河北坝上地区植硅体空间分布特征及其环境意义

了解不同区域表土植硅体组合特征及其对气候环境的响应过程，是利用植硅体指标恢复古植被和古气候的基础。本文通过对河北坝上地区103块表土植硅体的分析鉴定，共统计出棒型、尖型、帽型、鞍型、哑铃型、齿型、块状、扁平状、扇型、三棱柱型、锥骨状、导管型、弓型和特殊型14种植硅体类型，其中植硅体类型主要以棒型和尖型为主，而短细胞植硅体的含量较少。通过研究区相对暖湿区、暖干区、冷湿区和冷干区的表土植硅体组合特征对比发现，在相对较冷的区域棒型量含量较高，在相对较暖的区域扇型、扁平状和鞍型含量较高，在相对较湿的区域尖型含量较高，在相对暖湿的区域块状含量较高，在相对冷湿的区域齿型含量较高，这表明研究区表土植硅体组合特征对气候环境响应较为敏感。本研究成果可为重建坝上地区古植被和古气候提供基础资料。     

神农架大九湖湿地表土植硅体记录及其环境意义

本文对大九湖湿地6种植被类型覆盖的47个典型植物样方表土中的植硅体类型、组合进行了详细分析, 发现大九湖湿地表土主要产帽型、短鞍型、抬高鞍型、长鞍型、十字型、哑铃型、齿型、平滑棒型、突起棒型、刺状棒型、方型、长方型、扇型、尖型以及硅质突起型等植硅体类型, 来自草本植物与蕨类植物, 少数为裸子类和阔叶类。利用干湿度指数(干旱指数Iph与蒸腾指数Fs)研究各样方生境的干湿变化, 总体表现为由湿生泥炭沼泽到旱生草甸, 其Iph与Fs呈增大趋势。而土壤理化性质如TOC与磁化率也能够从另外的角度反映环境的不同。植硅体所反映的干湿变化与表土TOC含量、磁化率高低对环境的指示相吻合。本次研究结果表明泥炭湿地表土植硅体能够敏感地指示生境干湿度变化, 为重建大九湖古环境、古气候提供了重要方法。     

植硅体形态测量学研究与应用概述

植硅体形态测量学是植硅体研究的重要方向之一,随着学科交叉研究的深入,植硅体形态测量学在植物分类与生态学、环境考古学、全球变化与生态响应等领域得到快速发展。综合已有研究成果表明,长鞍型植硅体形态测量学在日本、中国的竹亚科属一级竹类生态学具有独特的指示作用,而扇型和长鞍型形态测量学在中国西南西双版纳竹亚科木本竹子属一级分类中具有重要的参考价值;稻亚科扇型形态测量学可以有效区分籼稻与粳稻,且扇型鱼鳞状纹饰与颖壳双峰植硅体形态测量学结合可以准确判别亚洲栽培稻与普通野生稻;黍亚科树状表皮长细胞形态测量学被成功运用到区分中国西北黍和粟及其亲缘物种的关系,葫芦科南瓜属刻面球型植硅体形态测量学揭示了野生种、半驯化种和驯化种之间植硅体形态大小及其关系,证实南美洲低地地区早全新世出现的南瓜驯化历史;中国东北不同环境条件下的禾本科羊草、芦苇植硅体形态测量学研究反映了陆生植物对全球变化的生理生态响应,为研究陆地生态系统对全球变化的响应及古环境重建提供了重要参考。     

藏嵩草高寒湿地中孢粉记录的古植被与古环境状况

高寒沼泽湿地是青藏高原重要的水源涵养地,其沉积物是研究过去环境变化的重要载体.在三江源区果洛州（GLS）和青海湖北岸（QHHS）选取典型高寒沼泽湿地作为研究样地,调查其植被群落特征,并根据湿地沉积剖面的光释光年代和孢粉数据,分析湿地的古植被和古环境状况.结果表明：优势种（藏嵩草）在三江源区湿地群落和青海湖流域湿地群落中所占的优势度分别是24.43和14.74;从土壤孢粉信息表现出两个沼泽湿地自发育以来植被优势种以莎草科为主. GLS剖面显示,0～50 cm深和80～140 cm深的孢粉浓度显著高于50～80 cm深处的浓度;20 cm以下的沉积物中,花粉浓度与有机质含量呈正相关趋势,与δ13C呈负相关趋势.高寒沼泽湿地中,孢粉数据能较好地反映植物群落中莎草科的优势地位,与现生植物群落具有较好的一致性.     

