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苔藓结皮对高寒草甸土壤养分及微生物群落结构的影响 被引量：2
1
作者 寇伟良 杨文权 +6 位作者 李霄 刘家庆 蒋冰青 路昌涛 李佳静 李希来 寇建村 《草地学报》 北大核心 2025年第1期87-97,共11页
苔藓是高寒草甸中重要的植物群落组成部分。为探究苔藓结皮对高寒草甸土壤特性的影响,以高寒草甸不同坡度(平地、缓坡、陡坡)苔藓结皮土壤为研究对象,以没有苔藓结皮的土壤为对照,研究苔藓结皮对高寒草甸土壤养分和微生物群落结构的影... 苔藓是高寒草甸中重要的植物群落组成部分。为探究苔藓结皮对高寒草甸土壤特性的影响,以高寒草甸不同坡度(平地、缓坡、陡坡)苔藓结皮土壤为研究对象,以没有苔藓结皮的土壤为对照,研究苔藓结皮对高寒草甸土壤养分和微生物群落结构的影响。结果表明:苔藓结皮覆盖显著(P<0.05)提高了高寒草甸土壤中有机质(20.4%~100.7%)、硝态氮(64.9%~161.5%)、铵态氮(93.8%~236.1%)、速效钾(24.3%~50.7%)和全氮(47.0%~67.0%)等养分含量;提高了土壤中酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度,增加了土壤细菌群落的丰富度和多样性,降低了土壤中鞭毛菌门(Mortierellomycota)和坡地子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度,降低了土壤真菌群落的丰富度和多样性;苔藓结皮覆盖后的高寒草甸土壤养分和微生物群落也受到坡度的影响,细菌多样性在平地中最高,缓坡地中多数土壤养分含量较高且真菌多样性也为最高。因此,苔藓结皮可以改善高寒草甸的土壤肥力和土壤微生物群落结构,在高寒草甸生态系统维持和演替中具有重要作用,这种作用和坡度有关。 展开更多
关键词 高寒草甸 苔藓结皮 土壤养分 微生物 群落结构
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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
2
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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黄土高原生物结皮混合群落对坡面流流体阻力特征的影响
3
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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干旱和半干旱区生物结皮层及其覆盖土壤的蒸发特征
4
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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库布齐沙漠生物结皮蓝藻和绿藻物种多样性及分子生物学鉴定
5
作者 刘悦 徐杰 +4 位作者 杜玲 何玉萍 刘雪锋 尹强 孟元发 《生态环境学报》 北大核心 2025年第3期421-431,共11页
人工培育生物结皮技术是荒漠化防治的一项新技术,优良藻种选育为构建人工生物结皮的关键。采集库布齐沙漠生物结皮蓝藻门、绿藻门的物种进行形态鉴定,采用计数法统计不同植被、不同季节生物结皮蓝藻和绿藻物种的丰富度及优势藻组成,运... 人工培育生物结皮技术是荒漠化防治的一项新技术,优良藻种选育为构建人工生物结皮的关键。采集库布齐沙漠生物结皮蓝藻门、绿藻门的物种进行形态鉴定,采用计数法统计不同植被、不同季节生物结皮蓝藻和绿藻物种的丰富度及优势藻组成,运用分子生物学方法验证20个纯化藻株的系统发育位置,为库布齐沙漠人工构建生物结皮优良藻种的筛选提供理论基础。结果显示,1)库布齐沙漠生物结皮共有蓝、绿藻14科27属78种,其中蓝藻5科10属40种,绿藻9科17属38种,不同植被和季节生物结皮藻类物种丰富度存在显著差异。人工修复植被藻类物种丰富度显著高于自然发育植被,围封植被藻类物种丰富度显著低于未围封植被,冬季藻类物种丰富度显著低于春、夏、秋季。