冻融过程对生物结皮中齿肋赤藓叶绿素荧光特性的影响

以新疆古尔班通古特沙漠苔藓结皮中的优势种齿肋赤藓（Syntrichia caninervis Mitt．）为研究对象,利用便携式调制叶绿素荧光仪Mini-PAM（Walz公司,德国）测定其在冻融作用影响下叶绿素荧光特性的变化特征。结果表明,冻结过程中随着处理温度的降低,齿肋赤藓的初始荧光（F0）、最大荧光产量（Fm）、PSⅡ的最大光化学效率（Fv /Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv /F0）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光合电子传递速率（ETR）和光化学猝灭系数（qP）均呈显著下降的趋势（P<0.05）,而非光化学猝灭系数（NPQ）则逐步上升。低温胁迫下NPQ的增加表明齿肋赤藓PSⅡ系统通过提高非辐射性热耗散消耗过剩光能,从而保护PSⅡ反应中心免受因吸收过多光能而引起的光氧化伤害。消融过程中,齿肋赤藓的叶绿素荧光参数（F0、Fm、Fv /Fm、Fv /F0、ΦPSⅡ、ETR和qP）可恢复至未冻结前的正常水平。齿肋赤藓叶绿素荧光强度和诱导曲线的形状在冻融过程中均随处理温度的降低或升高而发生了明显的变化。一定范围内的低温胁迫不会对齿肋赤藓的光合器官造成永久伤害,光合系统仍维持在可恢复的状态。     

不同固沙区结皮中微生物生物量和数量的比较研究

沙地生态系统是温带干旱区、半干旱区的重要草地类型, 沙地的稳定性是生态系统健康的重要条件。在中国科学院沙坡头沙漠试验研究站, 笔者对不同程度固沙区结皮和流动沙丘表层中的微生物生物量和数量进行了比较研究。结果表明: 自然和人工植被固沙区结皮及流沙表层的微生物数量分布不同, 细菌数量比真菌和放线菌数量多数百倍, 在所有微生物类群中, 细菌数量最大, 微生物总数的变化取决于好气性细菌数量的多少, 但生物量却与之不同。在不同程度固沙区结皮中, 微生物生物量大小依次排列为: 自然植被区>1956年人工植被区>1964年人工植被区>1982年人工植被区>流沙区, 微生物生物量在自然植被固沙区中最多, 分别是1956年、1964年、1982年人工植被固沙区和流沙区的2.63、4.17、9.25和44.29倍, 表明微生物生物量随人工植被的栽植年代增加而增大, 在流动沙丘中最小, 而菌丝生物量方面是1956年人工植被固沙区已与自然植被固沙区十分接近。微生物生物量和数量与沙丘固定程度、人工植被栽植年代、结皮厚度、苔藓种类等均呈正相关, 人工植被栽植年代越长, 结皮越厚、微生物生物量和数量也越大。在不同年代人工植被固沙区结皮中, 微生物生物量和数量与相对稳定的自然植被固沙区相比, 仍未达到稳定状态。     

古尔班通古特沙漠生物结皮中微生物量与土壤酶活性的季节变化

研究了古尔班通古特沙漠生物结皮土壤中微生物N量与酶活性的季节变化。结果表明：微生物N量及蔗糖酶、碱性磷酸酶、脲酶、过氧化物酶和多酚氧化酶的活性在不同月份差异极显著;微生物N量春季>夏季>秋季>冬季,在3月达到最高值;蔗糖酶在4-9月均保持较高的活性,酶活性在4月份最高;碱性磷酸酶、脲酶、多酚氧化酶、过氧化物酶的活性均呈单峰曲线变化,其峰值分别出现在3-7月;土壤有机质和全N含量在3月和9月明显高于其他月份;微生物N量与碱性磷酸酶、脲酶之间,蔗糖酶、多酚氧化酶及过氧化物酶与土壤温度之间,蔗糖酶、脲酶和过氧化物酶与土壤水分之间均具有极显著的正相关关系。微生物N量的增加为脲酶和碱性磷酸酶提供反应底物或能源物质从而增加酶的活性。土壤酶活性的季节变化可能是由土壤水分和温度共同影响的。     

