Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của sự tích luỹ phytolith đến một số tính chất lý – hoá học đất lúa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐—²–-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐   PHẠM VĂN QUANG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ TÍCH LŨY PHYTOLITH ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ - HÓA HỌC ĐẤT LÚA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐—²–-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐   PHẠM VĂN QUANG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ TÍCH LŨY PHYTOLITH ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ - HÓA HỌC ĐẤT LÚA Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã ngành: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC MINH HÀ NỘI – 2015 LỜI CẢM ƠN   Trong quá trình thực hiện nghiên cứu đề tài, tôi nhận được sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình, sự đóng góp quý báu của tập thể và nhiều cá nhân đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành bản luận văn này. Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô thuộc Bộ môn Thổ nhưỡng và Môi trường đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có thể học tập và làm việc trong suốt thời gian nghiên cứu. Đặc biệt, với lòng biết ơn và sự kính trọng sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Ngọc Minh – Bộ môn Thổ nhưỡng và Môi trường Đất, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cảm ơn thầy đã rất tâm huyết chỉ dẫn và góp ý để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè luôn quan tâm động viên và đóng góp ý kiến giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thiện luận văn. Tôi xin cám ơn sự hỗ trợ kinh phí thực hiện từ đề tài mã số: 105.08 – 2013.01 của Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia - Nafosted. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 8 năm 2015 Học viên Phạm Văn Quang   i     MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i MỤC LỤC ................................................................................................................. ii DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ iv DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ iv DANH CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................................... ivi MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1 Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................... 3 1.1. Silic trong đất.............................................................................................. 3 1.2. Sự tích lũy silic trong thực vật .................................................................... 6 1.2.1. Vai trò của silic với thực vật....................................................................... 6 1.2.2. Sự hình thành của phytolith trong thực vật .............................................. 11 1.3. Con đường tích luỹ phytolith vào đất ....................................................... 18 1.4. Phytolith trong đất.................................................................................... 20 1.5. Định lượng phytolith trong đất ................................................................ 23 Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 27 2.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................... 27 2.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 28 2.2.1. Xác định đặc tính cơ bản của mẫu đất nghiên cứu .................................. 28 2.2.2. Xác định đặc tính cơ bản của mẫu phytolith tách từ rơm ........................ 29 2.2.3. Quá trình hòa tan giải phóng nguyên tố dinh dưỡng từ phytolith ............ 31 2.2.4. Phương pháp định lượng phytolith trong đất ........................................... 32 2.2.5. Ảnh hưởng của phytolith tới sự phân tán của cấp hạt sét trong đất ........ 