2)库布齐沙漠生物结皮优势藻在属水平上基本相似,蓝藻主要为鞘丝藻属(Lyngbya)、颤藻属(Oscillatoria)、微鞘藻属(Microcolus)等,绿藻为小球藻属(Chlorella)、衣藻属(Chlamydomonas)、栅藻属(Scenedesmus)等。其中,蓝藻栖藓鞘丝藻(Lyngbya mucicola)、柔细颤藻(Oscillatoria subtilissima)、具鞘微鞘藻(Microcolus vaginatus)、微鞘藻(Microcolus sp.)和绿藻小球藻(Chlorella vulgaris)、马拉蒙衣藻(Chlamydomonas maramuresensis)、爪哇栅藻(Scenedesmus javaensis)和扁盘栅藻(Scenedesmus platydiscus)为库布齐沙漠优势藻。3)对20个纯化藻株进行了形态特征描述和核糖体内部转录间隔区(ITS)测序,并基于检测数据构建了2株蓝藻和18株绿藻系统发育树,验证了其系统发育的位置。 展开更多
关键词 库布齐沙漠 生物结皮 优势藻 形态 核糖体内部转录间隔区(ITS)
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淋溶作用下蓝藻结皮和生物炭对尾矿库周边土壤中镉迁移的阻控
6
作者 孙丰慧 刘学士 +2 位作者 刘芮宏 童华美 王哲 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第6期1056-1064,1080,共10页
为了研究蓝藻结皮和生物炭联合处理是否能在淋溶条件下协同阻控尾矿库周边土壤中镉(Cd)的迁移,本研究通过室内模拟降水进行土壤柱淋溶试验,分析了淋出液中pH变化、Cd^(2+)的累积释放量以及土壤中Cd^(2+)的总量和赋存形态,阐明了淋溶作... 为了研究蓝藻结皮和生物炭联合处理是否能在淋溶条件下协同阻控尾矿库周边土壤中镉(Cd)的迁移,本研究通过室内模拟降水进行土壤柱淋溶试验,分析了淋出液中pH变化、Cd^(2+)的累积释放量以及土壤中Cd^(2+)的总量和赋存形态,阐明了淋溶作用下蓝藻结皮和生物炭联合处理对尾矿库周边土壤中Cd^(2+)迁移的阻控机制。结果表明,蓝藻结皮和生物炭联合处理显著提高了土壤淋出液的pH,Cd^(2+)的累积释放量降低了31.09%。动力学模型拟合结果表明,修正的Elovich方程拟合效果最佳,说明土壤中Cd^(2+)的释放是一个活化能变化较大的复杂反应过程。蓝藻结皮和生物炭联合处理对淋溶作用下Cd^(2+)在土壤中纵向迁移及残渣态Cd^(2+)向有效态Cd^(2+)转化的抑制程度均最高,说明该处理显著降低了淋溶条件下Cd^(2+)在土壤中的释放及向下迁移风险。 展开更多
关键词 淋溶 蓝藻结皮 生物炭 释放特征 纵向迁移
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黄土丘陵区生物结皮对退耕地土壤质量的影响
7
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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荒漠草原土壤生物结皮中藻菌相互关系及其生态功能
8
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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生物结皮对土壤呼吸影响研究进展
9
作者 高艳利 《内蒙古林业》 2025年第3期38-41,共4页
随着社会经济和工业化的不断发展,气候变暖已成为21世纪十大环境问题之一。人类活动对温室气体的循环、排放以及分布产生了巨大影响。18世纪60年代以前,全球生态系统的碳吸收和碳排放基本可以相互抵消。但是随着工业的迅速发展,18世纪... 随着社会经济和工业化的不断发展,气候变暖已成为21世纪十大环境问题之一。人类活动对温室气体的循环、排放以及分布产生了巨大影响。18世纪60年代以前,全球生态系统的碳吸收和碳排放基本可以相互抵消。但是随着工业的迅速发展,18世纪中叶以来,煤炭、石油等化石燃料和其他非传统化石燃料的使用量激增,加之地表植被被大规模破坏,人类活动对生态系统的能量平衡造成了严重破坏。二氧化碳是最重要的温室气体,其在干旱和半干旱地区浓度不断上升,改变了碳循环,并加剧了生态系统对碳的需求,因此,碳源、碳汇以及碳排放过程受到了社会的广泛关注。 展开更多
