毛竹植硅体微观形态及稳定性的扫描电镜初探

为了揭示竹子植硅体表面形态和结构,探究植硅体在缓冲液浸泡后形态是否稳定,以毛竹Phyllostachys edulis叶片为研究材料,采用微波消解法、湿灰化法和干灰化法,提取毛竹叶片中的植硅体。对提取的植硅体经镀金膜处理,用扫描电子显微镜（SU-8000 Hitachi）观测。结果表明:毛竹植硅体具有多种形态。微波消解法提取的毛竹植体长为12~14 μm,宽为7~10 μm,植硅体呈现长鞍形（竹节形）,图像细节清晰,植硅体形态完整;湿灰化法和干灰化法提取的毛竹植硅体呈哑铃形,长约为12 μm,连接处宽度约为4 μm,两端的宽度约8 μm,并且用湿灰化法提取的毛竹植硅体还可见微小突起。微波消解法是提取毛竹植硅体比较理想的方法。微波消解法提取的植硅体在pH 10的硼酸缓冲液中浸泡15 d后的微观形态可见:植硅体外表已出现溶蚀坑,表面变粗糙,可见硅质颗粒,呈现为聚集分布。说明植硅体表面已被破坏,呈现不稳定状态。     

土壤植硅体碳稳定性的研究进展与展望

植硅体碳（phytolith-occluded organic carbon, PhytOC）是一个重要的长期（数千年）陆地碳组分,从而成为陆地土壤长期固碳的重要机制之一。植硅体碳的稳定性对全球陆地土壤碳库贡献比植硅体碳储量要大得多。综述了土壤植硅体碳的形成机制与特征,研究植硅体碳稳定性的重要意义以及影响植硅体碳稳定性的因素:不同植被类型产生的植硅体碳的稳定性存在显著差异,不同生长环境下同一植被类型的植硅体碳稳定性也存在差异;古土壤中的植硅体碳稳定性大于幼年中的土壤;植物植硅体的形态组合能够响应土壤盐碱浓度及pH值的变化;湿度和降水等影响植硅体的数量、大小、形态组合以及碳、氧同位素;大气二氧化碳浓度对植硅体的类型、大小比率等产生影响;植硅体的硅铝比值越低,稳定性越高。表1参90     

外源La(Ⅲ)和Si对水稻幼苗植硅体固镧能力的影响

为研究环境中稀土元素(REEs)和硅(Si)对植物植硅体固镧能力(PLSA)的影响,以水稻(Oryza sativa L.)为代表,通过设置不同浓度镧[La(Ⅲ)]和Si正交实验,利用微波消解法提取根、茎和叶植硅体,以电感耦合等离子体原子发射光谱和实时荧光定量PCR等实验手段揭示环境La(Ⅲ)对水稻各器官PLSA的影响。结果显示,低浓度La(Ⅲ)使叶哑铃型植硅体大小和根Lsi1表达增加,促进叶和根PLSA,而高浓度La(Ⅲ)会减少叶哑铃型植硅体大小,降低根Lsi1和Lsi2表达,抑制根、茎和叶PLSA。外源La(Ⅲ)是提高根、茎和叶植硅体镧固定效率的重要因素。与单一La(Ⅲ)浓度影响相比,La(Ⅲ)与Si的复合处理显著促进叶和茎PLSA,外源Si能够缓解高浓度La(Ⅲ)对根、茎和叶PLSA的抑制作用。研究证明不同浓度的外源La(Ⅲ)和Si能够改变水稻不同器官的PLSA。     

