福州山地土壤中植物孢粉组合的特异性研究

郝艳 丽，宣 瑜，周毓灼，唐卫军，郭 建



福州山地土壤中植物孢粉组合的特异性研究

郝艳 丽1，宣 瑜2，*，周毓灼2，唐卫军2，郭 建2

（1. 福建警察学院，福州350007；2.福州市公安局刑事侦查支队，福州350003）

摘要：目的 研究福州地区山地土壤中植物孢粉组合的特异性。方法 用乙酸乙酯和稀盐酸溶液浸泡盖山和屏山土壤，经震荡和离心分离收集土壤中的植物孢粉，用扫描电镜观察植物孢粉的显微形貌，根据植物孢粉的形状、粒径大小、表面纹饰和外壁图案鉴别不同种类的植物孢粉，且根据土壤中的植物孢粉组合特征来区分不同的山地土壤。结果 盖山和屏山土壤中的植物孢粉组合不同。对于同一山体，不同位置（山脚、山腰和山顶）、不同深度（表层、表层以下2 cm和表层以下4 cm）和不同季节（春季、夏季和冬季）的盖山和屏山土壤中所含的植物孢粉组合均不同。结论 不同位置、不同深度、不同季节的盖山和屏山土壤中所含植物孢粉组合均具有明显的特异性，根据土壤中的植物孢粉组合特征可以区分不同山体位置、不同土层深度和不同季节的山地土壤。

关键词：植物孢粉组合；显微形貌；特异性；山地土壤

植物孢粉是指孢子植物的孢子和种子植物的花粉，具有质轻量多、粒径微小、散布广泛、易于转移和粘附、种类特征性强等特点。根据孢粉的形状、粒径大小、表面纹饰、外壁图案等形貌特征能鉴别不同种类的植物孢粉［1-2］。植物孢粉作为微量物证检验领域的重要分支，在刻画嫌疑人的行动轨迹、确定案发现场等方面起到重要作用［3-8］。土壤中含有植物孢粉，不同地域土壤中所含的植物孢粉组合反映了特定的地理生态环境。研究土壤中的植物孢粉组合可用于区分不同土壤［1］。目前，对不同土壤中植物孢粉组合的特异性尚未进行深入细致研究。本文针对不同位置、不同季节和不同深度的山地土壤中的植物孢粉组合开展研究，根据植物孢粉组合区分不同位置、不同季节和不同深度的山地土壤，据此刻画犯罪嫌疑人的行动轨迹，为案件侦破提供线索。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器：Z326型高速离心机（德国哈默股份公司）、NOVA NANO SEM型场发射扫描电镜（美国FEI公司）。试剂：乙酸乙酯（AR，国药集团化学试剂有限公司 ）、浓盐酸（AR，上海成海化学工业有限公司），实验用水全部为超纯水（18.2 Ω，Millipore）。

1.2 实验方法

1.2.1 植物孢粉的提取

在12月分别提取福州盖山、屏山的山脚（分别提取表层土壤、表层以下2 cm土壤及表层以下4 cm土壤）、山腰和山顶表层土壤；以及4月和8月取自盖山和屏山相同山脚位置的表层土壤。在每个取样点平行提取土壤5次，各取土壤5 g，分别提取土壤中的孢粉。用乙酸乙酯浸泡土壤10 min离心取上清液，再用30 %盐酸溶液浸泡，10 min后离心取上清液，两次上清液混合后过滤。烘干滤纸，用导电胶提取滤纸上的植物孢粉［1］。

1.2.2 植物孢粉的分析

用扫描电镜（scanning electron microscope，SEM）分析植物孢粉的显微形貌。条件参数为：高真空、加速电压25 KV、工作距离5 mm、束斑5.0。