准噶尔盆地古尔班通古特沙漠生物结皮蓝藻研究

通过对古尔班通古特沙漠中9个样地73份生物土壤结皮蓝藻的研究,分析该沙漠生物结皮中蓝藻的区系组成、生态分布特点和蓝藻在生物结皮中的作用机制。研究表明,该沙漠中有蓝藻门植物6科25属77种,其中以丝状种类占优势;蓝藻在不同地貌部位分布略有差异,在丘间低地种类最为丰富;不同种类的蓝藻对地貌部位的选择性不同,大部分对地貌部位具有选择性;蓝藻种类和数量在结皮层较多,在结皮下层明显减少。生物结皮的显微观察揭示了丝状蓝藻和胞外多糖形成错综复杂的网状结构,起着捆绑、黏结沙粒和固定沙粒的作用。     

水分和养分供应对凹凸棒石复配苔藓结皮生长的影响

为了评价生物固沙材料在不同水分和养分供应条件下的应用效果,对沙漠苔藓结皮和含凹凸棒石固沙材料的叶绿素和生长进行了研究。结果表明：人工培养苔藓结皮与固沙材料的最佳配比为1∶1,由接种在沙面上的生物固沙材料的叶绿素a含量、强度和厚度决定。凹凸棒石显著提高了接种生物固沙材料的强度、叶绿素a含量和厚度。3种养分供应方式和3种模拟干旱区的间歇供水方式均能显著提高人工生物型结皮的厚度和强度。50%的养分处理是最佳的养分供应方式。接种生物固沙材料在隔天供水条件下具有较高的厚度和强度。较短的供水和养分供应间歇有利于沙漠生物结皮的生存和繁殖。     

干旱沙区生物结皮对土壤膨胀的影响北大核心CSCD

土壤膨胀通过改变土壤结构和水文过程影响土壤系统抵抗力和恢复力。生物结皮可以加速土壤形成,改变土壤理化性质,但生物结皮的形成和发育过程如何影响土壤膨胀还不清楚。本文借助空间取样替代时间的方法和模拟降水(0、1、3、5、10 mm)法,以腾格里沙漠南缘4个年代的固沙植被带(64、39、33、0年)的5种演替阶段的生物结皮(蓝藻、藻-地衣混生、真藓、土生对齿藓和齿肋赤藓)及其土壤为研究对象,旨在阐明生物结皮的形成和发育过程对土壤膨胀的影响及其对降水的响应。结果表明:(1)生物结皮的形成增加了土壤膨胀高度,结皮后土壤的平均膨胀高度是流沙的94倍,平均0.939 mm;(2)不同演替阶段生物结皮均随着其发育年龄的增加显著增加土壤膨胀高度(P<0.05),主要体现在两个方面,在同一植被区,从初级阶段到高级阶段生物结皮的膨胀高度逐渐增加(P<0.05),其中土生对齿藓结皮最显著,同一种结皮在不同植被区,随植被年龄的增加,发育39年的生物结皮膨胀高度增加最显著,其中以藻-地衣混生结皮最显著(P<0.05);(3)降水量增加显著增加生物结皮覆盖下土壤的膨胀高度(P<0.05),藓类结皮对降水量的敏感性最强,特别是对3 mm以内的降水;(4)冗余分析表明生物结皮演替阶段是干旱沙区土壤膨胀的最关键因子(RDA 1:88.21%,RDA 2:6.49%)。     

古尔班通古特沙漠生物结皮的分布特征

新疆古尔班通古特沙漠是我国最大的固定和半固定沙漠，其间广泛发育着以地衣植物为主的生物结皮，是除种子植物以外的固定沙面的重要生物因子。研究表明，选择适当的时段，应用遥感技术并结合地面调查来研究沙漠生物结皮的空间分布格局是可行的，遥感制图与地面调查的结果基本一致。该沙漠南部是生物结皮最为丰富的区域，各种类型的生物结皮均有充分发育，呈连续分布，但其分布模式向北、向西和向东变得破碎。通过统计生物结皮像元的面积，得到生物结皮覆盖率超过33％的像元面积占研究区总面积的28．7％。生物结皮的分布对地貌部位有较强的选择性，生物结皮的不同发育阶段种类组成亦有较大的差别。     

福建省山仔水库和杜塘水库沉积物叶绿素a比较研究

采集了福建省山仔水库和杜塘水库的冬季沉积物,采用显微镜观察和荧光分析方法,对不同深度沉积物叶绿素a的含量以及微藻的丰度进行了分析．研究结果表明,山仔水库沉积物表层叶绿素a含量达到4692ng／g底泥干重,微藻的丰度为33．79×10^6Cells／g底泥干重,其中蓝藻门的丰度为6．77×10^6Cells／g底泥干重;...     