酸性和中性水田土壤施用硅肥的效应研究Ⅰ.对土壤pH、Eh及硅动态的影响

分别选取酸性和中性水田土壤进行盆栽试验,研究施用硅肥对水稻各生育期土壤溶液pH、Eh及硅浓度的影响.结果表明,淹水种稻后酸性土壤pH迅速升高,而中性土壤pH降低,然后均趋于中性;Eh的变化基本均呈近似“W”形;土壤溶液硅浓度则经历了一个先升高后下降并趋于稳定的变化过程.与对照相比,单施高炉渣或高炉渣与葡萄糖配施处理在提高土壤溶液pH和Eh、增加硅浓度方面的效果较为明显,尤其在酸性水田土壤上表现得更为突出;偏硅酸钠的施用效果只是在水稻生长的某一时期在中性水田土壤上表现得相对明显;单施葡萄糖会降低土壤Eh,提高生育前期土壤溶液中的硅浓度.在水稻全生育期内,高炉渣与葡萄糖配施处理的土壤溶液中硅浓度升高的幅度最大,在酸性水田土壤和中性水田土壤上分别是对照处理的1.40(最小倍数)～4.93(最大倍数)倍和1.19(最小倍数)～2.72倍(最大倍数),说明施用高炉渣硅肥,可明显提高土壤硅素供应水平,对促进水稻生长、提高水稻产量有重要意义.     

慈竹植硅体形态及其发育变化研究

【目的】观察植硅体在慈竹(Bambusa emeiensis)竹秆、叶鞘、箨片和叶片等器官中的分布与形态,为硅在丛生竹材中的沉积规律及竹材生物矿化研究提供形态依据。【方法】从2015年7月慈竹发笋开始,在竹秆长到50,100,200,300,500,800,1 000cm高时分别在基部、中部及顶部取竹秆样,在慈竹1年生时从其基部、中部取叶鞘和箨片样,从顶部取叶片样,样品制片后利用光学显微镜和扫描电子显微镜对植硅体在慈竹生长发育期各器官中的形态进行观测。【结果】竹笋时期表皮无植硅体,竹秆表皮植硅体的形成是硅酸在硅质细胞中连续沉积的过程,竹笋-幼竹时期秆高100cm时植硅体始见于表皮内;慈竹秆表皮植硅体为长鞍形和椭圆形,秆内部未见植硅体;幼竹上升期(500cm),同一竹秆不同部位植硅体大小表现为基部中部顶部,成熟竹不同部位植硅体大小无明显差异。慈竹叶植硅体为长椭圆形和哑铃形,成熟叶以哑铃形为主;从新叶到成熟叶,植硅体体积增大。叶鞘植硅体为长椭圆形和鞍形,从内到外长椭圆形的植硅体数量减少,鞍形植硅体数量增多。箨片中植硅体为圆形和椭圆形。【结论】竹笋时期无植硅体,硅质细胞在慈竹发育期形成,同种竹种不同器官植硅体形态有差异。     

东北地区不同湿度梯度条件下芦苇植硅体形态组合特征

对东北3个地区5个地点不同生境的芦苇叶片中植硅体进行了分析,探讨了不同湿度梯度条件下芦苇植硅体的组合特征.共测芦苇植硅体4 372粒,5个地点芦苇样品中的植硅体类型相同,所鉴定出的植硅体类型共8种,不同生境下的芦苇植硅体的百分含量及形态大小明显不同.芦苇植硅体中的硅化气孔对极端环境的响应较为敏感,干旱环境中芦苇植硅体颗粒变大,硅化气孔的含量相应减少.较湿润的沙兰地区,植硅体的颗粒偏小,气孔的含量也较少;尖型的长度,对于湿度因子更为敏感,湿度不同的地区,尖型植硅体的长度发育不同;鞍型植硅体的形态组合在长春地区小湿度梯度的设置中,随着湿度的增大有增大的趋势,说明湿度的变化在一定程度上会影响芦苇植硅体形态大小,同时有利于芦苇植硅体的发育.     

