沙区广泛分布着由蓝藻、绿藻、地衣、藓类和微生物, 以及相关的其它生物体通过菌丝体、假根和分泌物等与土壤表层颗粒胶结形成的十分复杂的地表覆盖体—生物土壤结皮(BSC),其盖度占活体覆盖面积的40-70%。作为荒漠生态系统的重要组成,BSC的形成和发育是生态系统健康的主要标志之一,其在防治沙化、维护荒漠生态系统的稳定性和生态修复等方面所发挥的独特作用引起了广泛关注。目前,BSC人工培养已成为国内外干旱沙区促进BSC恢复和退化土地恢复研究的前沿和热点。
然而,BSC人工培养拓殖速率及其施工工艺严重制约着这项技术大规模推广。为了探索和研发更简单和更高效的BSC人工培养及施工方法,沙坡头站科研团队在腾格里沙漠东南缘探索和评估了不同覆盖措施—无纺布、防尘网和遮阳网—对人工蓝藻结皮拓殖和发育的影响。研究结果表明,经过80天的培养,所选用的所有覆盖方式均能促进蓝藻结皮拓殖。“遮阳网+无纺布+蓝藻藻液”方法培育出的蓝藻结皮发育程度最好—盖度50%、厚度2.88 mm、生物量19.21 μg cm-2、总碳水化合物含量79.05 μg cm-2及大于10.00 m s-1的风蚀发生阈值(显著高于流沙的起沙风速阈值3.70 m s-1)。本研究证明了覆盖遮阳网和无纺布等措施显著缩短了人工蓝藻结皮形成的时间,这是因为覆盖显著改善了微气候和稳定了沙面,使得微环境更有利于蓝藻结皮的形成和发育。这项技术的将为沙区生物土壤结皮恢复及退化土地修复提供科技支撑。
研究结果以Accelerating the development of artificial biocrusts using covers for restoration of degraded land in dryland ecosystems为题发表在土壤科学Top期刊Land Degradation and Development上。赵洋副研究员为论文第一和通讯作者,该研究获中国科学院战略性先导科技专项(A类)绿色环保沙化治理技术与示范(XDA23060202)和国家自然科学基金创新研究群体项目(41621001)资助。
文章链接:
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ldr.3714