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。     

中国东北森林区和草原区表土植硅体的植物群落代表性研究

文章系统研究了东北地区东部森林区和西部草原区41个样点表土植硅体及相应植物群落植硅体的关系,并据此定量校正了表土植硅体与植被、气候的数量关系。结果表明,不同植物群落下表土植硅体的组合特征与其地上植物群落间存在密切关联,依据表土植硅体可明显区分森林区木本群落和草原区草本群落。但表土中不同植硅体类型对地上植物群落的代表性不同。表土中帽型、哑铃型、尖型、扁平状、块状和扇型的含量高估了其在对应植物群落中的含量,在土壤中保存较好;毛发状、硅质突起型、硅化气孔、表皮植硅体对植物群落的代表性刚好与此相反;鞍型、齿型和棒型能够较准确地反映地上植物群落的信息,在土壤中保存较好。同时,东部森林区和西部草原区不同植物群落下表土中同一植硅体类型对地上植物群落的代表性也有所差别。东部森林区表土中帽型的含量高估了其在对应群落中的含量,棒型、块状和扇型可准确指示地上植物群落的信息,但西部草原区却与此刚好相反。基于此,依据植硅体的R值(表土植硅体含量与地上植物群落植硅体含量之比)校正了表土植硅体的含量,校正后的表土植硅体特征和干旱指数对地上植物群落特征和区域降水的响应更为敏感,表土植硅体组合特征能够更好地指示地上植物...     

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。     

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。     

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。     

长白山北坡垂直植被带表土植硅体组合研究

长白山垂直分布的植被是欧亚大陆从温带到寒带植被水平地带性的缩影。对其北坡不同海拔高度植被带土壤中的植硅体进行初次研究,结果发现,该山北坡海拔700m到2630m的土壤中发育了形态和数量丰富的植硅体。不同植被带植硅体组合的含量各不相同,主要特征表现为随海拔升高示冷型的植硅体含量整体呈上升趋势,而示暖型的植硅体含量整体呈下降趋势。温泉附近土壤中的植硅体则表现出明显的与其上下相邻地点不同的特点。它对中国东北第四纪沉积物中植硅体组合的研究及第四纪古植被和古环境的重建可提供重要的基础性资料。     

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。     

东北平原土壤碳库构成及其与土壤性质的关系

东北平原土壤碳库构成具有典型特征:土壤有机碳密度(SOCD)由西部盐碱化、沙化平原向东部低山丘陵增高的趋势,由南向北显示增高趋势,无机碳密度(SICD)具有由西部盐碱化、沙化平原向东部低山丘陵降低的趋势; 土壤碳库仍以有机碳为主,不同土壤类型中有机碳密度占总碳密度的56.14% ~94.03%,有机碳和无机碳所占比例差别较大; 有机碳与总氮呈明显的线性关系,无机碳与CaO呈较强相关性,二者与SiO2均呈较强的负相关性,表明土壤碳库受土壤组成及类型控制最为明显; 土壤质地、pH值及其他土壤性质对土壤碳库也具有较大影响,有机碳及无机碳含量与pH值关系的散点图表现为"马鞍型",但是形状存在微小差别,土壤无机碳含量受碱性条件控制更为明显。     

东北黑土区黑土层厚度的时空变化

黑土层厚度是评价东北黑土区土壤质量的重要参数,但其厚度的空间分布及多年变化情况仍然不够明确.针对东北黑土区第二次土壤普查的61处典型土壤剖面进行了现状实地调查,并对黑土层厚度变化进行了对比分析.结果表明:近40年来,东北黑土区黑土层厚度平均减少了12cm,平均减薄速度为0.32cm/a.四省(区)黑土层减薄厚度具有显著差异,表现为吉林(23.65cm)>辽宁(11.83cm)>内蒙古(10.33cm)>黑龙江(6.83cm).吉林省黑土层减薄厚度和比例最大,生态风险最为严峻.吉林省黑土层厚度变化值与气温升高值呈显著的负相关关系,表明随着气候变暖,土壤有机质下降明显,黑土层的厚度也呈减薄趋势.研究表明,水蚀作用也是黑土层厚度减薄的重要影响因素.未来应加强黑土层厚度判定和黑土层厚度空间制图等方面研究,对指导黑土地保护利用具有重要意义.     

