大气CO2浓度倍增对稻田生态系统钙镁硅流失潜在影响

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，本研究借助位于江都市稻田FACE（Free Air CO2 Enrichment）试验(始于2004年)，于2006年对稻田水体中这三种元素的浓度变化进行了动态监测。结果表明，大气CO2浓度倍增显著提高稻田水体钙、镁、硅离子的浓度（P < 0.01），与对照相比，CO2浓度倍增田块水体钙、镁、硅离子的浓度平均分别提高了32.26%、74.16%和77.88%；在水稻生育前期，CO2浓度倍增对镁和硅离子提高效应最大，与对照相比，镁、硅离子的浓度分别提高了112.96%和163.19%，对钙离子的提高效应最小，但也提高了28.66%；水稻生育旺期对镁离子提高效应最低，平均为62.89%，对硅离子提高效应居中，平均为64.92%，钙离子浓度平均提高了33.23%；生育后期对硅离子提高效应最小，为31.43%，对镁离子提高效应居中，为69.14%，对钙离子提高效应与旺期相比略有降低，为32.94%；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，从而影响陆地生态系统与水生生态系统间矿质元素的生物地球化学循环过程，进而可能影响到全球碳循环。