摘要：干旱半干旱地区生物结皮与草本植物互生,发挥了重要的水土保持价值,但二者的耦合作用对坡面土壤产流-入渗过程与机理的影响尚不清楚。本研究利用人工模拟降雨试验,设计裸土、生物结皮、长芒草、长芒草+生物结皮4种坡面处理,研究生物结皮与草本植物的产流-入渗过程与径流水动力学特征。结果表明:2个有生物结皮处理的坡面产流量变化平稳。4种处理的总产流量大小分别为:生物结皮>长芒草+生物结皮>裸土>长芒草,说明生物结皮具有抑制土壤水分入渗的作用,而长芒草可促进土壤水分入渗。在土壤深度为16和24 cm处,生物结皮处理的累计入渗量均小于长芒草+生物结皮处理,且差异显著,说明随着土壤深度增加,长芒草会减小生物结皮抑制水分入渗的作用。除了裸土坡面的弗劳德数(Fr)大于1以外,其余3种处理的Fr值小于1,属于缓流。生物结皮、长芒草和长芒草+生物结皮处理坡面的径流动能比裸土坡面分别减少83.3%、59.5%和88.1%。综上,水动力学参数的变化说明生物结皮调控径流的作用大于长芒草。

摘要：为研究生物结皮对土壤气体传输、水力传导特性的影响,在陕北水蚀风蚀交错区,以4种处理土样(无结皮、去结皮、3 a生结皮和7 a生结皮)为研究对象,进行土壤导气率、饱和导水率和入渗速率的测定分析.结果表明:在土壤吸湿和脱湿过程中,相同土壤含水率所对应的土壤导气率值不同,且脱湿过程的导气率值高于吸湿过程;生物结皮导致土壤导气率降低;由于生物结皮的存在,土壤总孔隙度和毛管孔隙度增加,在增强土壤持水性的同时降低了土壤的导水性;生物结皮生长年限越久,土壤水分入渗的能力显著降低;3种入渗模型中Horton模型的决定系数R2的值大于同处理下其他模型,该模型更适合于用来模拟该区域生物结皮覆盖下的土壤入渗特征.

摘要：生物结皮在旱区荒漠养分循环和碳氮固存等生态系统功能方面发挥着重要作用,尤其能通过光合作用固定CO_(2),从而提高土壤有机碳含量。目前有关区域尺度生物结皮土壤有机碳认知的缺乏在一定程度上制约了土壤碳库的精准预测。本研究选取毛乌素沙地全域(4.22万km^(2))内45个样地,测算了藓结皮和藻结皮两类典型生物结皮及其下土壤的有机碳含量(SOC)和密度(SOCD),并结合气候、土壤和植被等指标,深入探讨了区域尺度下生物结皮有机碳的空间分布特征及其主控因素。结果表明:1)与裸沙相比,生物结皮显著提升了土壤有机碳含量和密度,且藓结皮及其下土壤有机碳含量(4.93 g·kg^(-1))和密度(0.41 kg·m^(-2))均高于藻结皮(1.89 g·kg^(-1)、0.18 kg·m^(-2))。2)区域尺度上,生物结皮的有机碳含量和密度具有明显的空间分布特征,呈现出由东北-中部、西部-东南方向递减的带状分布与块状镶嵌分布。3)生物结皮及其下土壤有机碳含量和密度主要受气候、土壤和植被的综合影响,并因生物结皮类型而异,藓结皮主要受年均最高温和蒸散力的影响,而藻结皮主要受水蒸气分压的影响。

