石漠化地区苔藓结皮对土壤养分及生态化学计量特征的影响

苔藓结皮是石漠化生态系统的重要地表覆被物,但其在土壤养分累积和元素循环过程中的作用尚不明确。以我国贵州典型喀斯特高原峡谷石漠化区-花江大峡谷两岸不同等级石漠化生境下的苔藓结皮及其覆被土壤为研究对象,研究了苔藓结皮覆被对土壤养分及生态化学计量特征的影响。结果表明:(1)苔藓结皮层养分含量显著高于下层土壤,结皮覆被土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)平均含量分别为25.95、3.05、1.00、5.10 g/kg和189.61、1.59、275.10 mg/kg,较无结皮覆被的裸土分别增加46.08%、26.50%、53.62%、20.25%、25.24%、110.47%和83.76%。(2)苔藓结皮覆被土壤C/N、C/K、P/K显著高于裸土,且随土层加深而递减;N/P显著低于裸土,且随土层加深而升高。(3)苔藓结皮覆被土壤养分恢复指数为33.16%—72.48%,呈现随石漠化等级升高而增加的趋势,中度和强度石漠化阶段较无石漠化阶段分别增加83.26%和118.58。本研究表明苔藓结皮能有效促进土壤养分累积,加速石漠...     

黄土高原水蚀风蚀交错区藓结皮对土壤酶活性的影响

以黄土高原水蚀风蚀交错区黄绵土和风沙土上发育30年的典型藓结皮为对象,分6层采集0～12 cm土层土样,研究了藓结皮对不同土层4种水解酶活性的影响及其与土壤养分的关系.结果表明: 与无结皮相比,黄绵土藓结皮的脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和蛋白酶活性分别提升了2.4、7.6、20.7、2.4倍,而风沙土藓结皮的这4种水解酶活性分别提升了3.5、22.2、22.3、2.0倍;黄绵土和风沙土藓结皮的体积含水量分别降低了6.5%和0.8%,温度分别降低了0.8和2.5 ℃;黄绵土藓结皮的有机质、碱解氮和速效磷含量分别提升了2.5、2.9和3.6倍,风沙土分别提升了3.6、3.0和6.6倍.4种水解酶的活性与土壤养分含量呈显著正相关,与土壤含水量呈显著负相关;而土壤温度与脲酶活性呈显著正相关,与蛋白酶活性呈显著负相关.黄土高原水蚀风蚀交错区2种土壤藓结皮均能显著提升水解酶活性,这是藓结皮加速土壤养分周转的重要因素;通过改变土壤含水量和温度等酶促反应条件间接影响酶活性,是藓结皮促进土壤酶活性的重要途径.     

叶片毛尖对齿肋赤藓结皮凝结水形成及蒸发的影响

凝结水(隐匿降水)和降水是荒漠地区两种不同形式的水分来源,对荒漠生态系统极为重要。叶片毛尖(leaf hair points, LHPs)是很多荒漠藓类的重要外部形态结构特征,但它在藓类植物利用凝结水和降水中的作用尚不清楚。齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)是古尔班通古特沙漠藓类结皮的优势种,其叶片顶端具有较长的白色毛尖。本文采用自制微渗计(h=3.5 cm, d=5.7 cm)研究了正常有毛尖和人工去除毛尖的齿肋赤藓结皮的凝结水特征及其在3种模拟降水梯度(1 mm, 3 mm, 6 mm)下的短期蒸发特征,结果表明：(1) 在凝结阶段,有毛尖结皮每时段的凝结水量均大于无毛尖结皮,但日出后有毛尖结皮凝结水下降速度稍快;有毛尖结皮的日凝结水量均大于无毛尖结皮,且前者的总凝结水量比后者多10.26%,即毛尖能增加10.26%的凝结水量。(2) 3种模拟降水梯度下,有毛尖结皮在各时段的累积蒸发率始终小于无毛尖结皮,以蒸发前期阶段最为明显,表明毛尖能显著减少和延缓结皮内的水分蒸发、延长植株水合时间,而且降水量越大减缓效果越明显。毛尖对这2种不同形式水分利用的差异是因为利用方式不同：对凝结水的利用主要归因于毛尖增大了结皮表面粗糙度,而减少对降水的蒸发主要是毛尖能反射阳光、形成内部毛细管及减小植株间隙的缘故。因此,毛尖的存在有利于齿肋赤藓结皮对凝结水和降水的利用,增强了藓类结皮对干旱环境的适应能力。     

