东北地区湿度梯度下的表土植硅体的空间分布规律

植硅体的现代过程研究是恢复古环境的基础,探讨表土植硅体分布及组合特征对环境因子的响应尤为重要。沿中国东北地区年均温为4 ℃等温线采集70块表土样品,研究了单一温度因素控制下表土植硅体的空间分布规律,以期获得不同类型植硅体对降水的响应。研究结果表明:所有表土样品中植硅体丰富且数量较多,主要有棒型、尖型、块状、扇型、扁平状、短鞍型、帽型、哑铃型、齿型、三棱柱型、导管型、硅质突起、硅化气孔、弓型和多面表皮植硅体;且主要以短细胞、棒型、尖型为主,其平均百分含量之和高达80.77%,块状、扁平状、扇型次之,其他类型的植硅体含量较少。方差分析结果表明:棒型、三棱柱型、硅质突起、哑铃型和扁平状在大兴安岭、松嫩平原和长白山之间存在显著性差异,且棒型、三棱柱型、硅质突起的百分含量与年降水量具有极显著的正相关性,哑铃型的百分含量与年降水量具有极显著的负相关性。总之,年均温为4 ℃等温线上70块表土样品中植硅体类型基本相同,但不同类型植硅体的百分含量存在差异,说明本研究区域内表土植硅体组合特征对降水的响应较为敏感。     

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。     

鄱阳湖东南部地区全新统植硅体组合特征与古环境分析

通过分析鄱阳湖东南部地区zk10钻孔剖面植硅体及硅藻组合特征,探讨该区自全新世以来的古气候环境变化规律。zk10钻孔剖面主要为黏土,含少量粉质黏土,属滨湖相沉积。黏土中植硅体含量高,形态丰富,主要来源于禾本科植物,少数为蕨类植物、裸子植物和阔叶类植硅体。根据植物、植硅体类型组合及温度指数,划分为 7个植硅体组合带,自下而上分别为:Ⅰ方型、长方型、扇型、哑铃型-多面体型-薄板型、球型组合带; Ⅱ方型、长方型、尖型、平滑棒型-多面体型-薄板型组合带; Ⅲ方型、长方型、扇型、平滑棒型-多面体型-球型组合带; Ⅳ方型、长方型、平滑棒型-多面体型-纺锤型、球型组合带; Ⅴ方型、扇型-平滑棒型-多面体型组合带; Ⅵ长方型、扇型、尖型、刺边棒型-三棱柱型-多面体型-球型组合带和Ⅶ长方型、扇型、鞍型-刺边棒型-多面体型组合带。7个植硅体组合带反映了4次大规模的气候演化旋回,包括4次温暖湿润和3次温凉偏干的气候环境,植硅体可作为恢复古气候变化的重要参考。     

贡嘎山东坡表土植硅体组合的海拔分布及其与植被的关系

山地生态系统对气候变化的敏感性和预警作用,使其成为全球变化领域里的重要研究内容之一,但是目前能够敏感记录山地乍态系统变化的环境指标非常有限.对青藏高原东南缘的贡嘎山东坡海拔高度1200～4600m不同植被带以约50m间距采集的70个表土样品进行植硅体分析,结合PCA(Principal Component Analysis)研究结果,发现表土植硅体组合沿海拔变化明显.植硅体类型和数量变化很好地反映了垂直植被带的变化:1)低海拔山地亚热带常绿阔叶林带(1200～2200m)为阔叶木本"Y"字型-哑铃型-十字型-短鞍型植硅体组合;2)山地暖温带针阔叶混交林带(2200～3200m)为阔叶木本"Y"字型-针叶树类型-方型-扇型-长鞍型的组合;3)山地寒温带暗针叶林带(3200～3700m)为针叶树类型-帽型-齿型-尖型-针茅哑铃型组合;4)亚高山亚寒带灌丛草甸带(3700～4600m)为帽型-齿型-团块型-针茅哑铃型组合.表土植硅体组合PCA分析的第1轴得分较好地指示了植被沿海拔的分布及其与温度的关系,反映山地植被带及其对应的植硅体组合变化可能主要受控于温度的影响.研究表明,植硅体分析可以作为恢复山地古植被演替和古环境变化的重要指标.     

