荒漠植物物种多样性变化对生物结皮影响研究

In recent years, as a special structure of the soil surface of desert ecosystem, the microbiotic crusts have been attracting people's attention gradually, and became a focus topic of scholar at home and abroad. Field control tests were conducted in this research at fixed-point and regular basis, putting plant species diversity and environmental characteristic,microbiotic crusts together，exploring the effect of plant species diversity on the crust. First, under the condition of the microbiotic crust, analyze the changing mode and effects on soil physicochemical properties of desert plant species diversity change, including nutrient variation ,organic content, water binding capacity , acid or basic physical and chemical properties, revealing the effect mechanism of desert plant species diversity changes on the growth environment of microbiotic crusts; and then exploring the action mechanism of desert plant species diversity changes on the growth process of microbiotic crusts through experiment, to reveal the influence rules of microbiotic crusts' formation and development, evolution and composition types. Eventually, verify the ecological function of microbiotic crusts on soil organic carbon, nitrogen fixation, water-holding capacity, nutrient cycling, clarifying the ecological mechanism and significance of desert plant species diversity changes and microbiotic crusts in soil-plant recovery processing.

近年来，生物结皮作为荒漠生态系统土壤表皮的特殊结构，逐渐引起人们的关注，并成为国内外学者的研究热点。本研究采用定点定期野外控制试验，将植物物种多样性与环境特征、土壤生物结皮相结合，探究植物物种多样性变化对生物结皮的影响。首先，分析荒漠植物物种多样性变化对生物结皮条件下土壤理化性质的改变方式和作用程度，包括养分变化、有机质含量、持水性、酸碱性等理化性质，以揭示荒漠植物物种多样性变化对生物结皮生长环境的影响机制；进而通过试验探究荒漠植物物种多样性变化对生物结皮生长过程的作用机制，揭示其对生物结皮形成发育、演变及组成类型的影响规律。最终，探明生物结皮在土壤有机质、固氮、持水能力、养分循环等方面的生态功能，阐明荒漠植物物种多样性变化与生物结皮在土壤-植物恢复过程中的生态机理及意义。

以古尔班通古特沙漠南缘阜康北沙漠为靶区，设置定点定期野外控制试验单元，并开展多形式的控制试验及采集植物、土样等样品，对植物、苔藓生物结皮的生理及土壤理化指标测试分析，探讨土壤养分的空间分异规律，分析土壤养分与荒漠植物数量特征的相关关系，控制不同要素下苔藓结皮的光合、碳释放及生理生态，确定生物结皮与荒漠植物互作贡献的数据集。基于互作数据集的实测数据，构建了互作数据集-互作规律关系，实现荒漠植物与生物结皮间互作关系，提出适宜荒漠植物与生物结皮相结合的植物-土壤的修复新思路。.短命植物长期形成了独特的化学计量特征，揭示了个体尺度上异速增长规律、种群尺度异速增长规律、群落尺度异速增长规律。揭示了短命植物受N、P限制的同时更易受N限制，验证群落尺度上具有较高一致的生物学特征。.通过对土壤理化属性的主成分分析，探究有效N限制荒漠短命植物生长，而有机质、有机碳、有效P、全N、速效K和全P起促进作用，进而表明生物结皮和非生物结皮对植物多样性的作用具明显差异，生物结皮下土壤养分更加促进植物多样发展。.齿肋赤藓叶肉细胞超微结构、生理生化指标与NaCl浓度和天数密切关系，探明有明显阈值响应，探讨该植物的细胞器及生理代谢协同抵抗盐胁迫，揭示齿肋赤藓结皮对盐逆境有较强的潜在适应能力。.模拟不同降雨量、温度、等量脉冲降雨和氮沉降的情景，分析齿肋赤藓生物结皮的碳释放总量、释放时间、初始速率和释放趋势，揭示不同因子对碳释放特征的影响；解释对生物结皮在土壤-大气界面碳释放过程，验明诸要素对苔藓类结皮的生物地球化学循环影响关系。.单一的荒漠植物及生物结皮模式使土壤质量受一定程度限制，合理荒漠植物与生物结皮嵌套模式利于土壤质地，有助于植物及土壤修复效益。建立生物结皮与荒漠植物互作贡献的数据集，揭示荒漠植物与生物结皮的互作规律，补充干旱区荒漠植物-生物结皮生态学的研究成果，为该地区合理适宜植物-土壤修复政策制定提供科学依据。