《东北地区芦苇植硅体对时空变化的响应机制》 - 介冬梅,王升忠,卜兆君 - Meg Book Store

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『簡體書』东北地区芦苇植硅体对时空变化的响应机制

書城自編碼： 2648804
分類：簡體書→大陸圖書→自然科學→地球科学
作者：介冬梅,王升忠,卜兆君
國際書號(ISBN)： 9787030452412
出版社：科学出版社
出版日期： 2015-08-30
版次： 1 印次： 1
頁數/字數： 288/400000
書度/開本： 16开釘裝：平装

售價：HK$ 203.5

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編輯推薦：

《东北地区芦苇植硅体对时空变化的响应机制》可作为地理、环境、生态学科的专业人员参考书，也可作为高等院校、研究机构老师和研究生补充参考教材。

內容簡介：

《东北地区芦苇植硅体对时空变化的响应机制》是作者在完成环保行业公益项目"芦苇植硅体与未来温度变化预测研究"的基础上撰写的，是这一项目的重要理论成果。重点探讨了东北地区芦苇植硅体的时间、空间分异规律，结合人工温控实验结果论述了影响东北地区芦苇植硅体时空分异的影响因素；为完善芦苇湿地群落对模拟升温的响应研究提供新的思路，为模拟全球变暖情景下的芦苇群落数量特征变化，生物量变化、多样性保护和湿地健康评价研究提供科学依据。《东北地区芦苇植硅体对时空变化的响应机制》共包括十章。

