突變體,但其硅含量、植硅體含量、干物質(zhì)植硅體碳含量、干物質(zhì)量顯著高于低吸硅突變體。因此高吸硅能力水稻植硅體及植硅體碳儲量顯著高于低吸硅水稻,每盆水稻產(chǎn)生的植硅體碳儲量為Lsi2野生型(377.39 mg)Lsi1野生型(311.35 mg)Lsi2突變體(151.45mg)Lsi 突變體(52.96mg)。(3)長期施用無機(jī)肥降低了水稻植硅體含量、干物質(zhì)植硅體碳含量、植硅體產(chǎn)生通量及產(chǎn)生率、植硅體碳的產(chǎn)生通量及產(chǎn)生率。與施用無機(jī)肥相比,施用豬糞或秸稈等有機(jī)物料替代配施增加了植硅體含量、植硅體碳含量、干物質(zhì)植硅體碳含量、植硅體產(chǎn)生通量及產(chǎn)生率、植硅體碳的產(chǎn)生通量及產(chǎn)生率。豬糞部分替代無機(jī)肥處理下的植硅體碳產(chǎn)生通量最高,為87.31kgCO2/ha/yr,相較于不施肥處理每年每公頃可多固定63.97 kg CO2,相較于無機(jī)肥處理可多固定的CO2為65.59 kg。不同施肥處理水稻植硅體碳匯量為NPKM(2.37×106 T C02/yr)NPKMS(1.75×106 T CO2/yr)NPKS(0.72×106 T CO2/yr)CK(0.63×106 T CO2/yr)NPK(0.59×106TCO2/yr)。(4)相比不施肥對照,長期施用無機(jī)肥降低了小麥的植硅體含量、植硅體碳含量、干物質(zhì)植硅體碳含量,增加了地上部干物質(zhì)量、植硅體產(chǎn)生通量及產(chǎn)生率、植硅體碳產(chǎn)生通量及產(chǎn)生率。相比無機(jī)肥處理,有機(jī)物料(豬糞或秸稈)部分替代無機(jī)肥后植硅體含量、植硅體碳含量、干物質(zhì)植硅體碳含量、地上部干物質(zhì)量、植硅體產(chǎn)生通量及產(chǎn)生率、植硅體碳產(chǎn)生通量及產(chǎn)生率均顯著增加。植硅體產(chǎn)生通量最高為無機(jī)肥配施豬糞處理,為7.67kg CO/ha/yr,相較于不施肥及無機(jī)肥處理分別增加了 308%和124%,同時,該處理植硅體碳匯也最高,為0.17×106TCO2/yr。
【圖文】：

成過程中封存在植物細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)碳，，大部分來自于光合作用固定大氣中的Ｃ０２逡逑（Ｈｏｄｓｏｎ，邋２０１６；邋Ｓｏｎｇｅｔａｌ，邋２０１６；邋Ｚｎｏ邋ｅｔａｌ，邋２０１７；邋Ｋｘｉｅｔａｌ，邋２０１８ａ）邋0逡逑植株返還到土壤中降解后植硅體將被釋放出來（圖１．１），其包裹的植硅體碳在逡逑植硅體的保護(hù)下可以長期保存，楦硅體經(jīng)分解后進(jìn)入到土壤的硅循環(huán)中（Ｙａｎｇ逡逑ａｎｄ邋Ｚｈａｎｇ，邋２０１８），其中封存的有機(jī)碳將投入到土壤碳庫中，大約２０００年后逡逑植硅體有機(jī)碳可占土壤總有機(jī)碳的８２％。巨大的土壤碳庫因環(huán)境條件變化、碳存逡逑儲機(jī)制復(fù)雜、土地利用方式不確定等因素而不穩(wěn)定，絕大部分土壤有機(jī)碳不能長逡逑１逡逑

Ｃａｒｔｅｒ邋（２００９）在前人研究的基礎(chǔ)上，提出了植硅體形成過程中如何固定有機(jī)碳邐＇逡逑的假設(shè)模型（圖１．３）。正常的細(xì)胞中含有液泡、細(xì)胞核、細(xì)胞液、細(xì)胞器（如逡逑５逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S511;S512.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2680245