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人工BSCs对稀土尾砂理化性质及抗蚀性的影响 被引量:6
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作者 汪江萍 邓扬悟 +4 位作者 黄金 王慧娟 唐纯 童瑶瑶 陈明 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期327-334,共8页
以赣州市定南县岭北镇一座离子型稀土矿尾砂为研究对象,通过采集现场生物土壤结皮与尾砂,采用碎皮接种法在尾砂上培育人工生物土壤结皮(BSCs),以不接种BSCs的尾砂作为对照组,对比分析人工BSCs对离子型稀土矿尾砂的改良作用.在结皮发育3... 以赣州市定南县岭北镇一座离子型稀土矿尾砂为研究对象,通过采集现场生物土壤结皮与尾砂,采用碎皮接种法在尾砂上培育人工生物土壤结皮(BSCs),以不接种BSCs的尾砂作为对照组,对比分析人工BSCs对离子型稀土矿尾砂的改良作用.在结皮发育300d后,分析了结皮下层尾砂的pH值,容重,有机质含量,全量和速效养分含量,机械组成等基本理化性质,以及土壤侵蚀,土壤径流,保水性能等水文性质.结果表明,碎皮接种法可在短期内快速培育出人工BSCs,且人工BSCs的发育对离子型稀土矿尾砂的理化和水文性质都具有积极影响,与对照相比pH值从5.88提高至6.28,提高了6.8%,土壤酸性减弱;容重降低了11.6%,有机质,全氮,速效氮,全磷,速效磷,全钾,速效钾分别提高了294%,21.6%,81.8%,100%,260%,8.9%和52.4%;粉粒和粘粒的组成有少量提高,土壤被粘化;土壤抗侵蚀能力和保水性能均有显著提高.研究表明适宜的人工生物土壤结皮技术是稀土矿山生态修复的有效选择之一. 展开更多
关键词 人工生物土壤结皮 离子型稀土矿尾砂 土壤理化性质 抗土壤侵蚀 保水性能
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干旱和半干旱区生物结皮层及其覆盖土壤的蒸发特征 被引量:1
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作者 郭睿思 刘目兴 +5 位作者 易军 张海林 费远航 倪鑫 李琪 李胜龙 《农业工程学报》 北大核心 2025年第6期117-127,共11页
生物结皮广泛分布于干旱和半干旱区,其对浅层土壤的水量平衡过程具有重要影响。为探究生物结皮层(0~2 cm)及其覆盖土壤(0~15 cm)的蒸发过程特征,该研究通过室内模拟蒸发和野外定位监测等方法,对黄土高原典型生物结皮(藻结皮和藓结皮)与... 生物结皮广泛分布于干旱和半干旱区,其对浅层土壤的水量平衡过程具有重要影响。为探究生物结皮层(0~2 cm)及其覆盖土壤(0~15 cm)的蒸发过程特征,该研究通过室内模拟蒸发和野外定位监测等方法,对黄土高原典型生物结皮(藻结皮和藓结皮)与裸沙土壤的蒸发特征进行对比研究。结果表明:不同类型生物结皮层对土壤蒸发过程的影响差异明显,整体上表现为藻结皮层促进土壤蒸发而藓结皮层抑制蒸发。其中在低蒸发强度(150 W)下,生物结皮层对蒸发具有显著的促进作用,藻结皮层和藓结皮层的平均蒸发速率(0.28和0.30 mm/h)分别较裸沙(0.25 mm/h)提升12.0%和20.0%;在高蒸发强度(275 W)下,藻结皮层的平均蒸发速率与裸沙相似,而藓结皮层(0.54 mm/h)较裸沙(0.62 mm/h)降低12.9%。原状土柱模拟蒸发试验结果显示,生物结皮覆盖土壤在不同含水率条件下蒸发过程差异显著,其中在低含水率(3.5%)条件下生物结皮蒸发速率均高于裸沙;而在高含水率(饱和)条件下,藓结皮表现为先抑制后促进蒸发,其在蒸发第1和2阶段的平均蒸发速率较裸沙降低12.2%,但在第3阶段较裸沙平均增加37.8%。此外,野外不同深度土壤含水量监测结果表明,生物结皮(特别是藓结皮)显著增加地表0~10 cm土壤含水量,但其20 cm处含水量却显著低于裸沙。综上,生物结皮层虽然对蒸发具有抑制作用,但其覆盖的表层土壤蒸发速率整体高于裸沙,从而加速表层土壤水分损失。作为荒漠区地表重要的特殊覆被层,生物结皮的形成改变表层土壤的理化性质,从而影响表层土壤蒸发特征,最终对水分短缺的干旱和半干旱区土壤水量平衡过程产生重要影响。 展开更多
关键词 生物结皮 土壤含水率 土壤蒸发 模拟蒸发试验 黄土高原
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明显陵墓区古建筑外墙生物结皮特征及影响因素 被引量:1
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作者 曾昱扬 陈超琪 +3 位作者 肖玲 李研 廖克俊 陈兰洲 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第2期347-355,共9页
古建筑外墙表面生长的生物结皮可能导致墙面表层材料的生物退化,进而破坏其结构,但目前这方面的研究较少。选取明显陵建筑外墙表面的生物结皮,研究其微生物群落和理化性质变化对周围环境因素的响应。结果表明:生物退化墙面材料具有内部... 古建筑外墙表面生长的生物结皮可能导致墙面表层材料的生物退化,进而破坏其结构,但目前这方面的研究较少。选取明显陵建筑外墙表面的生物结皮,研究其微生物群落和理化性质变化对周围环境因素的响应。结果表明:生物退化墙面材料具有内部多孔性和渗透性,积累了一定含量的石膏和一水草酸钙等建筑材料的典型退化产物;墙体材料嵌着生长含蓝藻、苔藓、细菌和真菌的生物结皮;建筑外墙表面的生物结皮的生长,改变了外墙表面材料的结构,促进了建筑表面的生物退化。该研究可为明显陵墓区古建筑的保护提供参考。 展开更多