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。     

竹亚科植硅体形态学研究及其生态学意义

选择我国常见的竹亚科19属64种进行系统的植硅体形态学研究,对竹亚科特有的长鞍型植硅体的长度、宽度、高度(侧面宽)和硅质颗粒数目等参数进行了测量。研究发现,合轴散生竹长鞍型植硅体个体最大(长度20.6±0.2m,宽度12.8±0.5m,高度12.4±0.1m,颗粒数2.8±0.5),单轴散生竹次之(长度18.8±0.8m,宽度11.7±0.4m,高度11.8±0.3m,颗粒数1.9±0.1),复轴混生竹再次(长度18.3±1.5m,宽度11.2±1.5m,高度11.4±1.7m,颗粒数1.8±0.4),合轴丛生竹最小(长度18.0±1.8m,宽度9.7±0.5m,侧面宽10.1±1.4m,颗粒数2.6±0.3)。经判别分析显示以长鞍型植硅体三维形态参数和硅质颗粒数目为变量可以区分竹亚科植物各生态型,并初步明确了长鞍型植硅体形态与竹亚科生态型的对应关系,探讨了其与竹亚科植物生境条件之间的对应关系,以及在竹亚科植物演化序列中的意义,为利用竹亚科长鞍型植硅体形态进行古环境分析提供了基础性资料。     

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.      

西藏拉萨河现代河漫滩及一级阶地沉积物植硅体组合特征

摘　要　通过测制西藏拉萨桑达乡第四系剖面,系统采集并分析了植硅体样品,根据植硅体的形态分类及组合、温暖指数等特征,划分为５个植硅体组合带:组合带Ⅰ为齿型—平滑棒型、石屑型、网脊块状,反映气温温凉;组合带Ⅱ为长方型—平滑棒型、多面体型,显示气候转暖;组合带Ⅲ为长方型、齿型—平滑棒型组合带,显示气候干旱的特点;组合带Ⅳ为长方型—亚铃型、齿型—平滑棒型、多面体型组合带,反映此时气候温暖潮湿;组合带Ⅴ为齿型、帽—平滑棒型、多面体型、石屑组合带,显示气候寒冷的特点。最后在总结分析该区植硅体特征的基础上,对拉萨桑达地区第四纪古植被、古环境进行了探讨。     

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。     

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。     

An orthogonal experimental study of phytolith size of Phragmites communis in northeast China

Based on the widespread distribution and abundant phytoliths produced by Phragmites communis, phytoliths of P. communis in northeast China were investigated to identify the primary influencing factors on phytolith size using an orthogonal experimental method. Temperature and precipitation were found to be the prominent factors influencing the sizes of short‐cell phytoliths including the saddle and the rondel morphotypes, whereas there were no obvious variations in the width‐to‐length ratios of short‐cell phytoliths in response to environmental factors. These results indicate that short‐cell phytoliths are genetically stable, confirming that they can be used for the classification of grasses. Moreover, precipitation was the main factor influencing the sizes of the lanceolate phytoliths and silicified stomata, and their width‐to‐length ratios changed significantly in response to precipitation and habitat differences. These findings reveal that lanceolate and silicified stomata phytoliths are sensitive to environmental changes, indicating their usefulness for palaeoenvironment reconstruction. Moreover, variations in their width‐to‐length ratios and their sizes may provide some information for plant classification, even at species level. Finally, the results of a principal component analysis of the sizes of P. communis phytoliths further verify the reliability of the orthogonal experiment results, in that temperature and precipitation were the prominent factors influencing the size of all P. communis phytoliths except for the length of saddle and width of the saddle morphotypes. This research into the primary environmental significance of the sizes of P. communis phytoliths may contribute to improving the precision of plant classification and the model for quantitative reconstruction of the palaeoenvironment to aid in reconstructions of palaeovegetation and palaeoclimate.     

