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水稻生态系统植物岩固碳研究

水稻生态系统植物岩固碳研究

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作者：刘悦浙江大学

学位级别：硕士

植物在吸收硅素的同时,常常会在植物内形成一种具备不同形状的非晶体状二氧化硅结构,也叫做植物岩。植物岩在形成的过程中,往往会存续一些有机物,其中就包括部分的有机碳,这一部分的有机碳由于外层硅的包裹,性质非常稳定,可以存续几千... 详细信息

植物在吸收硅素的同时,常常会在植物内形成一种具备不同形状的非晶体状二氧化硅结构,也叫做植物岩。植物岩在形成的过程中,往往会存续一些有机物,其中就包括部分的有机碳,这一部分的有机碳由于外层硅的包裹,性质非常稳定,可以存续几千年之久,因而在考古学和生态学上具有重要意义。环境学的研究者们发现这部分碳积蓄的总量较为庞大,因此可以减轻生态环境中的碳排放压力,促进生态平衡,实现环境保护的需求。水稻是中国乃至全世界最广为种植的农作物,由于水稻是典型禾本科喜硅作物,因此在水稻上研究植物岩的碳固定对环境保护很有帮助。本研究选取中国水稻种植量最大的两个省份:湖南、江西,采集24种早稻、晚稻样品,同时采集这些水稻生长的土壤,分别进行硅含量、植物岩、植物岩碳的提取、分析和测算,得到的结论如下:1、早稻和晚稻的植物样品测定显示,晚稻的硅含量、植物岩含量、植物岩碳含量均高于早稻,且茎秆大于谷粒。早稻茎秆硅含量为17.73～46.20 g/kg,晚稻茎秆硅含量为65.18～83.01 g/kg;早稻茎秆植物岩含量为73.60～108.80 g/kg,晚稻茎秆植物岩含量为133.60～176.00 g/kg。早稻茎秆植物岩碳含量为52.19～77.19g/kg,晚稻茎秆植物岩碳含量为83.78～96.83 g/kg。早稻谷粒硅含量为26.47～35.92g/kg,晚稻谷粒硅含量为40.32～49.04 g/kg;早稻谷粒植物岩含量为15.12～24.60g/kg,晚稻谷粒植物岩含量为23.56～28.88g/kg。早稻谷粒植物岩碳含量为43.93～59.08 g/kg,晚稻谷粒植物岩碳含量为53.31～68.46 g/kg。2、以植物岩碳/样品干物质量计算碳固定能力,植物茎秆为4.13～16.42g/kg,谷粒为0.78～1.94g/kg,我们的研究表明,以往被忽视的谷粒固碳能力也很高,值得重视。以我国水稻平均亩产量420kg来计算,一公顷水稻每一个生育期内仅仅是稻谷部分就可以固定大约6.3 kg碳。根据我国水稻种植面积计算,我国每年水稻茎秆部分植物岩固定的碳为70.56～284.66万吨,水稻稻谷部分每年固碳约为18.82万吨。3、植物中硅含量、植物岩含量、植物岩碳含量间存在显著正相关关系。例如,水稻茎秆的硅含量与植物岩含量的相关系数R2=0.59(P植物岩含量的相关系数R2=0.89(P植物岩与茎秆植物岩碳含量的相关关系R2=0.95(P植物岩与植物岩碳含量的相关系数R2=0.80(P植物岩含量、植物岩碳含量间的相关性相对较小。4、土壤植物岩碳/植物岩的生物质量范围从0.17～0.65 g/kg,根据我国水稻种植面积计算,我国水稻土耕层植物岩每年固碳约为1.34～4.97万吨。我们的研究结果表明,通过种植植物岩产生能力强、植物岩碳含量高的水稻品种来吸收固定碳,对自然界中碳的生物固定具有重要的作用,有助于缓解全球气候变暖。

关键词：水稻植物岩植物岩碳土壤植物岩形态

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