33 ii     Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 34 3.1. Một số tính chất đất cơ bản tại khu vực nghiên cứu ................................. 34 3.2. Một số đặc tính cơ bản của phytolith........................................................ 35 3.2.1. Đặc điểm hình thái ................................................................................... 35 3.2.2. Đặc điểm cấu trúc và đặc điểm khoáng vật học ....................................... 37 3.2.3. Đặc điểm liên kết hoá học bề mặt............................................................. 38 3.2.4. Đặc điểm điện động học ........................................................................... 40 3.2.5. Thành phần hoá học ................................................................................. 41 3.2. Hàm lượng và sự phân bố của phytolith trong đất ................................... 45 3.3. Ảnh hưởng của sự tích luỹ phytolith đến một số tính chất đất ................. 47 3.3.1. Ảnh hưởng đến một số tính chất lý học đất .............................................. 47 3.3.2. Ảnh hưởng đến một số tính chất hoá học đất ........................................... 51 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 59 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 70 iii     DANH MỤC BẢNG   Bảng 1. Vị trí lấy mẫu đất thuộc khu vực nghiên cứu ............................................. 27 Bảng 2. Phương pháp xác định một số tính chất cơ bản của mẫu đất ..................... 28 Bảng 3. Phương pháp xác định một số tính chất lý – hóa học cơ bản của phytolith 30 Bảng 4. Một số tính chất cơ bản của mẫu đất nghiên cứu ....................................... 34 Bảng 5. Hàm lượng dạng hoà tan của một số ion trong phytolith ........................... 44 Bảng 6. Hàm lượng phytolith trong các tầng đất trong 7 phẫu diện nghiên cứu ..... 45     DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Bồn Si, quá trình chuyển đổi và dòng Si trong đất ....................................... 3 Hình 2. Sự biến đổi của DSi trong đất ....................................................................... 4 Hình 3. Các dạng Si sinh học trong đất ..................................................................... 5 Hình 4. Vai trò của Si trong việc giảm tác động của kim loại nặng ở thực vật ......... 9 Hình 5. Một số dạng phytolith và phân bố của phytolith trong thực vật ................. 11 Hình 6. Cơ chế kiểm soát quá trình hút thu Si của lúa ............................................ 14 Hình 7. Quá trình polyme hóa axit monosilicic trong thực vật ............................... 16 Hình 8. Sản phẩm phytolith được tạo ra trong từng giai đoạn thu hoạch ................ 19 Hình 9. Lượng C bị giữ lại trong đất bởi phytolith (PhytOC) so với C tổng số ..... 21 Hình 10. Tích lũy C trong đất trồng có hàm lượng PhytOC khác nhau .................. 22 Hình 11. Sơ đồ tách phytolith từ đất bằng dung dịch nặng .................................... 23 Hình 12. Minh họa cho phương pháp luận sử dụng để giải thích cho sự hòa tan đồng thời Si từ khoáng trong suốt quá trình chiết dạng ASi ............................. 25 iv     Hình 13. Bản đồ khu vực nghiên cứu ...................................................................... 27 Hình 14. Ảnh SEM của phytolith tách từ cây lúa theo phương pháp tro hoá khô ... 36 Hình 15. Ảnh SEM mẫu phytolith trong rơm rạ xử lý ở nhiệt độ 400oC (a), 600oC (b) và 800oC (c) ........................................................................................ 37 Hình 16. Nhiễu xạ đồ tia X của các mẫu phytolith khi rơm rạ xử lý ở các nhiệt độ khác nhau .................................................................................................. 37 Hình 17. Phổ hồng ngoại FT-IR của mẫu phytolith xử lý tại các nhiệt độ khác nhau .................................................................................................................. 