关键词 古建筑 生物结皮 生物退化 环境因子 显陵墓区
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黄土高原不同盖度生物结皮土壤呼吸特征及其影响因素 被引量:1
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作者 李兵强 姚小萌 +1 位作者 孟凡 窦韦强 《生态学报》 北大核心 2025年第8期3887-3897,共11页
生物结皮是旱地土壤碳排放的重要参与者,但不同盖度的生物结皮土壤呼吸特征可能存在明显差异。针对黄土高原风沙土发育的藓结皮,以裸土为对照,分别设置了5%、25%、50%、75%和100%的生物结皮盖度,通过测定不同盖度下的生物结皮土壤呼吸... 生物结皮是旱地土壤碳排放的重要参与者,但不同盖度的生物结皮土壤呼吸特征可能存在明显差异。针对黄土高原风沙土发育的藓结皮,以裸土为对照,分别设置了5%、25%、50%、75%和100%的生物结皮盖度,通过测定不同盖度下的生物结皮土壤呼吸速率和土壤性质,对比分析了其土壤呼吸速率和土壤性质的差异,并基于结构方程模型进一步探究了其土壤呼吸速率差异的内在机制。结果表明:(1)不同盖度生物结皮土壤呼吸速率的日变化趋势基本一致,且日际变化主要受降雨的影响。不同盖度的生物结皮土壤呼吸速率日变化均呈先升高(7:00—13:00,)后降低(13:00—17:00)的趋势,其范围为0.66—4.058μmol m^(-2)s^(-1),且雨后激发效应随生物结皮盖度的增加而增大。(2)生物结皮的土壤呼吸速率随其盖度的增加而明显升高。与裸土(1.09μmol m^(-2)s^(-1))相比,生物结皮盖度由高到低其土壤呼吸速率的增幅分别为28.2%、17.1%、9.3%、4.9%和0.6%;且生物结皮盖度越高其土壤呼吸速率的温度敏感性越强。(3)生物结皮盖度的增加通过提高土壤含水量、藓生物量、细颗粒含量(黏粉粒)直接对土壤呼吸速率产生显著的正影响(P<0.05),同时还能通过提高藓生物量对土壤有机碳产生正影响进而间接促进土壤呼吸速率。综上,黄土高原生物结皮土壤呼吸速率对其盖度变化具有明显响应,生物结皮盖度的增加通过提高土壤含水量、改善土壤机械组成以及增加苔藓生物量等明显促进了土壤碳排放速率。因此,未来气候变化加剧下生物结皮盖度的变化会引起其碳排放速率的差异,这在准确估算黄土高原碳排放量时应该被充分考虑。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 土壤碳排放 土壤温度 土壤含水量 土壤有机碳
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黄土高原生物结皮混合群落对坡面流流体阻力特征的影响
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作者 白洁 王兵 +3 位作者 杨艳芬 李成芳 王静 马金龙 《水土保持学报》 北大核心 2025年第4期177-186,共10页
[目的]为明确生物结皮影响坡面流阻力作用机制,研究不同生物结皮类型组成的混合群落对坡面流颗粒阻力(f_(g))和形态阻力(f_(f))的影响。[方法]采集3种(以藻为主、藻藓比例相当、以藓为主)混合生物结皮原状土壤样品84个,设置7组坡度和流... [目的]为明确生物结皮影响坡面流阻力作用机制,研究不同生物结皮类型组成的混合群落对坡面流颗粒阻力(f_(g))和形态阻力(f_(f))的影响。[方法]采集3种(以藻为主、藻藓比例相当、以藓为主)混合生物结皮原状土壤样品84个,设置7组坡度和流量组合,采用变坡水槽冲刷试验,系统研究不同水动力条件下坡面流阻力特征对生物结皮响应。[结果]1)坡面流流经生物结皮覆盖区流速减少8.5%~57.3%,水深增加5.4%~70.6%;生物结皮混合群落缓流效率随藓类结皮占比的增加显著增强,以藓为主混合生物结皮(T3)缓流效率是其他生物结皮混合群落的1.1~2.5倍。藓类结皮占比的增加降低弗劳德数(Fr),增加雷诺数(Re),未改变流型流态。2)生物结皮混合群落覆盖显著增加总阻力f(Darcy-Weisbach阻力系数),且f随Re和Fr的增加呈幂函数降低(R^(2)≥0.46、p<0.01),与藓生物量(Mmoss)呈显著正相关(p<0.05)。3)生物结皮覆盖显著增加坡面流f_(f),不同坡度、流量及生物结皮混合群落覆盖条件下,f_(f)占f的主要部分;f_(g)与泥沙浓度(qs)呈显著相关(p<0.05),f_(f)与Mmoss呈显著正相关(p<0.05)。4)Savat模型计算的坡面流f_(g)不适用于生物结皮覆盖下的低泥沙浓度坡面流;基于f_(g)和f_(f)的影响因子,构建生物结皮覆盖下的坡面流f系数方程f=Re^(-1.0214)×M_(moss)^(0.311)×10^(3.793)。[结论]生物结皮覆盖下,坡面流f_(f)显著增加是导致其总阻力增加的主要原因,且主要受藓类结皮占比影响。研究结果对深入理解生物结皮影响坡面流阻力作用机制具有重要意义,可为黄土高原生物结皮防控土壤侵蚀提供理论基础。 展开更多
关键词 黄土高原 生物结皮 阻力系数 颗粒阻力 形态阻力
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保存温度对不同季节秦岭石生苔藓种源生理活性的影响
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作者 王子临 张学锋 +8 位作者 张志全 杨梦茹 拓行行 王亦波 田慧慧 尹子鸣 马晓瑞 卜崇峰 李伟 《草地学报》 北大核心 2025年第3期678-685,共8页
