植硅体形态的研究进展

植硅体作为古环境的代用指标是以植硅体形态分类研究为基础的,植硅体分类研究程度将直接影响到植硅体应用的精度及深度。从植硅体的植物母体来源分析和讨论,分别总结和比较多种植物(21科的草本植物及20科的木本植物)科、属乃至种级水平上的典型植硅体类型,植硅体组合特征及同一类型植硅体的细微差别。综合多位学者的认识,以期能够完善植硅体形态学研究,为植硅体在现代植物分类、重建古环境、环境考古等领域提供有意义的证据和资料。     

松嫩草原典型群落植硅体碳汇

植硅体碳汇是草原碳汇的重要部分。本研究选取松嫩草原中禾本科群落、莎草科群落、菊科群落为对象,通过湿式灰化法提取植硅体,并通过碱溶分光光度法对植硅体碳量进行测定。根据植硅体含碳量估算了松嫩草原的植硅体碳封存速率,探讨了禾本科群落、莎草科群落、菊科群落植硅体碳封存能力的差异。结果表明:松嫩草原的植硅体碳封存速率为1.67 kg CO_2·hm~(-2)·a~(-1)。群落植硅体含碳量与植硅体含量之间有显著的负相关关系(P0.05,R~2=0.94)。不同群落植硅体碳封存能力存在显著的差异,群落植硅体碳封存速率分别为:莎草科群落(2.151 kg CO_2·hm~(-2)·a~(-1))、禾本科群落(1.716 kg CO_2·hm~(-2)·a~(-1))、菊科群落(1.218 kg CO_2·hm~(-2)·a~(-1))。群落植硅体碳封存能力受到群落组成、地上净初级生产力、植硅体形成过程的影响。以上结果可为完善草原碳循环研究提供依据。     

松嫩草原典型群落植硅体固碳与植硅体类型关系研究

探讨植硅体固碳能力与植硅体形态间关系,可以更精确估算群落植硅体固碳量,同时为植硅体固碳机制解释提供依据。本文在松嫩草原选取28个群落样方进行研究,按优势植物分为禾本科、莎草科、菊科三种群落类型,采用植硅体碳含量来指示植硅体自身的固碳潜力,植硅体碳占干物质含量指示群落长时间固碳能力(以下简称群落固碳能力),植硅体百分含量与固碳有关指标间的相关性来指示不同植硅体类型的固碳贡献量。研究发现:与非短细胞植硅体相比,短细胞植硅体的百分含量与植硅体碳含量、植硅体碳占干物质含量间的相关性更显著,因而其对植硅体固碳的贡献相对更大。究其原因,本文认为这可能主要与松嫩草原的短细胞植硅体的产量大以及短细胞植硅体的形成过程有关。     

吉林敦化地区全新世泥炭沉积中植硅体分析

通过敦化吉祥泥炭沉积中的植硅体分析发现,该剖面中植硅体含量丰富,分类特征比较明显。该地泥炭中植硅体组合以示冷型植硅体占优势,温暖指数比较低,反映气候呈寒冷型,期间曾发生4次气候波动。此次研究以泥炭为信息载体,为恢复古环境、古气候演变提供了又一重要的途径。     

水稻和旱稻植硅体形态的对比研究

我国南方丘陵山地地区的原始稻种种类是"旱稻"还是"水稻",一直备受争议。水稻和旱稻是亚洲栽培稻(Oryza sativa)的不同生态型,如何区分史前遗址中两者遗存是解决该争议的关键。植硅体分析方法可有效区分野生稻和栽培稻,在研究水稻驯化过程中取得了重要研究进展,因此旱稻植硅体形态大小和组合变化与水稻可能存在差异。本文对水稻与旱稻的植硅体形态进行统计和对比分析,结果显示虽然两种水稻型所含植硅体形态相似,但旱稻哑铃型和刺棒型植硅体百分含量高于水稻,水稻扇型植硅体百分含量较高,且水稻扇型、哑铃型植硅体个体更大。以上这些差异可能与不同生态型水稻的生长环境、耕作及管理方式、泡状细胞发育程度等因素相关。哑铃型、双斧型、刺棒型的百分含量差异或可作为判别水稻和旱稻的指标,在判别南方丘陵山地史前稻作方式中拥有较大潜力。     

温带地区表土植硅体对温度的响应

植硅体的现代过程研究是利用植硅体这一指标精准恢复区域古植被、古气候的前提和关键环节,探讨表土植硅体组合的空间分布特征及其对环境因子的响应尤为重要.本研究在东北地区沿着年降水量为600 mm等降水线采集54块表土样品,研究单一温度控制下表土植硅体的空间分布规律,以期寻找对温度比较敏感的植硅体类型.结果表明:54块表土样品...     

