生物土壤结皮提高生态系统碳汇能力研究进展

生物土壤结皮是由土壤微生物、藻类、地衣和苔藓植物等孢子植物类群与土壤形成的有机复合体,具有极强的生态适应性,广泛分布于陆地生态系统中。对于生物土壤结皮的研究过去主要集中在干旱荒漠地区的生态修复方面,近年来研究发现,生物土壤结皮可以有效固定CO₂等温室气体,实现生态环境的良性循环。研究生物土壤结皮形成、发育过程的特点,合理推广利用生物土壤结皮,可以改善生态环境、提高固定CO₂效率和降低温室效应。文中综述了生物土壤结皮国内外相关研究最新进展,总结了生物土壤结皮的种类和对生态的积极作用,分析其对减缓温室效应的作用机理,并对未来研究重点进行展望,以加深对生物土壤结皮的认识,促进其在环境修复方面的推广应用。     

沙漠生物土壤结皮国外研究概况

生物土壤结皮在干旱和半干旱生态系统中具有重要的作用。本文结合W illiam s研究综述和近年来发表的论文,介绍了国外对生物土壤结皮研究的状况和发展趋势。提高人们对沙漠生物土壤结皮在稳定土壤、防止风蚀和输入大气氮等生态功能的认识,更好地保护沙漠中由微小植物组成的十分脆弱的生物土壤结皮。     

沙漠生物结皮国内研究现状

生物结皮既是沙漠地区最具特色的微自然景观,也是流动沙丘固定的标志,同时,在防风固沙、系统养分循环以及生态环境变化等方面扮演着重要的角色。2000年以后,我国的研究者紧密结合专业优势和地域特点,全方位地开展了生物结皮研究,并取得了明显的结果。本文从生物结皮的生物组成、结构与发育特性、物理化学特性和酶活性、生态作用、干扰的影响、生物结皮分布特征以及生物结皮人工接种固沙技术等方面论述了目前的研究现状,希望能够为今后的研究提供参考和借鉴。     

不同放牧强度对辽西沙地生物结皮理化性质及土壤酶活性变化的影响

通过对辽西地区不同放牧强度样地上藻结皮、藓结皮2类生物结皮理化性质、土壤酶活性的变化情况进行的调查研究,结果表明:不同程度放牧样地恢复区内藓结皮的有机质含量、结皮厚度、全氮、全磷、全钾、微生物碳、微生物氮、土壤含水量等均高于藻结皮,土壤中脲酶、蛋白质酶活性整体也是藓结皮优于藻结皮;中度、轻度放牧样地恢复区2种结皮土壤脲...     

沙漠生物结皮层覆盖对风沙土水分蒸发特征的影响

生物结皮作为流动沙丘固定的标志之一,影响着风沙土水文的变化特征。本文研究结果表明：生物结皮覆盖直接影响着风沙土水分的再分配过程;不同类型生物结皮对土壤自然含水状况和降水再分配的影响不同。生物结皮覆盖对0～5cm土层的土壤自然含水量具有一定的保护作用。同时,随着土层深度的增加,不同覆盖状态下,土壤自然含水量发展趋势不同。沙土表层覆盖方式和降水条件不同时,生物结皮层覆盖均不能有效地阻止水分的蒸发过程,并因生物结皮类型的差异,表现出不同的变化趋势。     

生物结皮层土壤微生物含量的变化

在库布齐沙漠研究了不同类型生物结皮层土壤微生物含量的变化.结果表明藻类或苔藓类生物结皮层微生物含量均显著高于流动沙土,同时生物结皮层微生物含量也高于下层土壤的微生物含量,说明沙漠地区生物结皮不仅是土壤养分活动的中心,也是土壤微生物富集的中心.并且,沙丘不同部位、人工或天然植被类型的不同等对藻类或藻类-苔藓类生物结皮层或2～10 cm土层三大微生物含量具有不同程度的影响.     

沙漠化土地治理开发与改土培肥效果

通过沙地不同人工植被土壤养分含量的测定,认为农田综合开发、洪淤造田是沙漠化土地改土培肥的最好措施之一。在沙地人工植被建立后,土壤结皮是主要的养分富集中心,并因植物品种的差异其厚度不同,结皮的形成是缓慢的。同时强调了沙漠化土地开发应遵循预防为主、治理在前,适度、渐进、因地制宜的原则。     

沙漠化土地治理开发与改土培肥效果

通过沙地不同人工植被土壤养分含量的测定,认为农田综合开发、洪淤造田是沙漠化土地改土培肥的最好措施之一.在沙地人工植被建立后,土壤生物结皮是主要的养分富集中心,并因植物品种的差异其厚度不同,但生物结皮形成缓慢.同时强调了沙漠化土地开发应遵循预防为主,治理在前、适度、渐进、因地制宜的原则.     