2 结 果

2.1 盖山土壤中的植物孢粉分析

2.1.1 不同位置表层土壤中的植物孢粉分析

图1（a）～（c）、（d）、（e）分别为盖山山脚、山腰、山顶表层土壤中植物孢粉的显微形貌。图1（a） 中，孢粉呈圆球形，直径4.8 μm，具有萌发孔，表面有皱纹和小刺纹饰，与植物孢粉图志比对，该种孢粉为拓树属（Cudrania tricuspidata （Carr.） Bur）花粉［9］。图1（b）中，孢粉近似圆球形，直径31.8 μ m，具有多个萌发孔，孔径约1.8 μ m，且个别萌发孔被膜覆盖，孢粉外壁表面光滑，具有稀疏不均匀分布的浅穴，经比对，该孢粉为白花夹竹桃（Nerium indicum Mill. cv. Paihua）花粉［9］。图1（c） 中，孢粉为扁球形，大小为21.4 μm×17.3 μm，具有较浅的沟槽状凹陷，外壁表面粗糙，有穴状纹饰，经比对，该孢粉为米仔兰属（Aglaia Lour.）孢粉［9］。由此可见盖山山脚表层土壤中含有三种类型的植物孢粉。图1（d）为盖山山腰表层土壤中植物孢粉的显微形貌。孢粉呈扁球形，大小为19.4 μm×18.7 μm，表面有萌发孔，孔径为1.0 μm，外壁表面较光滑，经比对，该孢粉为青檀属（Pteroceltis Maxim）孢粉［9］。由此可见盖山山腰表层土壤中只含有一种植物孢粉。图1（e）为盖山山顶表层土壤中植物孢粉的显微形貌。孢粉呈圆球形，直径为22.8 μm，表面未见明显萌发孔，外壁表面具有稀疏的颗粒状纹饰，经比对，该孢粉为柏木属（Cupressus Linn.）孢粉［9］。由此可见盖山山顶表层土壤中只含有一种植物孢粉。

图 1 盖山表层土壤植物孢粉扫描电镜图。（a）、（b）、（c） 分别为山脚表层土壤中拓树属、白花夹竹桃属，米仔兰属植物孢粉；（d）为盖山山腰表层土壤中青檀属植物孢粉；（e）为盖山山顶表层土壤中柏木属植物孢粉。Fig.1 SEM photographs of pollens in the surface soil of Mount Gai. （a）， （b）， （c） are pollens of Cudrania tricuspidata （Carr.） Bur， Nerium indicum Mill. cv. Paihua， Aglaia Lour. from foothill， respectively； （d） is Pteroceltis Maxim pollens from mountainside； （e） is Cupressus Linn. pollen from mountaintop.

2.1.2 山脚不同深度土壤中的植物孢粉分析

图2（a）和（b）为盖山山脚表层以下2 cm土壤中植物孢粉的显微形貌。图2（a） 中，孢粉近似方形，其大小为72.8 μm×80.9 μm，中部具有明显的凹陷区，外壁表面光滑，经比对，该孢粉为倒吊笔属（Wrightia R. Br.）孢粉［9］。图2（b） 中，孢粉为扁球形，外壁表面粗糙，有穴状纹饰，经比对，该孢粉为米仔兰属孢粉［9］。由此可见，盖山山脚表层以下2 cm土壤中含有两种类型的植物孢粉。图2（c）和（d）为盖山山脚表层以下4 cm土壤中植物孢粉的显微形貌。图2（c） 中，孢粉呈长球形，大小为29.4 μm×17.1 μm，具有明显的孔沟，外壁表面有脑纹状纹饰，经比对，该孢粉为茶（Camellia sinensis （L.） Kuntze）孢粉［9］。图2（d） 中，孢粉近似球形，直径为45.8 μm，表面有明显的萌发孔，其孔径大小为8.8 μm，孔缘壁加厚，显著隆起，外壁表面具有细颗粒纹饰，经比对，该孢粉为苦竹属（Pleioblastus Nakai）孢粉［9］。由此可见，盖山山脚表层以下4 cm土壤中也含有两种类型的植物孢粉。

2.1.3 盖山不同季节山脚表层土壤中的孢粉分析

图3（a）为4月份（春季）盖山山脚表层土壤中植物孢粉的显微形貌。孢粉为扁球形，外壁表面粗糙，有穴状纹饰，经比对，该孢粉为米仔兰属孢粉［9］。由此可见4月份盖山山脚表层土壤中只含有一种植物孢粉。图3（b）为8月份（夏季）盖山山脚表层土壤中植物孢粉的显微形貌。孢粉呈扁球形，大小为23.2 μm×20 μm，外壁表面具有细网状纹饰，其网眼呈小穴状，经比对，该孢粉为紫珠属（Callicarpa Linn.）孢粉［9］。由此可见8月份盖山山脚表层土壤中只含有一种植物孢粉。12月份（冬季）盖山山脚表层土壤中植物孢粉的显微形貌见图1（a）、（b）、（c），由此可见12月份盖山山脚表层土壤中含有拓树属、白花夹竹桃属和米仔兰属三种类型的植物孢粉。

图 2 盖山山脚表层以下土壤中植物孢粉的显微形貌。（a）、（b）分别为表层以下2 cm的倒吊笔属和米仔兰属植物孢粉；（c）、（d）分别为表层以下4 cm的茶和苦竹植物孢粉。Fig.2 SEM photographs of pollens beneath surface soil of Mount Gai foothill. （a），（b） are pollens of Wrightia R. Br. and Aglaia Lour. in 2 cm beneath surface soil， respectively. （c）， （d） are pollens of Camellia sinensis （L.） Kuntze and Pleioblastus Nakai in 4 cm beneath surface soil.

