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Influence of surface roughness on the development of moss-dominated biocrusts on mountainous rock-cut slopes in West Sichuan, China
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作者 ZHAO Xin-yue ZHAO Mao-qiang +3 位作者 WANG Pan-pan DAI Yu-quan PU Wan-qiu HUANG Cheng-min 《Journal of Mountain Science》 SCIE CSCD 2023年第8期2181-2196,共16页
Since natural restoration combined with artificial auxiliary measures may achieve a relatively rapid restoration effect at a lower cost, it has become an essential measure for the ecological restoration of rock slopes... Since natural restoration combined with artificial auxiliary measures may achieve a relatively rapid restoration effect at a lower cost, it has become an essential measure for the ecological restoration of rock slopes. Previous studies have focused heavily on the relationship between substrate nutrients and water conditions and the development of mosses on the rock surface, but quantitative characterization of substantial effect of rock surface texture(e.g., microrelief) on moss growth is absent. The undulating microrelief on the rock surface can increase the heterogeneity of the microhabitat, which may be an important factor affecting the development of mossdominated biocrusts. In this study, the roughness of rock surfaces, moss coverage and biomass, weight and major nutrient contents of soils within the biocrusts were measured in the western mountainous area of Sichuan Province, Southwest China to further examine the role of rock surface microrelief in the biocrusts. The results showed that three main factors affecting the development of the biocrusts were bryophyte emergence, soil accumulation, and lithology. The presence of moss accelerates soil formation on rock surfaces and lead to the accumulation of nutrients so that all parts of the moss-dominated biocrusts system can develop synergistically. It was found that a microrelief structure with a roughness between 1.5 and 2.5 could gather soil and bryophyte propagules effectively, which may have a strong relationship with the angle of repose. When the roughness is 1.5, the corresponding undulation angle is very close to the theoretical minimum value of the undulation angle calculated according to the relationships between the undulation angle of the protrusion, slope and angle of repose. 展开更多
关键词 biocrusts MOSS Natural restoration Repose angle Rock slope ROUGHNESS
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Long-term light grazing does not change soil organic carbon stability and stock in biocrust layer in the hilly regions of drylands
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作者 MA Xinxin ZHAO Yunge +4 位作者 YANG Kai MING Jiao QIAO Yu XU Mingxiang PAN Xinghui 《Journal of Arid Land》 SCIE CSCD 2023年第8期940-959,共20页
