麻类作物植硅体形态研究

大麻在中国被称为“五谷”之一,可纤用、油用、药用以及用于宗教活动等,在社会生活中发挥着重要的作用。由于早期大麻果实易腐烂灰化、不易保存,因此建立大麻的植硅体鉴定标准,对揭示其起源、驯化和传播过程具有重要意义。本研究对大麻(Cannabis sativa L.)、红麻(大麻槿)(Hibiscus cannabinus L.)、黄麻(Corchorus capsularis L.)、青麻(苘麻)(Abutilon theophrasti Medicus)、亚麻(Linum usitatissimum L.)、苎麻(Boehmeria nivea (L.)Gaudich.)等6种麻类作物的果实或种子进行了系统的植硅体形态研究,探寻具有鉴定意义的特征植硅体类型,为研究其起源、驯化和传播提供新的方法。将每份样品解剖出不同的部位,采用湿式灰化法对每个部位分别进行植硅体提取,并在光学显微镜和扫描电镜下分别进行观察分析。结果表明,发育植硅体的部位有：大麻的苞片和果皮、苎麻的果被和果皮、黄麻种皮以及青麻种皮,未见植硅体的部位有：红麻和亚麻的种子。仅有大麻果皮中存在典型形态特征的植硅体,如不规则多边疣粒板型(单体或聚合形态)、不规则多边平滑板型(单体或聚合形态)、双层嵌套板型。分析表明,大麻的不规则多边板型(包括不规则多边疣粒板型及不规则多边平滑板型)植硅体形态大小稳定,种内差异较小,且与木本植物、草本植物中形态类似的植硅体区别明显。综上,不规则多边板型植硅体为大麻特有的植硅体类型,可用于鉴定大麻的种属。其中,不规则多边疣粒板型植硅体形态特征更明显且产量更丰富,平均1g大麻果实的不规则多边疣粒板型植硅体产量可达10.2±0.4×10⁶粒,可作为鉴定大麻种属的主要特征植硅体,其主要特征为：1)单体为边缘棱角分明、正面具若干小型疣状突起、背面具0~3个大小相近的乳突的多裂片式不规则多边形板状结构,长度为15.4±2.3μm,宽度为10.8±1.7μm,厚度为6.2±1.0μm;2)由若干形态相同、大小相近的单体通过边缘裂片间隙拼合为片状平面拼图结构;3)与不规则多边平滑板型植硅体(长度为27.9±4.5μm,宽度为18.6±3.1μm,厚度为10.0±1.4μm)形成双层嵌套结构。进一步分析表明,大麻不同品种间不规则多边疣粒板型植硅体在形态大小上细微的差异与品种间果实形态大小差异以及气候条件无直接关系,推测其形态的种内差异可能是受局地土壤环境影响所致。

     

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。     

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。     

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。

     

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。     

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.      

人工施肥对水稻扇型植硅体形态发育的影响及其意义

研究人类施肥对水稻典型细胞形态发育是否存在显著影响,有可能成为判别水稻考古证据中人类如何驯化农作物的重要依据。本研究通过对比分析人工施肥(NPK处理)与不施肥(CK处理)不同生育时期(从分蘖期、灌浆期、到成熟期)‘中嘉早17’(籼稻)水稻机动细胞扇型植硅体形态特征,结果发现：1)人工施肥(NPK)扇型植硅体形态尺寸(扇宽HL 33.4~41.5μm、扇长VL 36.9~49.4μm)显著大于不施肥(CK)扇型植硅体(HL 20.0~29.3μm、VL 22.9~32.5μm),而且随着生育时期发育,施肥和不施肥处理的扇型植硅体形态尺寸都呈现增加的趋势;2)NPK扇型植硅体形态B/A比值(扇面长/扇柄长)(0.74_分蘖期~0.93_成熟期)与CK植硅体的B/A比值(0.58_分蘖期~0.94_成熟期)比较,没有显著变化,但是随着生育时期发育都呈现长柄型明显减少、短柄型明显增加的趋势;3)NPK植硅体≥9个鱼鳞纹比例(中位数44.5 %、平均数约60.0 %)大于CK植硅体≥9个鱼鳞纹比例(中位数27.8 %、平均数约54.0 %),且随着生育时期发育都呈现出增多的趋势。本文首次研究了施肥对典型水稻品种水稻机动细胞扇型植硅体形态发育的影响,初步揭示了扇型植硅体形态特征在水稻驯化研究中的潜在指示意义。

     

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。

     

数字地球及其在全球变化研究中的应用前景

本文介绍了对“数字地球”的不同学术理解和当前国内外数字地球发展重点领域或方向,展望了“数字地球”在全球变化研究中的应用前景,指出在第四纪环境演变研究中要重视广泛应用对地观测技术,建立数据库,进而阐明全球变化的区域响应过程,揭示区域和全球变化过程中人与自然在其中的作用程度,为可持续发展模式的建立提供科学依据。     