39 Hình 18. Thế zeta (ζ) của phytolith xử lý ở các nhiệt độ khác nhau ....................... 40 Hình 19. Biểu đồ phân tích nhiệt sai của mẫu rơm rạ .............................................. 41 Hình 20. Hàm lượng CHC trong các mẫu phytolith ở các nhiệt độ khác nhau ....... 42 Hình 21. Hàm lượng Si và K trong phytolith .......................................................... 44 Hình 22. Hàm lượng phytolith trung bình tại khu vực nghiên cứu.......................... 47 Hình 23. Tương quan giữa CHC, khoáng sét và phytolith với CEC của đất ........... 49 Hình 24. Ảnh hưởng của Si đến sự phân tán của khoáng sét tại các pH khác nhau 50 Hình 25. Cơ chế tạo liên kết bề mặt của anion SiO44- với các nhóm chức trên bề mặt khoáng sét ................................................................................................. 51 Hình 26. Khả năng hoà tan của phytolith khi được xử lý ở các nhiệt độ khác nhau 52 Hình 27. Cường độ giải phóng Si và K từ phytolith ................................................ 53 Hình 28. Hàm lượng Si hoà tan và phytolith trong phẫu diện đất nghiên cứu ........ 54 Hình 29. Mối quan hệ giữa Si-CaCl2 với Si tổng số và phytolith trong đất ............ 55 Hình 30. Tương quan giữa hàm lượng phytolith và tổng lượng Ca, Mg trao đổi trong đất .................................................................................................... 56 v     DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT   ASi : Dạng Si vô định hình BSi : Dạng Si sinh học CHC : Chất hữu cơ CEC : Dung tích trao đổi cation DSi : Dạng Si hoà tan FTIR : Phương pháp phân tích phổ hấp phụ hồng ngoại ISi : Dạng Si vô vơ MSi : Dạng Si trong khoáng vật SEM : Kính hiển vị điện tử quét TPCG : Thành phần cơ giới ts : Tổng số X-ray : Phương pháp nhiễu xạ tia X ζ : Thế zeta vi     MỞ ĐẦU Silic (Si) là nguyên tố giàu thứ hai sau oxy trong lớp vỏ trên của trái đất (~28%) và có mặt trong hầu hết các loại đá mẹ cũng như các khoáng vật thứ sinh trong đất. Sự tồn tại của Si thường gắn liền với oxy để tạo thành oxit silic. Ước tính oxit silic có thể chiếm tới 66,6% lớp vỏ lục địa của trái đất. Mặc dù rất dồi dào trong tự nhiên nhưng không phải dạng oxit silic nào thực vật cũng có thể sử dụng được. Trải qua quá trình phong hóa, Si từ các khoáng vật được giải phóng vào đất và có thể được thực vật hút thu trong quá trình sinh trưởng. Si được đưa vào qua hệ rễ sau đó kết tủa trong các mô bào của thực vật để hình thành nên các “tế bào silic sinh học” và còn có một số tên gọi khác như opal-Si hay phytolith. Một số quan điểm cho rằng Si không phải là nguyên tố “tối quan trọng” như N, P hay K. Tuy nhiên, thực tế đã chứng minh Si có vai trò quan trọng góp phần làm cho thực vật trở nên cứng cáp hơn, chống chịu sâu bệnh tốt hơn. Đối với lúa nước nếu hàm lượng Si dễ tiêu trong đất thấp hơn 40 mg/kg sẽ ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của lúa (Barbosa-Filho và nnk, 2001). Một số cây trồng khác như cà chua, dưa chuột cũng có thể cho năng suất thu hoạch cao hơn nếu được đáp ứng đầy đủ nhu cầu về Si (Korndoerfer và Lepsch, 2001). Khi phytolith được giải phóng và tích lũy trong đất, nguồn Si này có thể được cây trồng quay vòng sử dụng. Việc bón phytolith vào đất sẽ giúp giải quyết tình trạng “đói Si” của thực vật mà quá trình phong hóa không đáp ứng đủ. Một số tài liệu đã chứng minh rằng phytolith không chỉ đóng vai trò như là nguồn cung cấp Si cho cây trồng khi được bổ sung vào đất, mà nó còn có thể tham gia vào các quá trình hóa – lý của đất: cải thiện CEC, tăng khả năng đệm, cố định các chất ô nhiễm, và hạn chế phát thải khí nhà kính nhờ khả năng “hút giữ” chất hữu cơ dưới dạng khó phân hủy sinh học (Parr và Sullivan, 2005). Tuy nhiên, vai trò của dạng Si sinh học này cũng chỉ nhận được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong hai thập kỷ gần đây. 1     Tập quán vùi