硅酸盐矿物是土壤的骨骼,硅迁移对土壤的发生和演变具有重要影响。雨热丰富的热带和亚热带地区风化淋溶强烈,在不同历史时期土壤经历了不同程度的脱硅。自20世纪50年代以来,我国一直存在着热带、亚热带地区土壤在形成演变中复硅还是脱硅的争议。由于方法手段的限制,至今缺乏足够的研究。近年来在热带地区通过硅循环表明,强风化贫硅土壤的地表径流水中的硅主要来自植物硅溶解,可见陆地植物在硅循环中起着重要的作用,但在具有丰富可风化硅酸盐矿物和农业活动的我国南方亚热带地区,植物硅循环如何影响土壤硅迁移和转化尚不清楚。

杨金玲研究员选择位于亚热低山丘陵区花岗岩发育的3个具有不同植物类型和不同土地利用的流域,基于流域元素质量平衡和地球化学的方法,研究流域内不同形态硅的迁移量。结果表明不同植物对土壤脱硅与复硅的作用程度不同,高富硅植物如水稻对硅的年吸收量为280 kg Si ha-1 yr-1,通过秸秆还田以植物硅的形式归还土壤的硅量为239 kg Si ha-1 yr-1,这样高的植物硅循环降低了表层土壤的脱硅速率。而非富硅植物如针叶树种硅循环量比水稻低1-2个数量级,其表层由于极少的植物硅归还,水溶性硅更易于流失,从而表层土壤脱硅明显。不同土地利用下,径流水硅输出量没有显著差异,说明了亚热带地区具有丰富可风化硅酸盐矿物区,径流水中的硅主要来自原生矿物风化,植物硅的贡献较小,但植物硅循环影响了土体中硅的重新分配。本研究通过硅循环来认识亚热带地区旺盛植物生长对土壤发生演变的影响。

上述研究成果于2018年1月15日发表于Geoderma。

Yang JL, Zhang GL. Silicon cycling by plant and its effects on soil Si translocation in a typical subtropical area. Geoderma, 2018, 310: 89-98