目录
序
前言
**章植硅体研究概况1
**节植物植硅体形态分类1
一、草本植硅体形态分类2
二、木本植硅体形态分类6
三、总结及展望8
第二节植硅体-植物分类8
一、植硅体-草本植物分类9
二、植硅体-木本植物分类10
三、植硅体-植物群落分类10
第三节植硅体与环境因子的关系12
一、植硅体类型及其组合对环境的指示意义12
二、环境因子对植硅体数量和大小的影响14
第四节土壤植硅体的溶解与运移16
一、植硅体在土壤中的溶解16
二、植硅体在土壤中的运移17
第五节植硅体在古环境中的应用18
一、植硅体在恢复古植被和古气候中的应用19
二、植硅体在农业和环境考古中的应用20
小结21
参考文献21
第二章研究区概况及样地设置28
**节研究区概况28
一、地质与地貌28
二、气候29
三、土壤30
四、植被30
第二节样地设置31
一、模拟增温实验设置31
二、东北地区野外网络样地设置31
第三节样品采集32
小结33
参考文献33
第三章实验及数值分析方法34
**节实验方法34
一、植硅体提取方法——湿式灰化法34
二、土壤pH的测定方法——电位法34
三、土壤有机质的测定方法——重铬酸钾滴定法（外热法）35
四、土壤及植物阴阳离子的测定方法——离子色谱法36
五、土壤及植物有效硅的测定方法——硅钼蓝比色法36
六、正交试验方法36
第二节数值分析方法39
一、主成分分析39
二、聚类分析41
三、相关分析42
四、方差分析43
五、冗余分析44
小结45
参考文献45
第四章模拟增温对芦苇植硅体的影响47
**节模拟增温对植物生长的影响47
一、增温对植物的直接影响47
二、增温对植物的间接影响49
第二节植硅体与温度之间的关系51
第三节野外增温实验装置简介及增温效果的对比分析52
一、野外增温实验装置简介52
二、OTC和IR增温效果对比分析54
第四节OTC增温对芦苇植硅体的影响62
一、OTC增温对芦苇植硅体数量的影响63
二、OTC增温对芦苇植硅体大小的影响71
第五节IR增温对芦苇植硅体的影响78
一、IR增温对芦苇植硅体数量的影响78
二、IR增温对芦苇植硅体大小的影响82
小结86
参考文献87
第五章芦苇植硅体对时空分异的响应91
**节植物光合作用的季节变化对植硅体形成的影响91
一、植物光合作用的基本定义92
二、植物光合作用的日变化92
三、植物光合作用的季节变化93
四、植物光合作用的季节变化对植物硅吸收的影响94
第二节植物蒸腾作用的季节变化对植硅体形成的影响95
一、植物蒸腾作用的定义95
二、植物蒸腾作用的日变化95
三、植物蒸腾作用的季节变化96
四、植物蒸腾作用的季节变化对植物硅沉积的影响97
第三节芦苇植硅体数量对时空分异的响应98
一、芦苇植硅体数量（总）对时空分异的响应101
二、芦苇鞍型（短细胞）植硅体数量对时空分异的响应106
三、芦苇尖型（毛状细胞）植硅体数量对时空分异的响应113
四、芦苇扇型（机动细胞）植硅体数量对时空分异的响应117
五、芦苇硅化气孔（保卫细胞）数量对时空分异的响应123
第四节芦苇植硅体大小对时空分异的响应126
一、芦苇鞍型（短细胞）植硅体大小对时空分异的响应127
二、芦苇帽型（短细胞）植硅体大小对时空分异的响应128
三、芦苇尖型（毛状细胞）植硅体大小对时空分异的响应130
四、芦苇硅化气孔（保卫细胞）大小对时空分异的响应131
小结132
参考文献133
第六章芦苇植硅体变化的气候因素分析136
**节气候因素对植物光合作用的影响136
一、温度对植物光合作用的影响136
二、水分对植物光合作用的影响138
第二节气候因素对植物蒸腾作用的影响140
一、温度对植物蒸腾作用的影响140
二、水分对植物蒸腾作用的影响141
第三节气候因素对植物植硅体的影响142
一、温度对植硅体形成的影响142
二、水分对植硅体形成的影响143
第四节气候因素对东北地区芦苇植硅体数量的影响143
一、芦苇植硅体数量随气候的变化趋势143
二、芦苇植硅体数量变化的主要气候因素分析146
第五节气候因素对东北地区芦苇植硅体大小的影响149
一、芦苇植硅体大小随气候的变化趋势149
二、芦苇植硅体大小变化的主要气候因素分析151
小结161
参考文献162
第七章芦苇植硅体变化的土壤-植物系统pH与有机质分析166
**节土壤pH对芦苇植硅体的影响166
第二节土壤有机质对芦苇植硅体的影响167
小结168
参考文献168
第八章芦苇植硅体变化的土壤-植物系统有效硅循环分析169
**节土壤中的硅元素169
一、土壤中硅存在的形态169
二、硅在土壤中的含量及其影响因素170
三、东北地区土壤有效硅含量的时空分异172
第二节植物中的硅元素173
一、硅在植物体内的形态、分布与含量173
二、影响植物体内硅含量的因素174
三、硅在植物中的生理作用175
四、东北地区芦苇中有效硅含量的时空分异176
第三节硅在植物中的转运与积累178
一、植物对硅的吸收178
二、植物中的硅积累181
第四节植物中的植硅体183
一、植硅体形成的影响因素184
二、东北地区芦苇植硅体浓度的变化184
三、东北地区土壤有效硅对芦苇植硅体形成的影响185
四、东北地区土壤有效硅对芦苇植硅体大小的影响189
第五节硅的生物地球化学循环194
一、陆地和海洋的硅生物地球化学循环195
二、陆地硅生物地球化学循环的影响因素198
三、植硅体是土壤-植物硅循环的重要参与者200
四、东北地区土壤与芦苇群落之间的硅循环201
小结202
参考文献203
第九章芦苇植硅体变化的土壤-植物系统阴离子含量分析209
**节土壤阴离子含量对时空分异的响应209
一、土壤阴离子总量的时空分异209
二、土壤Cl?、、含量的时空分异211
第二节芦苇阴离子含量对时空分异的响应213
一、芦苇阴离子总量的时空分异213
二、芦苇Cl?、、含量的时空分异214
第三节芦苇阴离子和土壤阴离子的关系217
第四节土壤阴离子对芦苇植硅体数量的影响219
小结220
参考文献220
第十章芦苇植硅体变化的土壤-植物系统阳离子含量分析222
**节土壤阳离子含量对时空分异的响应222
一、土壤阳离子总量的时空分异222
二、土壤K+、Ca2+、Na+、Mg2+含量的时空分异223
第二节芦苇阳离子含量对时空分异的响应226
一、芦苇阳离子总量的时空分异226
二、芦苇K+、Ca2+、Na+、Mg2+含量的时空分异227
第三节芦苇阳离子与土壤阳离子的关系231
第四节土壤阳离子对芦苇植硅体数量的影响232
小结235
参考文献236
附录一常见植物植硅体图谱检索表237
附录二彩色图版275