rơm rạ lại ruộng, đốt tại ruộng hay sử dụng tro bếp để bón ruộng đã được bà con nông dân thực hiện từ rất xa xưa, đây được biết đến như một cách thức để hoàn trả một số khoáng chất quan trọng cho đất. Đây cũng là những phương thức mà phytolith được hoàn trả lại đất sau mỗi vụ thu hoạch. Tuy nhiên, các phương thức này tác động tới tính chất của phytolith trong rơm rạ ra sao và khi đó vai trò của phytolith trong đất sẽ thay đổi thế nào thì chưa có nhiều nghiên cứu nhắc tới. Với những vai trò đặc biệt kể trên, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của sự tích lũy phytolith đến một số tính chất lý - hóa học đất lúa” được tiến hành thực hiện với một số mục tiêu đặt ra: -   Cung cấp thông tin về một số tính chất đất cơ bản tại khu vực nghiên cứu, -   Khảo sát một số đặc tính chung của phytolith trong rơm rạ, -   Định lượng hàm lượng phytolith trong đất, và -   Đánh giá mối quan hệ của hàm lượng phytolith tích luỹ tới một số tính chất đất tại khu vực nghiên cứu. 2     TÀI LIỆU THAM KHẢO v   Tiếng Việt: 1.   Cơ hội Kinh doanh Sinh khối tại Việt Nam (2012), Chương trình Năng lượng sinh khối Bền vững của Hà Lan, thực hiện bởi Tổ chức Phát triển Hà Lan SNV. 2.   Đỗ Hải Triều (2008), “Nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón silica đến sinh trưởng, năng suất và chất lượng lạc trên đất phù sa cũ bạc màu tỉnh Vĩnh Phúc”, Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nông nghiệp. 3.   Khương Minh Phượng (2011), “Ứng dụng mô hình Hydrus - 1D để mô phỏng sự di chuyển của kim loại nặng (Cu, Pb, Zn) trong đất lúa xã Đại Áng, huyện Thanh Trì, Hà Nội”, Luận văn ThS. Khoa học môi trường và bảo vệ môi trường, mã số: 60 85 02; Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Ngọc Minh. 4.   Nguyễn Ngọc Minh (2012), “Vai trò của silic sinh học (Phytolith) trong rơm rạ đối với môi trường đất và dinh dưỡng cây trồng”, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 11, 47 – 52. v   Tiếng Anh: 5.   Barão, L., Clymans, W., Vandevenne, F., Meire, P., Conley, D.J., Struyf, E. (2014), “Pedogenic and biogenic alkaline-extracted silicon distributions along a temperate land-use gradient”, Eur. J. Soil Sci. 6.   Barbosa-Filho, M.P, Snyder, G.H, Elliott, C.L, Datnoff, L.E (2001), “Evaluation of soil test procedures for determining rice-available silicon”, Commun Soil Sci. Plant Anal, 32, 1779-1792. 7.   Bartoli, F. (1985), “Crystallochemistry and surface—properties of biogenic opal”, Journal of Soil Science, 36:335–350 8.   Bartoli, F. (1983), “The biogeochemical cycle of silicon in two temperate foresty ecosystems”, Environmental (Stockholm), 35, 469-476. 59   Biogeochemistry, Ecol. Bull. 9.   Berthelsen, S., Noble, A. D., and Garside A. L. (2001), “Silicon research down under: Past, present and future”, Silicon in agriculture, Pp. 241–256. 10.   Blackman, E. (1969), “Observations on the development of the silica cells of the leaf sheath of wheat (Triticumaestivum)”, Canadian Journal of Botany 47:827-838. 11.   Carey, J.C., Fulweiler, R.W. (2012), “Human activities directly alterwatershed dissolved silica fluxes”, Biogeochemistry, 111, 125–138. 12.   Cary, L., Alexandre, A., Meunier, J.D., Boeglin, J.L., Braun, J.J. (2005), “Contribution of phytoliths to the suspended load of biogenic silica in the Nyong basin rivers (Cameroon)”, Biogeochemistry, 74, 101–114. 13.   Clarke, J. (2003), “The occurrence and significance of biogenic opal in the regolith”, Earth Science Reviews, 60:175–194. 14.   Conley, D.J., and Schelske, C.L. (2001), “Biogenic silica. In: Smol J.P., Birks H.J.B. and Last W.M. (eds), Tracking Environmental Changes in Lake Sediments: Volume 3: Terrestria” l, Algal, and Siliceous Indicators. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, pp. 281–293. 15.   Cornelis, J.T., Delvaux, B., Georg, R.B., Lucas, Y., Ranger, J., Opfergelt, S. (2011), “Tracing the origin of disolved silicon transferred fromvarious soil-plant systems towards rivers”: Biogeosciences 8, 89–112. 