北亚热带麻栎林土壤植硅体碳储量研究

  目的  研究北亚热带麻栎Quercus acutissima林土壤植硅体碳(PhytOC)质量分数及剖面分布规律,探讨不同林龄麻栎林土壤植硅体碳储量的差异。  方法  以江苏省句容市不同林龄麻栎林土壤为研究对象,按照0~10、10~20、20~40、40~60 cm分层取土壤样品,测定植硅体和植硅体碳质量分数,并估算麻栎林土壤植硅体碳储量。  结果  土壤有效硅质量分数为45.7~153.3 mg·kg?1,随土层深度增加而增大,各分层之间有效硅质量分数差异不显著,不同林龄麻栎林土壤有效硅质量分数差异显著(P＜0.05)。幼龄林和成熟林土壤植硅体、植硅体碳和植硅体中有机碳质量分数均随土层深度增加先增大后减小,而中龄林则随土层深度增加而减小;不同林龄之间土壤植硅体、植硅体碳、植硅体中有机碳质量分数差异显著(P＜0.05),而各土层之间差异均不显著。土壤植硅体碳和总有机碳质量分数比值(PhytOC/TOC)为0.36%~1.49%,大致随土层深度的增加而增大;不同土层之间PhytOC/TOC差异不显著,但各林龄之间差异显著(P＜0.05)。土壤植硅体与植硅体碳质量分数之间呈极显著正相关关系(P＜0.01),植硅体碳与有效硅质量分数之间无相关性;麻栎林土壤植硅体碳储量为1.15~1.47 t·hm?2,幼龄林、中龄林、成熟林土壤的植硅体碳储量占有机碳储量的比例分别为0.80%~1.50%、0.73%~1.10%、0.36%~0.67%,占比较小。  结论  受土壤理化性质、淋溶作用等的影响,植硅体和植硅体碳质量分数在不同林龄麻栎林土壤剖面中的分布具有一定的差异性。植硅体碳储量占有机碳储量的比例较小,但随土层深度的增加而增大,表明植硅体碳较其他形式的碳更加稳定。从时间尺度上来讲,植硅体碳汇是森林长期碳汇的重要组成部分。图3表4参41     

酸性和中性水田土壤施用硅肥的效应研究I. 对土壤pH、Eh及硅动态的影响

分别选取酸性和中性水田土壤进行盆栽试验,研究施用硅肥对水稻各生育期土壤溶液pH、Eh及硅浓度的影响。结果表明,淹水种稻后酸性土壤pH迅速升高,而中性土壤pH降低,然后均趋于中性;Eh的变化基本均呈近似“W”形;土壤溶液硅浓度则经历了一个先升高后下降并趋于稳定的变化过程。与对照相比,单施高炉渣或高炉渣与葡萄糖配施处理在提高土壤溶液pH和Eh、增加硅浓度方面的效果较为明显,尤其在酸性水田土壤上表现得更为突出;偏硅酸钠的施用效果只是在水稻生长的某一时期在中性水田土壤上表现得相对明显;单施葡萄糖会降低土壤Eh,提高生育前期土壤溶液中的硅浓度。在水稻全生育期内,高炉渣与葡萄糖配施处理的土壤溶液中硅浓度升高的幅度最大,在酸性水田土壤和中性水田土壤上分别是对照处理的1.40（最小倍数）~4.93（最大倍数）倍和1.19（最小倍数）~2.72倍（最大倍数）,说明施用高炉渣硅肥,可明显提高土壤硅素供应水平,对促进水稻生长、提高水稻产量有重要意义。

     

基于高分一号时序数据和动态时间弯曲算法的平原区水田信息提取

基于多时相高分一号遥感影像,以江苏里下河平原典型区为研究区域,在地物光谱特征和植被物候特征分析的基础上,开展平原区水田遥感信息模式研究。在辐射校正和几何校正的基础上,构建时序归一化植被指数(NDVI)数据集,利用时序NDVI最大值将研究区划分为植被和非植被2种类型,结合农作物物候特征,利用时序NDVI曲线的双峰特征,进一步将农作物与林草地等其他植被类型区分开,最后利用动态时序弯曲(DTW)逐像元计算像元的水田光谱相似性距离,从而实现水稻与其他农作物的分离。该方法较好地解决了平原河网区水田与水体、林草地等地物的混分问题,总体分类精度和Kappa系数均在0.84以上。空间分析结果合理地反映了区域地物类型以水田为主,且空间上以中部地带集中分布并呈向东减少的趋势特征,证明了该方法在平原区水田信息提取中的有效性。     