黄土丘陵区不同类型生物结皮下的土壤生态化学计量特征

生物结皮在土壤养分累积和循环中起着重要作用.本研究以黄土丘陵区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻藓混合结皮、藓结皮、地衣结皮和普通念珠藻结皮6类典型生物结皮为对象,分析不同类型生物结皮土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量学特征,研究不同类型生物结皮对土壤养分的影响.结果表明:不同类型生物结皮土壤C、N、P、C/N、C/P、N/P差异显著;生物结皮层C、N、P、C/N、C/P、N/P均显著高于0~10 cm土层土壤.6类生物结皮土壤C、N含量均随土层加深而下降,P含量受土层深度影响较小.对于生物结皮层,藓结皮C、N、P含量分别为27.07、2.42、0.67 g·kg^-1,显著高于其他类型生物结皮.念珠藻结皮的0~2 cm土层土壤C、N、P、C/N、C/P、N/P显著高于其他类型生物结皮.     

黄土高原丘陵区生物结皮土壤的斥水性

采用滴水穿透时间法和酒精溶液入渗法,研究了黄土高原丘陵区浅色藻结皮、深色藻结皮、藻+少量藓结皮、藓+少量藻结皮、藓结皮5种不同发育阶段的原状生物结皮土壤的斥水性及其与土壤含水量的关系.结果表明: 生物结皮增加了土壤的斥水性,其斥水强度和持久性均显著增加.生物结皮土壤的斥水性随生物结皮的演替逐渐降低,当生物结皮中藓类植物盖度在20%以上时,斥水持久性显著低于藻结皮.生物结皮土壤的斥水性与土壤含水量及优势种密切相关,藓类生物结皮土壤的斥水性随着含水量的降低逐渐增加,藻类生物结皮土壤的斥水性随含水量的变化呈双峰曲线.     

黄土丘陵区生物土壤结皮表面糙度特征及影响因素

地表糙度是影响地表径流和侵蚀过程的重要属性.生物结皮在干旱半干旱区广泛分布,是地表糙度的影响因子之一.本文采用链条法测定了黄土丘陵区不同发育阶段生物结皮表面糙度特征,分析了不同发育阶段生物结皮表面糙度对坡向、土壤含水量和冻融作用的响应及其与各理化性质的相关性,初步探索了生物结皮对地表糙度的影响及其相关因素.结果表明: 生物结皮显著改变地表糙度,随着生物结皮从藻结皮向藓结皮演替,其糙度先降低后增加,生物结皮发育形成10年以后,其表面糙度基本趋于稳定;研究区早期形成的藻结皮表面糙度较裸土降低47.0%,深色藻结皮(藓类盖度<20%)较裸土降低20.4%,混生结皮(藓类盖度为20%～60%)和苔藓结皮(藓类盖度>70%)表面糙度与深色藻结皮基本一致;坡向对发育10年以上的生物结皮表面糙度的影响不显著;土壤含水量影响地表糙度特征.研究区浅色藻结皮表面糙度随水分变化较为剧烈;随着生物结皮发育,深色藻结皮、混生结皮和苔藓结皮表面糙度随水分的变化趋于平缓.冻融增加了生物结皮表面糙度.浅色藻结皮经两次冻融后表面糙度增加29.7%;深色藻结皮、混生结皮和藓结皮表面糙度的影响需经过反复冻融才有所体现.生物结皮表面糙度与藓结皮盖度呈显著正相关(P＜0.1).     

短期放牧干扰对黄土丘陵区生物结皮土壤氮素累积的影响

通过野外调查结合室内分析,研究了黄土丘陵区模拟放牧干扰半年和一年后生物结皮土壤全氮、速效氮和微生物生物量氮累积的变化,以期揭示生物结皮土壤氮素对干扰响应的敏感性.结果表明: 生物结皮土壤氮素对干扰响应敏感,短期干扰可导致土壤全氮、速效氮和微生物生物量氮含量降低.干扰半年后,生物结皮层全氮和速效氮含量较不干扰分别下降0.17～0.39 g·kg^-1、1.78～5.65 mg·kg^-1;干扰一年后,分别下降0.13～0.40 g·kg^-1、11.45～32.68mg·kg^-1,生物结皮层微生物生物量氮下降69.99～330.97 mg·kg^-1,0～2 cm土壤微生物生物量氮增加25.51～352.17 mg·kg^-1.干扰对生物结皮土壤氮素累积的影响与干扰强度有关,20%和30%干扰强度下生物结皮层氮素累积变化不显著,40%和50%干扰强度下生物结皮层氮素累积显著降低.短期干扰降低了生物结皮层氮素累积,但表层5 cm土壤氮素含量变化不显著.     