关键词 土壤呼吸 生物结皮 碳吸收 气候变暖 温室气体
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不同重金属污染水平下生物结皮及下层土壤细菌群落的差异性分析 被引量：6
10
作者 樊瑾 王融融 +3 位作者 丛士翔 常文静 余海龙 黄菊莹 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期416-427,共12页
为了探究生物结皮及下层土壤细菌群落多样性及结构在不同重金属污染水平下的差异及其影响因素,以宁夏东部工矿区和封育草地内广泛分布的两类生物结皮为研究对象,采用高通量测序技术,分析结皮层(A层)和结皮下层(B层)土壤细菌群落结构和... 为了探究生物结皮及下层土壤细菌群落多样性及结构在不同重金属污染水平下的差异及其影响因素,以宁夏东部工矿区和封育草地内广泛分布的两类生物结皮为研究对象,采用高通量测序技术,分析结皮层(A层)和结皮下层(B层)土壤细菌群落结构和多样性差异。采用相关分析、冗余分析探讨两个生境生物结皮各层次细菌群落与土壤环境因子的关系。结果表明:(1)相较于封育区,工矿区2类生物结皮对源自大气降尘的重金属元素具有更显著的表层富集作用,并表现出显著的种间差异:苔藓结皮>藻结皮。污染负荷指数评价结果显示:工矿区生物结皮各层次重金属污染程度更高,且均表现为A层污染程度高于B层。(2)两个生境的优势细菌门组成基本一致,均为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门。受生物结皮类型、重金属污染程度的影响,细菌群落结构差异显著,主要表现为:工矿区藻结皮A、B层的α多样性指数均大于封育区,而苔藓结皮A、B层的细菌多样性指数高于封育区,丰富度指数低于封育区。主坐标分析结果显示,不同生境的生物结皮细菌群落结构差异明显,而同一生境的生物结皮细菌群落结构相似。重金属As、Pb、土壤黏粒含量和pH是影响生物结皮细菌群落结构的主要土壤环境因子,人为活动是细菌群落结构变异的主要驱动因素。 展开更多
关键词 生物结皮 细菌群落 重金属污染 高通量测序
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古尔班通古特沙漠不同区域藻类结皮微生物结构和潜在功能 被引量：2
11
作者 张清杭 吕杰 +3 位作者 马媛 李二阳 沈畅 陈静 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第14期6317-6330,共14页
藻类结皮形成和发育,能够提高土壤稳定性并增加土壤有机质含量,为微生物生长、繁殖和草本植物拓殖创造条件。因此,藻类结皮潜在功能对后续生物结皮及生态系统演替具有重要意义。然而,古尔班通古特沙漠藻类结皮营养循环相关微生物及潜在... 藻类结皮形成和发育,能够提高土壤稳定性并增加土壤有机质含量,为微生物生长、繁殖和草本植物拓殖创造条件。因此,藻类结皮潜在功能对后续生物结皮及生态系统演替具有重要意义。然而,古尔班通古特沙漠藻类结皮营养循环相关微生物及潜在功能机制尚不清楚。以古尔班通古特沙漠不同区域藻类结皮为研究对象,采用宏基因组测序技术,研究藻类结皮微生物群落及碳氮循环功能基因特征。研究结果表明蓝藻菌门、变形菌门、放线菌门是藻类结皮中主要微生物类群,在沙漠固碳和氮循环中起到重要作用。微生物α多样性结果显示仅物种丰富度指数在三个区域内存在显著差异。β多样性结果显示藻类结皮未因沙漠局部气候及理化因子差异产生微生物群落分化。而微生物群落功能基因对环境变化响应要比微生物群落更为敏感,沙漠东部和西部藻类结皮功能基因产生显著分化。三个区域微生物功能基因中还原型三羧酸循环是自养生物固碳主要途径,而卡尔文循环是光合生物固碳的主要途径,其中rpiA和rbcS基因更易受到降水影响。鞘脂单胞菌属、念珠藻属和伪枝藻属在参与固碳过程中表现出的差异,可能是导致固碳功能基因产生分化的原因之一。氮循环主要途径以硝酸盐还原为主,大部分氮素通过硝酸盐同化作用被土壤微生物转化为铵盐,少量氮素被反硝化为一氧化二氮和一氧化氮流失。沙漠藻类结皮固氮作用较弱,仅有念珠藻属和伪枝藻属参与,且存在nifH、nifD、nifK三个功能基因。这些固氮功能基因更易受到土壤中硝态氮含量的影响。硝化过程仅注释到氨单加氧酶或甲烷单加氧酶编码pmoABC-amoABC基因,而hao和nxrA、nxrB基因均未注释获得。 展开更多