毛竹林植硅体碳封存速率估算的最佳鲜叶采样时间

本研究测定了毛竹林1年中不同月份现存鲜叶和凋落物的植硅体碳含量,通过比较不同月份鲜叶植硅体碳封存速率与全年凋落物植硅体碳封存速率,估算毛竹林植硅体碳封存速率的最佳鲜叶采样时间.结果表明: 毛竹鲜叶中植硅体和植硅体碳含量分别为23.45～101.07 g·kg^-1和0.73～1.98 g·kg^-1,且不同月份间差异显著;不同月份毛竹鲜叶植硅体碳封存速率为0.75～7.68 kg·hm^-2·a^-1,最大值和最小值分别出现在12月和4月,且差异显著;2月和12月毛竹鲜叶植硅体碳封存速率与全年凋落物植硅体碳封存速率之间无显著差异,可将2月和12月作为估算毛竹林植硅体碳封存速率的最佳采样月份.     

绿竹和麻竹地上部植硅体碳封存潜力

可以在土壤中稳定存在数千年甚至上万年之久的植硅体碳(phytolith-occluded organic carbon,PhytOC)是陆地植物生态系统长期碳封存的重要机制之一。选取福建南靖地区绿竹(Dendrocalamopsis oldhami(Munro)Keng f.)和麻竹(Dendrocalamus latiflorus Munro)两种重要丛生竹为研究对象,采集其竹叶、竹枝和竹秆样品,用微波消解法提取植硅体,采用碱溶法测定植硅体中碳含量,以比较两种丛生竹的植硅体碳封存潜力和封存速率。结果表明:绿竹和麻竹林地上部不同器官中Si含量变幅分别为4.95—37.53 g/kg和2.01—34.05 g/kg,植硅体含量变幅分别为3.35—100.80 g/kg和1.57—84.06 g/kg,两者地上部不同器官中的含量大小顺序均为叶枝秆。绿竹和麻竹林地上部不同器官干物质中的植硅体碳含量变幅分别为0.51—2.85 g/kg和0.17—2.22 g/kg。绿竹和麻竹林地上部PhytOC储量变幅分别为5.1—13.9 kg/hm~2和1.2—6.3 kg/hm~2。绿竹和麻竹地上植株不同器官中的最高PhytOC储量分别为枝和叶。绿竹和麻竹地上部PhytOC总储量分别为24.3 kg/hm~2和11.1 kg/hm~2。绿竹和麻竹林地上部PhytOC封存速率分别为0.051—0.131 t-e-CO_2hm~(-2)a~(-1)和0.0099—0.0139 t-e-CO_2hm~(-2)a~(-1),以绿竹和麻竹的最高PhytOC封存速率计算,我国绿竹林和麻竹林的地上植株部每年可分别封存1965.29 t CO_2和1520.11 t CO_2。     

玉米生长周期内植硅体的变化研究

植物不同组织部位的植硅体形态、组合研究有助于准确鉴定考古地层植硅体来源植物的具体种类以及组织部位;生长周期内植硅体形态、组合变化研究有利于探讨植硅体的形成机制,认识植硅体形态组合变化与环境因子之间的关系,科学解释土壤及沉积物植硅体古植被、古环境信息。玉米变种亚航0919在生长的初期,尤其是前3片真叶,含比重较高的3片以上的多铃型植硅体;随着玉米生长天数增加及生长温度的升高,第4—5片真叶3片以上多铃型植硅体消失,哑铃型植硅体含量逐渐增加,尖型及棒型植硅体含量有所降低,叶片哑铃型植硅体长度(L)及宽度(W)有增加的趋势;相同生长阶段,叶片与叶脉植硅体组合及大小显著不同,叶脉相对叶片含较低比重的哑铃型植硅体、较高比重的十字型和椭圆-哑铃型植硅体,叶脉中哑铃型植硅体小于叶片中的。玉米叶片植硅体形态、组合在生长季节内的变化主要与植物的成熟阶段及生长环境温度的变化有关,其植硅体形态、大小和组合,尤其是哑铃型植硅体大小能够响应温度变化。     