FY-3C/MERSI卫星影像水稻信息自动提取的决策树方法研究

为了推进风云三号系列卫星资料在水稻信息提取中的应用,分析了FY-3C/MERSI影像中江西省区域水稻及其他典型地物的光谱特征及通道间的关系,并讨论了各地物在光谱特征上的可分性。研究发现:除植被外,其他地物均可依据适当的阈值与水稻分开;水稻与其他植被在各单通道上的光谱特性相似,因此引入归一化植被指数来提高水稻提取的精度。根据以上研究结果,建立了决策树模型对水稻信息进行自动提取。目视检验结果表明,该方法的提取效果较好,只是在水稻与其他植被交界处有误判现象。提取精度评价结果显示,该方法的总体提取精度较高,基本上可以满足水稻生育期面积遥感监测与产量预报的需求。     

FY-3C/MERSI卫星影像水稻信息自动提取的决策树方法研究

为了推进风云三号系列卫星资料在水稻信息提取中的应用,分析了FY-3C/MERSI影像中江西省区域水稻及其他典型地物的光谱特征及通道间的关系,并讨论了各地物在光谱特征上的可分性。研究发现:除植被外,其他地物均可依据适当的阈值与水稻分开;水稻与其他植被在各单通道上的光谱特性相似,因此引入归一化植被指数来提高水稻提取的精度。根据以上研究结果,建立了决策树模型对水稻信息进行自动提取。目视检验结果表明,该方法的提取效果较好,只是在水稻与其他植被交界处有误判现象。提取精度评价结果显示,该方法的总体提取精度较高,基本上可以满足水稻生育期面积遥感监测与产量预报的需求。     

新疆石河子南山地区表土花粉研究

天山作为亚洲大陆最大的山系之一,横贯于新疆的中部,成为分隔南、北疆自然地理区系的山系,它对花粉的传播、保存、搬运与沉积具有重大作用。根据对西北干旱区域新疆石河子南山地区一条沿着海拔高度从2400 m到300 m的样带所采集的23个表土花粉样品的孢粉组合图式和现代植被样方调查资料,探讨了北坡垂直带的植被与表土花粉之间的关系。该区表土孢粉谱可分为4个孢粉组合带,分别对应森林植被带、森林草原植被带、蒿属荒漠带和典型荒漠带。比较特殊的是典型荒漠带被划分为两个亚带,一个亚带是以蒿属、藜科占主要成分的典型荒漠带,另一亚带蒿属、藜科含量较高并含有大量沼泽蕨和芦苇植硅体,兼具典型荒漠和湿地特征。在海拔400 m以上,孢粉组合与现代植被的对应关系较好,带Ⅰ中较高含量的云杉花粉验证了以云杉为主的森林植被带。带Ⅱ中以云杉为主的乔木植物和含量较高的藜科、蒿属和蓼属等草本植物为主的孢粉组合特征与森林-草原植被带的植被特征较为类似。云杉属花粉在海拔低于1350 m的地方即林带下方所占的比例很小,一方面由于距林地的距离较远,另一方面,可能是山风气流对云杉花粉往下搬运的能力较弱所致。带Ⅲ的蒿属花粉含量较高,与该带植被中绢蒿较多有一定的关系,带Ⅳ以藜科为主的花粉组合特征代表了这个植被带的荒漠植被类型。但是在海拔400 m之下,带Ⅳ的亚带Ⅳ₂的高含量的沼泽蕨和芦苇植硅体的孢粉组合在一定程度上还代表了古湿地环境。通过该部分表土花粉组合特征与草滩湖剖面孢粉谱的对比,验证了当地农业种植选址的生态可行性,同时就开垦程度对环境的影响进行了初步探讨。另外,亚带Ⅳ₂的蒿属/藜科(Artemisia/Chenopodiaceae(A/C))比值比亚带Ⅳ₁高,可能与该样点受人为扰动较大有关。     

耕型红壤和红壤性水稻土铜的化学行为及施铜效应研究：Ⅱ. …

应用选择溶解性的化学提取和幼苗试验等方法,研究了湖南省几种耕型红壤及其发育而成的水稻水铜的化学形态及其与土壤有效铜的关系,以红壤旱地改水田后施地水稻吸铜和幼苗生长的影响。     

