东北地区土壤有效硅的时空分异及其对芦苇植硅体形成的影响

在东北地区按温湿差异选取12个芦苇样点, 对其芦苇植硅体、芦苇中有效硅和土壤有效硅进行研究, 分析土壤有效硅对植硅体形成的影响, 对于植硅体形成机理和古环境重建具有重要意义。结果表明, 土壤有效硅含量和植硅体浓度在样点间存在明显差异。在芦苇的不同生长期, 土壤有效硅含量差异不明显, 芦苇中有效硅含量差异明显。7、8月时, 植株吸收的有效硅主要用于植硅体的形成, 植硅体浓度较高, 且易受到土壤与芦苇有效硅含量比值的影响。9、10月植硅体浓度较低, 可能由于成熟期芦苇叶片中硅含量较少而形成较少植硅体。土壤和芦苇有效硅含量的比值约为4时, 硅吸收方式可能从主动逐渐转变为被动。此外, 芦苇中多数形态的植硅体浓度和土壤与芦苇有效硅含量的比值呈负相关, 说明土壤有效硅含量的变化对芦苇植硅体的形成有着一定影响。     

植硅体在河流硅输送中的作用

高等植物产生的植硅体是古气候和古环境研究的重要手段,也是陆地硅循环中重要的硅的储库;植硅体通过河流的跨区域输送在全球硅的生物地球化学循环中起着重要作用,是区域硅循环研究的重要载体,然而这方面的关注却很少。河流输送的生物硅大致分为自源和异源两种类别。"自源"生物硅主要包括河流水体本身自生浮游植物(主要是淡水硅藻)产生的硅质颗粒;"异源"生物硅主要由流域土壤的侵蚀输出到河流的植硅体所构成。流域地表过程是使得部分土壤中的植硅体进入河流的主要途径,并成为河流生物硅输送中重要的形式,这对河流-河口水循环体系的硅生物地球化学循环过程产生了重要的影响,但人们对河流输送的植硅体在硅循环中的作用的研究还不够。文章着眼于陆海相互作用研究,以河流中水体携带的植硅体为中心,总结了河流植硅体输送在地表水体硅循环系统中贡献的研究进展,分析了长江与黄河植硅体入海通量与河口行为及对近海海洋环境的影响。最后,对未来河流输送的植硅体参与硅循环研究可能需要加强的科学问题提出了建议。     

植硅体碳与陆地生态系统碳循环：机遇和挑战

植硅体在形成过程中能够包裹植物有机碳,是已被证明的一种非常有潜力的大气CO₂封存方式,对于增加陆地生态系统碳汇和延缓温室气体效应带来的全球变暖具有重要意义,因此受到了学术界的广泛关注。简要回顾了植硅体碳的研究历史和现状,并着重从植硅体碳长期变化入手,探讨了植硅体碳与陆地生态系统碳汇存在的问题与挑战,以及近来有关植硅体碳存在被严重高估的论点。同时指出为了更加准确地估算植硅体碳汇,应充分考虑植硅体包裹碳能力的差异、植硅体碳来源、植硅体稳定性、土壤中植硅体碳含量衰减速率以及植硅体提取方法等在植硅体碳的长期变化中的作用,进一步提高植硅体碳在陆地碳汇研究中的地位与重要性。     

黄土高原平凉地区中全新世以来孢粉-植硅体记录对比研究

对位于甘肃省平凉县大寨村的平凉剖面(0–142 cm)进行年代测试、孢粉及植硅体分析。从孢粉角度反映8.50 Ka BP气候经历了冷干—凉干—偏凉偏湿—凉干—偏凉偏湿—偏凉偏干的变化过程。从植硅体的角度经历了凉湿—暖湿—暖湿(具有变冷的趋势)—凉湿—偏凉偏干的变化过程。选取含量较高且具有典型环境指示意义的四种科属孢粉(云杉属、松属、禾本科、蒿属)与四种类型植硅体(扇型、长方型、棒型、尖型)进行对比,结果表明:孢粉记录的气候与植硅体记录的气候特征总体趋势相同,但存在一定的差异。孢粉含量较为丰富的气候带与植硅体气候带有很好的对应关系,反映的气候类型较为准确;当孢粉带中其他花粉含量很少,仅含有较多传播能力强、不具代表性的花粉(如松属)时,孢粉指示的气候环境准确性较低。而植硅体样品在整个黄土剖面中含量都较高,反应的气候特征较为准确,因而在孢粉含量较少的黄土高原,相较于孢粉而言,植硅体是较为有效的古气候研究手段。     