毛乌素沙地油蒿植冠下生物结皮分布特征及其影响因素研究

在毛乌素沙地采用样线法调查了油蒿植冠下生物结皮分布状况并对其影响因素进行了分析。结果表明:油蒿植冠下生物结皮厚度分布不均匀,生物结皮厚度的最大值出现在距油蒿根部20 cm处,厚度值为0.84 cm,20 cm处向外生物结皮厚度呈环带状降低,距离每增加10 cm生物结皮厚度平均下降约0.07 cm。东南方向上生物结皮分布半径长于其他3个方向,西北方向生物结皮分布半径短于其他方向;距油蒿根部相同距离处东南方向生物结皮最厚,西北方向生物结皮最薄。油蒿植株下生物结皮的分布与枯落物的分布关系密切,枯落物是影响油蒿植株下生物结皮形成的重要因素,同时枯落物的分布又受到油蒿植冠形态和当地风况的影响。     

沙漠藻固沙结皮的研究与问题探讨

本文综合分析了沙漠藻结皮研究的现状,并结合自己的研究,探讨了沙漠藻固沙结皮的形成与植被发育的关系、沙漠藻结皮人工接种效果,提出了藻沙粒结皮是沙漠藻结皮的早期形式,探讨了进一步研究沙漠藻固沙结皮的关键技术问题。     

森林环境——土壤、生物、地形的生态因子

一、森林与土壤的生态关系土壤是生态系统中物质与能量交换的重要场所,又是生态系统中生物部分和无机环境部分相互作用的产物。森林植物和土壤之间有着频繁的物质交换,彼此强烈影响。因此,土壤是一个重要的生态因子。 1.土壤的物理性状与森林的关系土壤物理性状是指土壤质地、结构、容量、孔隙度等因素。本文着重介绍土壤质地     

荒漠藻人工生物结皮固沙成效调查

本文探讨了荒漠藻人工生物结皮和固沙措施的关系,结果表明：固沙措施不同,生物结皮形成特征不同。单纯的人工造林固沙措施,生物结皮出现的样方概率平均为66.5%,生物结皮盖度平均为68.8%。而采取沙障固沙造林措施,生物结皮出现的样方概率平均为86.3%,生物结皮盖度平均为70.2%。     

固沙措施对人工生物结皮层养分和颗粒组成的影响

采用野外取样和室内分析测定方法,研究了不同沙障规格、流动沙地不同部位和喷洒人工生物结皮后生长时间等对人工生物结皮层养分和颗粒组成特征变化的影响。结果表明:0.5 m×0.5 m沙障网格保护下人工生物结皮层有机质、速效氮、速效磷含量分别是1.0 m×1.0 m沙障网格保护下的1.13倍、1.51倍和1.36倍,物理性粘粒、粘粒含量分别是1.0 m×1.0 m沙障网格保护下的1.09倍、1.03倍。丘间地和背风平缓沙丘的人工生物结皮更有利于颗粒物质沉积和养分含量的增加,并随着人工生物结皮接种后生长发育时间的延长,人工生物结皮层的养分含量、颗粒物质含量明显增加,其固沙效果也随之增强。     

酸雨胁迫下乡土植物根际土壤的化学行为

根标是指围绕植物活根周围的土壤微域,由于受根系生物活动的影响,在物理、化学和生物特性上不同于原土体.     

细菌和孢子植物可以固沙

中国科学家在对新疆准噶尔盆地古尔班通古特沙漠的研究中发现,细菌和藻类、地衣、苔藓等孢子植物在固沙方面作用巨大。中国科学家在1000至2000倍的电子显微镜下,看到了“生物结皮”的真实结构,细小的沙粒并不是以单独颗粒的形式存在,而是被微生物形成的黏液粘连,或者被藻类、地衣和苔藓的假根捆绑起来。目前“生物结皮”的生长替代过程在实验室得到模拟,微生物、藻类、地衣和苔藓分别形成了完整的结皮,同时还证明了其降低沙粒粒径、固氮肥壤的作用。科学家乐观地预测,利用“生物结皮”机理进行固沙的新技术将成为人类治理风沙灾害的一种选择…     

人工培育苔藓结皮生长特征对浇水间隔期的响应

苔藓结皮是由苔藓、微生物和土壤形成的复合体。所需苔藓种源不足一直是野外工程化生物结皮恢复的瓶颈。土壤水分是限制苔藓结皮繁育的重要因素,分析浇水间隔期对苔藓结皮生长的影响,可为苔藓结皮的人工培育提供理论依据。在科尔沁沙地开展5个浇水间隔期(每次浇水间隔3 d、5 d、7 d、10 d、15 d)苔藓结皮培育试验,测定苔藓植物的植株高度、植株密度、覆盖度,以及苔藓结皮层的厚度和干重,分析苔藓结皮生长特征对浇水间隔期的响应。结果表明：(1)苔藓结皮具有较强的耐旱性,浇水间隔期5 d条件下苔藓结皮生长状况最优,苔藓植物的植株高度、植株密度、覆盖度以及结皮层的厚度和干重均最大,分别为2.2 mm、12.64株·cm^-2、94%、2.6 mm、0.32 g·cm^-2;苔藓结皮在轻度干旱条件下的生长特征优于过度湿润环境,其培育和拓殖在干旱半干旱退化生态系统的近自然恢复中具有较大的应用潜力;(2)10 d以上的干旱期对苔藓结皮的生长发育有显著影响,相比浇水间隔期5 d、15 d的苔藓植物的植株高度、植株密度、覆盖度、结皮层厚度及结皮层干重分别下降59.4%、...     