黄土高原不同侵蚀类型区生物结皮中蓝藻的多样性

蓝藻是生物土壤结皮的重要组成部分,具有许多重要的生态功能.迄今为止,黄土高原地区生物结皮中藻类的种类组成及分布鲜有报道.通过野外调查、采样和室内观察、培养、鉴定,对黄土高原水蚀区、水蚀风蚀交错区、风蚀区的生物结皮中蓝藻的多样性及优势种进行了研究.结果表明,黄土高原3个侵蚀类型区生物结皮中蓝藻门植物共发现4科10属54种,其中丝状种类约占87％,占绝对优势;Shannon-Weiner多样性指数水蚀风蚀交错区最高,水蚀区次之,风蚀区最低,依次为2.22,2.20和2.14.水蚀风蚀交错区和水蚀区蓝藻多样性指数差异不显著,但均与风蚀区差异显著.3个侵蚀类型区的生物结皮中蓝藻的种类组成及优势种均有所差异,但均以颤藻科(Oscillatoriaceae)为优势科.水蚀风蚀交错区蓝藻种类最多(39种),以阿氏鞘丝藻(Lyngbya allorgei)为第一优势种;水蚀区次之(26种),以含钙席藻(Phormidum calciola)为第一优势种;风蚀区最少(20种),以颗粒颤藻(Oscillatoria granulata)为第一优势种.黄土高原不同侵蚀类型区生物结皮中蓝藻的多样性差异可能与土壤质地、土壤pH值、气候环境等有关.     

黄土高原北部水蚀风蚀交错区苔藓多样性及苔藓结皮发育的微生境特征

微生境因子对苔藓结皮的物种分布和发育有重要调控作用。为探明其作用途径和影响程度,以黄土高原水蚀风蚀交错区的苔藓结皮为研究对象,通过样线法调查了8种微生境中苔藓结皮的物种分布和发育特征,结合结构方程模型剖析了植物冠层覆盖、坡向和坡度对苔藓多样性和苔藓结皮发育的影响途径并量化了其影响系数。结果表明: 1)与无冠层相比,冠层覆盖使苔藓的Patrick、Shannon、Pielou和Simpson指数分别降低了63.4%、66.6%、91.0%和68.3%,但使苔藓结皮的厚度、生物量和叶绿素含量分别提高了0.5、0.2和1.3倍;2)北坡样地的4种苔藓物种多样性指数较南坡分别提高了0.6、0.9、5.6和0.9倍,而3种苔藓结皮发育指标分别提高了0.3、0.3和0.6倍;3)坡度从14°增加到34°,4种苔藓多样性指数分别降低了59.8%、84.1%、57.3%和68.0%,而3种苔藓结皮发育指标分别降低了15.2%、25.0%和16.5%;4)3种微生境因子对苔藓多样性和苔藓结皮发育的影响程度为冠层覆盖＞坡向＞坡度,其主要影响途径因微生境因子不同而存在差异。综上,植物冠层覆盖、坡度和坡向分异通过直接和间接途径显著影响了苔藓的物种分布和苔藓结皮发育,因此,在利用苔藓结皮进行荒漠化治理时应充分考虑微生境条件。     