图 3 盖山山脚表层土壤中植物孢粉的显微形貌。（a）为4月米仔兰属植物孢粉；（b）为8月紫珠属植物孢粉。Fig.3 SEM photograph of pollens in surface soil of Mount Gai foothill. （a） is Aglaia Lour. pollen in April； （b） is Callicarpa Linn. pollen inAugust.

2.2 屏山土壤中的植物孢粉分析

2.2.1 屏山不同位置表层土壤中的植物孢粉分析

图4（a）、（b）为屏山山脚表层土壤中植物孢粉的显微形貌。图4（a） 中孢粉的形状、大小、表面纹饰和图3（b）中孢粉相似，经比对，该孢粉为紫珠属孢粉［9］。而图4（b） 中孢粉为扁球形，外壁表面粗糙，有穴状纹饰，经比对，该孢粉为米仔兰属孢粉［9］。由此可见屏山山脚表层土壤中含有两种类型的植物孢粉。图4（c）、（d）为屏山山腰表层土壤中植物孢粉的显微形貌。图4（c） 中，孢粉呈椭球形，大小为38 μm×25 μ m，表面有孔缘隆起的单萌发孔，其直径为1.6 μm，外壁表面有细颗粒状纹饰，经比对，该孢粉为慈竹属（Neosinocalamus Keng f.）孢粉［9］。图4（d）中，孢粉也呈椭球形，大小为16 μm×13 μ m，外壁表面有细皱纹饰，经比对，该孢粉为榕属（Ficus Linn.）花粉［9］。由此可见屏山山腰表层土壤中含有两种类型的植物孢粉。图4（e）为屏山山顶表层土壤中植物孢粉的显微形貌。其形状、大小、表面纹饰和图4（b） 所示孢粉相似，经比对，该孢粉为米仔兰属孢粉［9］。由此可见屏山山顶表层土壤中只含有一种植物孢粉。

图 4 屏山表层土壤中植物孢粉的显微形貌。（a）、（b）分别为山脚表层土壤中紫珠属和米仔兰属植物孢粉；（c）、（d） 分别为山腰表层土壤中慈竹属和榕属植物孢粉；（e）为山顶表层土壤中米仔兰属植物孢粉。Fig.4 SEM photographs of pollens in surface soil of Mount Ping. （a）， （b） are pollens of Callicarpa Linn. and Aglaia Lour. from foothill，respectively； （b）， （c） are pollens of Omei Mountain Neosinocalamus Keng f. and Ficus Linn. from mountainside， respectively； （e） is pollens of Aglaia Lour. from mountaintop.

2.2.2 屏山山脚不同深度土壤中的植物孢粉分析

图5（a）、（b）为屏山山脚表层以下2 cm土壤中植物孢粉的显微形貌。图5（a） 中，孢粉为椭球形，大小为 62.5 μ m×51.5 μm，外壁表面有颗粒状纹饰，经比对，该孢粉为落叶松属（Larix Mill.）孢粉［9］。图5（b） 中，孢粉为扁球形，具有较浅的沟槽状凹陷，外壁表面粗糙，有穴状纹饰，经比对，该孢粉为米仔兰属孢粉［9］。由此可见屏山山脚表层以下2 cm土壤中含有两种类型的植物孢粉。图5（c）为屏山山脚表层以下4 cm土壤中植物孢粉的显微形貌。其形状、大小和表面纹饰与图4（e）中孢粉形貌相似，经比对，该孢粉为米仔兰属孢粉［9］。由此可见屏山山脚表层以下4 cm土壤中只含有一种植物孢粉。

2.2.3 屏山不同季节山脚表层土壤中的植物孢粉分析

图5（d）为4月份（春季）屏山山脚表层土壤中植物孢粉的显微形貌。孢粉近似椭球形，大小为28 μm×12.7 μm，具有明显的沟孔，外壁表面有脑纹纹饰，经比对，该孢粉为腊梅属（Chimonanthus Lindl. nom. cons.）孢粉［9］。由此可见4月份屏山山脚表层土壤中只含有一种植物孢粉。图5（e）为8月份（夏季）屏山山脚表层土壤中植物孢粉的显微形貌。其形状、大小、表面纹饰与图10中孢粉形貌相似，经比对，该孢粉为米仔兰属孢粉［9］。由此可见8月份屏山山脚表层土壤只含有一种植物孢粉。12月份（冬季）屏山山脚表层土壤中植物孢粉的显微形貌见图4（a）、（b），由此可见12月份屏山山脚表层土壤中含有紫珠属和米仔兰属两种类型的植物孢粉。