沙漠苔藓结皮层土壤风化淋溶特征探讨

土壤风化淋溶作用对土壤形成、发育具有特别重要的影响,而流动风沙土固定的显著特征就是地表形成生物土壤结皮层(BSC),并影响其养分循环和维管植物群落发育。因此,探讨BSC土壤风化淋溶变化特征对进一步认识BSC生态功能及其和风沙土发育的关系具有现实意义。采用野外典型样地取样和室内分析方法,研究了沙漠区人工固沙植被不同年龄下BSC土壤风化淋溶系数变化。结果表明,随着BSC形成时间的增加,BSC各盐基(SiO_2除外)氧化物含量总体呈现出增加的趋势,并且高于对照风沙土;BSC土壤ba值逐渐增加,盐基淋溶较弱,并引起MgO、CaO含量的增加;相对于风沙土,BSC层土壤μ值、Saf值或Sa值逐渐降低,风化程度较强。干旱风沙环境下,BSC土壤存在着盐基淋溶和风化过程,其数据变化值则随着BSC形成时间增加而变好,成土作用明显,保肥能力强。     

沙漠人工生物结皮层理化特性研究

在库布齐沙漠测定了人工生物结皮层的养分含量和颗粒物质的组成,结果表明：采取人工接种技术形成的生物结皮层同样具有养分富集的特征,速效氮、全氮、速效磷、全磷和有机质含量分别比固定沙地增加5．5％、70．0％、59．4％、53．96％和48．9％。与天然形成的生物结皮层养分含量相比,人工生物结皮层各养分（速效磷除外）含量较低,颗粒组成含量和天然形成的生物结皮层颗粒组成含量几乎一致,说明人工接种技术形成的生物结皮层颗粒物质组成和天然生物结皮相同。     

半干旱黄土高原生物结皮处理下集水造林的初步研究(英文)

集水措施是干旱半干旱地区解决因降雨少且季节间分配不均带来的水资源短缺的主要措施之一,有关微集水区防渗处理材料及其防渗效果的研究也已广泛开展。本文通过5 年(1992-1996)的野外试验对半干旱黄土高原微集水系统生物结皮覆盖对造林的影响进行了研究。结果表明,结皮接种3 年后,集水区表面大部分为结皮所覆盖,其集水功能已经部分地表现出来。在春季3 个典型时段内浅层土壤含水量与对照相比显著提高(0.05 水平),1m 土层内春季月均含水量均比对照提高了0.9%–6.04%。同时在研究期末(1996 年)结皮处理的样地内树木个体的树高(H)、胸径(DBH)和地径(DGL)均较对照有显著提高(0.05 水平),提高幅度分别为22.38%、17.34%和20.49%。作为一种生物防渗材料,生物结皮具有无污染、自我繁殖、使用期长和投入小等特点,因此很可以作为西部大开发中植被恢复的主要集水材料,进一步的工作应放在干旱环境下当地适宜结皮种类的选择及其快速繁殖技术上。     

科尔沁沙地生物结皮与其他植被覆盖耗水率的研究

本研究对科尔沁沙地生物结皮与差巴嘎蒿灌木林、小叶锦鸡儿灌木林、樟子松疏林、草地、裸沙0~180 cm土壤层的水分进行调查。研究表明:雨后10 d生物结皮样地的耗水率比差巴嘎蒿灌木林、小叶锦鸡儿灌木林、樟子松林、草地和裸沙样地分别降低64.00%、76.85%、61.17%、78.21%和19.07%;生物结皮样地相对其他植被覆盖样地在不同层次(0~40 cm、80~180 cm)土壤的耗水量最低,40~80 cm土壤层裸沙样地耗水量最低,但与生物结皮样地没有差异性;雨后第4 d差巴嘎蒿灌木林、小叶锦鸡儿灌木林、樟子松林、草地样地在0~40 cm土壤层水分显著开始下降,裸沙样地在20~40 cm土壤层,生物结皮样地在0~20 cm土壤层水分含量显著降低;差巴嘎蒿灌木林样地80~100 cm土壤层从第3 d开始水分显著下降,小叶锦鸡儿灌木林样地在100~120 cm、140~180 cm土壤层从第2 d开始水分显著下降,樟子松林样地在60~120 cm土壤层从第3 d开始水分显著下降,草地样地在40~60 cm、80~100 cm土壤层从第3 d开始水分显著下降。