苔藓结皮作为生物土壤结皮的顶级演替阶段,具有涵养水源、修复地表生态、防治水土流失和促进灌草定植的功能。羽枝青藓(Brachythecium plumosum(Hedw.)B.S.G.)作为秦岭北麓裸石表面广泛分布的优势石生藓种,其繁殖利用效率对湿度、温度... 苔藓结皮作为生物土壤结皮的顶级演替阶段,具有涵养水源、修复地表生态、防治水土流失和促进灌草定植的功能。羽枝青藓(Brachythecium plumosum(Hedw.)B.S.G.)作为秦岭北麓裸石表面广泛分布的优势石生藓种,其繁殖利用效率对湿度、温度等微环境变化极其敏感。为明确秦岭石生苔藓结皮干燥保存的最佳温度,本研究以羽枝青藓为主要建群种的秦岭石生苔藓结皮作为研究对象,分别测定了四季采集的羽枝青藓在不同温度(-5℃、5℃、15℃、25℃)遮光干燥保存下的可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛和叶绿素a、b含量等指标,并通过曲线拟合预测了羽枝青藓生理指标的变化趋势。结果表明:羽枝青藓石生苔藓结皮的最佳采集季节为秋季,最佳保存温度处理组为5℃,模拟预测最佳保存温度为2.42℃。该研究结果为苔藓结皮保存、工厂化生产及生态修复应用提供了重要理论和实践依据。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 苔藓结皮 秦岭石生苔藓 羽枝青藓 苔藓结皮保存
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接种体状态和不同材料覆盖对人工蓝藻结皮拓殖的影响 被引量:2
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作者 连煜超 白剑 +4 位作者 刘荣霞 王健鸿 张国君 虎瑞 赵洋 《生态学报》 北大核心 2025年第2期950-961,共12页
人工蓝藻结皮沙化土地治理技术是新时代沙化土地治理的有效手段之一。然而,人工蓝藻结皮接种体的规模化量产以及接种后最佳辅助拓殖措施的选择始终是制约其治沙效率的瓶颈。研究以短期培养的干藻和湿藻作为接种体,结合玉米秸秆和无纺布... 人工蓝藻结皮沙化土地治理技术是新时代沙化土地治理的有效手段之一。然而,人工蓝藻结皮接种体的规模化量产以及接种后最佳辅助拓殖措施的选择始终是制约其治沙效率的瓶颈。研究以短期培养的干藻和湿藻作为接种体,结合玉米秸秆和无纺布两种覆盖方式,探讨了接种体状态和不同材料覆盖对人工蓝藻结皮拓殖的影响。结果表明:干湿两种状态接种体辅以玉米秸秆、无纺布两种覆盖方式的处理在自然条件下均成功拓殖,玉米秸秆覆盖相较于无纺布覆盖的环境调控作用更好,在控制风蚀、削弱光强以及延长累积有效湿润时间上发挥了重要作用,可以更好的促进人工蓝藻结皮拓殖。培养63 d后,玉米秸秆覆盖+干藻接种处理下人工蓝藻结皮盖度最高(27.9%);玉米秸秆覆盖+湿藻接种处理下人工蓝藻结皮厚度(6.5 mm)、叶绿素a含量(23.8μg/cm^(2))、松散结合胞外多糖含量(309.9μg/cm^(2))、紧密结合胞外多糖含量(176.5μg/cm^(2))和糖被胞外多糖含量(181.1μg/cm^(2))最高。回归分析结果表明,人工蓝藻结皮的盖度、叶绿素a和3种多糖含量与风蚀强度呈显著负相关(P<0.05)。人工蓝藻结皮的盖度、厚度、叶绿素a和3种多糖含量与累积有效湿润时间呈显著正相关(P<0.05)。叶绿素a含量与累积有效湿润时间呈线性正相关,盖度、厚度和三种多糖含量则呈对数正相关;人工蓝藻结皮的各指标与光照强度呈显著负相关(P<0.05)。盖度和糖被胞外多糖含量与光照强度呈二项式相关,其余指标则呈线性相关。以上结果表明,短期培养接种体在野外环境下的成功拓殖,为人工蓝藻结皮的规模化量产提供了新途径。同时,人工蓝藻结皮拓殖过程中,玉米秸秆覆盖措施良好的环境调控作用,丰富了人工蓝藻结皮接种初期辅助拓殖措施的选择。 展开更多
关键词 沙漠化 人工生物土壤结皮 接种体 秸秆覆盖 累积有效湿润时间
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黄土丘陵区生物结皮对退耕地土壤质量的影响
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作者 付立桥 赵允格 +1 位作者 高丽倩 乔羽 《中国土壤与肥料》 北大核心 2025年第4期1-9,共9页
生物结皮在黄土丘陵区广泛发育,显著影响0~10 cm土壤物理、化学及生物学属性。为明确不同发育年限的生物结皮对土壤质量的影响,利用土壤质量指数(SQI)综合评价该区发育年限为1~30年的生物结皮及其下层0~2、2~5、5~10 cm土层土壤质量,采... 生物结皮在黄土丘陵区广泛发育,显著影响0~10 cm土壤物理、化学及生物学属性。为明确不同发育年限的生物结皮对土壤质量的影响,利用土壤质量指数(SQI)综合评价该区发育年限为1~30年的生物结皮及其下层0~2、2~5、5~10 cm土层土壤质量,采用主成分及相关性分析确定了生物结皮改善土壤质量的关键因子。结果表明:(1)随着发育年限的增加,生物结皮层及下层土壤物理、化学及生物学属性明显改善。生物结皮降低了土壤容重,提高了土壤田间持水量、总孔隙度和磷酸酶活性,提升了土壤有机质、全氮、全磷、有效磷含量。(2)生物结皮对土壤质量的提升作用随着土层深度的增加而降低。相同年限下,生物结皮层与0~2 cm土层SQI相差0.11~0.30,而0~2与5~10 cm土层SQI相差0.03~0.06。(3)生物结皮对土壤质量的改善与其发育年限有关。生物结皮层SQI在其发育前3年提升至0.64,0~2 cm土层SQI在生物结皮发育前5年提升至0.56,较撂荒地提高了48.82%;生物结皮层、0~2 cm土层SQI均在第13年左右达到最高值,分别为0.85和0.67,而后趋于稳定。(4)土壤有机质和全氮含量的提高是生物结皮改善土壤质量的关键因子。研究明确了不同发育年限的生物结皮对土壤质量的综合影响,强化了生物结皮生态功能认识。 展开更多