摘要：生物结皮是干旱半干旱地区重要的地表活体覆盖物,其通过光合固碳影响土壤有机碳、活性碳组分的含量及其稳定性。目前有关生物结皮中有机碳变化特征的研究非常有限。本研究在毛乌素沙地沿降水梯度从西北向东南选择了两类典型的生物结皮(苔藓结皮、藻结皮),直线跨度188 km,通过测定土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒态有机碳(POC)和易氧化有机碳(ROC),探讨生物结皮对土壤有机碳稳定性的作用及其对降水梯度的响应,并基于藓类植物凋落物分解试验解析降水变化对其碳分解过程的影响。结果表明:1)两类生物结皮覆盖均显著提高了SOC和MBC、DOC、POC、ROC等活性碳组分含量及SOC稳定性,其中,藓结皮对SOC的提升作用为藻结皮的1.6~2.6倍。2)两类生物结皮SOC含量最低点均出现在西北样地(分别为6.43、14.50 g·kg^(-1)),随降水升高,SOC总体上呈现递增的趋势。3)随降水的升高,藓类凋落物所需的分解时间逐渐减少,研究期内(7月至次年2月)的分解系数在0.010~0.014,显著低于维管植物,自西北向东南3个样地藓类凋落物的碳释放量分别为8.09、10.89、12.88 g·kg^(-1)。4)典范对应分析显示,水蒸气分压力、实际蒸散量、年均温、地表向下短波辐射、潜在蒸散量、饱和水汽压差等是影响SOC及其活性碳组分含量的关键气候因子,粉粒含量是影响其含量的主要土壤因子。

摘要：对实验室分离荒漠生物结皮中的具鞘微鞘藻〔Microcoleus vaginatus(Vauch.)Gom.〕、眼点伪枝藻(Scy-tonema ocellatum Lyngb)、地木耳(Nostoc commune Vauch.)3种蓝藻分别进行了培养,利用正交设计的方法研究了pH值、K+、Ca2+、Mg2+4种理化因子对其生长的影响,初步探讨了3种蓝藻在实验室内生长所需的最适生理条件。研究结果表明,具鞘微鞘藻的最适生理条件:pH值为8,Ca2+浓度为3.54×10-5mol/L,Mg2+浓度为5.1×10-5mol/L,K+浓度为1.345×10-5mol/L;眼点伪枝藻的最适生理条件为:pH值9,Ca2+浓度为1.77×10-5mol/L,Mg2+浓度为5.1×10-5mol/L,K+浓度为2.69×10-5mol/L;地木耳的最适生理条件为:pH值为10,K+浓度为5.38×10-5mol/L,Ca2+浓度为1.77×10-5mol/L,Mg2+浓度为1.02×10-4mol/L。

摘要：为探究生物结皮发育驱动下土壤水蚀特征及机理,选取苔藓发育为优势种的退耕样地,设计5个盖度等级(1%~20%,20%~40%,40%~60%,60%~80%,80%~100%),以裸地为对照,在不同水流剪切力(6.12~19.64 Pa)下进行冲刷试验。结果表明:结皮发育显著影响土壤养分含量,且高盖度结皮覆盖下养分表聚效应更加明显。生物结皮发育显著影响土壤分离能力,裸地土壤分离能力[1.4656 kg/(m^(2)·s)]为生物结皮[0.0042~0.4682 kg/(m^(2)·s)]的3.58~348.95倍,裸地细沟可蚀性(0.2935 s/m)为生物结皮(0.0010~0.0822 s/m)的3.57~293.50倍。相对土壤分离能力及细沟可蚀性均随结皮盖度增加呈指数函数衰减,结皮冲破时间随结皮盖度增加呈指数函数增长;非线性回归分析表明,土壤分离能力可用水流剪切力、生物结皮盖度和土壤黏结力进行模拟(NSE=0.749)。综上,生物结皮发育显著提升土壤抗侵蚀性能,研究结果可为半湿润区水土流失防治及生物结皮管理利用提供理论参考。

摘要：为探究不同盖度生物结皮对入渗特征的影响,在红壤丘陵区咸宁选取第四纪黏土发育土壤(S型)和泥质页岩发育土壤(N型)上的生物结皮,设计6个盖度水平(裸地,1%~20%,20%~40%,40%~60%,60%~80%,80%~100%),使用微型圆盘入渗仪(mini disk)测定土壤入渗过程,探究入渗过程的影响因素,同时采用3种常见的入渗模型对入渗过程进行拟合,并评价模型适用性。结果表明:(1)相对于裸地,生物结皮发育提高土壤有机质和黏粒含量,增加结皮厚度和生物量,降低砂粒含量。(2)第四纪黏土发育土壤水分入渗特征随生物结皮盖度的增加而逐渐降低,初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率、非饱和导水率的变化范围分别为0.25~1.55,0.13~0.91,0.17~1.11,2.04~8.48 mm/min。泥质页岩发育土壤除40%~60%盖度砾石含量较高,土壤水分入渗也随盖度的增加而逐渐减小,80%~100%盖度的初始、平均和稳定入渗率较裸地分别降低91.14%,87.64%和91.30%,生物结皮的存在阻碍土壤水分入渗。冗余分析表明,对于第四纪黏土发育土壤,生物量(54.30%)对其入渗特征的解释度最高,泥质页岩发育土壤则为盖度(39.30%)和砾石含量(34.00%)。(3)Horton模型、Kostiakov模型、Philip模型3种主流入渗模型中Horton模型拟合效果最优。研究结果可为揭示湿润区生物结皮水分运移规律提供科学参考。