稻田生态系统中植硅体的产生与积累——以嘉兴稻田为例

本研究在嘉兴杭嘉湖平原实验基地,以嘉花11、浙粳37、宁81、祥湖301、秀水09五个品种水稻及其0~10cm表层土壤为研究对象,运用微波消解和Walkley-Black的方法,研究了稻田生态系统中植硅体的产生和积累通量,为了解植硅体在稻田生态系统硅和碳生物地球化学循环中的作用提供科学参考。结果表明：（1）植硅体含量在不同品种水稻中嘉花11、宁81和祥湖301高于浙粳37和秀水09,在各器官中鞘>叶>茎>根>穗;（2）水稻植株植硅体产生通量为1269.59 kg hm-2 yr-1,其中地上部分为1203.44 kg-hm-2-yr-1,地下部分为66.15 kg-hm-2-yr-1,在种植50年的稻田0~10cm土壤中的积累通量为40.38 kg hm-2 yr-1;（3）选择嘉花11等高植硅体含量品种进行推广种植,对提高水稻植硅体产生通量及其包裹大气中CO2通量有很大的作用。     

母岩与竹龄对毛竹竹叶中硅和植硅体碳含量的影响

在浙江省毛竹主产区,采集不同母岩类型(花岗岩、砂页岩、凝灰岩)和不同竹龄(1、3年生)的毛竹竹叶样品,研究了不同母岩和竹龄对毛竹叶片中硅与植硅体碳含量的影响,以及竹叶样品中硅和植硅体含量之间的相关关系.结果表明: 母岩、竹龄对毛竹竹叶中硅和植硅体含量均有显著影响,不同母岩土壤毛竹竹叶中硅含量表现为花岗岩(33.19 g·kg^-1)>砂页岩(32.64 g·kg^-1)>凝灰岩(24.51 g·kg^-1),植硅体含量表现为花岗岩(105.81 g·kg^-1)>砂页岩(93.50 g·kg^-1)>凝灰岩(59.40 g·kg^-1);3年生毛竹竹叶中硅与植硅体含量均显著高于1年生.母岩与竹龄对竹叶植硅体碳含量均无显著影响,而对竹叶干物质植硅体碳含量存在显著影响.3种母岩发育土壤上毛竹叶中硅与植硅体含量间呈显著正相关;但1年生竹叶中两者之间无显著相关性.要准确估算全国不同地域、不同土壤类型毛竹竹叶的植硅体含量时,需要考虑母岩、植物株龄的影响.     

植物燃烧微炭屑与植硅体的比值研究

炭屑与植硅体分析广泛应用于古环境重建研究,现代植物燃烧微炭屑与植硅体比值研究有利于认识土壤及沉积物微炭屑与植硅体的丰度与火灾和燃烧活动之间的关系。本研究利用现代草本及木本植物叶片进行开放燃烧模拟实验,分析了不同植物燃烧微炭屑的形态特征及微炭屑与植硅体数量比(Ch/ph)的差异。结果表明,植物燃烧后会残留下植硅体和微炭屑,草本与木本植物微炭屑形态特征具有明显差异,微炭屑与植硅体(Ch/ph)比值较大,Ch/ph值木本植物(26.07-31.61)大于草本植物(1.62-15.20)。微炭屑的形态及长宽比(L/W)、Ch/ph值含有丰富的火灾发生及燃烧的植被类型信息,尤其Ch/ph可能是古火灾及古植被重建研究的潜在替代指标。     

东北长白山区北部虎山泥炭剖面植硅体的环境指示意义

长白山区是对全球气候变化十分敏感的区域,将其中的泥炭地作为信息载体来获取气候信息对恢复中一晚全新世以来的气候变化有着重要意义.植硅体的抗腐蚀和产量高等特点为第四纪环境变迁的研究提供了有效途径.本文选择了长白山区北部的虎山泥炭剖面为典型剖面,对其沉积物中植硅体组合的环境指示意义进行了研究与探讨.根据虎山剖面植硅体图谱分析...     