坝上草原相关花粉源范围与相对花粉产量估算

基于坝上草原地区30个采样点表土花粉分析和植被调查的研究结果显示, 花粉组合以蒿属、藜科、禾本科、菊科和莎草科等草本植物为主, 基本能够反映草原植被特征, 但花粉百分比与其在植被中盖度差异明显。运用Extended R-Value(ERV)模型估算的坝上草原区相关花粉源范围大致为2100m, 当风速大于3.5m/s时, 基本稳定, 受风速影响不大。估算的相对花粉产量结果显示, 蒿属和藜科的相对花粉产量最高, 为禾本科的20倍左右; 其次为莎草科和菊科, 为禾本科的7~9倍; 百合科略高于禾本科; 旋花科、豆科、唇形科及委陵菜属的相对花粉产量则明显低于禾本科。利用相对花粉产量对花粉与植被关系的校正结果表明: 蒿属、藜科的校正效果明显, 其相对花粉产量可以作为定量重建古植被的参考; 莎草科、菊科、百合科和唇形科由于受植被和花粉数据梯度限制, 其相对花粉产量能否用于植被与花粉关系的校正有待通过更多植被群落调查进一步证实;其他花粉类型由于在花粉组合中含量多低于5 %, 所以在校正花粉与植被关系时的作用不明显。     

水稻扇型植硅体研究进展及相关问题

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。目前学术界利用扇型植硅体在区分野生稻和栽培稻,粳稻和籼稻方面建立了诸多判别标准,但这些"标准"并没有得到广泛认可。本文从扇型植硅体的发育机理入手,结合前人对水稻扇型植硅体的研究成果和通过对部分现代野生、栽培水稻扇型植硅体的观察分析,认为尽管现代稻属和粳、籼稻扇型植硅体的鉴定特征是比较明确的,但由于野生稻和栽培稻扇型植硅体的区分存在不确定性,限制了扇型植硅体在早期稻作研究中的应用。本文对目前利用扇型植硅体进行水稻农业考古方面存在的问题进行分析,对如何寻找野生稻和栽培稻扇型植硅体的有效区分标准、如何应用新方法新技术提高鉴定准确性等方面进行了探讨。     

Assessing modern arboreal phytolith sensitivity to vegetation variations in temperate forest regions

To assess the reliability of arboreal phytoliths for differentiating vegetation types in temperate forest regions, we systematically analysed arboreal leaf phytoliths from 72 arboreal plants and 49 modern soils from three forest types in northeast China. The arboreal leaf phytolith production and morphotypes were highly variable between species. The arboreal leaf phytolith assemblages could clearly distinguish between broadleaf and coniferous species, but they were much less successful in differentiating broadleaved trees into subtaxa. Coniferous leaf morphotypes were successfully used to differentiate coniferous trees into families and subtaxa, especially in the Pinaceae. Two diagnostic broadleaved and six coniferous phytolith morphotypes were recognized within the modern soil beneath forest ecosystems. These arboreal phytoliths comprised up to 10–15% of the total soil phytoliths, and were dominated by coniferous types. Arboreal phytolith concentrations and phytolith assemblages in the soils fluctuated substantially amongst the three forest types. Soil arboreal phytolith assemblages were successfully used to differentiate samples from Larix mixed forest, broadleaf forest and Pinus koraiensis mixed forest. In addition, the arboreal index quantitatively distinguished the three forest types, with B/BE values <0.4 for Larix mixed forest samples, values from 0.4 to 0.6 for broadleaf forest samples, and values from 0.6 to 0.9 for P. koraiensis mixed forest. Thus, our surface soil arboreal phytolith assemblages and arboreal index are a useful reference for differentiating forest ecotypes, and they also provide reliable analogues for arboreal phytoliths from palaeoecological contexts in temperate forest regions.     