关键词 生物结皮 发育年限 土壤质量 关键因子 黄土丘陵区
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干旱沙区生物土壤结皮发育对红砂种群动态的影响
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作者 柴长春 赵赫然 +4 位作者 李雪娇 张珊 吴明兴 卢军义 何芳兰 《生态学报》 北大核心 2025年第14期7017-7025,共9页
为探究干旱沙区生物土壤结皮发育对红砂种群动态影响,以典型干旱沙区——巴丹吉林沙漠南缘已发育生物土壤结皮并有红砂种群成功定居的区域为研究场所,采用野外定位监测与控制试验相结合的方法,对地表以藻类结皮(ACS)、地衣结皮(LCS)、地... 为探究干旱沙区生物土壤结皮发育对红砂种群动态影响,以典型干旱沙区——巴丹吉林沙漠南缘已发育生物土壤结皮并有红砂种群成功定居的区域为研究场所,采用野外定位监测与控制试验相结合的方法,对地表以藻类结皮(ACS)、地衣结皮(LCS)、地衣-藓类结皮(LMCS)、藓类结皮(MCS)为主微区域的红砂种群种群动态特征及4者间的差异性进行研究。结果表明:(1)随着生物土壤结皮不断演替,红砂幼苗、幼株、成株及总株密度均呈现出先增大后减小的变化趋势,幼苗、幼株和总株密度峰值出现在LCS,成株密度峰值出现在LCS和LMCS;(2)在ACS向MCS演替过程中,红砂种群龄级结构一直表现为稳定型,但Ⅰ、Ⅴ和Ⅵ级植株数量百分比均发现了变化,特别是LMCS向MCS演替,三者急剧减小甚至为0;(3)红砂株龄7a以下时,植株保苗率随生物土壤结皮演替而持续减低,7a以上植株在ACS上已稳定,9a以上植株在其他3类样地上趋于稳定;(4)研究区红砂种子向东、南方向扩散距离远大于西、北方向,东、南方向有效传播距离随生物土壤结皮演替而缩短,0.5—8 m的种子定居量大小依次为:LMS>MCS>LMCS>ACS。基于以上研究得出,干旱沙区生物土壤结皮发育对红砂保苗率、种子扩散过程等均产生显著影响,因此在研究区及类似区域开展红砂人工种群建植时,必须结合地表生物土壤结皮发育特征来选择最适方法。 展开更多
关键词 红砂 干旱沙区 生物土壤结皮 演替 种群动态
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基于深度学习和无人机遥感的矿区地表生物土壤结皮提取研究
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作者 张帆 胡振琪 +3 位作者 于亮 梁宇生 李泉志 耿玉龙 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期492-502,共11页
生物土壤结皮的监测能够助力矿区地表生态恢复工作的有效开展,基于无人机遥感获取生物土壤结皮信息受到广泛关注。矿区地表生物土壤结皮生长零散、不均匀,且野外环境复杂,导致通过影像进行生物土壤结皮提取存在难度。基于深度学习模型... 生物土壤结皮的监测能够助力矿区地表生态恢复工作的有效开展,基于无人机遥感获取生物土壤结皮信息受到广泛关注。矿区地表生物土壤结皮生长零散、不均匀,且野外环境复杂,导致通过影像进行生物土壤结皮提取存在难度。基于深度学习模型分类的高精度和高效率目标,分别提出基于改进UNet++模型和基于轻量级DeeoLabV3+模型的生物土壤结皮提取方法。首先基于UNet++模型的网络结构,优选最佳的Epoch、Backbone及损失函数,得到以ResNeXt为骨干、以软交叉熵组合Dice Loss为损失函数的改进UNet++模型,并与UNet++和U-Net网络模型的测试结果进行对比分析。结果表明:改进的UNet++模型的分类效果最好,生物土壤结皮的精确率为97.88%。然后以DeepLabv3+模型为基础,将其原始骨干网络Xception替换为MobileNetV2轻量级网络,优化改进原DeepLabv3+中ASPP模块的膨胀率,并与原始的DeepLabV3+模型以及将其DCNN结构转换成MobileNetV2网络的模型进行对比,结果表明:所提出的基于轻量级Deep Labv3+模型的训练时间是改进UNet++模型的1/4,模型大小是改进UNet++模型的近1/10,能快速且较为精准地提取生物土壤结皮。在提取精度方面,改进的UNet++具有显著优势;在训练时间以及模型大小上,轻量级DeepLabV3+模型优势更明显。所提出的方法适用于生长不均匀、环境复杂的生物土壤结皮提取,效果良好,为研究干旱地区生物土壤结皮的发育规律提供了可靠的数据支撑,也为深度学习模型在矿区地表信息获取研究领域的应用提供了参考。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 无人机遥感 矿区 深度学习 UNet++ DeeplsbV3+
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黄土高原不同降水量带退耕草地生物结皮的斑块特征和分布格局
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作者 吉静怡 赵允格 +2 位作者 王闪闪 黄琬雲 张万涛 《生态学报》 北大核心 2025年第3期1444-1453,共10页