福建省山仔水库和杜塘水库沉积物叶绿素a比较研究

采集了福建省山仔水库和杜塘水库的冬季沉积物,采用显微镜观察和荧光分析方法,对不同深度沉积物叶绿素a的含量以及微藻的丰度进行了分析．研究结果表明,山仔水库沉积物表层叶绿素a含量达到4692ng／g底泥干重,微藻的丰度为33．79×10^6Cells／g底泥干重,其中蓝藻门的丰度为6．77×10^6Cells／g底泥干重;杜塘水库沉积物表层叶绿素a含量为2301ng／g底泥干重,微藻的丰度为16．5×10^6Cells／g底泥干重,其中蓝藻门丰度为8．91×10^6vvCells／g底泥干重,山仔水库沉积物表层叶绿素a的含量和微藻丰度都约是杜塘水库的2倍,沉积物中叶绿素a的含量和微藻的生物量与其富营养化程度表现出一致性：富营养化程度高的山仔水库,沉积物中叶绿素a含量和微藻丰度相应也高,沉积物叶绿素a含量可以反映2个水库水体的富营养化状态．     

毛乌素沙地生物结皮层藓类植物培育试验研究

 通过对毛乌素沙地不同发育程度的藓结皮进行养分分析,根据其N、P、K含量,对Knop培养液进行修正,按照正交试验设计方法进行室内培育实验,研究最适合毛乌素沙地藓类植株茎叶碎段生长发育的温度、培养液浓度以及培养液使用量。结果表明,当温度为15 ℃,培养液为low Knop,加液体量为12 ml时,藓结皮的生长发育状况良好,其株密度为329株·皿-1,平均株高为4.5 mm; 25 ℃时处理间差异不显著,生长情况不及15 ℃,而35 ℃高温下没有茎叶碎段生长繁殖。根据所有处理株高随时间的变化,得出了藓类植株生长拟合曲线。本实验可为野外培育藓结皮尤其是毛乌素沙地生物结皮的人工修复提供了一定的参考。     

生物土壤结皮对土壤种子库的影响

在自然光照条件下,对草原化荒漠地带的苔藓与藻类两种生物土壤结皮进行干、湿处理, 第26卷第6期2006年11月中国沙漠JOURNAL OF DESERT RESEARCHVol. 26No.6Nov. 2006研究其上种子库组成与数量特征,结果表明:①有9种植物的幼苗出现在含有生物土壤结皮覆盖的表土中,它们分别是独行菜（Lepidium ruderate L.）、油蒿(Artemisia ordosica Krasch)、灰绿藜(Chenopodium glaucum L.)、多根葱(Allium polyirhizum Turcz.ex Rgl.)、小画眉草(Rragrostis poaeoides Beauv)、 雾冰藜(Bassia dasyphylla （Fisch.et Mey）)、 马齿苋(Potulaca oleracea L.)、狗尾草(Setaria viridis (L.)) 、苋菜(Amaranthus.retroflexus L.),其中一年生草本植物有7种;②在不同类型的结皮上,土壤种子库的总储量以及每种植物种子的储量存在着显著的差异:对于湿润处理的两种结皮,萌发的幼苗总密度存在着极显著的差异（P<0.001）,对于干燥处理的两种结皮,萌发幼苗的总密度也存在着显著的差异（P<0.05）;③水分是限制结皮种子库植物种子萌发的主要原因,苔藓与藻结皮上萌发的种子总密度都存在极显著的差异（P<0.001）。     

生物土壤结皮对土壤微生物量碳的影响

微生物量碳是土壤有机碳的重要组成部分,是判别退化系统生态修复的重要指标之一。为了探明生物土壤结皮对土壤微生物量碳的影响,以腾格里沙漠东南缘的人工固沙区不同生物土壤结皮覆盖的沙丘土壤为研究对象,根据固沙年限的不同将样地分为4个不同的区进行采样(1956、1964、1981年和1987年固沙区),并以流沙区为对照。与流沙区相比较,54龄、46龄、29龄和23龄固沙区的真藓结皮和藻结皮的存在均可显著提高其下土壤微生物量碳（P<0.05）,且固沙年限与结皮下土壤微生物量碳存在正相关关系;真藓结皮和藻结皮对其下土壤微生物量碳的影响仅限于0~20 cm的土层,随着土层的加深,其影响逐渐减弱,到20~30 cm土层与对照相比已无显著差异（P>0.05）。因此,对生物土壤结皮的干扰可能会造成土壤微生物量碳的损失。     