湖北荆门屈家岭遗址史前农业发展的植硅体证据

采用植硅体分析方法,对湖北荆门屈家岭遗址南部2015~2017年度主发掘区TN14W35探方内油子岭至石家河文化时期（5800~4200 a B.P.）的地层土样进行了系统取样分析,并重点对水稻扇型植硅体形态特征进行了研究。结果显示,遗址各文化时期土样中均含有丰富的水稻（Oryza sativa）特征型植硅体,表明稻作农业在屈家岭遗址各阶段先民植物资源的开发利用中始终占据着主导地位。同时,实验还在油子岭和屈家岭文化地层发现粟（Setaria italica）、黍（Panicum miliaceum）植硅体,但从发现数量看,粟类作物在屈家岭遗址先民农作物利用结构中只占据极小的比重。论文通过对水稻扇型植硅体形态参数测量和鱼鳞状纹饰统计发现,屈家岭遗址的水稻遗存主要属于粳稻类型,且驯化程度在油子岭文化早期时期就已经达到现代栽培稻水平。本文研究揭示了屈家岭遗址先民的农业结构、水稻类型及驯化水平,为了解江汉平原汉水东部地区新石器时代晚期人类生业形式与水稻驯化水平等提供了重要科学依据。

     

腾格里沙漠东缘26 ka来环境演化的植硅体记录

贺兰山中段西侧沙漠戈壁沉积发育,生态环境脆弱,对探讨末次冰期以来气候变化与沉积响应具有重要意义.选择了腾格里沙漠东缘晚更新世晚期以来的洪积物剖面进行了初步古环境研究.在数字填图系统和野外路线调查基础上,对贺兰山中段西侧、腾格里沙漠东缘地貌第四纪沉积物进行了较详细的调查研究.在AMS14C测年基础上,从内蒙古阿拉善高原腰坝地区Qp₃-Qhpl洪积剖面沉积物中获得较丰富的植硅体化石,主要类型有方型、长方型、扇型、哑铃型、齿型、帽型、尖型、平滑棒型、刺边棒型、突起棒型、三棱柱型等.此外,沉积物中赋存的大量炭屑和燃烧植硅体反映了古人类活动的历史.运用植硅体组合和温暖指数分析重建了研究区26 ka来的古植被、古气候演化,气候变化自早至晚经历了明显的干凉－暖干－暖湿－冷湿－干冷－暖干－暖湿7个阶段.洪积扇扇缘沉积环境变化反映了气候的干湿变化,且气候干湿变化与区域沙漠化和人类活动具有相关性.      

中亚热带典型植物群落下表土植硅体组合及其保存特征

现生植被与植被代用指标的对应关系是准确复原历史时期植被面貌的基础,本研究系统分析了中亚热带地区隶属于森林（常绿阔叶林、常绿/落叶阔叶混交林和落叶阔叶林）、灌丛和草本群落的39个样点的植物群落及其对应表土植硅体的组合特征和保存特性,共鉴定出32种植硅体类型。结果表明,森林、灌丛、草本群落及其相应表土间的植硅体组合特征均具有明显差异。其中,森林群落以短细胞植硅体、扁平状和硅化气孔为主,灌丛群落中短细胞植硅体、扁平状和棒型较多,而草本群落则以短细胞植硅体、棒型和尖型为主。同时,不同植物群落下表土植硅体组合表现出与其地上植物群落相似的特征,且依据表土植硅体组合可以在一定程度上定量区分不同植物群落。此外,基于保存指数（R值）,发现不同植物群落下表土植硅体的保存明显不同,其中,森林群落保存最好、灌丛群落其次、草本群落最差;且森林群落中常绿阔叶林中植硅体的保存好于落叶阔叶林、常绿/落叶阔叶混交林与落叶阔叶林相近。表土中不同类型植硅体的保存也具有明显差别,扇型、块状和尖型在土壤中保存较好,短细胞植硅体、棒型和扁平状保存适中,硅化气孔、表皮植硅体和毛发状保存较差。因此,本研究不仅有助于理解表土中植硅体的埋藏机制,也可为中亚热带地区基于植硅体的古植被重建精度的提高提供重要依据。

     

Modern pollen assemblages from surface lake sediments and their environmental implications on the southwestern Tibetan Plateau