Livestock grazing is the most extensive land use in global drylands and one of the most extensive stressors of biological soil crusts(biocrusts).Despite widespread concern about the importance of biocrusts for global ... Livestock grazing is the most extensive land use in global drylands and one of the most extensive stressors of biological soil crusts(biocrusts).Despite widespread concern about the importance of biocrusts for global carbon(C)cycling,little is known about whether and how long-term grazing alters soil organic carbon(SOC)stability and stock in the biocrust layer.To assess the responses of SOC stability and stock in the biocrust layer to grazing,from June to September 2020,we carried out a large scale field survey in the restored grasslands under long-term grazing with different grazing intensities(represented by the number of goat dung per square meter)and in the grasslands strictly excluded from grazing in four regions(Dingbian County,Shenmu City,Guyuan City and Ansai District)along precipitation gradient in the hilly Loess Plateau,China.In total,51 representative grassland sites were identified as the study sampling sites in this study,including 11 sites in Guyuan City,16 sites in Dingbian County,15 sites in Shenmu City and 9 sites in Ansai District.Combined with extensive laboratory analysis and statistical analysis,at each sampling site,we obtained data on biocrust attributes(cover,community structure,biomass and thickness),soil physical-chemical properties(soil porosity and soil carbon-to-nitrogen ratio(C/N ratio)),and environmental factors(mean annual precipitation,mean annual temperature,altitude,plant cover,litter cover,soil particle-size distribution(the ratio of soil clay and silt content to sand content)),SOC stability index(SI)and SOC stock(SOCS)in the biocrust layer,to conduct this study.Our results revealed that grazing did not change total biocrust cover but markedly altered biocrust community structure by reducing plant cover,with a considerable increase in the relative cover of cyanobacteria(23.1%)while a decrease in the relative cover of mosses(42.2%).Soil porosity and soil C/N ratio in the biocrust layer under grazing decreased significantly by 4.1%–7.2%and 7.2%–13.3%,respectively,compared with those under grazing exclusion.The shifted biocrust community structure ultimately resulted in an average reduction of 15.5%in SOCS in the biocrust layer under grazing.However,compared with higher grazing(intensity of more than 10.00 goat dung/m2),light grazing(intensity of 0.00–10.00 goat dung/m2 or approximately 1.20–2.60 goat/(hm2•a))had no adverse effect on SOCS.SOC stability in the biocrust layer remained unchanged under long-term grazing due to the offset between the positive effect of the decreased soil porosity and the negative effect of the decreased soil C/N ratio on the SOC resistance