斑块尺度生物结皮物种组成及生态效应研究

as a important vegetation landscape in the Gurbantuggut desert, Biological soil crust can prevent the occurrence of sandstorm, and it is the foundation of vegetation succession in the desert. The ecological function and succesion direction are affected by species composition and coverage ration of cryptogams of biological soil crusts. In this study, coverage ratio of crptogams is analized at the patch scale,successional stages of BSC in different regions on small scale is expected, the aim is to get a quantitative description of successional stage of BSC; the functional differences such as carbon fixation,water retention and nutritions promotion of different coverage ratios of BSC of, biodiversities of cryptogams and soil microbes are identified. The purpose of this is to explore the relationship between biodiversity and ecological function and successional stage of BSC, at the same time, surveying results of species composition and coverage ratio can support the basic data for envriomental restoration through artificial cultivation of BSC.

生物结皮作为古尔班通古特沙漠重要的植被景观，能够有效的防止沙尘暴的发生，是荒漠地区植被演替的基础。生物结皮中隐花植物物种组成、盖度比例会对系统的功能、演替方向产生深刻影响。本项目在斑块尺度上分析了古尔班通古特沙漠生物结皮不同类型隐花植物盖度比例，在小尺度上明确了沙漠不同区域生物结皮所处的演替阶段，尝试对生物结皮的演替阶段进行定量化描述；比较了不同隐花植物盖度比生物结皮在固碳、保水和提高土壤养分等生态功能方面的差异，并对其内的隐花植物和土壤微生物物种多样性进行鉴定，探索生物结皮物种多样性和生态系统功能与演替阶段的关系，所得隐花植物物种组成及盖度配比为利用生物结皮进行人工治沙提供数据支持。

自然状态下以斑块状存在的生物结皮，其面积分布格局，斑块大小与生态功能关系的阐明对于深入了解生物结皮的形成机理，进一步发挥生物结皮的生态功能具有重要意义。项目从空间分布、隐花植物盖度组成、土壤空间异质性、微生物多样性及水分利用、固碳等方面探索生物结皮斑块状分布的机理，结果表明：（1）该沙漠生物结皮多为100 cm2以下的小斑块，大斑块主要分布在东南部，西北部结皮面积小、盖度低。（2）斑块尺度生物结皮土壤因子呈现出由边缘向中心递增的现象，斑块内土壤因子表现出中等程度的空间变异。（3）该沙漠土壤微生物隶属33门，73纲，125目。拟杆菌门，变形菌门，放线菌门和装甲菌属、微鞘藻属、衣原体属为主要种类。东南部以霉菌为主，微生物种类丰富，西北部以链格孢菌为主，物种丰富度低；南部区域微生物碳源利用力较北部高；苔藓、地衣和藻结皮盖度分别与醇类、醇类和酸类碳源利用率正相关，与胺类碳源负相关。结皮盖度越低可培养微生物数量越少，非培养微生物却随结皮盖度降低而增加。（4）隐花植物盖度比例对细胞膜没有显著影响，但随着苔藓结皮盖度比例下降抗氧化酶增加较多，使生物结皮系统稳定性下降。（5）中等面积结皮斑块水分利用效率较高，苔藓结皮盖度比例越高，结皮水分利用效率越高，生产力也越高；但呼吸速率不受隐花植物盖度比例影响。（6）生物结皮斑块面积与土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾、可溶性钙、速效磷等含量显著正相关。苔藓结皮盖度与地衣结皮盖度显著负相关；苔藓结皮盖度和0.1mm～0.25mm粒径含量正相关，与0.5mm、1mm粒径含量负相关。地衣结皮盖度与>0.1mm的粒径含量正相关，藻结皮盖度与<0.1mm及>0.25 mm的含量负相关。（7）移除灌丛后生物结皮叶绿素荧光参数下降，渗透调节物质和抗氧化酶活性表现出先增后降的趋势，蛇麻黄浸提液表现出抑制结皮发育的特点。因此认为生物结皮大量分布在灌丛下与其分泌物关系不大，应该与灌丛下土壤水分较高有关。