关键词 古尔班通古特沙漠 藻类结皮 微生物群落 碳氮循环 功能基因
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三峡库区经果林地生物结皮发育对土壤饱和导水率的影响 被引量：2
12
作者 杨澜 陈晓燕 +2 位作者 朱平宗 冯滔 王定斌 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期244-251,共8页
[目的]为了探究三峡库区生物结皮发育对土壤饱和导水率的影响及其驱动机制。[方法]在经果林下选取5个盖度梯度(0~20%,20%~40%,40%~60%,60%~80%,80%~100%)的苔藓结皮样地,以林下无生物结皮覆盖样地为对照,通过野外采样和室内分析测定不... [目的]为了探究三峡库区生物结皮发育对土壤饱和导水率的影响及其驱动机制。[方法]在经果林下选取5个盖度梯度(0~20%,20%~40%,40%~60%,60%~80%,80%~100%)的苔藓结皮样地,以林下无生物结皮覆盖样地为对照,通过野外采样和室内分析测定不同盖度梯度生物结皮的土壤饱和导水率和基本土壤理化性质,利用非线性回归、偏最小二乘回归和结构方程模型等方法明确经果林地土壤饱和导水率随生物结皮盖度的变化规律及其主控因素。[结果](1)经果林下生物结皮的发育显著增加土壤饱和导水率,与对照相比,0~20%,20%~40%,40%~60%,60%~80%,80%~100%生物结皮盖度梯度的土壤饱和导水率分别增加36.98%,338.09%,407.17%,900.66%,713.11%。(2)随着生物结皮盖度增加,土壤饱和导水率呈近似对数函数趋势增加,当生物结皮盖度>60%时,土壤饱和导水率趋于稳定。(3)土壤饱和导水率与生物结皮特性及其驱动的土壤理化性质变化显著相关,生物结皮厚度、土壤容重、总孔隙度、饱和含水率和水稳性团聚体含量是导致不同生物结皮盖度土壤饱和导水率存在差异的主控因素。(4)结构方程模型结果表明,生物结皮的发育主要通过间接改良土壤结构(间接通径系数1.655>直接路径系数0.887)来增加土壤饱和导水率。[结论]研究结果为三峡库区经果林地生物结皮发育对水文和侵蚀过程的认识提供理论基础,也为经果林地水土流失的防控提供实践指导。 展开更多
关键词 生物结皮 饱和导水率 三峡库区 经果林
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黄土高原生物结皮覆盖对土壤线虫垂直分布格局的影响 被引量：1
13
作者 张颖 肖波 +1 位作者 王彦峰 曹尤淞 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第19期8447-8458,共12页
线虫在土壤食物网中占多个营养级,是土壤生态过程的重要指示生物,对维持生态系统结构与功能具有重要作用。生物结皮作为“荒漠工程师”对干旱生态系统的生物多样性具有积极影响,但其对土壤线虫群落的影响与机制尚不明确。分别采集藓结... 线虫在土壤食物网中占多个营养级,是土壤生态过程的重要指示生物,对维持生态系统结构与功能具有重要作用。生物结皮作为“荒漠工程师”对干旱生态系统的生物多样性具有积极影响,但其对土壤线虫群落的影响与机制尚不明确。分别采集藓结皮和藻结皮覆盖下不同深度(0—14 cm,每2 cm一层)的土壤以及无结皮土壤,采用Baermann湿漏斗法提取土壤线虫并鉴定计数,对比分析了生物结皮类型和土层深度对土壤线虫属的丰富度、丰度和多样性的影响及其途径。