大气CO2浓度倍增对稻田生态系统钙、镁、硅 离子流失的潜在影响

钙、镁、硅元素是土壤圈、水圈和生物圈的重要组成元素, 其迁移与转化过程不仅影响到生态系统生产力, 而且对全球碳循环起着重要的调控作用. 大气CO2浓度升高可能直接通过影响土壤理化性状, 或间接通过影响植物而作用于陆地生态系统矿质元素的迁移和转化过程, 目前这方面的研究主要集中在旱地生态系统. 为此, 本研究借助国际上唯一的稻田FACE (Free Air CO2 Enrichment)实验(位于江苏省江都市, 始于2004年), 于2006年对稻田水体中这3种元素的浓度变化进行了动态监测. 结果表明, FACE条件下稻田水体钙、镁、硅离子的浓度显著高于对照稻田(P < 0.01), 三者分别平均提高了32.26%, 74.16%和77.88%. FACE条件下, 稻田水体中钙离子浓度在水稻生育旺期提高最大, 比对照平均提高了33.23%, 初期提高最小, 为28.66%, 后期提高了32.94%; 镁离子在初期提高最大, 为112.96%, 旺期提高最少, 平均为62.89%, 后期则提高了69.14%; 硅离子也是在初期提高最大, 为163.19%, 后期提高最小, 为31.43%, 旺期则平均提高了64.92%. 不同生育期之间, 各离子浓度存在显著差异(P < 0.01). 上述结果表明, 大气CO2浓度倍增可能通过田间排水尤其是由水稻生长前期暴雨而导致的洪涝来加重稻田生态系统钙、镁、硅的流失风险, 潜在影响陆地生态系统与水生生态系统间矿质元素的交换及生物地球化学循环过程.