安徽滁州何郢遗址的植硅体分析

某些高等植物,可从地下水中吸取可溶性二氧化硅,并将其沉淀于细胞内或细胞间,形成非晶态二氧化硅,这种非晶态二氧化硅通常称为植硅体。土壤中的植硅体组合缘自腐烂的植物残余,蕴含着该地区植被和环境的信息。如今,植硅体分析已广泛应用于考古研究中。     

长江三角洲绰墩遗址埋藏古水稻土肥力特征研究

 【目的】了解绰墩遗址古水稻土的基本性质，阐明水稻土的可持续利用机理。【方法】以绰墩遗址埋藏的古稻田土壤为研究对象，根据14C和考古学方法确定了土壤成土年龄和分布；按照中国土壤学会编汇的《土壤农业化学分析方法》测定了土壤pH，有机碳、营养元素含量。【结果】碳化稻和土壤有机质中14C分析证实绰墩遗址最古老水稻土为距今6 000年马家浜时期，该时期古稻田位于表层以下1 m左右，平均每块稻田面积5.2 m2。古水稻土（每克土中水稻植硅体含量>5 000颗）有机碳平均含量9.7 g·kg-1；N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn的全量平均含量分别为0.8、1.58、18.2、7.6、6.3 、0.1、22.、0.51 g·kg-1和40.9、80.8 mg·kg-1。【结论】古水稻土的有机碳、全氮含量、C/N比显著大于同期种植强度较弱的古水稻土（水稻植硅体含量<5 000颗/g），其它元素差异不显著；不同种植强度古水稻土有效态养分含量和pH差异不显著。古水稻土N、S、Cu全量含量显著低于现代表层水稻土，而有机碳、P、Fe、Mn全量含量则相反；现代表层水稻土有效态养分含量一般大于古水稻土。     

基于GF-1/WFV EVI时间序列数据的水稻种植面积提取

随着国产高分系列卫星的发射,国产高分辨率遥感影像在作物种植面积提取方面逐渐得到了应用,但目前仅有少量基于高分一号(GF-1)卫星影像归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)进行作物分类或遥感估产的研究。本文针对NDVI指数在南方多植被覆盖区域易饱和及不敏感的缺陷,利用在NDVI基础上改进的增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI),首次提出基于GF-1卫星16m宽覆盖影像(Wide Field of View,WFV)EVI时间序列的水稻种植面积提取方法。选取四川省乐至县为研究区域,获取覆盖整个水稻生长周期的GF-1/WFV影像数据,构建EVI时间序列,并分析水稻不同生长期的EVI曲线特征。利用时间序列谐波分析法(Harmonic Analysis of Time Series,HANTS)对EVI时间序列进行平滑处理,尽可能减少噪声影响,使EVI时间序列能够更好地反应水稻及其他植被或非植被随时间的变化规律;根据水稻和其他植被及非植被的EVI曲线特征差异构建水稻种植面积提取决策树模型,对水稻种植面积进行准确提取。通过与同期地理国情监测成果的对比,本研究方法提取的水稻种植面积和精度都较高,表明该方法对于提取水稻种植面积效果良好。研究表明,相对于以往用中低分辨率卫星影像进行作物种植结构提取,GF1/WFV影像在南方较破碎的水稻种植面积提取方面应用效果良好,GF-1卫星影像在农业遥感领域具备很大的应用潜力。     