图 5 屏山表层土壤中植物孢粉的显微形貌。（a）、（b）分别为屏山山脚表层以下2 cm土壤中落叶松属和米仔兰属植物孢粉；（c）为屏山山脚表层以下4 cm土壤中米仔兰属植物孢粉；（d）为4月山脚表层土壤中腊梅属植物孢粉；（e）为8月山脚表层土壤中米仔兰属植物孢粉。Fig.5 SEM photographs of pollens in surface soil of Mount Ping. （a）， （b） are pollens of Larix Mill. and Aglaia Lour. in 2 cm beneath surface soil of foothill， respectively. （c） is pollen of Aglaia Lour. in 4 cm beneath surface soil of foothill； （d） is Chimonanthus Lindl. nom. Cons. pollens in surface soil of foothill in August； （e） is Aglaia Lour. pollen in surface soil of foothill in April.

3 讨 论

表1、表2和表3分别列出了不同位置山地表层土壤、不同深度山地土壤和不同季节山地表层土壤中的植物孢粉组合。福州分属南亚热带季雨林和中亚热带常绿阔叶林两种植被地带，受多种自然条件影响，山地植物资源丰富，且表现出垂直分布特性。分析盖山、屏山不同位置山体表层土壤发现，不同山体同一位置表层土壤中含有的植物孢粉不同；同一山体不同位置表层土壤中含有的植物孢粉也不同。因此不同山体位置表层土壤中所含植物孢粉组合存在明显差异。土层的形成是长期缓慢的历史沉积过程，同一山体不同历史沉积期生长的植物种类不同，导致土层形成过程中土壤中含有的植物孢粉种类不同，因此不同深度的山地土壤中所含的植物孢粉组合表现出明显差异。植物开花繁殖具有一定的季节性，不同季节散落在土壤中的植物孢粉种类不同，因此不同季节同一位置山地土壤中含有不同的植物孢粉组合。以上研究表明，不同位置、不同深度、不同季节的盖山和屏山土壤中植物孢粉组合均具有明显的特异性。因此可以根据土壤中的植物孢粉组合特征区分不同山体、同一山体不同位置、不同土层深度和不同季节的山地土壤。

表 1 不同位置山地表层土壤中的植物孢粉组合Table 1 Plant pollen complexes in surface soil of different locations

表 2 不同深度山地土壤中的植物孢粉组合Table 2 Plant pollen complexes in different depth of soil

表 3 不同季节山地表层土壤中的植物孢粉组合Table 3 Plant pollen complexes in surface soil in different seasons

参考文献

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中图分类号：DF795.1

文献标识号：A

文章编号：1008-3650（2016）01-0035-05

收稿日期：2015-03-25

基金项目：福州市科技计划项目（2013-S-112）

作者简介：郝艳丽，助教，硕士，研究方向为微量物证、文件检验。 E-mail： haoyl-0427@163.com

* 通讯作者：宣 瑜，工程师，博士，研究方向为毒物毒品、微量物证检验。 E-mail：xuanyu@bit.edu.cn。

Specifi city of Pollen Complex in Fuzhou Mountainous Soils

HAO Yanli1， XUAN Yu2，*， ZHOU Yuzhuo2， TANG Weijun2， GUO Jian2（1. Fujian Police College， Fuzhou 350007， China； 2. Institute of Forensic Science， Fuzhou Public Security Bureau， Fuzhou 350003， China）

ABSTRACT：Objective To study the specificity of plant pollen complex in mountainous soils in Fuzhou. Methods Soil samples were collected from the different locations and depths of Mount Ping and Mount Gai of Fuzhou City in different seasons. To separate the pollen from the soil， the samples were soaked in ethyl acetate and 30% hydrochloric acid solution respectively， and plant pollens in soils were collected after being stirred and centrifugation. Microstructures of pollen were analyzed by the scanning electron microscope （SEM）. Different types of plant pollen can be identified according to their external features including shape， size， surface pattern and aperture of pollen. Different plants grew at different places and their pollen grains were dispersed with wind or animals. Some larger pollen grains， such as corn pollen， cannot travel far and can only drift with the wind for about one-half mile. The different mountainous soils can be distinguished according to pollen complex contained in them. Results Mount Gai soil samples and Mount Ping soil samples contained different pollen， and different pollen complexes were found in mountainous soils collected in different mountain locations （mountain's foothills，mountainside and mountaintop）， depths （surface， 2 cm beneath surface and 4 cm beneath surface）， and different seasons （spring， summer and winter）. Conclusions Pollen complexes contained in the soils of Mount Gai and Mount Ping from different locations， depths， and different seasons， exhibited obvious specifi city. Therefore， mountainous soils from different mountain locations， depths and seasons can be distinguished according to the specifi city of pollen complex contained in them.

KEY WORDS：plant pollen complex； microstructures； specifi city； mountain soil