结果表明:(1)无结皮土壤中线虫以头叶属(Cephalobus)、细齿属(Leptonchus)和微矛属(Microdorylaimus)为优势属,而生物结皮覆盖土壤中线虫以无咽属(Alaimus)、细齿属(Leptonchus)、鹿角纯属(Cervidellus)和微矛属(Microdorylaimus)为优势属;(2)与无结皮相比,藻结皮使土壤线虫的属的丰富度、丰度和Shannon指数分别提高了35.2%、89.2%和4.5%,而藓结皮分别提高了44.4%、83.0%和24.8%;(3)两类生物结皮覆盖土壤剖面中线虫丰度均呈单峰分布,其中6—8 cm土层丰度最高,是深土层的3.2—11.7倍;而Shannon指数随土壤深度的增加而增加,表土层是深土层的1.5—1.7倍;(4)土壤温度、速效磷和有机质含量是影响线虫属的丰富度的主要因素,有机质、NH+4-N和NO-3-N含量是影响线虫丰度的主要因素,而土壤温度、含水量和速效磷含量是影响线虫多样性的主要因素。生物结皮可通过提升土壤含水率和养分含量、降低土壤温度等途径显著提升土壤线虫的丰度和多样性,并通过影响土壤理化性质的垂直分布继而间接调控土壤线虫群落的垂直分布格局,这对于理解生物结皮维持和提升干旱生态系统的生物多样性与生态系统多功能性具有重要帮助。 展开更多
关键词 藓结皮 藻结皮 土壤动物 生物多样性 生态系统多功能性 干旱生态系统
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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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土壤质地影响生物结皮对土壤属性的作用程度
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作者 张文芳 高丽倩 +2 位作者 欧阳文峰 孙会 赵允格 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期11-20,共10页
生物结皮广泛分布于干旱与半干旱区,对表层土壤属性具有显著影响。然而,不同类型或发育程度的生物结皮对不同土壤质地条件下土壤属性的影响是否相同,以及生物结皮与土壤质地是否存在交互作用等问题仍不清楚。以黄土高原粉壤土、砂壤土... 生物结皮广泛分布于干旱与半干旱区,对表层土壤属性具有显著影响。然而,不同类型或发育程度的生物结皮对不同土壤质地条件下土壤属性的影响是否相同,以及生物结皮与土壤质地是否存在交互作用等问题仍不清楚。以黄土高原粉壤土、砂壤土和砂土上发育的不同类型生物结皮(藻结皮、混合结皮和藓结皮)为研究对象,比较不同土壤质地条件下各类型生物结皮对土壤属性的影响差异。结果表明:(1)粉壤土和砂壤土上生物结皮对土壤颗粒组成无明显影响,而砂土生物结皮显著提高了黏粒、细粉粒及粗粉粒的含量。其中,生物结皮对砂土粗粉粒含量的作用最大;不同类型的生物结皮中,混合结皮对砂土颗粒组成的总体影响最大,藓结皮影响深度最深,为生物结皮层下5 cm。(2)不同土壤质地的生物结皮均能降低土壤容重,其中砂土藓结皮降低土壤容重程度最大,降低了17%。(3)3种土壤质地的生物结皮均能不同程度提高土壤有机质及全氮含量,其中砂土生物结皮影响程度最大,且藓结皮影响程度最显著,其有机质含量和全氮含量分别是对照的17.6和13.5倍,影响深度为生物结皮层下10 cm。(4)土壤质地和生物结皮类型对土壤容重、土壤有机质及全氮存在显著交互效应,且单一作用均大于二者交互作用。(5)砂土生物结皮对土壤属性影响最大,且藓结皮影响程度更显著。综上所述,黄土高原砂土生物结皮对土壤属性的影响程度最大,且藓结皮对土壤属性具有更明显的改善效果。研究结果可为深化生物结皮生态功能及生态系统可持续管理提供理论依据。 展开更多
关键词 生物结皮 土壤质地 土壤理化属性 黄土高原
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人工培育生物结皮形成和发育对单次降雨量变化的响应 被引量：4
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作者 赵燕翘 连煜超 +2 位作者 许文文 韩高玲 赵洋 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期723-732,共10页