东北地区芦苇植硅体浓度的时空分异规律

芦苇是生态域极广的一种禾本科芦竹亚科植物,且其植硅体含量丰富,基于此,本文探讨了东北地区不同温度带及生长期的不同阶段芦苇植硅体浓度的变化规律,揭示芦苇植硅体的环境指示意义,从而为定量恢复古环境和探讨植硅体形成机理提供相关参考。结果表明:东北地区12个样点芦苇样品中共包含6种主要植硅体类型,其中鞍型的含量最高,是芦苇植硅体的优势类型。同时在不同温度带及生长期芦苇植硅体浓度具有明显差异。在东北地区,从温带到暖温带,芦苇植硅体和鞍型浓度均随温度升高而增多,但在不同湿度区,其随温度的变化趋势并不一致。总的来看,东北地区芦苇植硅体和鞍型浓度与温度的关系密切,可指示环境温度的变化,但其在一定程度上也受湿度的影响。在6—10月,芦苇植硅体和鞍型浓度均在其生长初期较多,而在9、10月相对较少,并推测植物植硅体浓度的变化规律可能与植物生长本身对硅的需求规律相一致。该结果有助于理解植硅体的形成机理,从而促进植硅体分析在古环境研究中的应用。     

东北地区草本植物和木本植物植硅体的形态特征鉴别分析

为了鉴别草本植物来源及木本植物来源的植硅体类型,本文从植硅体形态和大小两方面着手,对东北地区常见的57种草本植物和72种木本植物的植硅体进行系统分析。从植硅体形态来看,鞍型、帽型和哑铃型等24类植硅体为草本植物的特征类型,木本植物也鉴定出17类典型植硅体类型,包括立方体、端尖细长棒型和凹口棒型等。同时,进一步通过引入形态参数区分三类形态相似且含量较多的植硅体类型(不规则扁平状、边缘弯曲扁平状、不规则块状)的植物来源,结果显示,长度30μm不规则扁平状、长度50μm边缘弯曲扁平状(包含蕨类植物)、长度30μm不规则块状主要来源于草本植物;长度40μm不规则扁平状、长度50μm边缘弯曲扁平状及长度40μm不规则块状主要形成于木本植物。在利用形态和大小分别区分植硅体植物来源的基础上,本研究还系统总结了东北地区草本类植硅体和木本类植硅体的鉴别标准,并据此识别东北地区表土植硅体的植物来源。该研究能够为本区开展植硅体-古植被重建等研究提供重要的参考。     

东北地区芦苇植硅体的变化特征

深入研究芦苇(Phragmites australis)不同生长期植硅体的形态变化规律, 对提高古植被重建精度、探讨植硅体形成机理具有重要意义。该文对东北地区12个样点的芦苇叶片进行研究, 选取长势相近、叶片大小一致的芦苇叶片, 用湿式灰化法提取植硅体并对其进行分类和命名。研究发现, 芦苇植硅体主要有5种类型, 在不同生长期内和不同温湿度组合下, 其植硅体类型组合基本无变化, 说明同种植物的植硅体类型组合具有稳定性, 据此可以有效地恢复古植被; 同时芦苇鞍型植硅体百分含量的峰值出现在7月份, 随后稍有减少, 而芦苇扇型植硅体百分含量和浓度的峰值出现在8或9月份, 谷值在7月份。由此推测芦苇鞍型植硅体的形成可能更多地受控于植物的光合作用和蒸腾作用, 芦苇扇型植硅体的形成可能与机动细胞的支撑作用关系密切。实验结果还表明芦苇植硅体浓度并不是随着时间逐渐积累的, 其在8月份达到峰值, 9月份达到谷值, 因此推测植物植硅体浓度的变化规律可能与植物在不同生长期其自身对硅的需求规律相一致。鞍型植硅体浓度的峰值也出现在8月份, 谷值也在9月份, 其浓度变化与芦苇植硅体总浓度的变化趋势相似。     

水稻扇型植硅体野生–驯化特征研究进展

近年来, 植硅体分析方法被广泛应用于考古学领域, 为世界农业起源、演化研究提供了新的手段和关键证据, 其中在稻作农业起源和传播的研究中, 水稻扇型植硅体对于发现、鉴定水稻遗存起到了重要的作用。研究农业起源的关键, 是找到地质考古记录中的植物遗存, 并准确鉴定野生–驯化特征, 本文介绍了水稻扇型植硅体鉴定方法从定性到定量研究的历史, 重点阐述了现代野生稻生长区、驯化水稻田、旱稻田表土中水稻扇型植硅体鱼鳞状纹饰研究的新进展, 明确了野生、驯化水稻扇型植硅体研究中关于个体鉴定、选择和鱼鳞状纹饰计数的标准, 在此基础上讨论了野生和驯化水稻扇型植硅体纹饰产生差异的可能原因和机制。希望通过本文的总结与讨论, 能够使植硅体分析方法在作物起源和传播的研究中得到更准确、更广泛的应用。     