內容試閱：

**章植硅体研究概况
早在150年前，Ehreberg就从空气中的尘土、雨水、泥炭和硅藻土中分离出植物所特有的形态多样的植硅体。植硅体是植物通过根系从土壤中吸收水溶性硅，经维管束传送，在细胞内腔或细胞间淀积的难溶的硅酸，其在一定程度上记录了植物细胞的形态（王永吉和吕厚远，1992）。众多学者考虑到植硅体的形态和数量能够提示母本植物来源，而且植硅体的形态和数量同时受到外界环境的影响，因此，植硅体分析得以逐渐被应用于植物分类、古植被重建、古气候恢复及环境考古等诸多领域。
由于植硅体形态的描述和分类是植硅体应用的重要依据，因此，植硅体形态的观察、命名等系列工作开展较早。目前，众多学者已对全球不同区域的多种植物植硅体形态进行了描述，植硅体形态分类体系的雏形已经形成，其中针对草本植物中的禾本科植物植硅体的形态描述和分类研究更为系统。基于植硅体形态的植物分类研究也取得了一定的进展，根据植硅体形态一般能够将部分植物在科的水平上进行分类，结合植硅体的形态参数可以对某些植物在属甚至种的水平上进行分类。这一成果在环境考古、农业起源等应用方面表现出极大的潜力。为了更好地反演自然界植物的组合形式，学者开始探索不同植物群落的植硅体形态组合特征，利用植硅体形态指标揭示林草交错带、森林覆盖密度等的动态演变过程也是有效的。
植硅体的发育除与植物自身遗传特性有关外，现有研究还表明其与形成环境的关系十分密切，因此，提取各种沉积物中的植硅体可以还原古环境。此外，考虑到植硅体回归土壤时经过风化、分解、迁移等过程可能影响植硅体形态的完整性和数量的稳定性，一些学者尝试探讨土壤植硅体与上覆植被的对应关系及土壤植硅体的埋藏和运移等工作。
以下就植硅体形态分类及其对植物分类的应用、植硅体的环境指示意义、不同环境因子对植硅体的影响、植硅体在重建古环境中的应用及植硅体的保存性等方面的成果进行详细总结，凝练认识、发现不足，以期为完善植硅体形态分类、丰富现有的研究成果及拓展植硅体应用领域提供基础。
**节植物植硅体形态分类
由于植硅体形状与植物细胞形状及细胞在植物中的位置有关（Piperno，2006）。因此，不同植物植硅体形态存在差异，同一植物不同部位产生的植硅体也不同。而植硅体形态研究是植物分类的前提，同时，古环境重建、环境考古等领域的应用也依赖于植硅体形态的研究。因而，开展不同植物植硅体形态的描述研究，并建立系统的植硅体分类体系显得尤为重要。目前，众多学者已经观察了几百种现代植物，包括大量的草本及木本植物，描述并命名了几十种植硅体类型，建立了四套以禾本科为重点的植硅体分类体系（Prat，1936；近藤錬三和隅田友子，1978；王永吉和吕厚远，1992）。在此基础上，2005年，国际植硅体命名小组起草并颁布了国际植硅体命名法则，初步统一了不同的植硅体名称。
一、草本植硅体形态分类
目前研究表明草本植硅体主要产生于表皮细胞，少量在栅状肉质细胞及导管内。草本植物中含有丰富的形态较为规则的植硅体，其以短细胞植硅体为主。不同科属中或多或少存在形态明显不同的植硅体，特别是禾本科、莎草科、菊科等都发现了各自的特征植硅体。
（一）禾本科
由于禾本科植硅体含量丰富、形态多样，禾本科形态描述工作开展得较早。经过诸多学者的长时间积累，不同学者先后从形态分类和自然分类等角度提出了禾本科植硅体形态分类体系（Prat，1936；Twissetal.，1969；Brown，1984；Piperno，1988；MulhollandandRapp，1992；王永吉和吕厚远，1992）。本书从植物分类的角度总结了禾本科不同亚科的典型植硅体及植硅体形态组合特征，明确不同科属植硅体形态的差异，为植物分类及植物群落演化提供植硅体形态学基础。
1.早熟禾亚科