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。

     

中国图们江河口湖沼沉积中植硅体古气候变化特征

通过对中国图们江河口湖沼沉积剖面的植硅体组合的分析,划分出该剖面自17.1～2.247 kaB.P.期间的6个植硅体组合带,分别对应冷干-凉湿-冷干-凉湿-温暖-温湿的气候阶段.将分析结果与本剖面Na、K、Ba、Cu、Pb、Fe、Mn分析相对比,发现植硅体对气候湿润程度的反映不如Na、K、Fe敏感,但是比其它指标,如泥炭地发育程度对湿润度的反映,要灵敏得多.区域对比发现,本剖面的植硅体古气候过程存在着区域上的良好响应,对全球变化与区域响应研究起着积极作用.     

植硅体14C测年研究:过去、现在与未来

文章回顾了植硅体14C测年发展的历史,对当前其研究的现状进行了全面的总结和评述,对近年来其研究的争议进行了梳理。植硅体测年研究中存在的问题(如污染和老碳效应等)在其他材料测年过程同样存在,不能基于少量现代植物植硅体测年的异常数据而完全否定其意义。大量的测年数据显示,并不是所有的植硅体年代都偏老,相反地层中的植硅体年代与同层位其他材料的年代重合或接近。因此,在一些缺少其他有机质测年材料的地层,植硅体14C测年仍然是一种极具潜力的年代学方法,在构建一些重要环境和考古文化时间标尺上将会发挥更重要的作用。     

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。     

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。

     

植硅体研究及其应用的讨论

植硅体是填充于高等植物细胞组织中的非晶质含水二氧化硅颗粒，记录了它所起源的植物细胞的特征，可以在土层或沉积物中很好地保存下来。通过植硅体的形态鉴定和确定组合带，可以恢复古植被、讨论植物群落演替，推断第四纪古气候环境及其变迁，指导地层划分对比。结合数学方法可以进一步计算出各种古环境气候的参数值，从而用以研究气候波动和发现气候事件，进行全球对比研究。在考古学、土壤学、农学和医学等领域，植硅体也得到了广泛的应用。     

中上新世气候增暖的归因分析

中上新世是古气候研究领域的重要时期,研究此时期气候能为理解地球气候系统和预估未来气候变化提供帮助。利用美国国家大气研究中心研发的通用气候系统模式的平板海洋模式组件CCSM4-SOM,模拟了相对于工业革命前期,大气CO2浓度、地形和地表类型改变对中上新世气候增暖的不同影响。结果表明,地形改变对全球年平均地表气温影响较小,但在地形降低较大区域其增温效果十分明显; 大气CO2浓度增加导致全球年均地表气温显著增加,而且全球各纬度均有增温,由于海冰反馈作用,两半球高纬海域增温更为显著; 地表类型改变在北半球高纬增温效应最为明显,部分地区增温幅度已超过大气CO2浓度增加所引起的增幅。总体来看,大气CO2浓度增加所引起的增温效应在全球年平均和全年纬向平均上表现显著,但在高纬局地区域,它的影响并没有地形和地表类型改变的影响大。     

贵州省锑矿资源储量变化特点分析

结合全国矿产资源利用现状调查项目阶段性成果,总结贵州省锑矿基本地质特征和资源分布特点,采用品位—吨位图对我省锑矿的资源储量变化特点进行分析。     

长白山泥炭湿地主要植物植硅体形态特征研究

对长白山地区常见的泥炭地25个属31个种植物进行了植硅体形态鉴定统计,共发现植硅体类型15种,它们分别是硅化气孔、棒型、扇型、板型、硅质突起、尖型、导管型、帽型、齿型、哑铃型、鞍型、多边帽型、毛发型等。除禾本科和莎草科、菊科部分植物植硅体含量高外,木贼科、堇菜科、茜草科、蓼科等部分植物植硅体的含量也较高。禾本科植物的短细胞植硅体对植物分类有意义,但可能因采样环境和种类差异等原因,长白山泥炭湿地禾本科植物的植硅体在形态和数量上都与其他区域同类研究结果有所差异,如禾本科早熟禾亚科的菵草中新发现了含量丰富的枕木型植硅体,黍亚科的荩草和水稗中还发现少量帽型植硅体; 另外菊科兴安一枝黄花和齿苞风毛菊含有大量的特殊的尖形植硅体。硅化气孔宽度大小可指示环境湿度状况,对硅化气孔的数量和大小的深入研究将对古环境和古CO2浓度的恢复有一定帮助。长白山泥炭湿地植物的植硅体与植物的分类关系密切,湿地植物植硅体中硅质突起、棒型、哑铃型和尖型植硅体特征组合代表湿冷组合,本研究中的5块泥炭湿地植硅体的组合特征受纬度变化影响不明显。     

