荒漠地衣固沙固碳缓解沙尘暴及全球变暖的可行性研究

基于多年来对我国荒漠地衣物种多样性及其固沙生物学与营养繁殖生物学进行综合研究的科学积累，围绕沙尘暴及全球变暖给人类带来日益严重的威胁，本项目拟通过荒漠地衣生态改建，将沙漠变为以地衣为优势的微型生物固沙地毯以缓解沙尘暴肆虐；通过地衣生态改建以挖掘石漠及砾漠的地衣碳汇功能以及以地衣为主的地毯式沙漠微型生物碳汇功能以减缓全球变暖，针对以下科学问题进行探索与研究：⑴对石漠、砾漠及沙漠上自然形成的地衣固碳能力及固碳量进行测定与估算；对石漠、砾漠及沙漠地衣碳汇潜力进行研究和评估；为通过地衣生态改建，将石漠及砾漠变为地衣碳汇，将沙漠变为地衣固沙地毯和地衣碳汇，以缓解沙尘暴肆虐以及减缓全球变暖的可行性提供科学依据。⑵通过荒漠地衣物种多样性及其菌藻共生重建生物学研究，为荒漠地衣生态改建进行优良种质资源储备。⑶通过荒漠地衣型菌藻共生重建生物学研究，为探索地衣型菌藻共生体之间彼此识别的途径和机理积累数据。

本课题在总结了干旱地区人工-自然演替生态系统的沙坡头模式基础上，提出了荒漠地衣生态移植的干旱沙漠治理新思路。沿着该思路拟定了四部科学研究路线图：①调查研究荒漠结皮微型生物中优势类群地衣物种多样性及其群落结构；②进行结皮微型生物中的优势类群地衣的菌藻分离、培养及其共生实验研究；③通过接种技术进行菌藻野外接种移植试验；④通过荒漠地衣石果衣真菌的基因组分析进行地衣抗旱基因筛选，为创制具有高抗旱性的转基因草皮植物进行研究，最终目标在于将干旱沙漠变为大棚种植业基地。.首先，完成了路线图①，成果见文章1（刘萌，魏江春*2013）和4（Yang Jun & Wei Jiang-Chun 2014）。.其次，路线图②获得了明显进展，实验表明，石果衣（Endocarpon pusillum Hedwig）的年固碳总量约为3.885g m-2year-1,若将腾格里沙漠铺上石果衣结皮，则沙漠的年固碳量可增至3.143×109 kg C year–1。成果见文章2（Ding Li Ping, Zhou QiMing & WEI JiangChun* 2013）。此外，对荒漠微孢衣(Acarospora schleicheri (Ach.) Massal.)、节瘤微孢衣(A. nodulosa(Dufour)Hue)、微孢衣(Acarospora sp.)、盘型双缘衣(Diploschistes diacapsis)、双缘衣(Diploschistes sp.)和山蒂黄衣(Xanthomendoza montana (L. Lindblom) Sochting, Karnefelt & Kondratyuk)六种地衣的共生菌和共生藻进行了成功的分离和培养。通过分子系统学方法证实了它们分别来自各自母体地衣物种。同时，对其中荒漠微孢衣真菌和节瘤微孢衣真菌及其相同的共生藻褪色共球藻(Trebouxia decolorans Ahmadjian)进行了优化培养，经过菌藻共生培养后在扫描电镜下显示，分离自两种地衣各自的褪色共球藻细胞分别被分离自各自地衣体内的真菌纯培养物中的菌丝所包围，从而分别初步建立了上述两种地衣共生菌、藻之间的体外共生关系。. 路线图③正在进行试验中。 . 路线图④中的初步成果，完成了荒漠地衣石果衣的基因组分析，见文章3（Yan-Yan Wang et al.）。