散生竹鞭根系统植硅体碳汇特征及其土壤耦合机制

PhytOC is a form of organic carbon which can be reserved and accumulated in soil for a long time. It has a very important significance in regulation of C balance and mitigation of global climate change. PhytOC sequestration of forest ecosystems is considered to be underestimated in traditional researches because the aboveground part of forest is estimated only. This study will selected 8 monopodial bamboo species which are distributed in wide area of China. Litter-fall collection and a located experiment of rhizome system will be carried out to study the difference of PhytOC storage in rhizome system between different monopodial bamboo species, determine the relationship between the PhytOC storage and its annual flux of monopodial bamboo rhizome systems of China, reveal the internal connection between PhytOC concentration of rhizome system and PhytOC storage in soil. The study will establish a new method for estimation of bamboo PhytOC sequestration, and offer scientific references for the estimation of phytolith carbon sequestration of bamboo stand ecosystems.

植硅体碳是一种能够长期稳定封存于土壤中的有机碳，对调节碳平衡和缓解全球气候变化有十分重要的意义。以往估测森林生态系统植硅体碳封存时只考虑了地上部分，忽视了地下生物量，因此植硅体碳封存能力常常被低估。本项目选择中国分布面积最大的八种散生竹为研究对象，通过凋落搜集和一竹一鞭定植鞭根观察定位试验，明确不同散生竹种鞭根系统植硅体碳的特征差异，阐明鞭根系统植硅体碳汇的容量与年通量，揭示重要散生竹鞭根系统植硅体碳与土壤植硅体碳的内在联系，以建立竹类植物植硅体碳封存估测新方法，纠正传统植硅体碳的封存估算，为中国竹林生态系统植硅体碳封存的准确估算提供科学依据。

植硅体（phytolith）是存在于植物组织细胞内腔或细胞之间的水合硅（SiO2·H2O）矿物，在形成过程中包裹少量植硅体碳（PhytOC）。植硅体碳的积累在陆地生态系统长期碳固定方面有十分重要的作用。以往的研究大多关注于植物体地上部分在植硅体碳积累方面的作用，常常忽略了植物庞大的地下系统植硅体碳封存量。植物尤其是竹类植物的地下部分，其生物量占植物总生物量的比例很大。我国散生竹分布总面积约有7.8×106 公顷，约占世界竹林面积的33 %，散生竹的地下部分植硅体碳封存不容忽视。.主要研究内容：不同散生竹鞭根系统植硅体碳特征比较研究、散生竹凋落物植硅体碳封存通量研究、全国散生竹地下鞭根系统植硅体碳封存量研究。.重要结果有：1）散生竹凋落物的植硅体碳封存量研究，结果表明凋落物植硅体碳的年封存速率为9.51±1.20 kg·hm-2·a-1。2月和12月毛竹鲜叶的植硅体碳封存速率，与全年凋落物植硅体碳封存速率差异不显著，可将2月和12月作为估算毛竹林植硅体碳封存速率的最佳采样月份。2）不同散生竹地下部植硅体含量变化为雷竹>淡竹>石竹>水竹>茶竿竹>高节竹>毛竹>苦竹，植硅体碳含量变化为雷竹>毛竹>水竹>苦竹>淡竹>茶竿竹>石竹>高节竹。植硅体碳含量在8种散生竹竹鞭之间不具有显著差异，在竹篼中具有显著差异。3）不同散生竹地下部植物碳储量平均占其植株总植硅体碳储量的23.36 %。8种散生竹地下部植硅体碳总储量为9.14×104 t。4）植硅体碳及植硅体封存碳含量在不同年龄的雷竹鞭之间不具有显著差异（p > 0.05）。3年生雷竹鞭植硅体碳储量最高。.本研究分析了散生竹地下部分和凋落物植硅体碳封存，估算了全国散生竹地下部分植硅体碳封存量，对以往研究结果有一定的纠正，同时以毛竹林为例，探明了散生竹植硅体碳研究鲜叶采样的最佳时间，为今后竹类植硅体碳研究的采样作参考依据。.