The relationships amongst modern pollen assemblages, vegetation, climate and human activity are the basis for reconstructing palaeoenvironmental changes using pollen records. It is important to determine these relationships at regional scales due to the development of vegetation under different climatic conditions and human activities. In this paper, we report on an analysis of modern pollen assemblages of 31 surface lake samples from 31 lakes (one sample per lake) on the southwestern Tibetan Plateau where the knowledge of modern pollen and their relationships with vegetation, climate and human activities is insufficient. The region includes five vegetation zones: sub‐alpine shrub steppe, alpine steppe, alpine meadow and steppe ecotone, mountain desert and alpine desert. The lakes span a wide range of mean annual precipitation (50–500 mm) and mean annual temperature (?8 to 6 °C). Modern pollen assemblages from our samples mainly consist of herb taxa (Artemisia, Cyperaceae, Poaceae, Chenopodiaceae, etc.) and some tree taxa (Pinus, Fagaceae, Alnus, etc.). The results indicate that modern pollen assemblages are able to reflect the main vegetation distribution. Redundancy analysis for the main pollen types and environmental variables shows that precipitation is the leading factor that influences the pollen distribution in the study area with the first axis capturing 13.7% of the variance in the pollen data set. The Artemisia/Chenopodiaceae ratio is valid for separating the desert component (<2) from the steppe and other vegetation zones (>2) but is unable to distinguish moisture variations. The Artemisia/Cyperaceae ratio is able to identify meadows (<1) and steppes (>1) and can be used as a moisture index on the southwestern Tibetan Plateau. Our results show that an appropriate range is needed for a modern pollen data set in order to perform pollen‐based quantitative climate reconstructions in one region. It is essential to perform modern studies before using pollen ratios to reconstruct palaeovegetation and palaeoclimate at a regional scale.     

绰墩农业遗址中存在中全新世水稻土的新证据*

前人研究认为,在长江下游地区绰墩农业遗址的全新世地层中存在2个古水稻土层,但到目前为止尚缺乏土壤化学和物理学方面的证据。为了寻找土壤学证据,在江苏省昆山市绰墩遗址P-01垂直剖面中连续采集了12个样品,分别测定了全氮(TN)含量、总有机碳 (TOC) 含量、粒度组成、质量磁化率以及粘土矿物组成。结果显示,从剖面底部(200cm)到100cm处和从57cm处到现代土壤表层,TOC,TN,TOC/TN比值、高岭石含量以及高岭石/伊利石(K/I)比值两次出现逐渐升高的趋势,而且它们的曲线形态基本一致。这些特点有可能说明P-01剖面中包含着两次成壤过程:第1次形成了古土壤层(160~100cm),第2次形成了现代水稻土(57cm~现代土壤表层)。但TOC和TN以及水稻植硅石资料不支持在深度57~42cm段存在古土壤的观点。从200cm到130cm处,磁化率和粘粒含量有逐渐降低的趋势,说明此处具有长期淹水的特征。现代水稻土的研究表明,水稻田排水过程中可能使部分粘粒被带走流失。因此,粘粒含量从200cm到130cm处逐渐降低的趋势可能与中全新世的人工排水有关。研究资料与考古学、孢粉学和植硅体资料共同说明,该古土壤层(160~100cm)很可能是古水稻土。古水稻土的确认将为农业考古和古环境变化研究提供有利的条件。     

松嫩草原典型群落对应表土植硅体组合特征

植硅体在草原古植被重建中具有重要意义和巨大潜力。对松嫩草原的57个表土样品植硅体从形态类型、组合两方面进行分析,通过DCA（Detrended Correspondence Analysis）排序确定各形态类型的生态意义,判别分析实现了较精细水平上的群落类型判别。研究结果表明：松嫩草原典型群落对应表土植硅体组合多以平顶帽型为优势类型;弱齿型和多齿型指示相对湿润的环境,针茅哑铃型能够指示针茅群落,简单哑铃型能够指示较干旱的环境且对应于羊草、冰草等群落,较高含量的硅质突起指示苔草属群落。判别分析结果将57个表土样品划分为4组：灌丛群落、非禾草草本植物群落、C₃禾草群落以及C₄禾草群落,各自的正确率分别为85.7%、89.5%、79.2%和85.7%,总正确率为84.2%。本项研究对理解松嫩草原植硅体的环境意义,为恢复区域古植被提供了现代过程依据,以期在日后通过沉积物植硅体分析得到稍高精度的古植被重建结果。