to decomposition.Mean annual precipitation and soil particle-size distribution also regulated SOC stability indirectly by influencing soil porosity through plant cover and biocrust community structure.These findings suggest that proper grazing might not increase the CO_(2) release potential or adversely affect SOCS in the biocrust layer.This research provides some guidance for proper grazing management in the sustainable utilization of grassland resources and C sequestration in biocrusts in the hilly regions of drylands. 展开更多
关键词 biological soil crusts livestock grazing soil organic carbon biocrust community structure soil carbon-to-nitrogen ratio dryland ecosystems Loess Plateau
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The role of biocrusts in nitrogen cycling on the tropical reef islands,South China Sea
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作者 Lin Wang Si Zhang Jie Li 《Acta Oceanologica Sinica》 SCIE CAS CSCD 2021年第4期116-126,共11页
Harboring polyextremotolerant microbial topsoil communities,biological soil crusts(biocrusts)occur across various climatic zones,and have been well studied in the terrestrial drylands.However,little is known about the... Harboring polyextremotolerant microbial topsoil communities,biological soil crusts(biocrusts)occur across various climatic zones,and have been well studied in the terrestrial drylands.However,little is known about the functional metabolic potential of microbial communities involved in the biogeochemical processes during the early succession of biocrusts on the tropical reef islands.We collected 26 biocrusts and bare soil samples from the Xisha Islands and Nansha Islands,and applied a functional gene array(GeoChip 5.0)to reveal nitrogen(N)cycling processes involved in these samples.Both physicochemical measurement and enzyme activity assay were utilized to characterize the soil properties.Results revealed the composition of N-cycling functional genes in biocrusts was distinct from that in bare soil.Additionally,microorganisms in biocrusts showed lower functional potential related to ammonification,denitrification,N assimilation,nitrification,N fixation,and dissimilatory nitrate reduction to ammonium compared to bare soils.Although the abundance of nifH gene was lower in biocrusts,nitrogenase activity was significantly higher compared to that in bare soils.Precipitation,soil physicochemical properties(i.e.,soil available copper,soil ammonia N and pH)and soil biological properties(i.e.,β-glucosidase,fluorescein diacetate hydrolase,alkaline protease,urease,alkaline phosphatase,catalase and chlorophyll a)correlated to the N-cycling functional genes structure.Nitrate N and ammonia N were more abundant in biocrusts than bare soil,while pH value was higher in bare soil.Our results suggested biocrusts play an important role in N-cycling in coral sand soil,and will be helpful in understanding the development and ecological functions of biocrusts on tropical reef islands. 展开更多