16.   Cornelis, J.T., Delvaux, B., Ranger, J., Iserentant, A. (2010a), “Tree species impact the terrestrial cycle of silicon through various uptakes”, Biogeochemistry, 97, 231–245. 17.   Cornelis, J.T., Titeux, H., Ranger, J., Delvaux (2011b), “Identification and distribution of the readily soluble silicon pool in a temperate forest soil belowthree distinct tree species”, Plant Soil, 342, 369–378. 18.   Datnoff, LE, Rodrigues FA (2005), “The role of silicon in suppressing rice diseases”, APS net Feature Story, 1–28. 60   19.   Datnoff, L.E., Raid, R.N., Snyder, G.H., and Jones, D.B. (1991), Effect of calcium silicate on blast and brown spot intensities and yields of rice, Plant Disease, 75:729-732. 20.   DeMaster, D.J. (1979), “The marine budgets of silica and 32Si. Ph.D. Dissertation”, Yale University, 308 pp. 21.   DeMaster, D.J. (1981), “The supply and accumulation of silica in the marine environments”, Geochim. Cosmochim. Acta: 1715–1732. 22.   DeMaster, D.J. (1991), “Measuring biogenic silica in marine sediments and suspended matter”, Geophysical Monograph 63, America Geophysical Union, pp. 363–367. 23.   Desplanques, V., Cary, L., Mouret, J.-C., Trolard, F., Bourrie, G., Grauby, O., Meunier, J.-D. (2006) “Silicon transfers in a rice field in Camargue (France)”, J. Geochem. Explor., 88, 190–193. 24.   Dierolf, T., Fairhurst T., Mutert E. (2001), Soil fertility kit. A toolkit for acid, upland soil fertility management in Southeast Asia. 1st ed., Oxford Graphic Printers, page 113. 25.   Dietzel, M. (2002), “Interaction of polysilicic and monosilicic acid with mineral surfaces”, Water–rock interaction, pp. 207–235. 26.   Dolores R Pipernoand MD Lanham (2006), Phytoliths: A Comprehensive Guide for Archaeologists and Paleoecologists, AltaMira Press. 27.   Dorweiler, J.E., Doebley, J. (1997), “Development analysis of Teosinte Glume Architecture1”: American Journal of Botany, 84, 1313-1322 28.   Dove P.M. (1999), “The dissolution kinetics of quartz in aqeous mixed cation solutions”, Geochim. Cosmochim. Acta. 63, 3715-3727. 29.   Drees, L. R., Wilding, L. P., Smeck, N. E., and Sankayi, A. L. (1989), “Silica in soils: Quartz and disordered silica polymorphs”, Minerals in soil environments, pp. 913–974. 30.   Dürr, H.H., Meubeck, M., Harttmann, J., Laruelle, G.G., Roubeix, V. (2011), “Global spatial distribution of natural riverine silica inputs to the coastal 61   zone”, Biogeosciences, 8, 5978-620. 31.   Ehrlich H., Demadis K.D., Pokrovsky O.S., Koutsoukos P.G. (2010), “Modern Views on Desilicification: Biosilica and Abiotic Silica Dissolution in Natural and Artificial Environments”, Chem. Rev. 110, 4656–4689. 32.   Elbauma R., Melamed-Bessudo C., Tuross N., Levy A.A., Weiner S. (2009), “New methods to isolate organic materials from silicified phytoliths reveal fragmented glycoproteins but no DNA”, Quaternary International, 193, 11–19. 33.   Eneji E, Inanaga S, Muranaka S, Li J, An P, Hattori T, Tsuji W (2005), “Effect of calcium silicate on growth and dry matter yield of Chloris gayana and Sorghum sudanense under two soil water regimes”, Grass and Forage Science, 60:393–398. 34.   Epstein, E. (1994), “The anomaly of silicon in plant biology”, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 91, 11. 35.   Epstein, E. and Bloom, A. J. (2005), “Mineral Nutrition of Plants: Principles and Perspectives”, Second Edition. Sinauer. 36.   Ersan Putunand Esin Apaydin. Ricestraw as a bio-oil source via pyrolysis and steampyrolysis. Energy, 29 (2004) 2171 – 2180. 37.   Follett, E.A.C., McHardy, W.J., Mitchell, B.D. and Smith, B.F.L. (1965), “Chemical dissolution techniques in the study of soil clays”, Part I. Clay Minerals, 6: 23–34. 38.   Foster, M.D. (1953), “The determination of free silica and free alumina in ontmorillonites”, Geochim. Cosmochim., Acta 3: 143–154. 