松嫩草原藻结皮的形成机制及其生态功能

松嫩草原地表广泛分布的生物结皮是处于生物结皮发育早期阶段的藻结皮，它是松嫩草原生态系统的重要组分之一，直接或间接影响草原生态系统的能量流动和物质循环。目前对松嫩草原生态系统的研究主要集中在种子植物种群、群落的结构及功能和牧草生态学方面,而对由低等植物藻类构成的藻结皮的形成机制和生态功能关注较少。本项目综合运用藻类学、土壤学、植物形态学、生理学、生态学、现代分子生物学等理论与方法，针对藻结皮研究领域的核心科学问题，探讨松嫩草原藻结皮的形成影响因素，揭示藻结皮形成机制，阐明藻结皮在松嫩草原不同生境条件下的生态适应性、生态功能、构成藻结皮功能藻类群的生物多样性等，筛选出适宜的耐干旱耐盐碱藻类种类及搭配模式，构建松嫩草原生态系统藻结皮的理论体系，为松嫩草原盐碱化和荒漠化的综合防治，以及藻结皮资源的保护和应用提供科学依据。

松嫩草原是我国畜牧业发展的重要区域之一，近些年由于受到了严重的人为干扰，致使草场发生逆行性退化。该地区广泛分布着藻结皮，因其所具有的重要生态功能而备受关注。本研究以藻结皮为研究对象，主要围绕以下内容展开研究：1.藻结皮中蓝藻生物多样性及群落结构，2.藻结皮形成与发育影响因素，3.藻结皮对土壤水分的影响，4.藻结皮氮降解模拟实验研究，5.藻结皮与种子植物的相互关系。研究结果发现：具鞘微鞘藻（Microcoleus vaginatus）和普通念珠藻（Nostoc commune）在各样地藻结皮中均为优势种，不同种类种子植物下的藻结皮中蓝藻种类组成差别较大。水分与藻结皮的生长发育表现出了二次方幂的关系；在所选用的三种质地的土壤中，结皮厚度上：风沙土组>盐碱土组>林间土组，生物量方面：盐碱土组>风沙土组>林间土组；藻结皮的发育受光照强度的影响结果为：无论是生物量还是厚度都是不遮阴组最大，结皮生物量由大到小的顺序为：完全光照>遮阴75%组>遮阴50%组>遮阴25%组；结皮厚度由大到小依次为：不遮阴组>遮阴25%组>遮阴50%组>遮阴75%组。结皮的存在可以在一定程度上降增加土壤表层含水量。不同植物群落下的藻结皮在降解速率上存在差异，降解速率受藻结皮厚度和生物量影响。自然条件下，藻结皮的存在抑制多年生植物羊草、星星草的定居，而有利于一年生植物碱蒿、虎尾草、角碱蓬的定居，分析原因与结皮影响土壤表面对种子的捕获能力有关；藻结皮还可以促进种子植物生长。本研究对该区域藻结皮中蓝藻物种组成及其生态学研究起到了很好的补充作用，丰富了草原生态系统生物结皮的研究，探讨了松嫩草原藻结皮与种子植物之间的关系，探究了藻结皮的拓殖方式及形成机制、并量化分析了环境因子对接种结皮生长发育的影响；对加快受损生物结皮的恢复以及人工接种形成藻结皮提供一定的理论指导，具有一定的实践应用价值。