关键词 biocrusts microbial functional structure metabolic potential nitrogen cycling tropical reef islands
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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
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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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人工培育生物结皮形成和发育对单次降雨量变化的响应
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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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高寒矿区排土场生物结皮分布特点及其对土壤-植被的修复作用
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作者 吴慧光 陶玲 +4 位作者 徐芸 贾荣亮 罗亚勇 王少昆 马旭君 《内蒙古林业科技》 2024年第1期44-50,共7页
生物结皮是公认的修复退化生态系统的“生态工程师”,但对其在高寒矿区排土场的分布特点及其对土壤-植被的修复作用认知还不够深入,限制了其在高寒矿区生态修复中的应用。本文以宝日希勒露天煤矿排土场生物结皮为研究对象,通过野外调查... 生物结皮是公认的修复退化生态系统的“生态工程师”,但对其在高寒矿区排土场的分布特点及其对土壤-植被的修复作用认知还不够深入,限制了其在高寒矿区生态修复中的应用。本文以宝日希勒露天煤矿排土场生物结皮为研究对象,通过野外调查与人工接种试验,研究了排土场生物结皮分布特征及人工培育生物结皮对土壤-植被系统的影响。结果表明:(1)以藓结皮为主的生物结皮是该区地表重要覆盖物,最大盖度达49%,分布特征受到地形、维管束植物种、栽植年限影响;(2)生物结皮在维持土壤颗粒结构组成(黏粉粒含量提高6%)和养分(全碳和全氮含量分别提高24%和10%)方面发挥不可替代的重要作用;(3)以藓为主的人工培育生物结皮材料(藻:藓=1:3~4)接种后,其在提高维管束植物生产力(草本生物量最大可提高21%)以及降低土壤侵蚀方面的作用(全碳、全氮和黏粉粒含量及pH值和电导率最大可分别提高20%、16%、1%、-3%和21%)不容忽视。因此,本研究为利用生物结皮促进高寒矿区排土场土壤-植被系统整体修复的思路与实施途径提供了一定的参考。 展开更多
关键词 高寒矿区 排土场 生物结皮 生态修复
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工矿区不同类型生物结皮对大气降尘重金属的富集规律及其影响因子 被引量:1
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作者 樊瑾 王融融 +2 位作者 李诗瑶 余海龙 黄菊莹 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3168-3180,共13页
大气降尘是矿区土壤重金属的主要来源,而生物结皮对大气降尘重金属有显著的富集作用。为探究不同类型生物结皮对大气降尘重金属的富集规律及其影响因子,选取宁东典型火电厂周边生物结皮广布区作为试验样地,3类生物结皮作为研究对象,并... 大气降尘是矿区土壤重金属的主要来源,而生物结皮对大气降尘重金属有显著的富集作用。为探究不同类型生物结皮对大气降尘重金属的富集规律及其影响因子,选取宁东典型火电厂周边生物结皮广布区作为试验样地,3类生物结皮作为研究对象,并以临近裸土作为对照,对比分析了生物结皮富集大气降尘过程中土壤理化性质、酶活性及重金属含量的变化,采用相关分析、冗余分析和方差分解方法探讨了不同类型生物结皮的结皮层(A层)和层下土壤(B层)重金属含量与其土壤物理、化学性质及酶活性之间的关系。结果表明:燃煤烟尘是矿区大气降尘重金属污染的主要来源,涉及重金属元素包括Cd、Cr、Hg、Pb、Zn、As。生物结皮对源自大气降尘的重金属元素均具有显著的富集作用,且在不同演替阶段生物结皮间的富集规律完全一致:藓结皮>混生结皮>藻结皮;重金属综合污染指数评价结果显示:生物结皮对重金属具有表层富集效应,表现为A层污染程度高于B层。不同类型生物结皮A、B层综合污染指数存在显著差异,排序为:藓结皮>混生结皮>藻结皮;和对照相比,三类生物结皮均能通过富集大气降尘增加其A、B层养分和细颗粒物含量并改善土壤质地。方差分解结果表明,土壤化学性质是影响重金属含量解释度最高的单类环境变量,而相关性和冗余分析结果表明:有机质含量、电导率、酶活性、容重等是影响不同类型生物结皮A、B层土壤重金属含量的主要环境因子。 展开更多
关键词 大气降尘 生物结皮 土壤理化性质 重金属 粒径分布
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黄土高原表层土壤孔隙性状与穿透阻力对藓结皮发育的响应 被引量:2
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作者 余星兴 肖波 +2 位作者 曹尤淞 李胜龙 孙福海 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期52-59,共8页
