稻田生态系统硅生物地球化学循环与植硅体固碳在调节全球气候变化中的作用不容忽视。本文结合野外调查（大区域尺度）和条件控制实验（早晚稻耕作、秸秆还田和水位管理）,首先对我国稻田土壤有效硅空间分布特征及其影响因素和水稻秸秆植硅体形成过程中的固碳模式进行探讨,然后阐述农业生产活动对稻田土壤-植物硅循环以及植硅体固碳的影响,最终评估我国稻田生态系统植硅体的产生、归还及其固碳潜力。主要研究发现如下:（1）我国稻田土壤有效硅的空间变化受多种自然因素（土壤理化性质和气候条件）和人为因素（水稻耕作和稻草收割）的共同控制。在自然因素中,土壤p H和年均温的影响相对较大。从全国尺度上看,我国缺硅的稻田主要分布在华南地区,并且我国稻田土壤缺硅状况自北向南逐渐严重。现阶段,我国有65%的稻田处于缺硅状况,比上世纪90年代增加了15%左右。（2）植硅体对碳的圈闭形式具有多样性,从而导致不同消解强度下提取出的植硅体含碳量差异较大(1.70～77.5 g kg–1)。总体而言,植硅体含碳量随着消解强度的增加显著下降到一定水平后最终会保持稳定。此外,不同消解强度下提取出的植硅体之间的δ13C值（–30.9‰～–29.2‰）各不相同,表明不同消解强度下存在的植硅体碳的组分不同。（3）在水稻秸秆植硅体提取过程中,当消解达到稳定状态时,尽管早稻秸秆植硅体含量(56.0～77.0 g kg–1)显著低于晚稻秸秆植硅体含量(71.5～111 g kg–1),但是早稻秸秆植硅体含碳量(2.13～4.23 g kg–1)显著高于晚稻秸秆植硅体含碳量(1.36～2.83 g kg–1)。在所有早晚稻秸秆中,小粒径植硅体（粒径小于20μm）对碳的俘获效率高于大粒径植硅体（粒径大于20μm）对碳的俘获效率,并且小粒径植硅体更倾向于俘获重碳(13C),而大粒径植硅体更倾向于俘获轻碳(12C)。此外,在不同消解强度下,早稻秸秆植硅体(270～308 kg ha–1 year–1)和植硅体碳(2.76～49.6 kg CO2 ha–1 year–1)的产生通量均显著低于晚稻秸秆植硅体(618～670 kg ha–1 year–1)和植硅体碳(4.67～81.8 kg CO2 ha–1 year–1)的产生通量,表明早晚稻耕作对我国稻田植硅体产生及其固碳潜力具有重要的影响。（4）在长期秸秆还田试验田中,碳酸钠浸提态硅和双氧水浸提态硅的含量随着秸秆还田量的增加显著增加,从而导致不同活性硅组分的总含量也随着秸秆还田量的增加显著增加。在相同水位下,随着秸秆还田量的增加,各小区种植的水稻秸秆硅含量和植硅体含量显著增加。在相同秸秆还田量的处理小区中,80 cm水位处理小区土壤中氯化钙浸提态硅含量显著高于20 cm水位处理小区土壤中氯化钙浸提态硅含量。与之对应,80 cm水位处理小区中种植的水稻秸秆硅含量和植硅体含量显著高于20 cm水位处理小区中种植的水稻秸秆硅含量和植硅体含量。此外,随着秸秆还田量的增加,两种水位下试验田表层土壤中的植硅体和植硅体碳密度总体均呈上升趋势。上述研究结果表明,长期富硅秸秆还田和稻田水位管理显著影响土壤-植物硅循环,并通过促进土壤有机质和植硅体的积累进一步提高土壤硅的生物有效性和稻田生态系统的植硅体固碳量。（5）据本研究估算,我国水稻秸秆植硅体产生速率为16.9～19.0×10~6t year–1,每年通过我国水稻秸秆植硅体固定的大气CO2总共约为（3.16±0.89）×10~6 t,其中长江中下游稻作区、江南稻作区和东北稻作区的贡献分别为25.3%、26.5%和20.0%。我国水稻秸秆植硅体归还稻田土壤以后,约有50%可以在稻田土壤中稳定保存。在全国尺度上,我国稻田表层（0–20 cm）土壤通过植硅体封存的CO2总量为（23.3±15.3）×10~6 t,其中长江中下游稻作区、江南稻作区和东北稻作区的贡献分别为28.3%、28.0%和14.4%。以当前的水稻秸秆植硅体碳年产量估算,在今后的稻田管理过程中,如果选择科学合理方式将水稻秸秆全部还田,20年后我国稻田表层土壤中通过植硅体封存的大气CO2总量可增加到（65.4±27.1）×10~6t。综上所述,我国稻田土壤有效硅的供给能力不容乐观,但是植硅体固碳潜力巨大。因此,在今后的水稻生产实践中,优化早晚稻种植、选择科学合理的水稻秸秆还田方式来提高水稻秸秆还田量并结合田间水位管理和硅肥施加等措施不仅有利于维持我国水稻的可持续生产,还可以提高我国稻田生态系统的植硅体固碳潜力。