长春南湖芦苇(Phragmites australis)茎、叶植硅体随生长期和生境的变化特征

对于不同生长期、不同湿度条件下芦苇(Phragmites australis)茎、叶中多种类型植硅体含量变化的探讨,能够为植硅体形成机理研究和探讨植硅体对气候变化的响应提供理论依据.选取长春市南湖为实验样点,于5—10月在3种不同生境(旱生、季节性水生和水生生境)采集芦苇样品,并分别统计芦苇茎、叶植硅体形态和数量.实验结果显示:首先,茎、叶植硅体组合特征存在明显差异,茎中帽型及个体较大的尖型等植硅体多于叶中,而叶中硅化气孔含量明显高于茎中.其次,随着植株的生长,芦苇茎中硅化气孔含量先增加后减少,鞍型植硅体含量变化较小而帽型植硅体含量先减少后增加,棒型植硅体含量逐渐增加、尖型植硅体含量先增加后减少;芦苇叶中硅化气孔含量持续增加,鞍型、帽型等短细胞植硅体含量下降,尖型、扇型等个体较大的植硅体含量逐渐增加.最后,不同植硅体类型的含量在3种生境中的变化情况较为复杂,茎中植硅体的数量变化没有明显规律,而芦苇叶中硅化气孔含量由旱生生境向水生生境逐渐增加,可见叶中硅化气孔含量的增加可以指示相对湿润的生境条件.总之,芦苇茎、叶内不同类型植硅体的数量对植株生长及不同湿度环境有不同程度的响应,对芦苇植硅体的研究也有助于理解湿生植物植硅体与环境因子的关系,进而为探讨植硅体对古环境、古气候的响应提供理论基础.     

表土植硅体研究进展

植硅体作为微体古生物学新的分支门类,具有颗粒小、产量高、分布广、抗风化、分类意义明确和原生化学元素封闭(包裹)能力强等特点,逐渐成为地质学、考古学和植物分类学等学科研究的有效手段.分析现代表土植硅体组合、植硅体包裹体成分与植被类型、气候环境的关系,是进行古生态反演、古气候定量化重建以及地球化学循环研究的基础.近30年来,不同国家的学者对各国表土植硅体分布做了大量基础工作,重点在以下四方面.(1)形态学研究:现代表土中已鉴定出的植硅体形态约260类,其中禾本科植硅体约110类,蕨类、木本和其他被子植物植硅体约50类,其余约100类植硅体的亲缘植物仍在研究中.(2)表土植硅体与植被的关系:初步分析了全球典型地区森林、草原等不同植被类型下表土植硅体组合的特征,为利用植硅体分析恢复不同时、空尺度的古生态、古植被变化奠定了基础.(3)表土植硅体与气候的关系:利用数理统计分析方法,建立植硅体组合与年均温度、年均降水量和海拔等气候环境因子的定量-半定量关系,并进行古气候参数定量重建.(4)表土植硅体元素分析:在土壤植硅体封存碳(Phyt OC)潜力估算及其生物地球化学循环研究中取得重要进展.表土植硅体的研究在为解决地球科学、考古学等许多领域的具体问题提供了新的途径和越来越多成功的案例,本文对相关内容进行了重点介绍,并针对表土植硅体研究过程中存在的问题和研究的潜力进行了分析.     

黄河流域硅的组成与输出

分析了黄河水体中悬浮颗粒物(SPM)、溶解硅(DSi)、生物硅(BSi)、植硅体和其他相关参数,旨在揭示自然过程与人为活动对黄河输送硅的影响.结果表明,黄河中溶解硅浓度自1986年以来明显下降;1986~2010年,约有34%的溶解硅因土壤侵蚀的减少而滞留在黄河流域.来源于高等植物的植硅体占河流生物硅的67.2%~96.3%,并以平滑棒形为主要形态.由于含沙量大,黄河生物硅浓度普遍高于世界其他河流,在近黄河口处的利津站位,BSi/(BSi+DSi),BSi/SPM比值分别为0.5和0.003,这表明黄河悬浮颗粒物携带的生物硅是河流输送硅的一个重要组成部分.黄河中相对较高的生物硅含量反映了黄河流域浑浊度与土壤侵蚀程度较高;源自黄土高原巨大的泥沙通量可能是导致黄河中生物硅含量较高的原因,这与世界河流系统生物硅通量随产沙模数增大而增加的趋势相一致.在黄河口外的渤海沉积物中的生物硅也主要由植硅体所构成,平滑棒形同样是其主要的形态.研究表明,由河流输送的生物硅主要由来源于表层土壤侵蚀的植硅体所构成,其也是近岸水域硅生物地球化学循环的重要部分.     