为探明生物结皮如何改善土壤物理性质从而促进水土保持,针对黄土高原风沙土和黄绵土上发育的藓结皮,以无结皮为对照,原状取样后分别使用高分辨率CT扫描仪和高精度土壤贯入仪测定其孔隙性状与穿透阻力,并构建结构方程模型剖析生物结皮对... 为探明生物结皮如何改善土壤物理性质从而促进水土保持,针对黄土高原风沙土和黄绵土上发育的藓结皮,以无结皮为对照,原状取样后分别使用高分辨率CT扫描仪和高精度土壤贯入仪测定其孔隙性状与穿透阻力,并构建结构方程模型剖析生物结皮对土壤孔隙度和穿透阻力的作用途径。结果表明:藓结皮发育改变土壤孔隙特征参数,并显著提高表层0—2 cm土壤总孔隙度(p=0.01),在此土层内,风沙土和黄绵土上藓结皮的总孔隙度比无结皮分别增加1.62,2.12倍,且藓结皮的孔隙度随土层深度增加呈指数降低。藓结皮和无结皮的土壤面孔率在0—1 cm土层内均急剧下降,但藓结皮整体面孔率显著高于无结皮(p<0.001)。随土层深度增加,藓结皮的土壤穿透阻力总体呈增大趋势,但在结皮层中部发生突变,越过结皮层后趋于平稳。在2种土壤上,藓结皮的面孔率与穿透阻力均呈对数负相关关系,无结皮中则分别呈线性正相关和对数负相关关系。黄土高原藓结皮通过改变孔隙度和机械组成等间接途径,极显著地提升表层土壤穿透阻力,增强土壤表面稳定性,为区域水土保持和生态恢复提供有利条件。 展开更多
关键词 风沙土 黄绵土 生物结皮 土壤孔隙度 土壤穿透阻力 黄土高原
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黄土高原蓝藻和藓类生物结皮对草本植物多样性及生物量的影响 被引量:1
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作者 王彦峰 肖波 +2 位作者 汪万福 余星兴 张雪 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第16期6570-6580,共11页
生物结皮在干旱和半干旱气候区占据了广阔的生态位,深刻影响草本植物的空间格局,但其影响程度和作用途径目前仍存有争议。分别以黄土高原风沙土和黄绵土上的蓝藻结皮和藓结皮为对象,以无结皮为对照,通过样方法调查并测定了生物结皮与无... 生物结皮在干旱和半干旱气候区占据了广阔的生态位,深刻影响草本植物的空间格局,但其影响程度和作用途径目前仍存有争议。分别以黄土高原风沙土和黄绵土上的蓝藻结皮和藓结皮为对象,以无结皮为对照,通过样方法调查并测定了生物结皮与无结皮样地中草本植物的多样性和生物量,继而结合灰色关联分析和结构方程模型,对比分析了两类生物结皮对草本植物多样性和生物量的影响程度及作用途径。结果表明:(1)风沙土上,无结皮样地的优势科为禾本科和菊科,蓝藻结皮样地的优势科为藜科,藓结皮样地的优势科为禾本科,而黄绵土上无结皮样地的优势科为菊科、禾本科和豆科,蓝藻结皮样地的优势科与无结皮相似,藓结皮样地的优势科为禾本科和菊科;(2)与无结皮相比,风沙土上蓝藻结皮和藓结皮样地中多年生草本的株数分别增加了30%和16%,而黄绵土上两类生物结皮样地中多年生草本株数则分别增加了44%和减少了46%;(3)与无结皮相比,风沙土上蓝藻结皮和藓结皮样地中草本植物的Patrick和Shannon指数分别降低了1.0、0.2和3.4、0.5;而黄绵土上蓝藻结皮和藓结皮样地中两种多样性指数分别降低了4.8、0.2和4.2、0.4;(4)风沙土上蓝藻结皮和藓结皮样地的草本植物生物量比无结皮减少了111.5 g/m^(2)和145.0 g/m^(2),而在黄绵土上则分别减少了127.8 g/m^(2)和172.2 g/m^(2);⑤灰色关联分析显示,土壤穿透阻力对草本植物的多样性影响最大(关联系数分别为0.960和0.996),而NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量对草本植物的生物量影响最大(两种土壤上关联系数分别为0.727和0.752)。综上,黄土高原生物结皮显著降低了草本植物的多样性和生物量,其途径为通过增加土壤穿透阻力以降低草本植物的种子萌发几率并限制幼苗根系伸展,同时通过土壤氮竞争限制了草本植物生长。 展开更多
关键词 黄土高原 生物结皮 草本植物多样性 植物群落结构 生物量
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半干旱矿区蒙脱石基人工藻结皮的构建及其固铅机制
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作者 毕玉晶 周克强 +3 位作者 夏令 宋少先 朱江 胡勇 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第11期91-100,共10页
基于半干旱铅矿区水分匮乏、地表退化、铅污染等极端环境问题,构建蒙脱石基人工藻结皮旨在稳定表土层,防止地表侵蚀,同时固定基质铅,避免尾矿铅浸出威胁生态安全。本研究采用藻(Microcoleussteenstruppi)与蒙脱石(MT)在铅基沙土上构建... 基于半干旱铅矿区水分匮乏、地表退化、铅污染等极端环境问题,构建蒙脱石基人工藻结皮旨在稳定表土层,防止地表侵蚀,同时固定基质铅,避免尾矿铅浸出威胁生态安全。本研究采用藻(Microcoleussteenstruppi)与蒙脱石(MT)在铅基沙土上构建人工藻结皮,通过观察人工藻结皮的形貌变化,同时监测藻结皮的生物学指标变化,获得蒙脱石促进蓝藻增殖的最佳投入量。通过粒度、Zeta电位、SEM-EDS、铅化学形态、FTIR、XRD分析,探究人工藻结皮对基质铅的固定能力及解毒机制。结果表明,M_(500)中蓝藻的长势最好,其藻丝密度较M_0大大提高。第62d,最佳处理组M_(500)的叶绿素a含量为M_0的1.9倍。基质铅可分布于藻丝、胞外聚合物和蒙脱石上。第62d,最佳处理组M_(500)的总固铅量为231.97μg/cm^(2),为M_0的1.2倍。在固铅阶段,蒙脱石促使弱酸可交换态、碳酸盐结合态的铅化合物转化为更稳定的有机结合态、残渣态的铅化合物。根据表征,人工藻结皮促使基质铅转化为溶解度极低的碱式碳酸铅和碱式磷酸铅。因此,蒙脱石基人工藻结皮扩充了其对基质铅的固定效果,并通过降低铅的生物可利用性达到机体解毒的功效。本研究首次提出一种粘土型人工藻结皮治理铅污染土壤的新方法,并揭示了人工藻结皮的固铅机理,为半干旱铅污染矿区生态修复提供了绿色科学的治理手段,对绿水青山工程实践具有重要的理论和实践意义。 展开更多
关键词 蒙脱石 人工藻结皮 铅污染 矿区修复
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混合生物结皮对土壤养分的影响与群落结构之关联——以黄土丘陵区的生物结皮为例 被引量:1
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作者 王闪闪 赵允格 +4 位作者 李彬彬 郭玥微 郭雅丽 李雯 乔羽 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1247-1256,共10页