生物结皮是旱区景观的重要成分,分布具有明显的空间异质性,影响其生态功能。然而,已有研究中生物结皮的分布特征以定性描述为主,限制了对其生态功能的评估。以黄土高原不同降水量带封禁退耕草地的生物结皮为对象,通过野外调查和图像处理... 生物结皮是旱区景观的重要成分,分布具有明显的空间异质性,影响其生态功能。然而,已有研究中生物结皮的分布特征以定性描述为主,限制了对其生态功能的评估。以黄土高原不同降水量带封禁退耕草地的生物结皮为对象,通过野外调查和图像处理,采用景观格局指数量化生物结皮的分布格局,明确不同降水量带生物结皮的空间分布特征。结果表明,1)景观格局指数能够精确地量化生物结皮的分布特征。黄土高原200-550 mm降水量带退耕草地的生物结皮盖度变化于47%-73%,不同降水量带间生物结皮盖度差异显著。其中,200-250 mm降水量带生物结皮平均盖度(73%)显著高于250-550 mm(52%)。2)不同降水量带生物结皮的分布模式不同。从200至550 mm,生物结皮的分布模式由基底转变为基底或斑块共存模式,再进一步转变为斑块模式。3)生物结皮斑块特征在不同降水量带间差异显著。降水量从200-250 mm增至250-500 mm,生物结皮斑块数量增加3倍,最大和平均斑块面积降低42%和49%,斑块形状趋于复杂,450-500 mm降水量带生物结皮斑块接近圆形。4)生物结皮分布格局在不同降水量带差异显著。斑块长度随降水量增大而增加,破碎加剧。本文首次量化揭示了黄土高原不同降水量带生物结皮的斑块特征和分布格局,为准确评估生物结皮的生态功能奠定了理论基础,为旱区生态系统的恢复和管理提供了科学依据。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 降水梯度 生态功能 景观格局 空间特征 环境因子 黄土高原
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生物土壤结皮在沙区草本植物恢复中的作用综述 被引量:1
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作者 苏春丽 许文文 +2 位作者 刘屹泽 赵燕翘 赵洋 《甘肃林业科技》 2025年第1期1-9,31,共10页
生物土壤结皮(BiologicalSoilCrusts,BSCs)与草本植物是荒漠生态系统的重要组成群落,他们呈镶嵌分布的格局,关系紧密且相互影响。因此,厘清生物土壤结皮对草本植物的影响对荒漠系统恢复和生物多样性保护具有重要意义。基于此,本文梳理... 生物土壤结皮(BiologicalSoilCrusts,BSCs)与草本植物是荒漠生态系统的重要组成群落,他们呈镶嵌分布的格局,关系紧密且相互影响。因此,厘清生物土壤结皮对草本植物的影响对荒漠系统恢复和生物多样性保护具有重要意义。基于此,本文梳理和总结了近20年来藻类结皮、地衣结皮和藓类结皮对草本植物种子库、种子萌发、生长以及组成和多样性等方面的影响,综合分析了生物土壤结皮对草本植物影响的机理,并提出了BSCs对草本植物影响的未来研究方向。 展开更多
关键词 人工生物土壤结皮 草本植物 荒漠化治理 生态系统功能
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荒漠草原土壤生物结皮中藻菌相互关系及其生态功能
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作者 郭子晴 纪艳福 韩国栋 《草原与草业》 2025年第2期1-8,共8页
土壤生物结皮(soil biological crusts,SBCs)是荒漠草原生态系统中至关重要的地表覆盖层,其核心生物组分——藻及藻际微生物的种类组成、生理特性及复杂的“藻-菌互作”网络深刻主导着结皮的形成、发育与生态功能。本文系统综述了国内... 土壤生物结皮(soil biological crusts,SBCs)是荒漠草原生态系统中至关重要的地表覆盖层,其核心生物组分——藻及藻际微生物的种类组成、生理特性及复杂的“藻-菌互作”网络深刻主导着结皮的形成、发育与生态功能。本文系统综述了国内外相关研究进展,重点探讨了藻际微生物群落的多样性、藻菌互作的核心机制(包括物质交换与代谢互作、信号传导与群体感应、协同抗逆与生态位分化)及其在土壤结构稳定、养分循环提升(尤其氮磷)、水分调节和促进高等植物定居中的功能贡献。综合分析表明,藻菌通过胞外多糖分泌、代谢产物交换及群体感应信号分子构建紧密协同网络,显著增强了土壤抗侵蚀能力、提升了土壤养分有效性并有效改善了微生境水分状况。尽管藻菌互作对SBCs至关重要,当前研究仍面临群落动态定量分析不足、分子互作机制解析不深入及生态修复技术应用滞后等挑战,未来研究亟需整合多组学技术与长期定位监测,深入解析藻菌互作的分子调控网络与极端环境适应机制并推动其工程化应用。本综述为深入理解SBCs中藻菌生命共同体的互作机理与生态功能提供了系统理论依据,为推进荒漠草原生态系统精准修复、土壤资源可持续管理及实现生态经济效益双赢提供了坚实的技术支撑。 展开更多
关键词 藻类 藻际微生物 土壤生物结皮 荒漠草原生态系统 生态功能
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基于SfM近景摄影测量技术的藓结皮坡面风蚀监测
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作者 陈浩然 高丽倩 +2 位作者 郭雅丽 欧阳文峰 张采月 《农业工程学报》 北大核心 2025年第7期129-135,共7页