干旱半干旱地区生物结皮层藓类植物氨基酸和营养物质组成特征及适应性分析

通过对生长在干旱-半干旱地区的藓类体内的氨基酸组成及含量变化、营养元素含量变化和可溶性糖含量变化及藓类结皮土壤相应营养元素含量变化的分析,以揭示藓类的营养组成特征及对环境的适应性机制。研究样地选择在内蒙古鄂尔多斯高原的典型草原区和宁夏腾格里沙漠南缘的草原化荒漠区。通过实验,从藓类植物体内检测出17种氨基酸,表明其体内的氨基酸组成大部分与高等植物相同,其中天门冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸和精氨酸的含量最高,约占总氨基酸的50%。脯氨酸含量在所有氨基酸中处于较低水平,平均只占氨基酸总量的3.12%。草原化荒漠区与典型草原区分布真藓平均总氨基酸含量均大于土生对齿藓,两地区间真藓有10种氨基酸(包括脯氨酸)含量有显著性均数差异(p<0.05),而土生对齿藓只有脯氨酸有显著性差异(p<0.05)。赖氨酸、精氨酸含量在两个地区各种藓类体内有相对稳定的含量,没有显著差异,而脯氨酸的含量在同一地区没有显著的差异,但在不同地区却有显著性差异。藓类体内营养元素显著高于结皮层土壤,表明苔藓植物有很强的元素富集能力,其中N含量最高,P含量最低。不同种类植物体内营养元素Ca、Mg、K的含量存在差异,表明藓类植物对金属营养元素有很强的选择吸收能力。元素相对利用能力(植物/土壤),K最大,P最小,Ca、Mg因种类不同存在差异。N/P比率在草原化荒漠区分别为真藓10.25,刺叶赤藓13.59,土生对齿藓15.78;在典型草原区分别为真藓11.91,土生对齿藓10.55,盐土藓11.37,可知N、P在干旱区不是藓类植物生长的限制因子。元素之间的相关分析表明N和P,Ca和Mg明显相关(p<0.05),而K和Ca、Mg之间则显著负相关(p<0.01),表明K和Ca、Mg之间存在制约关系。可溶性糖和脯氨酸含量分析表明,随降雨量增加二者含量明显呈现递减趋势,说明脯氨酸、可溶性糖的含量与苔藓植物的抗旱性有一定的关系。     

亚热带苔藓结皮对土壤-微生物-胞外酶化学计量特征的影响

生物结皮的形成和发育显著影响土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)循环及其化学计量特征,土壤微生物如何适应环境资源的化学计量变化仍不明确。本研究以三峡库区苔藓结皮为对象,分析结皮盖度(0、1%～20%、20%～40%、40%～60%、60%～80%和80%～100%)对土壤理化性质(0～5和5～10 cm土层)、微生物生物量和胞外酶活性[(β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(AP)]的影响,探索土壤-微生物-胞外酶C∶N∶P化学计量特征间的协变性。结果表明: 生物结皮发育显著提高了土壤黏粒、水稳性团聚体和土壤C、N、P含量,显著降低了土壤容重和砂粒含量;微生物生物量C、N、P和胞外酶活性均随结皮盖度的增大而显著增加;土层深度对土壤理化性质及C∶N∶P均无显著影响,但显著影响微生物生物量、胞外酶活性及BG∶AP和NAG∶AP。相关分析显示,土壤C、N、P含量与微生物生物量和胞外酶活性呈显著正相关,与BG∶NAG呈显著负相关,与NAG∶AP呈显著正相关,但与微生物生物量C∶N∶P无显著相关性;土壤-微生物、微生物-胞外酶C∶N∶P相关性均不显著,BG∶NAG∶AP随着微生物与土壤间C∶N∶P化学计量不平衡性的增加而逐渐降低。表明微生物养分代谢同时受N和P的限制,且P的限制较强烈,微生物可以通过调整自身生物量以及胞外酶C∶N∶P适应生物结皮发育驱动的土壤化学计量变化,从而维持内稳态。     

陇中黄土高原典型草原生物土壤结皮发育对土壤养分的影响

为了解生物土壤结皮发育与土壤养分特征的关系,该研究选取处于不同发育阶段和不同盖度的藓结皮(M-crust)和地衣结皮(L-crust),对其结皮层生物体及结皮下层3 cm土壤进行养分分析。结果显示：(1)藓结皮生物体对土壤全氮(TN)、全磷(TP)、铜(Cu)和锌(Zn)的生物富集作用较强,其富集系数分别高达807.4%、175%、122.4%和244.5%,而地衣结皮生物体对TN、TP和钙(Ca)的生物富集作用较强,其富集系数分别高达950.8%、126.2%和208.6%;除Ca外,藓结皮生物体中TP、钠(Na)、钾(K)、Cu、铁(Fe)、镁(Mg)、锰(Mn)和Zn均显著高于地衣结皮。(2)土壤生物结皮盖度与其对应的土壤养分含量之间无显著线性相关关系,但发育有不同盖度藓结皮的土壤其平均TN、TP、Cu、Fe、K、Na和Ca含量均高于地衣结皮。研究表明,不同类型生物土壤结皮对养分吸收、富集效率不同,处于发育后期的藓结皮较发育中期的地衣结皮具有更强的养分累积效应,提高了土壤的养分贮存量,对黄土高原典型草原生态系统的恢复与重建具有潜在的重要影响。     