纯合系野生稻植硅体形态特征及其在水稻起源研究中的意义

通过分析现生野生稻植物细胞结构、组织、器官等形态特征,建立野生稻的鉴定指标,是研究史前稻作农业起源、演化的基础.但是,现生野生稻在演化过程中经常会受到人类栽培驯化稻基因渗透,影响了野生稻鉴定指标的准确性.如何消除驯化水稻等植物基因渗透对鉴定指标的影响,纯化野生稻的形态特征,一直是困扰水稻起源研究的难题.本文通过对比分析中国江西东乡3处原生境普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)和1处异位保存的连续6代自交纯合后普通野生稻植硅体形态特征,发现消除(减少)了驯化基因渗透的纯合系野生稻扇型植硅体形态相比原生境野生稻,有3个方面的显著变化:(1)尺寸总体缩小(体长从VL_原生41.9μm减少到VL_纯合38.6μm);(2)长柄型增多,扇面长B/扇柄长A的值,从B/A_原生(1.22±0.47)减少到B/A_纯合(0.92±0.30);(3)鱼鳞状纹饰个数减少,≥9个鱼鳞状纹饰的扇型植硅体比例明显降低,从原生境野生稻的53.4%减少到纯合系野生稻的37.2%.本研究为利用水稻植硅体形态开展水稻起源研究,提供了可靠的鉴定参考标准.     

内蒙古中东部全新世草原植被、环境及人类活动

运用植硅体分析, 结合孢粉资料探讨了内蒙古中东部太仆寺全新世草原植被、环境变化及其与人类活动的关系. 古土壤剖面植硅体和孢粉记录表明, 研究区在5000 a BP左右植被及环境发生了显著变化. 5000 a BP之前, 羊草-针茅草原中C₄植物占一定比例; 5000 a BP后, C₄植物明显减少, 反映气候变冷、变干; 草原中的克氏针茅、冰草、麻黄属、藜科、紫菀属类以及锦鸡儿等成分的增多, 与草原植被退化有关. 10000 ~ 8720 a BP, 研究区羊草-针茅草原中蒿类灌丛较多, 冬季风较强; 8720 ~ 7000 a BP, 羊草-针茅草原中C₄植物广泛分布, 表明夏季风增强. 7000 ~ 5000 a BP为研究区全新世气候适宜期, 草原植被成分多样, 研究区周围有松林及温带落叶林分布. 4200 ~ 3000 a BP, 草原植被明显沙化, 冰草、紫菀属类以及蒿类灌丛增多. 3000 ~ 2170 a BP, 草原中的菊科植物蓝刺头类的繁盛以及C4植物的增多与研究区降水量的增加有关. 约2170 a BP之后, 人类活动加剧了草原植被的退化.     

巢湖悬浮物中稀土元素(REE)的物源精确示踪作用

通过巢湖南灵钻孔(ACN)的植硅体化石的系统研究,划分出六个植硅体组合带．并根据各植硅体组合带主要成分所反映的生态特征,结合主成分分析法(PCA),恢复了该区中全新世以来的古气候与古环境变化:自5600 aBP以来气候划分为3个相对寒冷期(5600-5200 aBP、4600-3600 aBP、2500-2100 aBP)和3个相对温暖时期(5200-4600 aBP、3600-2500 aBP、2100-1800 aBP);并讨论了各个时期巢湖流域的环境变化．     