生物结皮作为干旱半干旱地区重要的地表覆被物,在土壤风蚀防控中发挥着重要作用。生物结皮坡面的风蚀速率监测和风蚀形态变化是坡面风蚀过程和风蚀机理研究的重点与难点。该研究以黄土高原不同盖度的藓结皮坡面为研究对象,通过运动恢复... 生物结皮作为干旱半干旱地区重要的地表覆被物,在土壤风蚀防控中发挥着重要作用。生物结皮坡面的风蚀速率监测和风蚀形态变化是坡面风蚀过程和风蚀机理研究的重点与难点。该研究以黄土高原不同盖度的藓结皮坡面为研究对象,通过运动恢复结构(structure-from-motion,SfM)近景摄影测量技术结合室内风洞试验,评价了SfM近景摄影测量技术对藓结皮坡面土壤风蚀速率测量的精度及其在生物结皮坡面土壤风蚀监测中的应用可行性。结果表明:SfM近景摄影测量技术能够准确获取藓结皮坡面土壤风蚀速率,均方根误差(root mean square error,RMSE)范围为0.003~0.094 kg/(m^(2)·min)。在藓结皮盖度为0~60%条件下,实测风蚀速率为0.069~0.557 kg/(m^(2)·min),SfM近景摄影测量技术估测风蚀速率为0.068~0.510kg/(m^(2)·min),估测平均绝对误差为0.002~0.092kg/(m^(2)·min),估测相对误差为2.81%~16.33%,整体精度较高。同时数字高程模型(digital elevation model,DEM)重建坐标误差较低,误差范围为0.145~0.302 mm,坐标重建均方根误差为0.232 mm,能够准确获取藓结皮坡面风蚀前后的高程数据。因此,SfM近景摄影测量技术为生物结皮坡面的土壤风蚀监测提供了一种非接触式、高效且可靠的手段,具有重要的应用价值。 展开更多
关键词 运动恢复结构 生物结皮 土壤风蚀监测 数字高程模型
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古尔班通古特沙漠生物土壤结皮下土壤有机碳垂直分布特征及影响因素 被引量:7
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作者 杨军刚 张玲卫 +4 位作者 郭星 陆永兴 郭浩 张元明 周晓兵 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2946-2954,共9页
为了探究沙漠不同生物土壤结皮类型覆盖下土壤有机碳(SOC)垂直分布特征及与土壤理化因素的关系,解析影响因素,以古尔班通古特沙漠腹地藻类、藓类生物土壤结皮和裸沙三种不同地被覆盖类型为研究对象,通过野外采集不同类型结皮样品及其下... 为了探究沙漠不同生物土壤结皮类型覆盖下土壤有机碳(SOC)垂直分布特征及与土壤理化因素的关系,解析影响因素,以古尔班通古特沙漠腹地藻类、藓类生物土壤结皮和裸沙三种不同地被覆盖类型为研究对象,通过野外采集不同类型结皮样品及其下层0—2 cm、2—5 cm、5—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、30—50 cm、50—70 cm以及70—100 cm土层土壤(裸沙对照),测定不同土层的SOC含量及土壤理化指标,开展相关研究。结果表明:(1)不同地被类型下0—100 cm SOC含量随着土壤深度增加呈减小的趋势,在10—30 cm土层存在SOC含量升高的现象,藓类、藻类和裸沙三种地被类型0—100 cm土层SOC含量范围分别在:1.61—2.70、1.41—2.56、1.21—1.92 g/kg;(2)不同地被类型下同一土层SOC含量在0—5 cm土层存在显著差异,5—100 cm土层SOC整体无显著差异,同层SOC含量均表现为:藓类>藻类>裸沙对照;(3)Pearson法分析结果表明不同地被覆盖下SOC含量与养分(全氮、全磷)呈现正相关关系,与pH和电导率(EC)呈现负相关关系。通过结构方程模型结果表明,土壤养分和粒径(砂粒占比)是影响垂直分布的主要因子,其中粒径是裸沙和藻类的最主要影响因子,藓类最重要的影响因子是养分(全磷)。生物土壤结皮的发育会逐步提高土壤碳的积累,改变SOC的垂直分布特征,对SOC的影响主要集中在5 cm以上土层,土壤理化特征对垂直分布特征具有调控作用。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 土壤有机碳 理化性质 古尔班通古特沙漠 垂直分布特征
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温带荒漠灌丛和藓类结皮对土壤养分的贡献 被引量:3
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作者 韩志立 张庆 +6 位作者 张署军 曾嘉伟 徐然亮 程军回 陶冶 张元明 尹本丰 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1951-1961,共11页
灌丛与生物土壤结皮镶嵌分布是温带荒漠常见的地表景观之一,二者的发育均显著影响了地表土壤养分的空间分布特征及循环过程。然而,灌丛和生物土壤结皮对荒漠土壤表层养分的影响存在怎样的差异,二者对养分变化的贡献度如何尚不清楚。因此... 灌丛与生物土壤结皮镶嵌分布是温带荒漠常见的地表景观之一,二者的发育均显著影响了地表土壤养分的空间分布特征及循环过程。然而,灌丛和生物土壤结皮对荒漠土壤表层养分的影响存在怎样的差异,二者对养分变化的贡献度如何尚不清楚。因此,选择中国北方典型温带荒漠古尔班通古特沙漠为研究区,以荒漠中的优势灌丛膜果麻黄(Ephedra przewalskii)灌丛和生物土壤结皮发育高级阶段的藓类结皮的结皮层及结皮下层土壤为研究对象,采集不同微生境(裸露地、灌丛下)的裸沙与藓类结皮的土壤样品。为探究不同微生境下不同土层碳、氮、磷和钾养分变化特征,测定了不同土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、速效氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量。结果表明:(1)相较于裸露地,灌丛显著提高了藓类结皮不同土层有机碳、全氮和全钾的含量和裸沙全磷的含量,降低了灌丛下藓类结皮土壤全磷的含量。