39.   Fraysse, F., Pokrovsky, O. S., Schott, J., Meunier, J.-D. (2009), “Surface chemistry and reactivity of plant phytoliths in aqueous solutions”, Chem. Geol., 258, 197–206. 40.   Fraysse F., Pokrovsky O.S., Schott J., Meunier J.D. (2006) “Surface properties, solubility and dissolution kinetics of bamboo phytoliths”, Geochim. Cosmochim. Acta. 70, 1939-1951. 62   41.   Harrison, C.C (1996), “Evidence for intramineral macromolecules containing protein from plant silicas”, Phytochemistry, 41, 37-42 42.   Harsh, J. B., J. Chorover, and E. Nizeyimana. (2002), “Allophane and imogolite”, Soil mineralogy with environmental applications, pp. 291– 322. 43.   Haysom, M.B.C. and Chapman, L.S. (1975), “Some aspects of the calcium silicate trials at Mackay”, Proc. Austr. Sugar CaneTechnol., 42:117–122 44.   Herbauts, J., Dehalu, F.A., Gruber, W. (1994), “Quantitative determination of plant opal content in soils, using a combined method of heavy liquid separation and alkali dissolution”, Eur. J. Soil Sci., 45, 379–385. 45.   Houben, D., Sonnet, P., Cornelis, J.T. (2014), “Biochar from Miscanthus: a potential silicon fertilizer”, Plant Soil, 374, 871–882. 46.   Iler R.K. (1979), “The Chemistry of Silica”, Wiley and Sons, New York, pp 621. 47.   Imaizumi, K. and Yoshida, S. (1958), “Studies on silicon supply of paddy soil”, Bull. Jpn. Agric. Tech. Inst., B8, 261-304. 48.   Jaynes, E.F, Bigham, J.M (1986), “Multiple cation-exchange capacity measurements on standard clays using a commercial mechanical extractor”, Clays Clay Miner, 34:93-98, 49.   Jones, L. H. P., and K. A. Handreck (1965), “Studies of silica in the oat plant. III. Uptake of silica from soils by the plant”, Plant and Soil, 23:79-96. 50.   Jones, L. H. P., and K. A. Handreck (1969), “Uptake of silica by Trifoliumincarnatum in relation to the concentration in the external solution and to transpiration”, Plant and Soil, 30:71-80. 51.   Jones, L.P.H., Handreck, K.A. (1967), “Silica in soils, plants, and animals”, Advances in Agronomy, 19, 107–149. 52.   K. Prajapati, S. Rajendiran, M. VassandaCoumar, M. L. Dotaniya, V. D. Meena, Ajay Srivastava, N. K. Khamparia, A. K. Rawat, S. Kundu (2015), “Bio-Sequestration of Carbon in Rice Phytoliths”, Natl. Acad. Sci. Lett., 63   38(2):129–133 53.   Kauss H, Seehaus K, Franke R, Gilbert S, Dietrich RA, Kroger N (2003), “Silica deposition by a strongly cationic proline-rich protein from systemically resistant cucumber plants”, Plant Journal, 33, 87-95 54.   Klotzbücher T, Leuther F, Marxen A, Vetterlein, D., Jahn, R. (2014), Silicon cycling and budgets in rice production systems of. Laguna, the Philippines, 6th Int. Conference on Silicon in Agriculture, 26-30 August 2014, Stockholm Sweden. 55.   Kohut C.K (1994), “Chemistry and mineral stability in saline, alkaline soil environments”, Doctoral thesis, University of Alberta, Edmonton, AB, Canada. 56.   Koning E., Epping E. and Van Raaphorst W (2002), “Determining biogenic silica in marine samples by tracking silicate and aluminium concentrations in alkaline leaching solutions”, Aquat. Geochem., 8, 37–67. 57.   Li, Z.M., Song, Z.L., Parr, J.F., Wang, H.L. (2013), “Occluded C in rice phytoliths: implications to biogeochemical carbon sequestration”, Plant Soil, 370, 615–623. 58.   Liang, Y., Si, J., Römheld, V. (2005), Silicon uptake and transport is an active process in Cucumis sativus, New Phytol., 167(3):797-804. 59.   Liexang, Li, YutaIshikawwa, MachitoMihara (2012), “Effects of Burning Crop Residues on Soil Quality in Wenshui”, International Journal of Environmental and Rural Development, 3-1, 30 – 35. 60.   Lucas, Y. (2001), “The role of plants in controlling rates and products of weathering: Importance of biological pumping”, Annual Review Earth Planet Science, 29:135–163. 61.   