Effects of mosaic biological soil crusts on vascular plant establishment in a coastal saline land of the Yellow River Delta,China

黄河三角洲滨海盐碱地镶嵌式分布的生物土壤结皮对维管植物建植的影响 滨海盐碱地生物土壤结皮对维管植物影响研究,鲜见报道。本研究旨在探讨黄河三角洲滨海盐碱 地镶嵌式分布的生物土壤结皮是否以及如何影响两种典型草本植物的种子萌发,以深入理解基质异质性对 植物群落动态的影响。通过室内萌发实验,研究裸斑、芦苇(Phragmites australis)、碱蓬(Suaeda glauca) 和柽柳(Tamarix chinensis)生境下发育的生物土壤结皮和无结皮表土对多年生草本植物芦苇和一年生草本植物碱蓬种子的萌发率和平均萌发时间的影响,并从基质理化性质角度探讨其对种子萌发的影响机制。研究结果发现,与无结皮表土相比,生物土壤结皮提高了含水量、养分积累和大部分盐离子浓度,但降低了 土壤pH值。苔藓生物结皮可直接降低土壤pH值和Mg²⁺浓度,间接提高碱蓬种子的萌发率。较低的土壤pH值也间接降低了芦苇种子在其自身生境中的萌发速度。与有植被生长的生境相比,裸斑生境加剧Cl⁻的积累,间接降低了芦苇种子的萌发速度。结果表明,芦苇生境分布的苔藓结皮为碱蓬种子的萌发提供了一个机会窗口。生物土壤结皮类型和生境类型的共同作用可通过影响维管植物种子的萌发和建植,最终影响植物群落结构。     

黄土高原封禁林地藓结皮呼吸速率对放牧踩踏干扰强度的响应

放牧踩踏造成的土壤属性变化是引起土壤呼吸速率和碳固排波动的重要原因,但目前有关不同强度放牧踩踏对生物结皮呼吸的影响尚不明确。本研究针对黄土高原风沙土发育的藓结皮,以未干扰为对照,分别进行强度为10%、30%、50%和70%的模拟放牧踩踏干扰,连续测定了藓结皮呼吸速率的变化,分析了藓结皮呼吸速率对不同干扰强度的响应规律。结果表明: 1)适度干扰会激发藓结皮呼吸速率,而重度干扰则会抑制其呼吸速率。与未干扰相比,干扰10%和30%的藓结皮呼吸速率分别增加了41.1%和22.2%,而干扰50%和70%的藓结皮呼吸速率则分别降低了8.9%和15.3%。2)踩踏干扰显著改变了土壤温度,但对土壤含水量的影响不显著。与未干扰相比,干扰10%和30%的土壤温度分别显著降低了0.4和1.2 ℃,干扰50%和70%则分别显著增加了1.1和1.0 ℃。3)不同干扰强度下藓结皮呼吸速率与土壤温度和含水量分别呈显著指数和线性正相关关系,但与藓结皮基本特性无显著相关关系,土壤温度和水分可分别解释藓结皮呼吸速率动态变化的70.6%～96.3%和49.1%～70.0%。综上,放牧踩踏显著影响了藓结皮呼吸速率,短期适度放牧踩踏会激发藓结皮呼吸速率,而过度放牧踩踏则会抑制其呼吸速率。因此,在未来黄土高原地区土壤碳收支平衡研究中应考虑不同强度放牧踩踏对生物结皮呼吸的影响。     

The effect of lichen‐dominated biological soil crusts on growth and physiological characteristics of three plant species in a temperate desert of northwest China