江苏无锡杨家遗址植物遗存分析

考古调查和初步试掘表明,江苏无锡杨家遗址是太湖流域北部一处以马家浜文化晚期(6270~5920cal.a BP)堆积为主体的新石器时代遗址.为了解太湖北部史前遗址的植被景观、环境特征及稻作农业情况,本文在杨家遗址开展了较为系统的植物考古工作.炭化水稻的百分含量、出土概率和标准密度等指标在所有出土的种子类植物遗存中均为最高.除此之外,杨家遗址还出土了小二仙草科、莎草科、苔草属、酢浆草等多种湿地杂草.孢粉和植硅体分析结果表明,马家浜文化晚期杨家遗址及其附近的环境景观为:以栎属和栲属为代表的亚热带常绿-落叶阔叶混交林趋于减少,以禾本科为代表的陆生草本植物发育,水域面积扩大、水体活动加强,气候总体温暖湿润,呈现适宜稻作农业发展的湿地景观.大植物遗存、孢粉和植硅体等多种记录表明,杨家遗址被利用以前其所在区域即有野生稻分布;马家浜文化晚期,稻作农业得到迅速发展.     

煤烟型大气污染的湖泊沉积记录研究

通过阳宗海柱状沉积物中硅藻、介形类研究和磁参数机理解释, 以及对酸性硅藻与湖水瞬时最低pH值的相关性分析和代用标志的综合判别, 确认20世纪50年代湖泊环境优越; 1960年始受煤烟型大气污染危害, 1965~1980年间污染强度最大时湖水瞬时最低pH值可降低至5~6; 1983~1999年间污染强度有减少趋势, 但依然是环境修复的主要障碍. 酸沉降引起的耐酸物种扩展和贝壳生物消亡, 以及水土界面pH-Eh环境变化引起的铁磁性矿物流失, 是导致代用指标垂向变化和进行环境重建的理论依据.     

青藏高原陆相介形类的分布特征及其对生态环境的响应

统计分析了青藏高原不同区域水体环境表层沉积物陆相介形类的属种分布特征,探讨了介形类在不同水环境下（盐度、pH值及水深）对生态环境的响应.结果显示,青藏高原现生介形类共计21属67种,其中Candona candida、Ilyocypris bradyi、Eucypris inflata、Limnocythere dubiosa、Limnocythere inopinata、Paracypricerus angulata、Leucocytherella sinensis和Leucocythere mirabilis为青藏高原地区的常见种.湖泊、河流、洼地和湿地4类水体环境中,湖泊中介形类最为丰富,达19属62种;青藏高原东北部（祁连山和柴达木盆地）、北部（昆仑山）、西部和南部不同区域的介形类常见种存在较大差异,可能是区域海拔、pH值和盐度综合作用的结果.淡水和微咸水环境介形类属种数量较咸水及盐湖中丰富,分别有17属41种和13属42种,Limnocythere dubiosa （0.52~90.6 g/L）和Leucocythere mirabilis（0.51~174.63 g/L）在淡水、咸水及盐湖中均有出现,适应盐度范围较广;pH值在8.0~10.0范围内介形类属种多样性最丰富,表明大部分介形类具有嗜碱性的特征;青藏高原陆相介形类属种多样性随水深的增加而降低,浅湖（0~15 m）中介形类属种最为丰富,达到17属52种,其中Candona candida（0.2~80 m）和Leucocythere dorsotuberosa（0.3~110 m）从滨湖至深湖区均有分布,二者均具有较大的水深适应范围.     

鄱阳湖流域上游铀尾矿库周边水体中铬形态及健康风险评估

以鄱阳湖流域上游铀尾矿库周边水体为研究对象,在研究铬(Cr)污染程度的基础上,采用水文地球化学模拟软件PHREEQC计算Cr各不同赋存形态的浓度,讨论不同条件下Cr形态的变换规律以及健康风险评价,对研究水体中Cr生物有效性具有实际意义.结果表明:铀尾矿区排放水、渗滤水、浅层地下水中Cr浓度均未超出相关标准值.水体中Cr主要赋存形态大多为Cr(Ⅲ)的水解产物Cr(OH)~(2+)和Cr(OH)_2~+. pH和电子活度(pe)共同影响Cr在水体中的赋存形态,当pH=3～5时,以CrF~(2+)为优势离子;当pH5时,随pH递增,pe值对Cr赋存形态的影响增加,pe值增大,Cr(Ⅲ)水解产物浓度逐渐减少,而Cr(Ⅵ)氧化产物逐渐增加.浅层地下水中的Cr不会对人体产生致癌风险和非致癌风险,但当p H、pe变化时,Cr致癌风险系数均高于ICRP和USEPA推荐的最大可接受值.由于Cr(Ⅵ)的毒性远强于Cr(Ⅲ),故应密切关注水体中pe与pH值,避免污染加重.     