Ma J.F. (2004), “Role of Silicon in enhancing the resistance of plants to biotic and abiotic stresses”, Soil Sci. Plant Nutr, 50, 11-18 62.   Ma, J. F., Takahashi, E. (1990), “Effect of silicon on the growth and phosphorus uptake of rice”, Plant Soil, 126, 115-119 64   63.   Ma, J.F., Miyake, Y., Takahashi, E (2002), “Soil, Fertilizer, and Plant Silicon Research in Japan”, Elsevier Science. 64.   Ma, J.F., Miyake, Y., Takahashi, E. (2001), “Silicon as a beneficial element for crop plants. In Datonoff L., Korndorfer G., Snyder G., eds, Silicon in Agriculture”, Elsevier Science Publishing, New York, 17-39. 65.   Ma, J.F., Nishimura, K., Takahashi, E. (2012), “Effect of silicon on the growth of rice plant at different growth stages”, Soil Science and Plant Nutrition, 35(3), 347 – 356 66.   Ma, J.F., Yamaji, N. (2006), “Silicon uptake and accumulation in higher plants”, Trends Plant Sci., 11, 392–397. 67.   Marxen, A., Klotzbücher, T., Vetterlein, D., Jahn, R. (2013), Controls on silicon cycling in Southeast Asian rice production systems, EGU General Assembly 2013, held 7-12 April, in Vienna, Austria, id. EGU2013-9821 68.   McNaughton, S. J., and J. L. Tarrants (1983), “Grass leaf silicification: Natural selection for an inducible defense against herbivores”, Proceedings of the National Academy of Science, 80:790-791. 69.   Meunier JD, Guntzer F, Kirman S, Keller C (2008), “Terrestrial plant-Si and environmental changes”, Mineral. Mag., 72:263–267. 70.   Meunier, J. D., F. Colin, and C. Alarcon. (1999), “Biogenic silica storage in soils”, Geology, 27:835–838. 71.   Meunier, J.D., Guntzer, F., Kirman, S., Keller, C. (2008), “Terrestrial plant–Si and environmental changes”, Mineral. Mag., 72, 263–267. 72.   Miller, Á. (1980), “Phytoliths as indicators of farming techniques”, Paper presented at the 45th annual meeting of the Society for American Archaeology, Philadelphia. 73.   Monger, H. C., and E. G. Kelly. (2002), “Silica minerals”, Soil mineralogy with environmental applications, pp. 611–636. 74.   MônicaSartori de Camargo, Hamilton Seron Pereira, Gaspar Henrique Korndörfer, Angélica Araújo Queiroz and Caroline Borges dos Reis 65   (2007), Soil reaction and absorption of silicon by rice, Sci. agric. (Piracicaba, Braz.), vol. 64, no. 2, Piracicaba. 75.   Mortlock R.A. and Froelich P.N. (1989), “A simple method for the rapid determination of biogenic opal in pelagic marine sediments”, Deep-Sea Res, 36(9): 1415–1426. 76.   Motomura, K, Fuji, T, Suzuki, M (2004), “Silica deposition in relation to ageing of leaf tissues in Sasaveitchii (Carrière) Rehder (Poaceae: Bambusoideae)”, Ann. Bot., 93:235–248 77.   Moulton, K. L., J. West, and R. A. Berner (2000), “Solute flux and mineral mass balance approaches to the quantification of plant effects on silicate weathering”, American Journalof Science, 300:539–570. 78.   Müller P.J. and Schneider R. (1993), “An automated leaching method for the determination of opal in sediments and particulate matter”, Deep-Sea Res I, 40(3): 425–444. 79.   Ngoc Nguyen, M., Dultz, S., Guggenberger, G. (2014), “Effects of pretreatment and solution chemistry on solubility of rice-straw phytoliths”, J. Plant Nutr. Soil Sci., 177, 349–359. 80.   Okuda, Á., and E. Takahashi (1964), “The role of silicon. In The Mineral Nutrition of the Rice Plant. Proceedings of the Symposium of the International Rice” Research Institute, pp. 123-46. 81.   Okuda, A., Takahashi, E. (1965), “The role of silicon”, In: Themineral nutrition of the rice plant, 123-146. 82.   Parr J.F., Sullivan L. A. (2005), “Soil carbon sequestration in phytolith”, Soil Boil. Biochem, 37, 117 – 124 83.   Parr, J.F., Sullivan, L.A. (2011), “Phytolith occluded carbon and silica variability in wheat cultivars”, Plant Soil, 342, 165–171. 84.   Parr, J.F., Sullivan, L.A., Quirk, R. (2009), “Sugarcane phytoliths: encapsulation and sequestration of a long-lived carbon fraction”, Sugar Technol., 11, 17–21. 