生物土壤结皮：荒漠昆虫食物链的重要构建者

干旱荒漠地区由于水分因子的限制,其植被分布以不连续的高等植物斑块与隐花植物及其结皮的斑块镶嵌为其主要特征,构成了独特的荒漠植被景观格局。作为荒漠生态系统的主要组成者,荒漠昆虫与生境的关系,特别是与高等植物之间的食物链关系已得到大量的文献报道。本文基于野外调查和实验室模拟观测,发现了尖尾东鳖甲(Anatolica mucronata)对藓类结皮有取食现象,哈蛃(Haslundichilis sp.)对地衣结皮有取食现象。证实了生物土壤结皮直接参与了荒漠昆虫食物链和食物网的构成,为深入了解生物土壤结皮在荒漠生态系统中的功能和地位提供了实验证据。     

荒漠人工植被区典型生物土壤结皮的固碳模型研究

生物土壤结皮（BSC）是荒漠生态系统组成和地表景观的重要特征,在荒漠系统碳的源-汇功能中发挥着重要的作用。本文以沙坡头人工植被区两种典型的BSC（苔藓结皮和藻类结皮）为研究对象,通过对土壤水分的连续测定,确定BSC光合和呼吸作用的有效湿润时间及其与土壤水分、温度和太阳辐射的关系,建立了土壤水分驱动下的固碳模型。以2012年5月19—25日为例,计算了苔藓结皮和藻类结皮在试验期间的日固碳量,并估算了两类结皮的年际固碳量。结果表明:苔藓结皮和藻类结皮由于自身水文物理性质的差别显著影响到其下层土壤水分和温度的变化;降雨是BSC固碳活性的重要来源,并且苔藓结皮更容易受到非降雨水（如雾水、凝结水等）的影响而使其固碳潜力大于藻类结皮。初步估算苔藓结皮和藻类结皮的年固碳量分别可以达到33.33 g·m-2·a-1和14.01 g·m-2·a-1,其中由非降雨水所引起的固碳量达到了6.58 g·m-2·a-1和2.65 g·m-2·a-1,分别占到了全年固碳量的19.7%和18.9%。充分肯定了BSC在荒漠人工植被区碳汇的功能。     

生物土壤结皮与种子附属物对4种荒漠植物种子萌发的交互影响

生物土壤结皮能直接或间接地影响维管植物种子萌发与群落建成,种子本身的生物学特征（如种子附属物等）对萌发也存在一定影响。本研究选取古尔班通古特沙漠4种常见的具有不同形态附属物的藜科植物（梭梭（Haloxylon ammodendron ）、粗枝猪毛菜（Salsola subcrassa ）、心叶驼绒藜（Ceratoides ewersmanniana ）和角果藜（Ceratocarpus arenarius ））种子,设置苔藓结皮、地衣结皮和裸沙3种土壤基质,通过去除或保留种子附属物,对比研究了生物土壤结皮与种子附属物对种子萌发的影响。结果表明：粗枝猪毛菜和梭梭的苞片显著抑制了种子萌发（p <0.05）,心叶驼绒藜的柔毛和角果藜的刺状附属物对种子萌发没有显著影响（p >0.05）。与裸沙相比,苔藓结皮显著抑制了4种植物种子的萌发（p <0.05）,地衣结皮显著抑制了粗枝猪毛菜种子的萌发（p <0.01）,而对其他3种植物种子的萌发无显著影响（p >0.05）。同时,附属物与结皮对粗枝猪毛菜种子的萌发还具有交互作用,表现为显著抑制种子萌发（p <0.01）。可见,生物土壤结皮对具有不同附属物的荒漠植物种子萌发具有不同的影响,进而造成维管植物种子萌发的空间异质性,影响维管植物分布和多样性。     

生物结皮中齿肋赤藓叶片细胞显微与亚显微结构特征

利用光学显微镜和透射电镜,对新疆古尔班通古特沙漠生物结皮中齿肋赤藓叶片细胞的结构特征进行了观察研究。结果表明,齿肋赤藓叶片边缘背卷、中肋粗壮,多数叶片中上部具两层细胞,基部为单层细胞; 透射电镜下细胞壁较厚,具疣状突起,且细胞壁通道较多,细胞中叶绿体、细胞核、线粒体、微体、液泡等细胞器明显。其中,叶绿体中基粒片层结构和类囊体清晰,纵向排列,细胞膜和叶绿体双层膜系统保持完好。表明生物结皮中齿肋赤藓对干旱环境具有较强的结构适应性。     