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。     

统一建模语言UML及应用实例

UML是从众多最好的软件工程实践经验中发展而来的一种建模语言。它用标准化的图形符号来表示面向对象系统的概念，使其在软件开发前期为用户和系统分析人员提供了可以相互交流的基础，也为软件开发中后期的开发人员提供了交流的依据。同时，UML作为一种模型语言，可与任何面向对象的开发过程相结合来进行使用。这些优点使它具有广泛的适用性。     

要重视全球变化对我国北方沙区可能影响的研究

    讨论了全球变化及其对我国北方沙区可能影响的三个问题。首先，全球变化是人为因素与自然变化的藕合，不能忽视全球自然变化过程的研究;其次，沙漠的变化主要与气候
干湿变化有关，要注重研究未来增暖伴随的降水变化，预浏土地沙漠化未来发展趁势;第三，要研究土地沙漠化及其逆转对气候的反馈作用。
        

植物硅酸体研究及其在第四纪地质学中的应用

第三系及其以上地层中广泛存在着大量由陆生高等植物所产生的植物硅酸体。由于源自不同植物的硅酸体具有不同的形态类型组合,因此沉积物中硅酸体组合的研究,不仅可以划分对比地层,而且可通过古植被恢复来探讨古生态环境,这方面的作用在第四纪地质研究中已得到成功的应用。此外,硅酸体内赋存的有机
碳的同位素研究可以使地质时代和古气候研究达到定量或半定量化。     

全球变化研究中的生物气候指标

在大气科学、地学和生态学的长期研究中,科学家们经常使用年与季节的单一和综合气候指标,来表达气候及其变异特征,并预测气候与环境的关系和未来变化。在近期的全球变化研究中,尤其是植被模型领域,科学家们较多利用生物气候指标来模拟和分析植被结构、功能与环境的定量关系,包括年均温、最冷月和最热月均温、极端低温、年降水及其季节性分配、生长度日（积温）GDD₀和GDD₅,以及各种干旱或湿润指数,比如α指数（实际蒸散与可能蒸散的比率）、Palmer干燥度指数（PDSI）和标准化降水蒸散指数（SPEI）等。然而,部分计算较复杂的指标在古生态学和古植物学领域,尤其在基于孢粉数据定量重建古气候时,使用尚不频繁。本文在简介生物气候指标及其对物种和植被分布的控制原理之后,重点介绍全球植被模型与古气候定量重建中常用的一些生物气候指标,包括其原理、计算方法、优缺点及其应用举例,并列举一些易获取的气候数据库供下载使用,如CRU和WorldClim全球气候数据库,来自中国气象数据网的各种元数据和插值数据,以及来自中国生态系统研究网络数据共享系统的中国陆地生态信息空间气象数据库等。

     

植硅石分析在第四纪环境研究中的应用

简介了植硅石分析方法在第四纪环境研究中的应用，包括植硅石的研究现状，现化性质，实验室析方法及其应用领域，并将植硅石与孢粉进行了对比，表明了植硅石特有的性质，并将它运用到南方网纹红土的研究中来恢复当时的古气候，为可靠地发掘网纹红土中赋存的生物－气候信息提供了新依据。     

长白山区典型禾本科植物植硅体形状系数

运用植物植硅体的形状系数,对不同禾本科植物在亚科和种的水平上进行分类,可为深入理解植硅体的环境指示意义,提高古植被重建精度提供参考。本文选取长白山常见的10种禾本科植物,对其叶片进行植硅体分析,共统计并鉴定植硅体3037粒,对其中哑铃型、棒型、尖型、齿型、鞍型和硅化的气孔等植硅体的7个形状系数进行非参数检验,并在亚科水平和种的水平上分别进行判别分析。结果表明,3个亚科之间的形状系数SF4相差较大,故据SF4的平均值可在亚科水平上对植物进行区分。上述植硅体的形状系数在亚科水平上判别分析的正确率可达88.51%,且检验结果表明文中根据典型亚科植硅体形状系数所建立的判别方程是有效的; 利用哑铃型植硅体的7个形状系数则可以将黍亚科的植物区分到种,其判别分析结果显示总的正确率为73.12%; 根据棒型、尖型和齿型植硅体的7个形状系数也可以将早熟禾亚科的植物区分到种,其判别分析结果显示正确率分别为60.87%,59.21% 和87.07%。因此,通过典型植硅体的形状系数对植物进行分类,不但可以提高禾本科植物在亚科水平上分类的精确度,还可以根据植硅体的形状系数对禾本科进行进一步的分类。     

中国蛇绿岩概论

<正> 自七十年代初期板块构造学说引进我国后,蛇绿岩的研究逐渐引起我国地学界的重视。特别是在空间、时间上,蛇绿岩在我国有着广袤、多期的分布特征,近几年来在科研工作中、区域地质调查及普查找矿中,较普遍地开展了蛇绿岩的研究。1981年和1982年分别在西安、沈阳召开了有关蛇绿岩和板块构造及其成矿关系的会议;与会代表来自祖国各方,他们从不同地学专业,提出了具一定水平的论述,为今后进一步开展工作,提供了大量有价值的资料。