东北地区珍珠岩矿床成因分析

东北地区珍珠岩矿床分布于中生代陆相盆地中,含矿层位主要为中生代早期的中酸性火山岩,沿北北东向展布.矿体形态多为似层状.矿床类型属于大陆边缘岛弧型.矿床系酸性岩浆大量释放挥发组分,经温度、压力突降后岩浆固结形成.找矿方向主要为中生代酸性火山岩,北北东向分布的一系列断陷火山盆地为找矿主要靶区.珍珠岩与球泡流纹岩、气孔流纹岩、凝灰岩、球珠岩紧密共生,系良好的找矿标志.     

东北黑土地中碳赋存形态分析方法研究

应用高频红外碳硫仪研究了东北黑土地中碳的赋存形态（全碳、有机碳）,实验优化了样品称样量、纯铁纯钨助熔剂加入量等测试条件.结果表明：当样品称样量在0.05 g、纯铁助熔剂加入量为0.5 g、纯钨助熔剂加入量为1.0 g时,黑土地中碳形态分析测试效果最佳.用该方法对有证土壤标准物质进行分析,结果均在不确定度范围内,测量值与标准值相对误差在-5.00%~+2.69%之间,相对标准偏差（RSD）小于6.29%.应用该方法与地质矿产行业标准方法（DZ/T0279.27-2016）对黑土实际样品进行比较分析,测试结果基本一致,此方法适合东北黑土地中碳的赋存形态分析研究.     

矿物风化对黄土区土壤有效硅含量的控制作用--以陕西省关中-陕北地区为例

利用XRD、粒度分析、土壤风化模拟试验等方法,对黄土区土壤有效硅含量分布、土壤机械组成、粘粒矿物种类及含量分布、土壤溶液pH值和土壤矿物风化过程中硅的析出规律进行研究。从陕北干旱区到关中半湿润区,土壤中蛭石含量从0.18%升高到1.60%;高岭石从0.45%升高到1.84%,相应的土壤有效硅含量从122.62×10-6升高到463.95×10-6。土壤有效硅含量与粘粒矿物总量呈正比,与土壤溶液pH值成反比,这与南方水田水稻土情况完全不同。模拟实验证实土壤中存在的游离硅是硅酸盐矿物异成分溶解的结果。研究区土壤风化作用强度规律性变化是造成区内土壤有效硅含量变化的主要原因。     

中国东北地块群及其构造演化

东北地块群主要有额尔古纳、兴华、松嫩、佳木斯和兴凯等地块,它们都不是从西伯利亚克拉通分裂出来的,而都具有独立的演化史.额尔古纳、兴华地块参与到西伯利亚板块东南大陆边缘古亚洲洋弧盆体系中,组成岛弧-山弧或弧后盆地的一部分;松嫩、佳木斯和兴凯地块分别为泛古洋和古太平洋作用区内亲西伯利亚和亲华北的地块,具有前白垩纪较复杂的演化史.在较详细讨论了东北地块群的构造演化的基础上,认为东北大地构造格架,除可以划分出西伯利亚板块和华北板块外,还应划分出滨太平洋松嫩-佳木斯联合地块、环太平洋兴凯地块、胶辽地块和那丹哈达地体.     

东北地区地质空间信息网格结点建设

利用空间信息网格技术,建立面向社会公众服务的地质空间信息共享与应用服务体系,实现东北地学数据的一体化空间数据资源组织、海量空间信息共享、高性能的协同分析处理、跨地域的空间数据服务与处理服务集成,为地质调查提供广泛有效的无障碍应用,实现多元主体形成的分布式基础数据真正共享.     

中国东北地区中生代火山岩岩石学特征与盆地形成

中国东部广泛分布中生代火山岩,它是环太平洋火山作用的重要组成部分。东北地区是中生代火山岩分布最广泛的地区之一,其形成时代从晚三叠世到晚白垩世,其中晚侏罗世—早白垩世是火山作用最强烈的时期。中生代火山岩主要有高钾钙碱性火山岩系列和钾玄岩系列,并以高钾钙碱性火山岩为主。岩石类型主要有钾玄岩、安粗岩、粗面岩、橄榄粗安岩、英安岩和流纹岩。从东向西火山岩表现出了一个化学组成上的极性。岩石的Ｔｉ、Ｔａ含量低和富Ｋ、Ｒｂ等,以及构造判别图解表明该区火山岩属造山带火山岩。上述特征表明,东北地区中生代火山活动属于与伊佐奈崎（Ｉｚａｎａｇｉ）板块俯冲作用有关的挤压造山。与火山岩共存的早白垩世的Ａ型花岗岩表明,早白垩世东北地区处于拉伸构造环境。因此,松辽、海拉尔以及二连等盆地的形成与早白垩世造山带的崩塌有关。