以浙江慈溪滨海沉积物上发育的5个具有不同植稻年龄的水耕人为土剖面为研究对象,系统分析了土壤中的植硅体及其闭留碳的演变特征。结果表明,水耕人为土时间序列土壤中植硅体的含量变幅为3.67~17.51 g kg-1。水耕人为土中植硅体的剖面分布特征与有机碳相似,呈现出随着土壤深度的增加含量逐渐降低的趋势。其剖面分布特征表明植硅体在水耕人为土中不易移动。与起源土相比,水耕人为土表层植硅体含量有较大程度的增加,说明植稻有利于植硅体在土壤表层富集。而植硅体随植稻年龄的增加没有表现出有规律的增加或减少趋势。统计分析表明植硅体和总硅之间呈极显著正相关,说明植硅体对土壤发生中的硅循环起着重要作用。水稻产生的植硅体其体内闭留的碳量较高,但由于土体内植硅体总量较低,植硅体闭留碳仅占总有机碳的0.93%~1.68%。现有数据表明,仅通过根系与残茬返还土壤,种植富硅植物水稻并不能显著增强土壤的长期固碳能力。由于植硅体固定的碳在土壤环境中比较稳定,如果能强化秸秆还田,植稻对于土壤长期固碳具有意义。
运用重液分离法对海南岛北部不同喷发期玄武岩发育的7个土壤剖面生物硅进行了分离和测定,发现生物硅的含量变幅为2.9～54.0 g kg-1,其中最小值出现在发育时间较长的HE11剖面的B2层,最大值出现在发育时间较短的HE09剖面的表层。生物硅的剖面分布特征和有机碳、总氮比较相似,呈现出随土壤深度的增加含量逐渐降低的趋势,在0～40 cm范围之内这种现象更明显。生物硅和总硅之间极显著相关性表明生物硅土壤硅循环中起着主要作用。随着风化强度的提高,黏粒含量的增加,土壤pH逐渐降低,土壤中的生物硅含量有逐渐下降的趋势。初步认为:在土壤发育的初期阶段,来自原生矿物的直接风化释放的溶解硅有利于生物硅在土壤中保存和积聚。而随着土壤的进一步发育,原生矿物的逐渐被分解,土壤的pH下降和黏粒含量进一步增加,土壤中的生物硅也会被溶解、利用,结果是其含量逐渐下降。至发育的高级阶段,土壤中的硅进一步淋失,pH和黏粒含量逐渐趋于稳定。在陆地生物"泵"作用下,生物成因硅会被植物循环利用并维持在一个含量相对稳定的状态。
