农业生态系统中的硅生物地球化学循环对作物生产以及农业生态系统固碳十分有益，因此在缓解全球变暖和粮食危机方面具有不可忽视的作用。与其他作物相比，水稻由于具有较强的硅吸收能力，从而促使其植株中富含大量的植硅体。然而，全球稻田的硅供给能力、施加硅肥后水稻的总体增产效应、以及影响稻田植硅体产量和植硅体固碳潜力的影响因素目前还缺乏深入认识。本研究通过整合全球85篇文献中的3500多个数据，研究全球稻田土壤的硅供给能力，并阐明硅对水稻生产以及稻田植硅体固碳的积极效应。分析结果显示，全球主要水稻生产国的稻田土壤供硅能力不足。针对这中不利情况，增施硅肥是保障稻田土壤有效硅供给能力从而提高水稻生产的一种有效策略。Meta分析结果进一步揭示，增施硅肥可以促使水稻产量和生物量平均增加36%和39%，并且随着硅肥施加量的增加，水稻产量和生物量的平均增长率可分别达到52%和46%。此外，稻田增施硅肥这一策略可以通过提高水稻植硅体含量和生物量，从而提升稻田植硅体固碳潜力。在千年尺度上，由于稻田土壤中的植硅体会发生缓慢迁移与溶解，因此相对于新稻田（≤1000年）来说，老稻田（≥7000年）的植硅体固碳量可能会有所降低。我们的研究表明，深入研究硅在农业生态系统中的益处，有助于进一步提高我们对调控全球粮食作物生产以及全球农田植硅体生物地球化学固碳潜力的认识。

上述研究成果以“Silicon in paddy fields: Benefits for rice production and the potential of rice phytoliths for biogeochemical carbon sequestration”为题，于2024年4月16日在线发表于环境科学与生态学领域SCI一区TOP期刊Science of the Total Environment（IF=9.8）上，贵州大学特聘教授杨孝民为第一作者，中国科学院地球环境研究所李自民教授和天津大学宋照亮教授为共同通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.172497