生物土壤结皮对荒漠区土壤微生物数量和活性的影响

生物土壤结皮对荒漠生态系统的维持与改良发挥着重要作用。土壤微生物可敏感地指示土壤质量,是衡量荒漠区生态健康程度的重要生物学特征,而对荒漠区生物土壤结皮与土壤微生物关系知之甚少。本研究设计了两组对比试验。一组以腾格里沙漠东南缘的1956、1964、1981、1991年的植被固沙区结皮下的沙丘土壤为对象,以流沙区和天然植被区为对照。另一组以植被固沙区人为干扰生物土壤结皮下的沙丘土壤为研究对象,以未干扰结皮下的沙丘土壤为对照。结果表明：腾格里沙漠东南缘植被固沙区的藻-地衣和藓类结皮均可显著提高土壤可培养微生物的数量和基础呼吸（P<0.05）;适度人为干扰生物土壤结皮不会显著影响土壤可培养微生物的数量和基础呼吸,而严重人为干扰结皮可显著降低土壤可培养微生物的数量和基础呼吸,指示严重人为干扰结皮可导致荒漠区土壤质量下降;土壤可培养微生物的数量和基础呼吸也因结皮演替阶段的不同而有所不同,演替晚期的藓类结皮下土壤微生物数量和基础呼吸显著高于演替早期的藻-地衣结皮（P<0.05）;土壤可培养微生物的数量和土壤基础呼吸与固沙年限均存在显著的正相关关系,随着沙丘固沙年限的增加,结皮层增厚,结皮下土壤微生物数量及基础呼吸显著增加（P<0.05）;生物土壤结皮下土壤可培养微生物数量和基础呼吸呈现显著的季节变化,表现为夏季>秋季和春季>冬季。因此,腾格里沙漠东南缘植被固沙区的生物土壤结皮提高了土壤微生物数量和活性,表明生物土壤结皮有利于荒漠区土壤及荒漠生态系统的恢复。     

固沙植被区生物土壤结皮中蓝藻群落的多样性

采用非培养法对腾格里沙漠沙坡头固沙植被区的蓝藻多样性进行了研究,通过蓝藻通用引物PCR扩增其16S rDNA序列并构建16S rDNA文库,对阳性克隆进行测序、比对分析和构建系统发育树,同时通过Shannon-Weaver多样性指数、Chao和ACE丰富度指数及Simpson优势度指数对蓝藻多样性进行比较分析。结果表明:腾格里沙漠沙坡头地区蓝藻可分为5大类:颤藻目(Oscillatoriales,64.55%),色球藻目(Chroococcales,1.82%),念珠藻目(Nostocales,16.36%),宽球藻目(Pleurocapsales,6.82%)和未分类蓝藻(10.45%)。人工固沙植被区经过57年的恢复,蓝藻群落Chao和ACE丰富度指数均明显小于天然植被区(恢复逾100年),而且其群落结构与天然植被区仍然存在着统计学显著差异的区别,说明荒漠区生态系统微生物多样性的恢复是一个长期的过程。     

温度对生物土壤结皮斑块土壤氮矿化作用的影响

以腾格里沙漠东南缘天然植被区藓类结皮、藻地衣结皮斑块荒漠土壤为研究对象,采用原状土培养法,在人工气候箱中设置不同温度（-10、5、15、25、35、40 ℃）培养14 d,测定土壤样品在培养前后NH+4-N和NO-3-N含量,分析两种生物土壤结皮斑块土壤净硝化和净矿化速率对温度的响应。结果表明：①低温培养条件下（-10~15 ℃）土壤氮转化以固持态为主,随着温度升高,尤其当温度超过25 ℃后,藓类结皮、藻地衣结皮斑块土壤净硝化和净氮矿化速率显著提高（p<0.05）;②同一温度培养下,以藓类结皮发育为主的土壤氮转化水平较高,净硝化速率和净氮矿化速率以及无机氮的积累明显大于以藻地衣结皮发育为主的土壤;③两种生物土壤结皮斑块土壤净氮转换速率（硝化和矿化）Q10值在2.46~3.33间波动,其中藓类结皮斑块土壤氮转换对温度的敏感性较高。此外,在土壤氮总矿化过程中,硝化过程具有较强的温度敏感性。高温促进了土壤净氮矿化水平,增加土壤氮有效性,因此可能会对荒漠生态系统的初级生产力产生正向影响作用。