武汉东湖和南湖沉积物中磷形态分布特征与相关分析

采用七步连续提取法,探讨了东湖子湖(郭郑湖、庙湖)及南湖柱状沉积物中的水环境特征、不同赋存形态磷的垂向分布特征及所占的百分比,并分析了各形态磷之间的相关性.结果表明:通过分析采样点水环境特征,发现郭郑湖和南湖间隙水中总磷含量均高于上覆水体,并有较强的释放趋势;而庙湖间隙水中总磷含量小于上覆水,有较大的沉积趋势.通过分析不同赋存形态磷的垂向分布特征,发现可交换态磷、铝结合态磷、铁结合态磷和有机磷这几种生物活性磷含量随着深度的增加逐渐减少,并且15 cm以下含量变化不大;而闭蓄态磷、碎屑磷和自生钙磷这几种相对惰性的磷含量随着深度的增加变化趋势不明显.从不同形态磷的百分含量的变化幅度发现,南湖的变化范围最大,郭郑湖其次,庙湖的变化范围最小.各形态磷相关分析表明,郭郑湖总磷的增加主要来自于无机磷,其次来自于有机磷;庙湖总磷的增加主要来自于无机磷中的生物有效磷,有机磷对其贡献并不大;南湖无机磷和有机磷与总磷的关系都非常密切.     

基于S变换的太原地震监测站洞体应变大风干扰时频特征分析

因太原地震监测中心站洞体应变观测分钟值数据记录的风扰信号与同震波形相似,为进行两者的特征识别,特选取2020年6月24日该台洞体应变仪与地震计记录的地震及大风波形数据,采用S变换法进行时频特征分析.结果表明,洞体应变仪记录的风扰信号与地震信号时频图像形态相似,频率接近,归一化频率范围均在0.1～0.5之间,不易辨识;在...     

太湖水体和沉积物细菌群落分布格局及其驱动因素

水体和沉积物是湖泊生态系统中迥异但又紧密相连的两类生境,栖息在这两类生境中的细菌在维持生态系统平衡和驱动元素循环中起着关键性作用。为了探究湖泊水体和沉积物细菌群落的分布格局,本文对太湖四个湖区水体和沉积物中细菌群落进行调查,基于高通量测序技术和统计分析手段,分析这两类生境中的细菌群落组成和多样性水平、分布特征及其驱动因素。结果表明:放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和蓝细菌门(Cyanobacteria)是水体细菌群落中最主要的细菌门,而沉积物中Proteobacteria占据优势地位。在两类生境中,太湖西部区域细菌群落丰富度和独特性(LCBD)相对较高,各区域群落结构表现出显著性差异。对水体而言,电导率、pH值、PC1(重金属组成)和沉积物孔隙度是驱动细菌丰富度的重要因子,PC1、水温及pH值是影响细菌群落LCBD的重要因子,而细菌网络复杂性随pH值的增加而增加,且在高pH环境中占主导地位;对沉积物而言,其丰富度和LCBD的重要影响因子均是沉积物中总磷和锂,细菌网络复杂性随金属元素施加的环境压力增大而降低,但随总磷、磷酸盐和铵态氮浓度的...     