中国-中新世湖泊的古生态:根据山旺盆地植硅体的初步解释

山东山旺中新世山旺组湖相沉积中富含保存精美的古生物化石。对于湖相沉积中的昆虫、植物和哺乳动物化石,前人已经做了大量的研究工作。其中植物大化石和孢粉的研究结果表明,中新世山旺组在沉积期间,山旺湖周围的植被处于湿润的暖温带到亚热带的古生态环境下。哺乳动物蝙蝠和貘化石的研究结果也支持这个结论。然而,迄今为止,还没有关于草本植物的种类组成及含量的研究报道。本文首次对山旺组样品中的植硅体进行了研究,为山旺中新世植被的研究提供了新的证据。对从6块山旺组样品中分析出的植硅体进行研究的结果表明,山旺中新世植硅体组合含有丰富的保存极好的草本植物植硅体,代表森林成分的双子叶植物植硅体,以及偶尔出现的棕榈科植硅体。草本植物的植硅体主要来自于C_3/C_4禾本科的PACCAD类群和早熟禾亚科的植物,少数可能来自于在林下封闭生活环境中生长的草本植物。山旺中新世植硅体组合显示,在湖边森林生活环境下,伴生大量的适合沼生到中生环境的草本植物,在较干旱的地区生长着早熟禾(和PACCAD)的草本植物。本文的研究结果进一步支持山旺中新世气候比现在更加湿润而且变动较小的观点。山旺中新世植硅体组合与土耳其和北美大平原中新世湖相沉积中的植硅体组合不同,后者的植硅体组合主要是由多种C_3早熟禾亚科草本和不同种类的PACCAD类群草本植物组成。今后的研究工作将进一步揭示这种差异是否反映了草本植物群落在大尺度的生物地理上的差异,或者是由于地区性的局部气候不同所导致。     

东北地区芦苇植硅体形态的空间差异

笔者对东北地区12个样点的芦苇叶片的植硅体进行了分析,探讨了芦苇植硅体在空间上的分布规律,揭示芦苇植硅体的环境指示意义,为定量恢复古环境提供参考。实验结果表明:12个样点中芦苇植硅体基本类型相同,共有5种主要植硅体类型,即中鞍型、帽型、芦苇扇型、尖型和棒型;但芦苇植硅体的浓度随着纬度的变化而相应的发生变化。总体来说,纬度较低的样点芦苇植硅体的浓度较大,而纬度较高的样点芦苇植硅体的浓度相对较小;随着纬度的变化,芦苇的特征植硅体中鞍型的浓度也呈现波状变化,牡丹江以南的几个样点中鞍型植硅体浓度相对较大,9、10两个月牡丹江以北的几个样点中鞍型植硅体浓度迅速减少。芦苇扇型植硅体则呈现出纬度较高的样点植硅体浓度较大,纬度较低的样点植硅体浓度较小的特点,芦苇扇型植硅体的空间变化规律与扇型植硅体的不同。     

盐碱胁迫下羊草植硅体的形态变化

对6个不同盐碱度梯度环境的羊草(Leymus chinensis)群落中生长状况良好的羊草进行人工筛选, 选取其中长势相近、叶片大小一致的羊草叶片, 用湿式灰化法提取植硅体并对其进行分类和命名, 共统计植硅体3387粒, 鉴定出植硅体类型10类, 分别是平顶帽型、尖顶帽型、刺帽型、光滑棒型、刺棒型、似牛角棒型、尖型、板型、蜂窝状和其他类型。随着盐碱浓度的增加, 帽型、棒型、尖型、板型和蜂窝型都有不同程度的变化。帽型植硅体的百分含量都有不同程度的增加, 6组样品中同种形态植硅体的大小有一定差别, 植硅体的大小随着盐碱度的升高呈现出不同程度的变化, 总体上有增大的趋势。