     

Phytolith assemblages as a promising tool for reconstructing Mediterranean Holocene vegetation

The reliability of phytolith assemblage analysis for characterizing Mediterranean vegetation is investigated in this study. Phytolith assemblages are extracted from modern and buried Holocene soils from the middle Rhône valley (France). The relation between modern phytolith assemblages and the surrounding vegetation, as well as between fossil assemblages and contemporaneous vegetation, already reconstructed through other proxies, is discussed. We demonstrate that the main northwestern Mediterranean biomes are well distinguished by soil phytolith assemblage analysis. In particular, the density of pine and nonconiferous trees (densities expressed relatively to the grass cover) and the overall degree of opening of the vegetation appear well recorded by three phytolith indexes. North Mediterranean vegetation changes during the Holocene period, mainly tree line shifts, pine wood development and deforestation are poorly documented, due to the scarcity of proxy-preserving sites. Phytolith assemblage analysis of soils, buried soils, and sediments appears to be a promising technique to fill this gap.     

长白山区湿地表土植硅体特征及其环境意义*

湿地在全球环境变化中扮演着十分重要的角色,湿地表土中的植硅体分析是恢复第四纪古环境的重要途径。文中选取长白山区的桦南到哈尼一线的6处湿地表土,并采用PCA和CA分析植硅体组合的环境指示意义,结果显示：温度因子是造成长白山不同湿地表土植硅体组合差异的第1环境因子,且植硅体的种类和含量与采样点上覆植被、湿度与海拔等环境条件都存在相关性。结合方差分析和植硅体大小变化趋势分析曲线可以看出,不同表土中符合方差分析条件的植硅体类型的大小随着温度的升高而增大。总体来看,长白山区6处湿地中,植硅体类型基本相同,但温暖指数和植硅体的大小差异较显著,说明植硅体大小及其组合对温度都有较敏感的响应。     

不同增温方式下芦苇植硅体数量变化特征的对比分析

由于未来全球变暖的情况仍可能持续, 了解陆地生态系统对温度升高的响应对研究全球变化具有重要的参考价值。本文利用开顶式气室(Open Top Chamber, 简称OTC)和红外线辐射器(Infrared Radiator, 简称IR)对位于松嫩草原西南部吉林省长岭县腰井子村种马场境内的芦苇(Phragmites communis)群落进行模拟温度升高处理, 研究增温对芦苇植硅体数量的影响。OTC增温方式设置两种不同的规格, 分别用OTC-Ⅰ和OTC-Ⅱ表示, 即本文利用OTC-Ⅰ、OTC-Ⅱ和IR这3种不同的增温方式来模拟温度升高, 每种增温方式均设置了3个不同温度梯度的增温处理和1个对照处理, 以期更详细的研究芦苇中植硅体数量与温度因子之间的动态关系。实验发现, 3种不同增温方式对芦苇鞍型植硅体和芦苇硅化气孔的影响一致, 即增温后芦苇鞍型植硅体的数量增加、芦苇硅化气孔的数量有所减少; 在3种不同增温方式的影响下, 芦苇尖型植硅体对增温的响应存在差异, 在OTC(OTC-Ⅰ、OTC-Ⅱ)增温方式下, 增温后芦苇尖型植硅体的数量减少, 但在IR增温方式下, 增温后芦苇尖型植硅体的数量增加。通过对比不同增温方式下芦苇植硅体数量变化特征的异同, 有利于得出比较全面和令人信服的结论, 同时为今后广大学者根据实际情况选择适宜的增温装置提供参考。     

东北地区泥炭表层沉积中植硅体分布特征

表土沉积物中的植硅体分析是了解第四纪沉积物中植硅体组成的重要途径,也是重建第四纪古环境的基础。对东北地区跨越3个气候带、6个地区的41处泥炭地表土中的植硅体进行提取,鉴定出东北泥炭表土中主要发育哑铃型、扇型、鞍型、方型、长方型、梯型、尖型、帽型、齿型、棒型和其它等11种植硅体类型。分析显示,它们的分布与纬度、地形和温热条件具有明显关系,即哑铃型、鞍型、扇型、方型、长方型和梯型植硅体随纬度和海拔较高而含量较小,其余类型反之;较高温度条件对应扇型、哑铃型植硅体含量较高,较高湿度对应扇型植硅体含量较高。     