桂西晚古生代硅质岩地球化学特征及其对右江盆地构造演化的启示

桂西田林八渡地区发育晚古生代连续的深水相沉积,本文对其中的硅质岩的主量元素、微量元素及稀土元素进行了研究.该地区上古生界除鹿寨组硅质岩具有较低的非陆源硅含量Sinon-ter/Sibulk(%)(平均值为71.8%)及较低的"纯硅质岩"组分(40%~70%)外,其它硅质岩均具有较高的非陆源硅(大于80%)及"纯硅质岩"组分(大于70%),反映其具有较高的硅化程度.除中下泥盆统平恩组底部沉积物的Al/(Al+Fe+Mn)值及非陆源铁的比例Feter/Febulk(%)分别在0.05~0.26和13.1%~14.5%之间,反映其受到热液作用的影响外,其他硅质岩均具有较高的Al/(Al+Fe+Mn)值(0.39~0.81)及Feter/Febulk(%)值(23.1%~186.8%),均为非热液成因硅质岩.中下泥盆统平恩组硅质岩及上泥盆统榴江组硅质岩的Ce/Ce*值及Y/Ho值分别为0.71±0.07,0.81±0.08和33.49±1.27,36.10±2.05,形成于开阔的边缘海环境;上泥盆统-下石炭统鹿寨组硅质岩的Ce/Ce*值及Y/Ho值分别为1.09±0.07和28.60±1.25,可能形成于受海山或海底高地浊流沉积影响明显的环境;上石炭统-下二叠统南丹组和中下二叠统四大寨组硅质岩的Ce/Ce*值及Y/Ho值分别为0.67±0.08,0.73±0.11和36.01±1.00,32.00±2.25,形成于与开阔洋盆相关的环境.结合右江其它地区硅质岩的地球化学特征认为,晚古生代右江盆地属于古特提斯洋的一部分,其硅质岩的形成环境可能受控于古特提斯洋的形成与演化.右江盆地的裂解至少发生在早中泥盆世,到早中二叠世盆地具有演化为开阔洋盆的趋势.     

新疆天山地区地貌分形与多重分形特征研究

利用投影覆盖法和投影覆盖概率对新疆天山地区不同构造地貌类型进行了分形与多重分形特征的研究。结果表明：在所研究的标度范围内，不同地貌区均表现出明显的多度域分形，分维值总体上呈现出高山区＞中低山区＞盆地区特点，多重分形谱Dq的形态和值域范围也表现出不同特征。研究认为，地貌表面的分维值与地貌形成的内外力地质作用方式和强度密切相关，并提出5-6km的尺度可作为地貌学研究中宏观与微观作用的分界点。     

黄土高原地区粟、黍碳同位素特征及其影响因素研究

从植物生理特点和形态适应性的角度分析气候环境对植物有机体稳定性碳同位素组成(?13C)的作用机理,是运用有机体?13C进行古气候定量重建的基础.C4植物粟(Setaria italica)和黍(Panicum miliaceum)是中国北方旱作农业的代表作物,其炭化种子易获取、可鉴定到种,?13C可靠性强,是古气候研究的潜在理想材料.通过采集黄土高原地区不同生境现代栽培粟、黍,分析其?13C与环境要素(包括纬度、海拔、全年和生长期的温度、降水量、水分有效性(P/Ep)、湿度等)的关系,结果显示粟?13C值仅与纬度(光照)具有显著负相关关系(相关系数R=?0.46),光照对粟?13C值的影响占21%,其他气候要素对粟?13C值未产生显著影响,粟?13C值不适用于提取气候因素信息;黍?13C与生长期降水量(Pgp)具有显著正相关关系(R=0.75),Pgp对黍?13C的影响程度达到56%.解析黍作物生理特性和形态调整的作用机制,显示在水分胁迫条件下黍植株对环境的适应性主要是通过气孔因素实现的,因此黍?13C能够较好地记录作物生长过程中降水量状况,在古气候定量重建方面具有一定的应用前景.     

沉水植物附植生物群落生态学研究进展

在高等水生植物表面经常附着生长着藻类、真菌和细菌等,这些有机群体组成附植生物群落,在大中型浅水湖泊中普遍存在.附植生物群落具有特定的物种组成和空间结构,并随季节推移和沉水植物生长表现出一定的动态变化特征.附植生物群落与宿主植物及周围水体环境联系密切,不仅能够表征水体营养盐、光照、温度等环境因子特征,与沉水植物、食草动物、浮游植物等水生生物类群也存在不同的相互作用.水生生态系统中,附植生物群落参与水体营养物质转化,在草-藻型湖泊生态系统的相互转化过程中起重要作用;其较高的初级生产力作为水生动物重要的食物来源,增加了食物网的多样性;同时,附植生物群落因其独特的生理生态特征正逐渐被应用于水质净化和水环境质量监测.本文在综述近年来附植生物群落研究进展的基础上,分析了附植生物群落的组成结构和动态变化特征,阐述了附植生物群落在水生生态系统中的功能,可为湖泊富营养化治理,尤其是沉水植被的生态修复和管理提供科学依据.     