现有研究显示，早熟禾亚科中典型植硅体类型为齿型、帽型，还包括较少的哑铃型、长方型、正方型，多种形态的棒型和尖型。鞍型、扇型未被发现（王永吉和吕厚远，1992）。早熟禾亚科不同属的典型植硅体形态组合也有所不同，如拂子茅属主要包含波状棒型、齿状棒型、多铃型，而披碱草属则富含波状及锯齿状棒型、圆底座毛发状、圆底帽型等（Morrisetal.，2009；Guoetal.，2012）。
同一植硅体类型在不同植物之间也存在细微的形态差别。哑铃型包括针茅哑铃型、针茅多铃型、短柄**凸出的哑铃型。其中针茅哑铃型为针茅属特有类型，针茅哑铃型的底面和顶面轮廓为哑铃型，顶面小于底面，侧面为不对称的不规则四边型（黄翡等，2004b；LucreciaandRoberto，2004）。不同属植物中帽型植硅体形态也有所不同，羊茅属、早熟禾属发育尖顶帽型，赖草属产生平顶帽型，披碱草属的帽型底部呈圆型（秦利等，2008；Morrisetal.，2009），据前人研究，个体大于15.00μm的帽型仅见于早熟禾亚科（Barbonietal.，2007）。可见，对植硅体形态的刻画越精细，越重视同一形态的细微差别，将直接有利于提高利用植硅体对植物进行分类的精度。
另外，在禾本科个别种中也发现特有的植硅体类型，如早熟禾亚科剪股颖属中边缘厚的棒型是其特有型，菵草属产生形态独特的枕木状植硅体（Guoetal.，2012；McCuneandPellatt，2013）。
2.黍亚科
黍亚科植硅体以哑铃型、多铃型、十字型为主（Mulholland，1989；LuandLiu，2003a），其中哑铃型的形态独特，其底面和顶面轮廓为哑铃型，端部或直或有凹口，侧面对称，与其他科属的哑铃型有明显差别，又称为黍哑铃型。另外，黍亚科植硅体还包括帽型、尖型、正方型、棒型和表皮植硅体。
虽然黍亚科不同属植硅体形态研究较少，但仅有的研究发现不同属间植硅体组合也存在差异，如黍亚科稗属产生较多的哑铃型及十字型（Morrisetal.，2009）；荩草属植硅体以哑铃型为主，尖型含量也很丰富（郭梅娥等，2012a）。此外，黍亚科中还发现了一些特有植硅体类型，如黍亚科种子中存在黍η型（张健平和吕厚远，2006）等。
3.稻亚科
稻亚科植硅体形态组合中以短细胞植硅体为主，还包括多样的长细胞、泡状细胞、表皮细胞、毛状细胞和维管束细胞植硅体（Guetal.，2013）。目前，众多学者已从类型多样的植硅体形态中总结出一些稻亚科植物植硅体较特殊的形态特征，如哑铃型的典型特征是柄短、裂片呈圆形或角状、两个裂片的**凹进；水稻扇型的半圆面上有浅的鱼鳞状，半圆弧度也较圆滑，与其他亚科扇型有明显区别（吕厚远等，1996）；稻亚科的十字型独特之处是裂片上有点状或角状的突起物，裂片一般是有角的或圆的，两个裂片之间没有明显界限（Iriarte，2003）。另外，产自稻壳中的双峰颖片型也是稻亚科所特有的（靳桂云等，2007），而有三裂片的十字型仅存在于稻亚科和画眉草亚科植物中。
4.竹亚科
竹亚科植物中主要植硅体类型有长鞍型、帽型、哑铃型、扇型、方型、棒型、尖型、硅化气孔（本书统一将硅化气孔定义为植硅体）（Iriarte，2003；李泉等，2005），其中长鞍型为其特有类型，长鞍型依据其表面纹饰特征又可细分为Sasa型和Pleioblastus型两种，Sasa型个体大且表面纹饰比Pleioblastus型明显，主要分布于相对寒冷的地区，Pleioblastus型则分布在相对温暖的地区（SaseandHosono，2001）。除长鞍型是其特有类型外，诸多学者还总结出竹亚科的特殊植硅体类型，包括Chusqueabodies型、塌陷鞍型、近椭圆型（SaseandHosono，2001；Piperno，2006）。
5.芦竹亚科
芦竹亚科植硅体以鞍型、帽型等短细胞植硅体为主，棒型、尖型、扇型等含量较少，尚未鉴别出其所特有的植硅体类型，但是常见类型中存在其自身特征（介冬梅等，2013）。呈盾状的扇型是芦苇特有型，另外，芦竹亚科中不同属扇型植硅体形态存在差异，芦苇属扇型植硅体呈现盾状，一端尖一端圆滑；类芦属扇型则一端尖，另一端圆滑的轮廓上有一个缺口；芦竹属扇型一端有长尖，另一端有相对短的尖（王永吉和吕厚远，1992）。而鞍型大小介于画眉草亚科短鞍型及竹亚科长鞍型之间，吕厚远将其称为中鞍型。三芒草属中哑铃型柄细长、裂片外展、**外凸，具有分类意义（Mulholland，1989）。