过去1000年不同强迫因子对中国东部5～9月降水及其环流场特征影响分析

利用CCSM2.0全球耦合气候系统模式在不同强迫因子下模拟的近千年降水、温度、500hPa位势高度场、850hPa和200hPa风场资料,以及NCEP再分析资料、GPCP降水观测再分析资料、青海德令哈地区近千年降水重建资料,对过去1000年我国东部5～9月降水及环流场特征进行了初步研究.在考虑自然和人为因子的共同影响下...     

复杂碳酸盐岩储层裂缝预测方法对比性研究

围绕着复杂碳酸盐岩储层裂缝的预测方法,以普光地区嘉陵江组为例,在统计研究区裂缝发育规律的基础上,分别利用构造曲率法、纵波宽方位各向异性法和有限元法对裂缝进行预测,比较各个方法预测结果和适用条件。对比结果表明:曲率法基于几何学理论,可以定性的分析裂缝发育强度,无法预测裂缝方位,该方法适用于基础资料较少、构造简单、褶皱发育的地区;纵波宽方位各向异性法是地球物理法预测裂缝的首选方法,可以直接反映有效裂缝的方位和密度,但是该方法适用于倾斜裂缝和高角度裂缝发育区,对地震资料质量和处理要求较高;有限元数值模拟法从正演角度再现了裂缝形成过程,计算分析裂缝的发育强度和方位,该方法需要对研究区裂缝形成机理认识充分,预测结果的精度取决于模型的精细程度。      

青海沱沱河乌石峰与德尔尼蛇绿岩玄武岩地球化学特征对比浅析

对乌石峰和德尔尼蛇绿岩玄武岩单元地球化学特征的对比分析,发现其形成环境存在某些共性又有区别。通过稀土配分图和构造环境判别图,初步认为乌石峰蛇绿岩代表的是不成熟洋壳环境,而德尔尼蛇绿岩代表的是典型的快速扩张的洋中脊环境,两蛇绿岩带同属古特提斯多岛洋构造体系,但其发育程度有一定差别。     

中南地区作物秸秆处理的区域特征及其影响因素分析

我国中南地区的湖北、湖南、广西和广东四省,作物秸秆资源以及秸秆处理方式各异,探讨作物秸秆处理的区域特征和成因对理解区域土壤固碳对有机物投入的响应机理以及改善秸秆资源的利用方式有重要的意义。依据各省土壤类型、土地利用方式、道路交通及粮食产量等数据,沿主要省级公路每隔10km进行调查。基于统计数据和农户调研数据,分析了我国中南地区农业秸秆3种主要处理方式（留茬、秸秆焚烧和秸秆还田）的空间分布现状及其机理。中南四省的平均留茬高度为21.2cm,平均焚烧比例为33.3%,平均还田比例是46.8%。广西省农作物留茬高度主要集中在10~30cm,广东省的留茬高度为0~20cm,而湖南省和湖北省农作物留茬高度最高,集中在10~40cm。四省处于>30%的秸秆焚烧比例为：广东（54.4%）>湖北（41.1%）>湖南（34.5%）>广西（5.5%）;而秸秆还田比例大小与秸秆焚烧比例相反,四省处于>30%的秸秆还田比例表现为：广西（95.3%）>湖南（53.3%）>湖北（47.9%）>广东（32.8%）。从区域差异的成因上分析,广东农村人均纯收入高、农业劳动力缺乏,导致秸秆焚烧比例高、还田比例低;广西农村人均纯收入低、农业劳动力丰富,秸秆焚烧比例低、还田比例高;湖南和湖北农村人均纯收入、农业劳动力、秸秆焚烧和还田比例皆介于广东与广西之间。研究结果表明中南地区农业秸秆处理方式的区域差异主要受经济水平和农业生产的劳动力水平影响;在秸秆利用综合规划时,要考虑经济和劳动力状况因地制宜地制定秸秆利用的合理措施。