湘桂黔滇藏红色岩溶风化壳的性质与夷平面的形成环境

研究区红色岩溶风化壳性质特征可分3类: 第1类如硅铝比、黏土矿物组合等反映其脱硅富铝化作用较弱. 第2类如粒度特征等反映黏化作用较强. 这两类性质在大的空间尺度上不存在明显分异,反映其原始形成环境相似. 第3类性质如CaCO₃含量、pH等存在与现代景观条件一致的大尺度的区域分异, 因而不具古环境意义.     

富营养化对湖泊消费者群落碳源和氮源的影响——以白洋淀为例

富营养化对湖泊生态系统能流和物流的影响具有不确定性,多数研究仅关注富营养化对浅水湖泊食物网结构和功能的影响,而富营养化对消费者群落碳源和氮源的影响及其时空分异特征较少关注.鉴于此,本研究选取华北平原最大的浅水富营养化湖泊——白洋淀为研究区,依据生境理化参数将白洋淀划分为3类生境（生境1（Ⅰ和Ⅱ区）主要遭受上游府河废水排放影响;生境2（Ⅴ、Ⅶ和Ⅷ区）主要遭受水产养殖和生活污水的影响;生境3（Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ区）遭受人为干扰较小）.在2018年4月和8月分别收集了浮游生物、底栖生物和鱼类样品,运用碳、氮稳定同位素技术定量估算3类生境中底栖和浮游生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比的时空分异特征;同时收集水体和沉积物样品进行常规理化参数分析,明晰富营养化对白洋淀消费者群落碳源和氮源贡献百分比的影响.结果表明：1）就水体和沉积物理化参数季节变化而言,除pH相对稳定外,化学需氧量（COD）、沉积物氨氮（NH₃-Ns）、总氮（TN）和沉积物总磷（TPs）4月高于8月,而其他理化参数则8月高于4月;就空间分布而言,温度（T）、水深（WD）、溶解氧（DO）和沉积物总碳（TCs）值在生境3中最高,而其他理化参数的值则在生境1中最高;2）就δ¹³C和δ¹⁵N空间分布而言,对于同一群落,δ¹³C和δ¹⁵N在3类生境中富集程度呈现显著差异;就时间分布而言,不同季节消费者群落的δ¹³C值存在显著差异,而δ¹⁵N值未呈现显著差异,且消费者群落的δ¹³C和δ¹⁵N呈显著负相关;3）就消费者营养级的空间分布而言,3类生境存在显著差异,同一消费者营养级在生境1中最高,在生境3中最低;就时间分布而言,消费者营养级未呈现显著差异;4）浮游生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比4月高于8月,生境1高于其他生境;而底栖生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比则8月高于4月,生境3高于其他生境;5）通过相关分析,结果表明白洋淀消费者群落的δ¹³C与总磷（TP）、TCs、沉积物总氮（TNs）、总有机碳（TOCs）、TPs呈现负相关关系;δ¹⁵N值与TP、TCs、TNs、TOCs、TPs呈正相关关系.因此,湖泊富营养化会影响消费者群落的碳源和氮源,进而改变湖泊生态系统的能流和物流.     

缓变型地球化学灾害:概念、模型及案例研究

缓变型地球化学灾害是由于长期积累而存在于土壤或沉积物中的包括重金属(原生或后生叠加)和有机污染物在内的环境污染物,因环境的理化条件(例如温度、pH值、湿度和有机质含量等)的变化而超过了环境容量,使得某种或某些形态的污染物大量地被重新活化和释放出来并造成严重生态和环境损害的灾害现象.在讨论缓变型地球化学灾害的特征的基础上,把典型的缓变型地球化学灾害演化过程用一个非线性多项式表示出来.多项式的一阶和二阶导数的零值点和最大最小值点是缓变型地球化学灾害的风险评价和预测标志.缓变型地球化学灾害爆发过程和机理主要体现在污染物的不同存在形态之间的相互转化上.定义了缓变型地球化学灾害研究中十分重要的两个概念:“污染物可释放总量”和“活动形态的总浓度”,讨论了这种灾害时空传播的可能性.案例研究表明,在可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态之间存在逐级释放、跳跃式释放或链式反应的转化机制,并形成缓变型地球化学灾害.