6.画眉草亚科
画眉草亚科植硅体形态的研究显示，组合中的植硅体类型为短鞍型、哑铃型、棒型、尖型、扇型和导管型，其中主要植硅体类型是短鞍型及哑铃型，短鞍型含量丰富且是画眉草亚科的代表型，能够与其他亚科的鞍型相区分（吴乃琴等，1992）。画眉草亚科中还产生一些鞍型、哑铃型的变异型，包括侧面凸起的鞍型、**凸起的哑铃型等（BarboniandBremond，2009），这些特殊型未在其他科属中发现。
尽管，禾本科植硅体的研究成果十分丰富，但是禾本科植硅体形态研究尚存在不足。首先，植硅体形态命名方面，由于不同学者采用不同的命名法则导致植硅体名称混乱，同一植硅体有多个名称；植硅体命名时过于重视外形的描述忽略了纹饰、来源等特征。其次，禾本科植硅体多来自于植物叶片，对于根、茎等能够产生植硅体的其他植物的器官，植硅体的观察及描述不足，导致植物植硅体形态的描述不够全面。*后，过度重视短细胞植硅体的观察和描述，而忽视了其他细胞来源的植硅体的观察。基于以上问题及不足，应进一步统一植硅体命名，重新矫正已有的植硅体名称，开展不同器官、不同细胞来源的植硅体的观察和描述，进一步完善禾本科植硅体的分类体系。
（二）莎草科
莎草科植硅体含量丰富，主要植硅体类型有硅质突起型、棒型、表皮植硅体、毛发状及毛发底座，且包括少量叶肉细胞植硅体、哑铃型等，硅质突起型及多边帽型是莎草科植物特有型（王永吉和吕厚远，1992）。硅质突起型在莎草科植物中普遍存在，其来源于厚壁组织上的表皮细胞，而多边帽型仅存在于少数植物中。莎草科产生的有两条平行于孔的长圆拱型及内壳层的硅化气孔也较特殊（Carnellietal.，2004；Guoetal.，2012）。莎草科不同属间的典型植硅体类型也有所不同，如藨草属主要产生中间突起边界弯曲的球状，而莎草属和水蜈蚣属的植硅体以中间突起、边缘弯曲的多边板状为主（Ruthetal.，2013）。
莎草科不同属植物间也存在细微差别，如球柱草属硅质突起型为有附属物的、边缘平滑、圆底、尖顶型；刺子莞属的硅质突起型与球柱草属的相似，但表面有更多的附属物。另外，不同属中多边帽型也存在差异，苔草属多边帽型的中间凹陷、四边边缘呈锯齿状、表面有分散的结节；莎草属多边帽型表面有点状纹饰、边缘平滑（IriarteandEduardo，2009）。
（三）菊科
菊科不同种属植物植硅体含量存在较大差异，有些属如蒲公英属等未发现植硅体，而其他植物都产生丰富的植硅体（Honaineetal.，2006）。菊科主要植硅体类型有倾斜多面表皮植硅体、毛发状、毛发底座及导管型，且有少量长方型、拼接表皮植硅体、蜂窝状叶肉细胞植硅体和不透明板状（Morrisetal.，2009）。虽然有些植硅体类型在其他科属也常见，但是菊科植硅体有其自身的特征，如导管型表面有螺旋纹；叶肉细胞植硅体呈蜂窝状；毛发底座为球型或椭圆型；矛尖型有平坦的底座（Monttietal.，2009）。
菊科植物中也有一些形态独特的植硅体类型，分节的毛发状是菊科所特有的，且不同植物的分节毛发状的形态也有所不同，紫菀属中产生分节的、无填充的长尖毛发状，而鳢肠属中以分节的、椎体填充、尖部无填充的毛发状为主，假泽兰属的毛发状则以厚壁、无填充、分节、长尖为特征。而表面有孔的不透明板状在其他科属中尚未发现，可能是菊科植物特有型（IriarteandIriarte，2009）。除此之外，在菊科中发现了有毛发底座的非球面植硅体、表面有刺状突起的毛发状、小立方体块状等形态较特殊的植硅体（Bozarth，1992；

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