(2)对于速效养分而言,与裸沙相比,裸露地藓类结皮覆盖降低了土壤速效氮含量,增加了速效磷和速效钾含量;而灌丛下藓类结皮覆盖提高了土壤速效氮和速效钾的含量,但降低了速效磷的含量。(3)相关性分析显示,在0—2 cm土壤中速效磷与速效氮呈现显著负相关,而在2—6 cm速效磷与速效氮呈现显著正相关(P<0.01)。(4)贡献度分析表明,土壤中灌丛效应对养分的贡献(42.54%)要远大于藓类结皮的贡献(2.43%),但二者交互作用却降低了除速效氮以外的其他土壤养分含量。综上,灌丛、藓类结皮覆盖和土层深度变化对土壤碳、氮、磷和钾养分均具有显著影响(P<0.05),但三者间的交互效应对养分的影响不显著(P>0.05)。相对于裸露地,灌丛与藓类结皮的覆盖均对表层土壤碳、氮、磷和钾养分具有促进作用,且随着土层深度的下降,土壤养分含量呈现显著的下降趋势(P<0.05)。因此,在荒漠生态系统中耐旱灌丛与生物土壤结皮这两个最重要的斑块单元联合调控了微尺度土壤养分的空间异质性变化。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 古尔班通古特沙漠 膜果麻黄灌丛 微生境 贡献度 土壤养分
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坡向对道路边坡生物土壤结皮组成和发育特征的影响 被引量:1
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作者 张鑫钰 何萍 徐杰 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第19期8459-8468,共10页
坡向是影响温带干旱半干旱区生物土壤结皮生长的关键因素,但是以往研究对坡向的划分比较简单粗略。陕西省榆林市横山区一处具有360°坡向的道路边坡上自然生长着生物土壤结皮,以15°坡向为间隔,研究该道路边坡不同坡向生物土壤... 坡向是影响温带干旱半干旱区生物土壤结皮生长的关键因素,但是以往研究对坡向的划分比较简单粗略。陕西省榆林市横山区一处具有360°坡向的道路边坡上自然生长着生物土壤结皮,以15°坡向为间隔,研究该道路边坡不同坡向生物土壤结皮组成(藓、藻结皮分盖度)、发育特征指标(结皮厚度、苔藓株高、生物土壤结皮叶绿素a含量)、结皮层含水率和抗剪强度的差异以及成因。结果表明:(1)在南北向上,315°—30°区间内的混合生物结皮以藓结皮为主、藻结皮次之;75°—225°区间内的混合生物结皮以藻结皮为主、藓结皮次之。(2)在东西向上,生物土壤结皮的组成和发育呈现非对称性。混合生物结皮中藓结皮分盖度、结皮层含水率和生物土壤结皮叶绿素a含量在西向(225°—315°)平均分别是东向(45°—135°)的3.31、2.82倍和2.55倍,发育程度总体表现为西向优于东向。(3)当以藻结皮为主时,结皮层含水率低于3.8%,以藓结皮为主时,结皮层含水率高于7%。提出了道路边坡生物土壤结皮在不同方向上组成和发育特征的差异性规律和可能的成因,有助于生物土壤结皮生态修复工程中不同方向上藻、藓的精准配置。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 道路边坡 结皮层含水率 叶绿素A含量 坡向 自然实验
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积雪变化对温带荒漠齿肋赤藓结皮土壤磷组分的影响 被引量:2
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作者 韩志立 尹本丰 +3 位作者 杨孜悦 杨傲 张元明 程军回 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第16期7119-7129,共11页
在荒漠生态系统中,降水变化显著改变生物土壤结皮(BSCs)和表层土壤磷含量和有效性。然而,冬季积雪作为荒漠重要水源,其变化将如何影响BSCs及下层0—5 cm土壤磷组分变化还不清楚。基于此,以BSCs发育高级阶段的齿肋赤藓(Syntrichia canine... 在荒漠生态系统中,降水变化显著改变生物土壤结皮(BSCs)和表层土壤磷含量和有效性。然而,冬季积雪作为荒漠重要水源,其变化将如何影响BSCs及下层0—5 cm土壤磷组分变化还不清楚。基于此,以BSCs发育高级阶段的齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)结皮为研究对象,设置去除积雪(-S)、自然积雪(CK)和加倍积雪(+S)三个处理,通过测定齿肋赤藓结皮层和结皮下层0—5 cm土层土壤理化性质(硝态氮、铵态氮、全氮、有机碳、全碳)、可利用性磷(树脂磷:Resin⁃P;碳酸氢钠无机磷:NaHCO_(3)⁃Pi;碳酸氢钠有机磷:NaHCO_(3)⁃Po)、中等可利用性磷(氢氧化钠无机磷:NaOH⁃Pi;氢氧化钠有机磷:NaOH⁃Po)、难利用性磷(盐酸磷:HCl⁃P;残余磷:Residual⁃P)和磷循环相关酶活性(碱性磷酸酶、磷酸二酯酶和酸性磷酸酶)。研究结果发现:(1)与CK相比,-S和+S处理显著影响了齿肋赤藓结皮层可利用性磷和难利用性磷,但对结皮下层0—5 cm土壤磷组分均无显著影响。具体而言,-S和+S处理在降低了齿肋赤藓结皮层中Resin⁃P和NaHCO_(3)⁃Pi含量的同时增加了NaHCO_(3)⁃Po含量。-S显著降低了难利用性磷(HCl⁃P和Residual⁃P)含量,说明积雪处理对磷组分的影响主要集中于齿肋赤藓结皮层。(2)沿-S、CK和+S的积雪梯度,齿肋赤藓结皮层总无机磷含量呈增加的趋势,但有机磷含量呈先增加后降低的趋势,结皮下层0—5 cm土层无机磷和有机含量均表现为先增加后降低的变化特征。(3)随机森林预测模型显示积雪处理下,可利用性磷、中等可利用性磷和难利用性磷的主要影响因素,分别为土壤水分含量、碱性磷酸酶活性和土壤全氮含量。这些结果表明在水分限制强烈的荒漠生态系统中,冬季积雪变化在BSCs和表层土壤磷组分变化中扮演着重要角色。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 齿肋赤藓 积雪厚度 磷组分 古尔班通古特沙漠