66   85.   Parry, D. W., and A. Winslow (1977), “Electron-probe microanalysis of silicon accumulation in the leaves and tendrils of Pisumsativum (L.) following root severance”, AnnaU of Botany, 41:275-278. 86.   Pearsall, D. M. (1990), “Application of phytolith analysis to recon-struction of past environments and subsistence: Recent research in the Pacific”, Micronesica Suppl., 2, 65–74 87.   Perry, CC, Belton, D, Shafran, K. (2003), “Studies of biosilicas; structural aspects, chemical principles, model studies and the future”, Progress in Molecular and Subcellular Biology, 33: 269–299. 88.   Perry, CC, Keeling-Tucker T (1998), “Aspects of the bioinorganic chemistry of silicon in conjunction with the biometals calcium, iron and aluminium”, J InorgBiochem, 69:181–191 89.   Piperno, D.R, Holst, I, Wessel-Beaver L, Andres TC (2002), “Evidence for the control of phytolith formation in Cucurbita fruits by the hard rind (Hr) genetic locus: Archaeological and ecological implications”, Proceeding of the National Academy of Sciences, USA 99, 10923-10928. 90.   Puppe, D., O. Ehrmann, D. Kaczorek, M. Wanner& M. Sommer (2015), “The protozoic Si pool in temperate forest ecosystems – Quantification, abiotic controls and interactions with earthworms”, Geoderma, 243-244, 196-204. 91.   Rajendiran, S., Coumar, M.V., Kundu, S., Ajay, Dotaniya, M.L., Rao, A.S. (2012), “Role of phytolith occluded carbon of crop plants for enhancing soil carbon sequestration in agro-ecosystems”, Curr. Sci., 103, 911–920. 92.   Raven, J.Á. (1983), “The transport and function of silica in plants”, Biological Reviews of the Cambridge Philosophical Society, 58:179-207. 93.   Ross G.J. (1975), “Experimental alteration of chlorites into vermiculites by chemical oxidation”, Nature 255:133-134,. 94.   Ross G.J., Kodama H., (1976), “Experimental alteration of chlorites into a regularly interstratified chlorite – vermiculite by chemical oxidation”, Clays Clay Miner, 24:183-190,. 67   95.   Saccone L., Conley D.J., Koning E., Sauer D., Sommer M., Kaczorek D., Blecker S.W., Kelly E.F. (2007), “Assessing the extraction and quantification of amorphous silica in soils of forest and grassland ecosystems”, European Journal of Soil Science 58:1446–1459. 96.   Sauer, D., Saccone, L., Conley, D.J., Herrmann, L., Sommer, M. (2006), “Review of methodologies for extracting plant-available and amorphous Si from soils and aquatic sediments”, Biogeochemistry, 80, 89–108. 97.   Saxena, Prasad, V., Singh, I. B., Chauhanand, M.S., Hasan, R. (2006), “evidence for rice-basedagriculture”, Current Science, Vol. 90, No. 11, 1547 – 152. 98.   Schlesinger W. H. (1990), “Evidence from chronosequence studies for a low carbon-storage potential of soils”, Nature, 348 , 232–234. 99.   Sommer, M., Kaczorek, D., Kuzyakov, T., Breuer, J. (2006), “Silicon pools and fluxes in soils and landscapes—a review”, J. Plant Nutr. Soil Sci., 169, 310–329. 100.  Song, Z.L., Parr, J.F., Guo, F.S. (2013), “Potential of global cropland phytolith carbon sink from optimization of cropping system and fertilization”, PLoS ONE 8, 1–6. 101.  Song, Z.L., Wang, H.L., Strong, P.J., Guo, F.S. (2014), “Phytolith carbon sequestration in China's croplands”, Eur. J. Agron., 53, 10–15. 102.  Struyf, E., Conley, D.J. (2012), “Emerging understanding of the ecosystemsilica filter”, Biogeochemistry, 107, 9–18. 103.  Tréguer, P., Nelson, D.M., Van Bennekom, A.J., DeMaster, D.J., Leynaert, A., Quéguiner, B. (1995), “The silica balance in the world ocean: a reestimate”, Science, 268, 375–379. 104.  Van Cappellen, P. (2003), “Biomineralization and global biogeochemical cycles”, Rev. Mineral. Geochem., 54, 357–381. 105.  Van der Worm, P. D. J. (1980), “Uptake of Si by five plant species as influenced by variations in Sisupply”, Plant and Soil, 56:153-156. 68