自然条件下生物结皮是藻、藓及地衣等结皮类型以不同比例组成的混合群落,显著影响土壤养分含量,目前混合生物结皮对土壤养分的影响与其群落结构的关系尚不清楚,限制了混合生物结皮土壤养分的评估。为此,研究通过测定单一组成的藻结皮、... 自然条件下生物结皮是藻、藓及地衣等结皮类型以不同比例组成的混合群落,显著影响土壤养分含量,目前混合生物结皮对土壤养分的影响与其群落结构的关系尚不清楚,限制了混合生物结皮土壤养分的评估。为此,研究通过测定单一组成的藻结皮、藓结皮以及80%藻+20%藓、60%藻+40%藓、40%藻+60%藓和20%藻+80%藓4个不同藻藓比例的混合生物结皮土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷、铵态氮和硝态氮含量,研究了混合生物结皮土壤养分与其群落结构之间的关联。结果显示:(1)藓结皮层土壤有机碳、全氮、速效磷、铵态氮和硝态氮含量显著高于藻结皮,分别高出166.4%、77.2%、55.1%、56.2%和42.2%。(2)藻藓混合生物结皮土壤有机碳、全氮、速效磷和铵态氮含量与组成和盖度等结构特征有关,可以通过单一类型生物结皮土壤养分含量与盖度加权预测混合生物结皮土壤养分储量。(3)混合生物结皮土壤有机碳、全氮、速效磷和铵态氮储量实测值(x)与预测值(y)拟合的线性函数分别为y=0.97x、y=0.96x、y=1.18x和y=0.92x。(4)混合生物结皮对全磷和硝态氮含量的影响与群落结构无关。生物结皮对下层0—5 cm土壤养分影响较小。研究揭示了混合生物结皮对土壤养分的影响与生物结皮群落结构之间的关联,为准确评估自然条件下混合生物结皮对土壤养分的影响提供了科学依据。 展开更多
关键词 生物结皮 群落结构 生态功能 干旱生态系统 黄土丘陵
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干旱荒漠区不同藓结皮斑块碳通量对降雨量变化的响应
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作者 李永刚 张元明 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1584-1595,共12页
藓结皮作为干旱区重要的地表覆盖物,主要呈斑块状分布,其大小能够明显改变土壤和藓类植物的含水量、蒸散量以及养分含量,对荒漠地表的稳定和碳循环具有重要作用。降雨是干旱荒漠区土壤水分的主要来源,能够直接影响藓结皮的生理活性,决... 藓结皮作为干旱区重要的地表覆盖物,主要呈斑块状分布,其大小能够明显改变土壤和藓类植物的含水量、蒸散量以及养分含量,对荒漠地表的稳定和碳循环具有重要作用。降雨是干旱荒漠区土壤水分的主要来源,能够直接影响藓结皮的生理活性,决定了藓结皮土壤的碳源-碳汇效应。然而不同大小藓结皮斑块碳通量对降雨的响应是否不同并不清楚。以古尔班通古特沙漠齿肋赤藓(Syntrichia caninervis Mitt.)斑块为研究对象,施加不同降雨量(0 mm、2 mm、5 mm、15 mm降雨),连续54 h测定不同大小藓结皮斑块(直径为:4.6 cm、5.6 cm、10 cm)碳通量。结果显示:(1)在2 mm和5 mm降雨量下,不同斑块大小藓结皮静碳交换速率连续54 h内的变化趋势相似,直径为4.6 cm和5.6 cm斑块累积碳通量呈负值,表现为碳固定,10 cm斑块则相反表现为碳释放,在15 mm降雨量下,不同斑块大小藓结皮碳通量均表现为碳释放,直径为10 cm的藓结皮斑块净碳交换速率随时间的变化趋势与直径5.6 cm和4.6 cm藓结皮斑块不同;(2)斑块大小和降雨量变化均显著影响藓结皮斑块碳通量,土壤含水量与静碳交换速率呈显著的正效应,且土壤含水量与静碳交换速率间斜率随斑块面积增加呈增加趋势,土壤温度低于25℃时,藓结皮斑块碳通量随土壤温度增加呈降低趋势,高于25℃时,土壤温度对藓结皮斑块碳通量无显著影响。因此,未来荒漠藓结皮碳通量研究中应考虑降雨量和斑块大小对藓结皮碳通量的影响;且从碳收支平衡解释小型藓结皮斑块对荒漠小降雨脉冲有较强的适应性,同时为评估未来荒漠降水格局变化下荒漠藓结皮斑块组成、分布以及荒漠生态系统碳循环研究提供科学理论基础。 展开更多
关键词 藓结皮斑块 碳通量 降雨量 土壤含水量 斑块大小
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丹江口库区典型小流域生物结皮驱动土壤性质变化及分离响应
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作者 平原 澹腾辉 +4 位作者 李雨晨 曾建辉 宓桂音 谭林芳 郭忠录 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期87-94,共8页
为探究生物结皮发育驱动下土壤水蚀特征及机理,选取苔藓发育为优势种的退耕样地,设计5个盖度等级(1%~20%,20%~40%,40%~60%,60%~80%,80%~100%),以裸地为对照,在不同水流剪切力(6.12~19.64 Pa)下进行冲刷试验。结果表明:结皮发育显著影响... 为探究生物结皮发育驱动下土壤水蚀特征及机理,选取苔藓发育为优势种的退耕样地,设计5个盖度等级(1%~20%,20%~40%,40%~60%,60%~80%,80%~100%),以裸地为对照,在不同水流剪切力(6.12~19.64 Pa)下进行冲刷试验。结果表明:结皮发育显著影响土壤养分含量,且高盖度结皮覆盖下养分表聚效应更加明显。生物结皮发育显著影响土壤分离能力,裸地土壤分离能力[1.4656 kg/(m^(2)·s)]为生物结皮[0.0042~0.4682 kg/(m^(2)·s)]的3.58~348.95倍,裸地细沟可蚀性(0.2935 s/m)为生物结皮(0.0010~0.0822 s/m)的3.57~293.50倍。相对土壤分离能力及细沟可蚀性均随结皮盖度增加呈指数函数衰减,结皮冲破时间随结皮盖度增加呈指数函数增长;非线性回归分析表明,土壤分离能力可用水流剪切力、生物结皮盖度和土壤黏结力进行模拟(NSE=0.749)。综上,生物结皮发育显著提升土壤抗侵蚀性能,研究结果可为半湿润区水土流失防治及生物结皮管理利用提供理论参考。 展开更多
关键词 生物结皮 苔藓 土壤分离能力 细沟可蚀性 丹江口库区 紫色土
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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 被引量:36