Biocrusts (biological soil crusts) cover open spaces between vascular plants in most arid and semi‐arid areas. Information on effects of biocrusts on seedling growth is controversial, and there is little information on their effects on plant growth and physiology. We examined impacts of biocrusts on growth and physiological characteristics of three habitat‐typical plants, Erodium oxyrhynchum, Alyssum linifolium and Hyalea pulchella, growing in the Gurbantunggut Desert, northwest China. The influence of biocrusts on plant biomass, leaf area, leaf relative water content, photosynthesis, maximum quantum efficiency of PSII (F_v/F_m), chlorophyll, osmotic solutes (soluble sugars, protein, proline) and antioxidant enzymes (superoxide dismutase, catalase, peroxidase) was investigated on sites with or without biocrust cover. Biomass, leaf area, leaf water content, photosynthesis, F_v/F_m and chlorophyll content in crusted soils were higher than in uncrusted soils during early growth and lower later in the growth period. Soluble sugars, proline and antioxidant enzyme activity were always higher in crusted than in uncrusted soils, while soluble protein content was always lower. These findings indicate that biocrusts have different effects on these three ephemeral species during growth in this desert, primarily via effects on soil moisture, and possibly on soil nutrients. The influence of biocrusts changes during plant development: in early plant growth, biocrusts had either positive or no effect on growth and physiological parameters. However, biocrusts tended to negatively influence plants during later growth. Our results provide insights to explain why previous studies have found different effects of biocrusts on vascular plant growth.     

生物土壤结皮对准噶尔盆地5种荒漠植物幼苗生长与元素吸收的影响

生物土壤结皮广泛分布于许多干旱和半干旱地区, 它影响土壤物理过程、水文、侵蚀和养分循环过程, 从而影响植物种子萌发与生长发育。该文以新疆准噶尔盆地腹地的古尔班通古特沙漠的生物土壤结皮为研究对象, 分析了生物土壤结皮对准噶尔盆地5种荒漠植物(白梭梭(Haloxylon persicum)、蛇麻黄(Ephedra distachya)、角果藜(Ceratocarpus arenaarius)、涩芥(Malcolmia africana)和狭果鹤虱(Lappula semiglabra))的生长及其对元素吸收的影响。结果表明: 1)相对于裸沙而言, 生物土壤结皮显著促进了荒漠植物的生长速率, 并增加了草本植物地上和地下的生物量, 但对灌木的生物量无显著影响; 2)生物土壤结皮使部分一年生草本植物的开花和结实期提前, 这可能有利于荒漠植物在有限的环境资源下快速完成生活史, 并繁衍后代; 3)生物土壤结皮能够影响荒漠植物对土壤中营养元素的吸收, 具体表现在生物土壤结皮显著促进了5种植物对N的吸收, 增加了荒漠植物在N贫乏的荒漠生态系统的适应能力, 而对P和K的吸收均没有影响。生物土壤结皮对荒漠植物对元素吸收的影响因种而异, 对不同的植物有不同的影响。荒漠植物对Mg、Mn和Cu的吸收受生物土壤结皮的影响最小。     

生物结皮光合作用对光温水的响应及其对结皮空间分布格局的解译——以黄土丘陵区为例

生物结皮是具有生命活性的地表覆被物,在黄土丘陵半干旱区广泛发育。迄今有关该区不同类型生物结皮的光合、呼吸作用潜力及其影响因素还不清楚。通过野外调查采样,利用室内半开放光合测定系统,测定了黄土丘陵区典型的藻类(3年生)、藓类(土生扭口藓)生物结皮(13年生)光合及呼吸作用过程对水分、温度及光照等环境因子的响应,在此基础上,解释了不同类型生物结皮空间分布格局的内在原因。结果表明:(1)在适合的光温水条件下,生物结皮的光合及呼吸作用强度取决于生物组成,研究区藓结皮的光合及呼吸作用速率显著高于藻结皮;(2)水分是生物结皮光合、呼吸作用的关键影响因子,只有当水分含量达到一定水平,才有光合及呼吸的可能。黄土丘陵区藓类及藻类生物结皮光合作用最适水分条件分别为80%-100%和40%-80%田间持水量。(3)藓类及藻类生物结皮光合作用光补偿点PAR均低于10μmol.m-2.s-1,光饱和点PAR分别为1000和800μmol.m-2.s-1,研究中2类生物结皮均未出现光抑制现象。(4)温度显著影响生物结皮的光合及呼吸作用,研究区藓类及藻类生物结皮的最适光合温度分别为20-25℃和25-30℃。(5)生物结皮光合作用对含水量及温度的响应可以解释结皮的空间分布特征。藻类植物光合作用的最适含水量较低而最适温度较高,因此在失水较快的阳坡及开阔地面上依然可以大面积发育;而藓类植物光合作用对水分条件要求较高,因此在水分条件较好的阴坡、低洼地才易演替至藓结皮阶段。     

