毛竹林土壤中植硅体的地球化学稳定性与碳汇潜力研究

本项目选取不同母质红壤和不同管理模式的成熟毛竹林，采集岩石、风化壳、土壤、土壤水和凋落物等样品并分析其理化性质与矿物组成，综合运用植硅体的溶解模拟实验、微形态观测、放射性碳定年以及凋落物通量观测等技术，建立植硅体地球化学稳定性以及不同稳定性植硅体的碳汇潜力评价方法，探讨毛竹林土壤中植硅体的地球化学稳定性与碳汇潜力及其影响因素。该项研究可为亚热带地区毛竹林土壤中植硅体碳汇潜力的评价与调控提供科学依据，并为该地区植硅体的古环境恢复和农业考古应用以及Si的生物地球化学循环研究提供科学参考。

植硅体是高等植物在生长过程中沉淀在细胞壁、细胞腔内以及细胞间隙中的非晶质二氧化硅矿物颗粒，常包裹0.1~6%有机碳。植物死亡或凋落以后，大量的植硅体被释放到土壤中并很好的保存起来，对全球碳汇起到重要作用。竹子是典型的植硅体超富集禾本科植物。本项目选取不同母质和地形毛竹林以及其它对照森林，探讨毛竹林土壤中植硅体的地球化学稳定性与碳汇潜力及其影响因素。结果表明，浙江青山一带毛竹林植硅体的周转周期估计在千年左右，本世纪随着毛竹林林龄的增长，植硅体可在土壤里稳定累积。毛竹竹叶中植硅体碳产生通量的变化范围是0.97–64.75 kg CO2 ha-1 yr-1（平均值为44.67 kg ha–1 yr–1），不同岩性上表现为：花岗闪长岩﹥花岗岩﹥玄武岩﹥页岩。地貌部位和坡度对毛竹竹叶中植硅体碳产生通量的影响相对较小。目前中国森林植硅体碳汇速率为1.7 ± 0.4 Tg CO2 yr-1，30%的碳汇速率来自于毛竹等竹林。由于国家和全球尺度竹林造林和再造林，中国竹林和世界竹林潜在植硅体碳汇速率分别可达6.8 ± 1.5 和 27.0 ± 6.1 Tg CO2 yr-1。森林管理措施（如竹林造林再造林）可显著提高陆地长期碳汇能力，减缓全球气候变暖。该项研究可为亚热带地区毛竹林土壤中植硅体碳汇潜力的评价与调控提供科学参考。上述成果发表SCI文章15篇（其中中国际一区top SCI 期刊《Global Change Biology》(IF=8.224)和《Earth-Science Reviews》(IF=7.34)等文章7 篇，二区SCI期刊文章3篇），一级学报1篇，获中国林学会梁希青年论文奖二等奖1项。