综述：热带地区陆地生物地球化学硅循环研究

（编辑推荐）本文系统综述了热带地区陆地硅(Si)生物地球化学循环特征，指出强烈化学风化导致土壤硅耗竭与铁铝氧化物富集。重点解析了径流输出(DSi)、植被吸收和大气粉尘输入等关键过程，提出农业活动（硅肥施用、灌溉）对土壤硅循环的显著影响，为热带土壤可持续管理提供理论依据。

　　

ABSTRACT

热带地区强烈的化学风化作用塑造了独特的土壤环境——硅(Si)持续耗竭而铁(Fe)、铝(Al)氧化物不断累积，这种地质过程直接导致土壤退化。研究表明，硅的生物地球化学循环在此类生态系统中扮演着核心角色。

硅流失的动力学机制

径流输出是热带土壤硅流失的主导途径，但高度风化土壤对溶解硅(Dissolved Si, DSi)的吸附固持与植被的主动吸收共同构成"缓冲系统"，显著减缓脱硅作用(desilication)速率。值得注意的是，热带土壤中可风化矿物储量极低，致使土壤溶液中DSi浓度长期处于贫瘠状态。

硅补充的双重途径

大气远源粉尘输入与植物源生物硅(biogenic silica)沉积成为热带生态系统有效硅的主要补给源。特别是禾本科植物通过植硅体(phytolith)形成实现硅的生物循环，该过程每年可贡献50-200 kg Si/ha的生物量返还。

农业活动的扰动效应

灌溉措施改变局部水文循环，加速硅的淋溶损失；而硅肥施用可直接提升土壤有效硅库。数据显示，甘蔗种植系统通过作物收获每年可输出100-150 kg Si/ha，相当于传统耕作体系的3-5倍。这种人为驱动的硅流动对热带农业生态系统产生深远影响。

未解科学问题

当前研究对热带硅循环的定量模型、微生物-矿物互作机制及纳米硅(Nano-Si)迁移转化过程仍缺乏认知。未来需重点探究：

1. 硅同位素(²⁸
   Si/³⁰
   Si)分馏示踪技术
2. 铁硅复合体(Fe-Si colloids)的形成动力学
3. 根际微域(rhizosphere)的硅活化效率

这些研究将深化对热带成土过程的理解，并为应对全球变化下的土壤退化提供新策略。