黄土高原生物结皮覆盖对风沙土和黄绵土溶质运移的影响

干旱和半干旱地区生物结皮的普遍发育显著改变了表层土壤的结构与养分富集特征,但其对土壤养分迁移和淋失的影响目前尚不明确。本研究针对黄土高原风沙土和黄绵土上发育的藓类生物结皮,以Ca²⁺和Cl^-为示踪离子开展溶质穿透试验,对有无生物结皮层及其覆盖下不同深度土壤的溶质运移特征进行了研究。结果表明:在0～5 cm土层,生物结皮覆盖延缓了风沙土和黄绵土的溶质穿透过程,其Cl^-的穿透时间比无结皮延长了3.83(风沙土)和2.09倍(黄绵土),而Ca²⁺则分别延长了2.50和2.73倍。生物结皮覆盖条件下,表层0～5 cm土壤溶质完全穿透所对应的孔隙体积数比下层5～10 cm土壤更高,且其穿透历时更长;其中,Cl^-的穿透时间分别增加了67.3%(风沙土)和51.8%(黄绵土),Ca²⁺的穿透时间分别增加了8.0%和33.7%。生物结皮覆盖降低了土壤孔隙水流速(37.5%～70.2%);除风沙土的5～10 cm土层外,生物结皮使溶质弥散系数提高了1.73～6.29倍,使溶...     

生物结皮对古尔班通古特沙漠3种荒漠草本植物生长特性与元素吸收的影响

生物结皮有可能通过物理、水文、养分循环影响与之相邻的维管植物,但二者相互关系尚存在着争议。本文以新疆古尔班通古特沙漠广泛分布的地衣结皮为研究对象,分析了生物结皮对3种荒漠草本植物：尖喙牻牛儿苗（Erodium oxyrrhynchum）、条叶庭芥（Alyssum linifolium）和琉苞菊（Hyalea pulchella）的生长及其对元素吸收的影响。研究结果表明：（1）生物结皮对3种荒漠草本植物生长的影响在生长期不同阶段存在差异。在前期,生物结皮的存在促进了植物生物量的累积;而后期,生物结皮却抑制了植物生长。生物结皮的存在显著影响了荒漠草本植物生物量的累积和冠根比。（2）生物结皮的存在显著增加了3种荒漠草本植物对N和K的吸收,而对P的吸收没有显著影响。生物结皮对3种植物Cu、Ca、Mg、Na、Cl的吸收存在种间差异。本研究结果将为该荒漠生态系统潜在的植被演替方向提供重要的科学根据。     

黄土丘陵区植物功能性状对微地形变化的响应

植物功能性状是连接植物与环境的桥梁,可以反映植物对环境的适应能力.在地形复杂地区,研究不同水平上的植物功能性状随微地形的变化规律,对认识不同物种对复杂地形条件下多变环境的适应策略具有重要意义.以黄土丘陵区森林草原区自然植被为对象,分析土壤养分以及植物各功能性状值在科属和群落水平上微地形的响应关系.结果表明: 不同植物的功能性状差异较大,植物科属组成差异是影响植物功能性状的主要因素,其次是坡向,而坡位对其影响较小;群落水平的性状值在微地形上无显著差异;豆科和菊科植物的叶氮含量和根氮含量在不同坡位上均存在显著差异,禾本科只有根组织密度在不同坡位上存在显著差异;群落水平性状值的根组织密度与土壤氮含量和土壤有机质含量呈显著正相关;豆科植物的叶氮含量和根氮含量与土壤磷含量呈显著正相关,菊科和禾本科叶氮含量和根氮含量与土壤氮含量呈显著正相关.这表明不同科属植物在对环境变化响应上存在较大差异,不同科属物种对环境适应策略不同.