人工生物土壤结皮(BSCs)是目前沙化土地治理的新方法和新模式,播撒天然BSCs碎片是培养人工BSCs的有效方法之一。降雨显著影响人工BSCs的拓殖和发育,已有的研究多集中于探讨降雨总量和频次对单一类别的人工BSCs的影响。而单次降雨量如何... 人工生物土壤结皮(BSCs)是目前沙化土地治理的新方法和新模式,播撒天然BSCs碎片是培养人工BSCs的有效方法之一。降雨显著影响人工BSCs的拓殖和发育,已有的研究多集中于探讨降雨总量和频次对单一类别的人工BSCs的影响。而单次降雨量如何影响不同类别的人工BSCs生长发育,仍鲜见报道。以腾格里沙漠东南缘的天然藓类(N-M)、天然蓝藻-地衣(N-CL)、天然蓝藻(N-C)和人工蓝藻(A-C)结皮碎片作为培养人工BSCs的材料,探讨了1 mm、2 mm和5 mm的单次降雨量与不同类别BSCs碎片对人工BSCs的影响。结果表明,在3种单次降雨量处理下使用3种天然BSCs碎片和A-C结皮碎片均可成功培养人工BSCs,2 mm单次降雨量处理下人工BSCs的发育效果最好,而N-C和A-C较其他类别在培养早期具有较高的盖度(32.5%)和叶绿素a含量(11.39μg/cm2)。回归分析发现,人工BSCs的盖度与单次降雨量呈二项式相关;N-M和N-CL的厚度与单次降雨量呈二项式相关,N-C和A-C与单次降雨量呈对数相关;N-C的叶绿素a含量和单次降雨量呈线性正相关;N-M的松散结合胞外多糖含量和单次降雨量呈线性负相关;N-M和A-C的紧密结合胞外多糖含量和单次降雨量分别呈线性负相关和指数相关(P<0.05)。研究证明了单次降雨量和BSCs类别显著影响人工BSCs的拓殖和发育。同时发现A-C较N-C发育更稳定。因此,建议在使用人工BSCs进行大规模生态恢复时,应选择适宜的BSCs类别并优先选择人工BSCs碎片作为培养材料。 展开更多
关键词 沙漠化 人工生物土壤结皮 单次降雨量 蓝藻结皮 生态恢复
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毛乌素沙地固碳功能菌群落随生物结皮发育阶段的演变特征 被引量：4
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作者 李凯凯 张丙昌 +2 位作者 赵康 张雅丽 刘燕晋 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1177-1190,共14页
生物结皮是干旱区生态系统光合固碳的重要贡献者,固碳功能菌是生物结皮碳固定过程中的关键功能群,而毛乌素沙地生物结皮有关固碳功能菌群落多样性的研究未见详细报道。通过qPCR和高通量测序,研究了毛乌素沙地固碳功能菌基因丰度、群落... 生物结皮是干旱区生态系统光合固碳的重要贡献者,固碳功能菌是生物结皮碳固定过程中的关键功能群,而毛乌素沙地生物结皮有关固碳功能菌群落多样性的研究未见详细报道。通过qPCR和高通量测序,研究了毛乌素沙地固碳功能菌基因丰度、群落多样性在生物结皮发育过程中的演变规律及其关键环境因子。结果表明,form IAB、IC和ID的基因丰度均随生物结皮发育呈升高趋势,在地衣结皮最高,在藓结皮又明显降低;form IAB的Chao1和form IC的Shannon指数随生物结皮演替呈显著上升趋势,而form IC和ID的Chao1则在藻结皮达到峰值。物种组成上,IAB型固碳功能菌以蓝藻门的颤藻目占优势,其相对丰度在藻结皮最高,随生物结皮演替逐渐降低;IC型固碳功能菌在裸沙中以土壤红杆菌目为主,而在三种生物结皮中以生丝微菌目、亚硝化单胞菌目和红螺菌目占优势;ID型固碳菌则以硅藻门的舟形藻目占优势,其丰度在裸沙中最高。IAB和IC型固碳功能菌群落结构在藻结皮和地衣结皮类似,而与裸沙和藓结皮差异显著,裸沙与藓结皮亦具显著差异。生物结皮演替过程中生物类群和土壤理化特征的改变为固碳功能菌提供了不同的生态位,土壤总有机碳、全氮、铵态氮、全磷、速效磷和pH对固碳功能菌群落进行综合调控,通过对固碳功能菌的筛选作用,最终改变固碳功能菌群落组成和结构。为深入理解荒漠生态系统生物结皮的光合固碳功能的微生物学机制提供了理论支撑。 展开更多
关键词 生物结皮 固碳功能菌 群落多样性 环境因素 毛乌素沙地
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黄土高原水蚀风蚀交错区不同生物结皮类型对土壤有机碳及其转化的影响 被引量：2