中国北方温带针阔叶混交林主要植物相对花粉产量和相关花粉源范围研究

花粉产量和花粉来源范围是影响花粉与植被关系的重要因素,因此,获得某一地区植物属种的花粉产量和花粉源范围是正确解释花粉组合,定量恢复古植被、古气候必须解决的问题。本文在对长白山36个样点和太岳山30个样点详细植被调查的基础上,运用ERV模型估算了长白山11种花粉类型和太岳山10种花粉类型的相对花粉产量和相关花粉源范围。长白山研究区的相关花粉源范围为1000m左右,太岳山研究区为2000m左右,风速和花粉沉降速率对相对花粉产量影响不明显。以栎属为参照种（花粉产量为1）,长白山11种花粉类型中松属（9.71±0.24）、蒿属（10.49±1.09）、桦属（6.01±0.12）和落叶松属（2.08±0.09）的相对花粉产量较高,胡桃属（0.93±0.13）、禾本科（0.10±0.11）、白蜡树属（0.15±0.03）和椴属（0.25±0.04）居中,莎草科（0.01±0.04）和榆属（0.0004±0.08）较低;太岳山10种花粉类型中松属（5.56±0.62）、桦属（2.39±0.22）、胡颓子科（1.61±0.22）和胡桃属（1.45±0.03）的相对花粉产量较高,毛茛科（1.13±0.50）、蒿属（0.003±0.24）、落叶松属（0.76±0.09）和禾本科（0.17±0.05）适中,莎草科（0.007±0.01）较低。

     

苏北平原沉积孢粉组合记录的全新世气候突变

通过中国东部苏北平原厚3.4 m的PM4剖面孢粉分析结果,重建了该地区全新世以来古植被更替过程,查明了5.20~3.00 cal.ka B.P.中国东部沿海平原百年尺度的海平面变化历史,并探讨了沿海平原植被对海平面变化的响应。孢粉结果表明,全新世以来该地区的植被与气候经历了以下5个阶段:1)11.90~8.80 cal.ka B.P.,亚热带常绿、落叶阔叶混交林繁盛,气候温暖湿润;2)8.80~7.40 cal.ka B.P.,发育了常绿、落叶阔叶混交林-草地,气候相对冷干;3)7.40~5.20 cal.ka B.P.,植被为常绿、落叶阔叶混交林,温度降低,降水增加;4)5.20~1.08 cal.ka B.P.,植被退化为盐生草甸;5)1.08 cal.ka B.P.以来植被中湿生草本群落繁盛。根据藜科、蒿属、禾本科和莎草科花粉的含量变化及粒度、有孔虫特征重建了相对海平面的变化历史,5.20~4.55 cal.ka B.P.、4.25~4.05 cal.ka B.P.与4.55~4.25 cal.ka B.P.、4.05~3.00 cal.ka B.P.分别为海平面上升和下降的阶段。研究区4.25~4.05 cal.ka B.P.海平面上升可与大范围尺度的"4.2 ka B.P.气候事件"相对应,可能受到了当时东亚季风减弱、苏北平原强降水与大规模洪水事件的共同驱动。     

Advances in Modern Phytolith Research

Phytolith has been widely used as a tool to reconstruct the paleoenvironment, and the investigation of modern phytolith is very crucial to the accurate interpretation of phytolith data in ancient sediments. Studies of modern process of phytolith primarily include the morphological analysis of phytolith in modern plants, and the relationships between the formation and growth of phytolith and environmental factors, as well as the transportation and taphonomy of phytolith in modern soils and sediments. The formation of phytolith in plants is controlled not only by genes but also by environmental factors, such as humidity, precipitation, temperature, CO₂ concentration, soil pH, and nutrient status, etc. The morphology, assemblages, ¹³C and ¹⁸O of phytolith in plants can respond sensitively to environmental variables. The phytolith assemblages can be affected by its taphonomy and transportation that may be different due to phytolith types and soils/sediments texture. It is necessary to investigate the phytolith morphology and types in modern plants, the relationship between its formation and environmental factors, and the impact of transportation and taphonomy on phytolith assemblages under different environmental conditions in order to promote the application of phytolith analysis to paeloenvironment reconstruction.