海南岛典型水稻土硅形态空间分布特征及其有效性的影响因素

【目的】深入研究海南岛典型水稻土硅形态的分布状况及其有效性的影响因素,为海南岛典型水稻土硅养分的高效施肥管理和硅肥产业的发展提供科学依据。【方法】运用逐级提取法、GIS分析及逐步回归分析相结合的方法,分析海南岛5种典型成土母质(海相沉积物、河流冲积物、玄武岩、花岗岩、砂页岩)发育的水稻土硅形态的空间分布特征和影响有效硅的主控因子。【结果】海南岛典型水稻土有效硅平均含量为44.79 mg/kg,且所有样点有效硅含量低于100 mg/kg,属于缺乏水平。土壤有效硅、有机硅与铁锰氧化结合态硅的高含量主要分布在琼北和东南部,土壤全硅和无定形空间分布呈互补趋势。花岗岩发育水稻土有效态硅占比最低,无定形硅占比最高,玄武岩发育的水稻土有效态硅、有机态硅和铁锰氧化物结合态硅占比最高。除成土母质外,海南岛典型水稻土植物有效态硅主要受土壤pH和速效氮的调控。【结论】海南岛典型水稻土缺乏硅素现象严重,针对不同母质发育的水稻土实施合理施肥和田间管理模式已是当务之急。     

基于CART决策树模型的北京市春季气传花粉浓度与植被空间结构关系研究

【目的】开展气传花粉浓度与植被空间结构关系的研究，归纳总结不同花粉浓度阈值下植被空间结构，将其应用于植物群落设计及提升过程中，为北京市城市绿地设计、建造及改造提供数据支撑，对城市绿地空间环境的营造具有实际指导意义。【方法】研究应用Durham花粉采集器于2021年04月03日-04月09日对北京市内92个采样点的气传花粉浓度进行监测，通过CART决策树算法对不同花粉浓度的植被空间进行分类，最终归纳总结出高、中、低3个花粉浓度阈值所对应的植被空间结构模式图。【结果】(1)乔木盖度是区别不同植被空间花粉浓度的主要控制指标，其与花粉浓度的关系并非单一线性，而是呈现一定波动性。当0.698<乔木盖度≤0.777时，花粉浓度最小，预测值为74粒/(10³ mm²)；当乔木盖度>0.777时，花粉浓度最大，预测值为285粒/(10³ mm²)；当0.600<乔木盖度≤0.698时，花粉浓度预测值为207粒/(10³ _<...     

河北省坝上七星湖夏季9种湿生植物花粉形态及其生态意义(英文)

[目的]研究河北省坝上七星湖夏季9种湿生植物花粉的形态特征及其生态意义。[方法]应用光学显微镜对七星湖9种湿生植物进行花粉形态观察和研究,记录其花粉的大小、形状、表面纹饰等形态特征。[结果]花粉粒呈球形、近球形或长球形;花粉的萌发孔主要有3沟、6沟、3-4沟、3孔沟、3~4孔沟等5种类型;其外壁纹饰主要包括网状、条纹状、具刺、颗粒状等4种类型。同时根据这些植物的生境、产地及分布,讨论了它们的生态环境指示意义。[结论]该研究为古环境、古植被、古气候研究提供了现代孢粉学依据。     

绿竹生态系统植硅体碳积累与分布特征

植硅体封存的有机碳（phytolith-occluded organic carbon, PhytOC）已被证明在生物地球化学碳硅循环中具有重要的作用。为了解绿竹Dendrocalamopsis oldhami生态系统中植硅体碳的分布与积累特征,于2014年12月在中心产区浙江省苍南县利用标准地调查方法,采集了不同年龄（1～3年生）、不同器官（叶、枝、秆）、凋落物和土壤样品,分析了硅、植硅体、植硅体碳质量分数。结果表明:绿竹地上部分硅、植硅体、植硅体碳质量分数大小表现均表现为凋落物＞叶＞枝＞秆,其中植硅体碳的质量分数分别为4.28,3.16,0.28,0.04 gkg－1,植硅体碳总积累量为22.64 kghm－2,大小顺序为叶（13.22 kghm－2）＞凋落物（5.74 kghm－2）＞枝（2.71 kghm－2）＞秆（0.96 kghm－2）;林地土壤硅、植硅体、植硅体碳质量分数均随着土层厚度的增加而呈降低的趋势,0～100 cm土壤中植硅体碳储量为1 302.60 kghm－2。绿竹植株体内植硅体质量分数与硅、植硅体碳质量分数之间的相关性达极显著（P＜0.01）或显著（P＜0.05）水平,土壤植硅体碳质量分数与总有机碳质量分数之间也具有极显著（P＜0.01）相关性。图4表3参33