沙漠生物结皮层的成土演变特征及形成机制研究

Biological soil crusts were the main performance controlled of wind and sand erosion process in moving sanddune. Its development process were fromed alga biological crusts，to alga-moss crusts，to moss crusts，respectively. Its thickness were increased from a few millimeters .to a few centimeters，and directly impacted on the development process of the evolution of the lower wind sand. And so，we intended to carry out studied on moss crust organisms decompose mineralization，biological crusts mineral composition and mineral element composition，source relationship of fine particulate matter，humus composition and soil fertility evolution，in order to explore ecology process of Particulate accumulation and fertility material enrichment in desert biological soil crusts. In particular，we studied traceable relationships of particulate matter fromed collected samples of the 20cm high the near surface sand flow，to vegetation interception deposition，to 50cm high ground dustfall，and to 50m dust observation tower，in order to clarify the scientific issues of pedogenesis desert biological crusts and desert biological crusts gradually evolved into humus layer or leaching of the deposited layer，and it revealed soil formation feature of desert biological crusts in different climatic zones.

沙漠生物结皮层是风蚀积沙过程得到控制的表现，其发育过程依次向藻类地衣结皮、藻类苔藓结皮和苔藓结皮进行演变，厚度也由几毫米增加到几个厘米，并直接影响着下层风沙土的发育演化进程。所以，本项目拟开展苔藓结皮生物体分解矿化作用、生物结皮层矿物及矿质全量组成特征、细颗粒物溯源特征、腐殖质组成特征以及肥力形成演变特征等方面的研究，探讨沙漠生物结皮层中颗粒物质的积累、肥力物质的聚集等过程，特别是通过从近地表20cm风沙流--植被拦截沉积--50cm地面大气降尘--50m沙尘观测塔等梯度固体颗粒物溯源关系研究，阐明沙漠生物结皮的成土作用以及沙漠生物结皮层逐渐发育演变为腐殖质层和淋溶淀积层的科学问题，揭示不同气候区沙漠生物结皮层的成土演化规律。

沙漠生物结皮层通过养分富集和淋溶作用，对风沙土发育演变过程具有积极的作用。本项目从苔藓结皮层生物残体分解矿化作用、苔藓结皮层矿质元素组成、细颗粒物溯源、腐殖质组成以及土壤肥力形成演变特征等方面，探讨了苔藓结皮层能否逐渐发育为腐殖质层以及土壤形成机制如何等科学问题。. 在沙漠苔藓结皮层腐殖质特征及成土演变方面的研究表明，随着苔藓结皮层形成时间延长，苔藓结皮层细颗粒物质、养分含量以及土壤腐殖质组成含量显著增加。从干旱区到半干旱区气候变化，苔藓结皮层腐殖质组成含量以及胡敏酸的芳构化度和分子量也逐渐增加，其结构得到改善。表明不同气候区，沙漠生物结皮层腐殖质组成和结构特征具有区域性变化特征。随着苔藓结皮层形成时间延长，苔藓结皮层矿质全量化学元素组成（SiO2除外）含量均呈现增加趋势，且苔藓结皮层矿质元素存在弱的风化淋溶特征，硅铁铝率均呈现降低趋势，表明成土作用明显，保肥能力强。. 在沙漠生物结皮层土壤形成机制方面的研究表明，通过苔藓结皮层细颗粒物和养分含量的表层富集作用，改善风沙土理化性质，并向着具有区域性土壤特性的方向发育演化。具体过程是通过拦截近地表风沙流中的细颗粒物、大气降尘物质输入以及生物结皮层生物代谢产物输入及结皮层植物残体的分解矿化作用，使苔藓结皮层富集的物质经过降雨淋溶下渗过程，增加了下层风沙土细颗粒物和养分含量，特别是苔藓结皮层腐殖质及其组成含量的增加，导致苔藓结皮层逐渐演化为具有区域性的弱腐殖质层，并通过矿质元素的风化淋溶作用，进一步促进风沙土的发育过程。. 综上所述，风沙环境下苔藓结皮层的形成和长期保留，不仅能够表聚细颗粒物和养分含量，而且对改善腐殖质组成、提高矿质元素含量具有积极作用，促进风沙土演变形成弱腐殖质层，并进一步向着具有区域性土壤特性的方向演化。