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基于文献计量学的中国生物土壤结皮研究进展评述 被引量:1
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作者 张航宇 谭林芳 郭忠录 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1-9,共9页
生物土壤结皮(biological soil crusts,BSCs)具有独特的生理特征和多种生态功能,对维持生态系统稳定性有着重要作用。利用CiteSpace和VOSviewer,分析CNKI和Web of Science数据库中有关BSCs研究文献关键词、载文期刊、核心作者及机构,梳... 生物土壤结皮(biological soil crusts,BSCs)具有独特的生理特征和多种生态功能,对维持生态系统稳定性有着重要作用。利用CiteSpace和VOSviewer,分析CNKI和Web of Science数据库中有关BSCs研究文献关键词、载文期刊、核心作者及机构,梳理不同时期研究热点。结果表明:1)“BSCs组成及多样性”“BSCs对环境胁迫的生理生态响应”“BSCs与土壤水文过程”“BSCs水土保持效应”和“BSCs人工培育及其生态恢复实践”是不同时期的热点;2)聚焦BSCs对不同气候区环境胁迫的响应及机制,研究区域逐步由我国干旱及半干旱沙漠沙地区向高寒荒漠区、半干旱、半湿润区、湿润区和石漠化区拓展,研究视野从局地向区域和全球尺度转变;3)2002年后BSCs论文快速增长,我国作者的研究成果主要发表在《中国沙漠》《生态学报》《Catena》和《Geoderma》等期刊。未来的研究可能会趋于以下方面:1)多学科融合,打破学科壁垒统筹发展;2)科研过程与现代技术有更紧密的融合;3)以实际应用为落脚点,对人工培育BSCs在水土保持及生态修复的实践中应用有更深的研究与剖析。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 CITESPACE VOSviewer 知识图谱 研究热点
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半干旱区丛枝菌根真菌复垦地生物结皮胞外酶活性及化学计量特征 被引量:1
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作者 毕银丽 李璞宁 郭芸 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3593-3604,共12页
丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)对煤矿区生态恢复有长期促生效应,能直接影响生物结皮的生长发育,生态修复效应目前很少涉及生物结皮影响养分循环和胞外酶活性方面的报道。以大柳塔采煤沉陷微生物复垦示范基地修复11 a... 丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)对煤矿区生态恢复有长期促生效应,能直接影响生物结皮的生长发育,生态修复效应目前很少涉及生物结皮影响养分循环和胞外酶活性方面的报道。以大柳塔采煤沉陷微生物复垦示范基地修复11 a的对照(CK)区和AMF区为研究区域,选择2个区域里4种不同类型生物结皮:藻结皮、混生藻结皮(藻盖度>50%)、混生藓结皮(藓盖度>50%)、藓结皮为研究对象,分析不同类型生物结皮盖度、厚度,土壤、枯落物和林下植被的总有机碳(TOC质量分数)、全氮(TN)、全磷(TP)及β–1,4–葡萄糖苷酶(BG)、β–1,4–乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和碱性磷酸酶(AP)活性,研究土壤养分及环境因子对生物结皮胞外酶及养分限制的影响。CK区藻结皮盖度比藓结皮高31.3%,而AMF区表现出藓结皮盖度比藻结皮高27%,AMF区和CK区生物结皮的厚度均呈现藻结皮<混生藻结皮<混生藓结皮<藓结皮的趋势,且AMF区生物结皮厚度大于CK区,表明菌根复垦促进了西部采煤沉陷区生物结皮的发育。生物结皮层土壤有机碳(SOC)、TN、TP及胞外酶BG、NAG+LAP、AP活性较裸土均显著增加,藓结皮显著大于藻结皮,表明生物结皮演替加速表层土壤养分恢复及循环。AMF区藻结皮、混生藻结皮、混生藓结皮3种类型结皮SOC和TN质量分数及胞外酶BG、NAG+LAP、AP活性均显著高于CK区。结皮土壤微生物群落受到P限制。生物结皮土壤从藻结皮发育至藓结皮呈现出C/P、N/P逐渐增加趋势,但ABG/(A_(NAG)+A_(LAP))和A_(BG)/A_(AP)随结皮从藻结皮至藓结皮的发育降低(A为胞外酶活性)。RDA分析显示,生物结皮SOC、TN、TP质量分数与BG、NAG+LAP及AP活性存在正相关关系但与酶向量长度及角度呈负相关。AMF通过改善枯落物盖度、林下草本植被盖度及养分状况提升生物结皮养分含量及胞外酶活性,缓解P限制。 展开更多
关键词 土壤胞外酶 生物结皮 丛枝菌根真菌 化学计量特征 养分限制
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