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作者 赵允格 许明祥 Jayne Belnap 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第17期4668-4675,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 生物结皮 藻类植物 藓类植物(土生扭口藓) 光合作用 环境因子
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荒漠结皮对土壤水分状况的影响 被引量:37
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作者 吕贻忠 杨佩国 《干旱区资源与环境》 CSSCI CSCD 2004年第2期76-79,共4页
本研究针对鄂尔多斯沙地生物结皮进行调查 ,利用人工喷水模拟降雨分析结皮对土壤入渗性能的影响。研究表明 :生物结皮能显著地降低土壤水分的入渗速率。在去掉结皮时 ,表层下 5 cm处的土壤含水量在 1 0分钟时即开始显著增加 ,而有结皮... 本研究针对鄂尔多斯沙地生物结皮进行调查 ,利用人工喷水模拟降雨分析结皮对土壤入渗性能的影响。研究表明 :生物结皮能显著地降低土壤水分的入渗速率。在去掉结皮时 ,表层下 5 cm处的土壤含水量在 1 0分钟时即开始显著增加 ,而有结皮时 ,此处的含水量则在 1 5分钟时才开始显著增加。利用圆盘入渗仪测定有结皮和无结皮条件下的土壤饱和导水率表明 :固定沙丘间地有生物结皮的土壤饱和导水率范围是 :2 9.1 0 - 82 .2 1 mm/ h;半固定沙丘有微弱结皮时饱和导水率为 1 43.5 4 - 2 30 .2 5 ;去掉结皮后土壤的饱和导水率可显著上升数倍 ,无结皮的流沙的饱和导水率最高。 展开更多
关键词 土壤 水分 生物结皮 入渗速率 鄂尔多斯沙地
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模拟氮沉降对不同类型生物土壤结皮生长和光合生理的影响 被引量:12
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作者 周晓兵 尹本丰 张元明 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期3197-3205,共9页
生物土壤结皮是荒漠生态系统的重要组分,其如何响应氮沉降的增加还鲜见报道。以古尔班通古特沙漠中3种不同类型生物土壤结皮为研究对象,设置0(N0)、0.3(N0.3)、0.5(N0.5)、1.0(N1)、1.5(N1.5)和3.0(N3)g N m-2a-16个不同氮素处理浓度,... 生物土壤结皮是荒漠生态系统的重要组分,其如何响应氮沉降的增加还鲜见报道。以古尔班通古特沙漠中3种不同类型生物土壤结皮为研究对象,设置0(N0)、0.3(N0.3)、0.5(N0.5)、1.0(N1)、1.5(N1.5)和3.0(N3)g N m-2a-16个不同氮素处理浓度,研究氮素增加对生物土壤结皮生长和光合生理的影响。结果表明,经过3a的模拟增氮实验,藻类结皮、地衣结皮和苔藓结皮的总叶绿素、实际光化学效率YII、可溶性糖含量以及苔藓个体生物量随着氮素增加先增加后减少,但各指标的最大值位于不同的浓度处理。氮素增加对藻类和地衣结皮类胡萝卜素影响不显著,而低氮(N0.3-N0.5)对苔藓类胡萝卜素具有促进作用。高氮(N3)对3种类型结皮的最大光化学效率Fv/Fm均具有抑制作用。氮素增加对藻类结皮和地衣结皮的可溶性蛋白影响较小,但对苔藓结皮可溶性蛋白的影响表现为先增加后降低的趋势。3种结皮类型中,苔藓结皮对氮素增加的响应最为敏感,受影响最大,其次是藻类和地衣结皮。研究表明,低浓度氮沉降对3种类型结皮生长的影响较小,但是高浓度氮沉降则具有明显的负效应。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 氮沉降 色素 荧光 渗透调节物质
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外源添加物对沙地苔藓结皮扩繁发育的促进作用 被引量:3
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作者 白雪强 田畅 +4 位作者 李亚红 鞠孟辰 王春 韦应欣 卜崇峰 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期172-177,184,共7页
人工苔藓结皮作为一种新型的防风固沙潜在途径而备受关注,为进一步优化现有的培育扩繁技术,采用4因素2水平正交试验设计,探讨了菌类(放线菌和巨大芽孢杆菌)、藻类(小球藻和具鞘微鞘藻)、沙蒿胶(有和无)和基质类型(沙土基质和配方基质)... 人工苔藓结皮作为一种新型的防风固沙潜在途径而备受关注,为进一步优化现有的培育扩繁技术,采用4因素2水平正交试验设计,探讨了菌类(放线菌和巨大芽孢杆菌)、藻类(小球藻和具鞘微鞘藻)、沙蒿胶(有和无)和基质类型(沙土基质和配方基质)对沙地苔藓结皮室内发育扩繁的影响。结果表明:(1)4因素中仅基质类型显著影响了苔藓结皮的盖度和株密度(P<0.05),沙土基质处理的苔藓结皮盖度和株密度均值比配方基质处理分别提高61.04%和17.48株/cm^2;(2)藻类、菌类和基质类型显著影响了苔藓的生理特性(P<0.05),而沙蒿胶影响不显著。沙土基质、放线菌和小球藻的添加显著提高了苔藓的过氧化物酶(POD)活性和可溶性蛋白含量,降低了丙二醛(MDA)含量;(3)最适扩繁组合为“沙土基质+放线菌(1 g/kg基质)+小球藻(2 g/m^2)”,在30天内,上述组合在培养箱条件下(光照设定为6000 lx,光周期12 h/d,温度20℃,空气湿度75%),可将1 m^2野外苔藓种源培育为4 m^2盖度达97.14%的苔藓结皮,实现4倍扩繁。研究结果将为今后大规模工厂化高效扩繁苔藓种源提供技术支撑。 展开更多
关键词 苔藓结皮 基质类型 沙蒿胶 菌类 藻类
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放牧强度对黄土丘陵沟壑区生物土壤结皮分布格局的影响 被引量:2
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作者 乔羽 赵允格 +4 位作者 马昕昕 马宁 李雯 孙会 王鹏 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2022年第8期122-130,共9页