棕榈科植硅体形态分析及其环境意义

植硅体分析在古环境、古生态、环境考古、植物分类等众多领域研究中逐渐显示出其重要的作用,其应用潜力依赖于现代植硅体形态基础研究工作的深入。文章主要针对我国热带、亚热带地区常见的棕榈科15个属20个种植物进行了植硅体形态鉴定和多项形态参数(大小、突起等)的测量分析,同时对旅人蕉科的白花扇芭蕉、蝎尾蕉科的黄芭蝎尾蕉、苏木科的无忧树进行了对比研究。结合聚类分析方法把植硅体形态分为5个大的类型,棕榈科植硅体主要包括刺球形、水母形和草帽形3种形态。白花扇芭蕉植硅体呈褶球形,黄芭蝎尾蕉植硅体呈飞梭形,无忧树不含有植硅体。同时,给出了不同类型形态参数的大小和范围,为利用棕榈科植硅体等进行古环境研究提供了基础。     

植硅体化学组成研究进展

现代植物植硅体化学组成研究有利于揭示植硅体的化学组成与细胞形态、植物种类及植物生长环境之间的关系,认识植硅体形成机制、植物分类及生态意义。植硅体化学组成测试方法多种多样,主要涉及植硅体化学元素组成及Si、O和C元素同位素组成测定,研究表明植硅体主要含二氧化硅和水,封闭有少量的有机成分及多种矿质元素。在植硅体封闭有机成分存在形式,部分元素的形成、迁移等循环机理,稳定碳同位素组成、分布及其生态指示意义以及^14C测年研究等方面取得一定认识。植物种类、组织部位、细胞微环境以及植物生长的环境因子能够影响植硅体的化学组成。植硅体化学组成研究对植硅体形成机制及碳、硅等元素循环具有重要意义,植硅体部分化学元素、植硅体稳定同位素组成及^14C测年具有较好的古环境及考古研究潜力。现代植物植硅体化学组成及其与环境因子的关系,以及植硅体电子探针微区研究有待于进一步深入开展。     

Effect of fire on phytolith coloration

Dark‐colored phytoliths are often found preserved in paleosols and archaeological sediments. Some practitioners believe these darkened phytoliths provide evidence of fire histories, while others suggest alternative reasons for their occurrence. This study examines the effect of fire on phytolith appearance and discusses the extent to which color may be used as proxy evidence for fire. The results of this study demonstrate that under oxidative conditions of openair fire, the color of phytoliths can be altered, although dark‐colored phytoliths also occur naturally in some unburned plant species. Despite some overlap observed between burned and unburned color in phytoliths, clear differences are apparent in the way this color appears optically. In particular, transparent and opalescent qualities were found to occur in nature as opposed to a dull opaque appearance of charred phytoliths. Although fire‐induced color change is probably limited to a portion of the phytolith assemblage, phytolith color remains a tool that can be confidently used to indicate the presence of fire in various sedimentary contexts. © 2006 Wiley Periodicals, Inc.     

Phytolith reference study for identifying vegetation changes in the forest−grassland region of northeast China

To provide a basis for tracing changes in vegetation and tree cover density, we studied the phytoliths of 129 common temperate plant species, and extracted the phytoliths from 75 surface soil samples from sites in grassland, forest−grassland ecotone and forest habitats in northeast China. From the analysis of shapes and morphological parameters of the plant samples, we developed a reference data set of herbaceous and woody phytoliths, and subsequently identified 21 herbaceous and 13 woody phytolith types in the surface soil samples. To test the reliability of soil phytolith analysis for distinguishing forest, grassland and the forest−grassland ecotone, we used principal components analysis (PCA) and discriminant analysis (DA) to summarize the soil phytolith assemblage characteristics of the different ecosystems. The results show that the grassland and forest samples are characterized by abundant herbaceous and woody phytoliths, respectively; and that forest−grassland ecotone habitats are characterized by low abundances of blocky polyhedral, multifaceted epidermal and sclereid phytoliths. In general, the surface soil phytolith assemblages can reliably differentiate samples from forest, grassland and the forest−grassland ecotone, with up to 92% of the samples classified correctly. We also tested the reliability of phytolith indices (W/G (1), W/G (2), W/G (3)) for discriminating different vegetation types in our study area, and found that W/G (2) was the most reliable index and corresponded well with the species inventory data. The W/G values for grassland ranged from 0 to 0.3, from 0.3 to 0.6 for the forest−grassland ecotone, and exceeded 0.6 for forest. We conclude that our study provides reliable analogues for phytolith assemblages from palaeoecological contexts, which can be used to reconstruct shifts in forest−grassland ecotones and vegetation succession in temperate areas.