巴丹吉林沙漠高大沙山第四纪植物根管生物矿化与环境响应研究

The rhizoliths formed by root biomineralization have been used to study paleoenvironment, paleoclimate and paleoecological history.They have been researched much widely abroad, but domestic work is little.This program is the first domestic systemic study work on rhzoliths. It will have the important scientific significances on vegetation response to climate and environment under ultra-arid and high temperature, mege-dune formation, hydrology and ecology of Badain Jaren Desert. On fields, the distribution, morphology, mineralogy and petrology, and possible botany of rhizoliths exposed on the mega-dunes will be surveyed mainly, and the rhizosheaths on the mega-dunes will be investagated primarily on their distribution,mineralogy and petrology and botany type.In labortary,their structure, cement, microorganism, minerals,elements,carbon and oxygen isotopes,the ages of 210Pb and 14C, uranium series ages of the rhizoliths will be analysed.Through the systematic field and lab works,the botanical physiological- biochemistry-ecological evolution process of rhizoliths, soil and root microorganism actions,surface precipitation and groundwater of the mega-dunes, the biochemistry cohesive and diagenesis cement mechanism of rhizoliths, and the vegetation respons to desert climate and environment,etc, will be discussed detaily.

植物根部矿化作用形成的根管能够反映古气候、环境、生态变化的历史，国外从80年代以来对不同地质时代的根管进行了较多的研究，国内研究甚少。本项目为国内首次系统性的根管研究，其对于探讨巴丹吉林沙漠极端干旱高温环境条件下植物对气候和环境变化的响应、高大沙山的形成、沙漠水文和生态等重大科学问题具有重要意义。本项目野外重点调查巴丹吉林沙漠东南部若干个高大沙山出露的植物根管分布、状态、岩矿特征和可能的植被类型，初步考查高大沙山上现代植物形成的根鞘分布、岩矿特征和植被类型。室内对根管进行形态、结构、胶结物、微生物、矿物、元素、碳氧同位素、210Pb、14C、铀系年龄等方面进行研究。通过对植物根管野外和室内各项指标的综合研究，详细分析根管形成的植物生理-生化-生态进化过程、土壤-根际微生物作用、降水和地下水状况、植物根系生化成岩固结机制、以及植物对沙漠气候环境的响应。

植物根部的生物矿化作用形成的根管能够反映环境、生态变化的信息。本项目对巴丹吉林沙漠根管进行全面和系统性的研究，此对于探讨巴丹吉林沙漠极端干旱高温环境条件下植物对气候和环境变化的响应、高大沙山和湖泊的形成、沙漠水文和生态、仿生材料等问题具有重要的科学意义。. 本项目通过四年的野外调查，对根管在巴丹吉林沙漠中的分布、出露状况、地形特征、植被类型、土壤特征、现代植物根系，以及可能与根管形成的关系等方面进行了较为详细的调查，获得了丰富的资料。 对采得的根管和植物根系样品室内进行了分析测试，重点侧重在根管的矿物岩石学地球化学特征和根系外观特征上。测试手段为显微镜分析、阴极发光分析、同位素分析、碳14测年、电子显微镜分析、电子探针和能谱分析等。. 野外研究发现，根管的出露仅在沙山的个别迎风坡上，并不是普遍现象。出露的根管为地表土壤剥蚀所致，根管遭受了不同程度的风化作用，以白色为主。出露地点主要在沙丘间的风蚀洼地内。出露的根管往往在沙蒿丛附近，显示与沙蒿较为密切；原生根管发现很少，只有个别地点发现根管形成在死亡的植物根系周围。根管与植物类型及根系的关系尚不明确。室内分析结果显示，沙漠根管的主要胶结物为碳酸盐（方解石）。碳14测年显示根管碳酸盐的年龄和其内的植物根系年龄有很大的不一致性，根系年龄为近几十年到几百年；但胶结物年龄多为几千年，比根系年龄老得多。综合分析显示，根管不能用来为地层测年，也不能指示地表气候环境的变化；只能指示土壤局部的弱氧化环境变化。其形成机制可能也与植物根系的生理生化物资有关，但详细的内容有待后期研究的确认。根管同时也出露在沙漠中古湖泊的边缘浅水湖滨地带，形成时代为全新世，形成机制是与水生植物的根系在局部半封闭的土壤弱氧化还原环境有关。 . 下一步的深入研究将聚焦植物类型、根系特征、根系的生理生化物质、土壤微生物，及其它们之间的关系和相互影响方面。