摘要：生物结皮是喀斯特生态系统中重要的地表覆盖植被,在石漠化土地恢复和生态治理工程中扮演着关键角色。通过土壤农化学分析方法研究不同石漠化等级下各类型生物结皮对其下层土壤理化性质的影响,对于探索喀斯特生态脆弱区土壤的形成发育及土壤环境的稳定至关重要。研究结果表明:在结皮层中全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾、土壤有机碳、土壤田间持水量、土壤孔隙度均表现为苔藓结皮>混生结皮>地衣结皮>藻类结皮(P地衣结皮≥混生结皮≥苔藓结皮(P>0.05)。生物结皮下0—5 cm和5—10 cm土层理化性质的变化规律与结皮层相似。整体上看,生物结皮在潜在-轻度和中度-强度这两种典型石漠化区域内,对下层土壤理化性质改善有较好的影响,土壤恢复指数体现为苔藓结皮>混生结皮>地衣结皮>藻类结皮,不同类型的生物结皮对下层土壤理化性质的影响随着土层的加深而减小。在撒拉溪研究区中,对比空白组,苔藓结皮、混生结皮和藻类结皮的土壤养分恢复指数分别为25.1%、18.6%、10.4%和6.3%;而在花江研究区中,苔藓结皮、混生结皮和藻类结皮的土壤养分恢复指数分别为25.8%、18.9%、7.6%和5.7%。除pH值外,不同类型的生物结皮各土层间土壤理化性质均呈显著相关。生物结皮能有效改善土壤的理化性质,增加土壤养分含量,提升土地承载力与抗侵蚀能力,加速石漠化地区土壤养分的积累及恢复,平衡土壤环境稳定,为植被的生长发育提供良好的先决条件。因此研究并掌握喀斯特石漠化地区生物结皮对土壤理化性改良机理及其与土壤环境的交互机制进而对研究喀斯特生态系统的生物多样性建设,物质能量循环及石漠化生态治理措施等意义重大。

摘要：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12ml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4.5mm;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。

摘要：为探明三峡库区生物结皮对土壤分离过程的影响及机制,以湖北省秭归县王家桥小流域为研究区域,选取以苔藓为优势种的生物结皮样地,以无结皮覆盖的裸地为对照,设计5个结皮盖度水平(1%~20%、20%~40%、40%~60%、60%~80%和80%~100%),采集原状土样,进行不同侵蚀动力条件下(水流剪切力4.89~17.99 Pa)的冲刷试验,建立生物结皮盖度与土壤分离能力、细沟可蚀性和临界剪切力间的定量关系,明确影响土壤分离过程的主要因素并阐明其作用过程。结果表明,生物结皮盖度显著影响土壤分离,裸地的土壤分离能力(0.160 kg/(m^(2)·s))为生物结皮土壤(0.008~0.081 kg/(m^(2)·s))的1.9倍~21.0倍,裸地的细沟可蚀性(0.018 7 s/m)为生物结皮土壤(0.009 5~0.000 9 s/m)的2.0倍~20.0倍;相对土壤分离速率和细沟可蚀性均随结皮盖度的增加呈指数衰减;通径分析显示土壤分离能力主要受结皮盖度、土壤黏结力和沙粒含量的影响,细沟可蚀性主要受结皮盖度和土壤容重的影响;非线性回归表明,土壤分离能力可用水流剪切力、黏结力和结皮盖度的幂函数进行模拟(NSE=0.947)。综上,三峡库区生物结皮的发育有效增强了土壤侵蚀阻力,其抑制土壤分离主要通过地表覆盖的直接保护作用和土壤属性的间接改变作用。