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作者 武杰 张丙昌 +2 位作者 陈静 武志芳 赵康 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期38-44,54,共8页
[目的]黄土高原水蚀风蚀交错区是典型的脆弱生态系统,该区域生物结皮广泛分布,生物结皮在土壤有机碳积累与转化发挥着关键作用,然而,生物结皮演替及微生物对土壤有机碳转化相关酶类的影响规律尚不明确。[方法]研究土壤有机碳-微生物-碳... [目的]黄土高原水蚀风蚀交错区是典型的脆弱生态系统,该区域生物结皮广泛分布,生物结皮在土壤有机碳积累与转化发挥着关键作用,然而,生物结皮演替及微生物对土壤有机碳转化相关酶类的影响规律尚不明确。[方法]研究土壤有机碳-微生物-碳转化相关酶在生物结皮不同演替类型的变化规律,并运用SEM模型分析了三者之间的相互关系。[结果](1)生物结皮演替显著增加土壤有机碳含量和碳转化相关酶活性,且它们在结皮层(0-2 cm)中的含量均显著高于裸沙和2—5 cm土层(p<0.05);(2)结皮层细菌、真菌和放线菌数量在藓结皮中最高,其中放线菌、真菌数量在生物结皮演替呈显著增加趋势,结皮层中的细菌和真菌数量显著高于2—5 cm土层,但2—5 cm土层放线菌数量高于结皮层(藓结皮除外);(3)SEM模型表明,土壤有机碳、碳转化相关酶活性和微生物数量之间均呈现显著相关性。[结论]生物结皮的演替对土壤有机碳的积累为碳转化相关酶类和微生物提供丰富基质,促进微生物和酶活性提高,微生物对碳转化相关酶类起着重要的驱动作用,对维持生物结皮的碳平衡发挥着关键作用。 展开更多
关键词 水蚀风蚀交错区 生物结皮 土壤有机碳 土壤酶活性
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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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基于SfM近景摄影测量技术的藓结皮坡面土壤侵蚀空间分布特征
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作者 陈浩然 高丽倩 +2 位作者 欧阳文峰 张采月 王鹏 《水土保持学报》 北大核心 2025年第4期324-330,341,共8页
[目的]为探究黄土高原地区藓结皮坡面的土壤侵蚀-沉积空间分布特征。[方法]以黄土高原不同盖度的藓结皮为研究对象,通过室内模拟降雨试验,结合运动恢复结构(structure-from-motion,SfM)近景摄影测量技术,分析不同盖度(裸土、20%、40%、... [目的]为探究黄土高原地区藓结皮坡面的土壤侵蚀-沉积空间分布特征。[方法]以黄土高原不同盖度的藓结皮为研究对象,通过室内模拟降雨试验,结合运动恢复结构(structure-from-motion,SfM)近景摄影测量技术,分析不同盖度(裸土、20%、40%、60%、80%)的藓结皮坡面土壤侵蚀-沉积空间分布特征。[结果]1)藓结皮覆盖显著降低坡面土壤侵蚀速率,与裸土坡面相比,藓结皮坡面降低程度分别为23.34%、37.01%、51.01%和71.26%。2)藓结皮坡面的侵蚀重点区域位于坡中上部裸土覆盖区域,沉积重点区域为坡底部藓结皮覆盖区域。3)藓结皮的覆盖有效降低坡面侵蚀区面积和侵蚀深度,与裸土坡面相比,不同盖度藓结皮坡面侵蚀区面积分别降低14.69%、42.97%、58.69%和82.25%,坡面侵蚀深度降低4 mm。4)藓结皮的覆盖使坡面产生沉积,不同盖度藓结皮坡面的沉积区面积分别为0.21%、8.41%、4.53%和0.41%,沉积厚度较裸土增加2 mm。5)藓结皮通过覆盖作用和拦截作用显著影响坡面土壤侵蚀-沉积空间分布特征。[结论]研究结果对深入了解黄土高原生物结皮坡面土壤侵蚀空间分布规律及制定和实施有效的水土保持管理措施提供理论依据。 展开更多
关键词 生物结皮 运动恢复结构 土壤侵蚀沉积空间分布 地表形态 土壤侵蚀
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