【目的】明确放牧强度对生物土壤结皮(生物结皮)分布格局的影响。【方法】以黄土丘陵沟壑区4个典型的退耕还林(草)县(市)的退耕草地为对象,以单位面积羊粪球数(羊粪球密度)表征放牧强度,将放牧强度划分为轻度(羊粪球数0~10个/m^(2))、中... 【目的】明确放牧强度对生物土壤结皮(生物结皮)分布格局的影响。【方法】以黄土丘陵沟壑区4个典型的退耕还林(草)县(市)的退耕草地为对象,以单位面积羊粪球数(羊粪球密度)表征放牧强度,将放牧强度划分为轻度(羊粪球数0~10个/m^(2))、中度(羊粪球数>10~20个/m^(2))、重度(羊粪球数>20个/m^(2))3个强度,分别记作G1、G2、G3,以退耕封禁草地为对照(G0),基于景观生态学方法,通过拍照和GIS图像处理,采用景观格局指数定量分析了生物结皮分布格局的变化。【结果】放牧影响退耕草地生物结皮的盖度及组成,其中G2和G3处理藓结皮盖度显著低于G0和G1处理;藻结皮盖度随放牧强度的增加呈增大趋势,地衣结皮盖度无显著变化。放牧降低了生物结皮厚度,其中G3处理生物结皮厚度显著低于G0和G1处理。随着放牧强度的增加,藻生物量呈增大趋势,但各处理间差异不显著;而藓生物量呈降低趋势。与G0处理相比,放牧显著降低了生物结皮斑块的连结度,而增加了分离度,其中G3处理斑块连结度显著降低,而分离度显著增加。随着放牧强度的增加,生物结皮斑块密度变化不显著,斑块盖度、斑块连结度降低,而景观形状指数、分离度增加。放牧强度与生物结皮斑块盖度、斑块连结度、斑块分离度之间显著相关,拟合结果显示均呈二次函数关系。【结论】中度和重度放牧强度(羊粪球数>10个/m^(2))导致生物结皮斑块破碎化及退化。 展开更多
关键词 黄土丘陵沟壑区 生物土壤结皮 放牧强度 斑块格局指数 斑块连结度 斑块分离度
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毛乌素沙地生物结皮覆盖土壤碳通量日动态特征及其影响因子 被引量:13
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作者 李炳垠 卜崇峰 +1 位作者 李宜坪 李新凯 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2018年第4期174-180,共7页
生物结皮是干旱半干旱地区重要的地表景观,它能够进行光合作用和呼吸作用,对荒漠生态系统的碳循环具有重要影响。研究以毛乌素沙地广泛分布的藓类、藻类结皮为研究对象,采用Li-8100土壤碳通量观测系统,探讨了不同类型生物结皮日变化特... 生物结皮是干旱半干旱地区重要的地表景观,它能够进行光合作用和呼吸作用,对荒漠生态系统的碳循环具有重要影响。研究以毛乌素沙地广泛分布的藓类、藻类结皮为研究对象,采用Li-8100土壤碳通量观测系统,探讨了不同类型生物结皮日变化特征及其与环境因子之间关系。结果表明:(1)生物结皮具有较高生理活性时,能够显著降低土壤CO_2通量,藓类结皮的土壤呼吸速率和光合速率均显著(p<0.01)高于藻类结皮。(2)生物结皮光合速率日变化趋势近似为双峰曲线,峰值出现在9:00,16:00左右;生物结皮土壤呼吸速率的日变化趋势呈单峰曲线,于12:00左右达到峰值。(3)相关分析表明,2cm深度处的土壤含水量和空气湿度对生物结皮光合速率影响最为显著;2cm处的土壤温度和含水量对生物结皮土壤呼吸速率影响最为显著。 展开更多
关键词 毛乌素沙地 生物结皮 土壤碳通量 环境因子
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黄土高原生物结皮覆盖对土壤积水入渗特征的影响及其模型模拟 被引量:16
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作者 孙福海 肖波 +3 位作者 张鑫鑫 王国鹏 李胜龙 姚小萌 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2020年第10期82-91,共10页
【目的】探讨生物结皮层覆盖后对土壤水分入渗特征的影响。【方法】于2018年7-8月,以位于陕北黄土高原神木市六道沟小流域的生物结皮覆盖的黄绵土和风沙土为研究对象,以相邻的无结皮黄绵土和风沙土为对照(距离在10 m以内),采用双环法和... 【目的】探讨生物结皮层覆盖后对土壤水分入渗特征的影响。【方法】于2018年7-8月,以位于陕北黄土高原神木市六道沟小流域的生物结皮覆盖的黄绵土和风沙土为研究对象,以相邻的无结皮黄绵土和风沙土为对照(距离在10 m以内),采用双环法和土柱法分别对其水分入渗特征进行测定,计算饱和导水率(K s)、土壤水分入渗速率及土壤水分入渗参数(稳定入渗速率、平均入渗速率和累积入渗量),并采用Philip模型、Kostiakov模型和Horton模型对水分入渗过程进行模拟。【结果】(1)无论是黄绵土还是风沙土,生物结皮均能降低不同土层土壤的K s,且生物结皮对黄绵土的影响高于风沙土。在0~20 cm土层,与无结皮对照相比,生物结皮覆盖的黄绵土和风沙土上K s平均分别下降了42.1%和25.6%。(2)基于双环法和土柱法的测定结果显示,在积水入渗条件下,生物结皮覆盖黄绵土的稳定入渗速率(0.29~0.55 mm/min)、平均入渗速率(0.57~0.58 mm/min)和累积入渗量(3.63~3.69 cm)与无结皮黄绵土相比分别减少了27.5%~45.0%,32.6%~58.4%和31.8%~61.0%;生物结皮覆盖风沙土的稳定入渗速率(3.30~4.13 mm/min)、平均入渗速率(3.06~4.25 mm/min)和累积入渗量(19.22~26.76 cm)与无结皮风沙土相比分别减少了2.4%~11.3%,1.6%~27.8%和5.5%~26.3%,且基于双环法测定的土壤水分入渗参数整体上略高于土柱法。相对黄绵土,生物结皮对风沙土水分入渗参数的影响较小。(3)不同模型的模拟结果表明,Horton模型对生物结皮覆盖土壤水分入渗过程的拟合效果整体优于Philip模型和Kostiakov模型。【结论】生物结皮层的覆盖降低了0~20 cm土层的渗透性,土壤水分入渗过程可以使用Horton模型进行拟合。 展开更多
关键词 生物结皮 土壤饱和导水率 土壤水分入渗 双环法 土柱法 黄土高原
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