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Biological soil crusts provide habitat for microarthropods of various trophic groups in arid systems, but the community composition and functional role of microarthropods in these unique systems are not well characterized for many desert locations. This study examined the microarthropod community, including mites, collembolans, and tardigrades, associated with early- and late-successional stage biological soil crusts at two locations, Colorado Plateau (southeastern Utah) and Chihuahuan Desert (southern New Mexico). Most microarthropod groups were more abundant in Colorado Plateau than Chihuahuan Desert, and tardigrades were more abundant near the surface (0–10 cm) than at depth (10–30 cm). Although the microarthropod community composition differed between Colorado Plateau and Chihuahuan Desert, Aphelacaridae, Cosmochthoniidae, Micropsammidae, Nanorchestidae, Stigmaeidae, and Tydeidae were families common to both locations, both crust stages and both depths. Most families present were microphytophagous, either strictly or as facultative predators. These findings are compatible with the microfloral nature of biological soil crusts dominated by lichen, moss, and cyanobacteria. Occasional predation of nematodes and protozoa grazing on the crust flora is likely. Other groups identified included zoophages, necrophages and macrophytophages. Proposed is a ‘core community’ of five strict microphytophages, four facultative predators, two zoophages, and one necrophage family. 相似文献
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为探明荒漠区土壤食细菌线虫与生物土壤结皮下土壤微生物量的关系,以腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区生物土壤结皮覆盖的沙丘土壤为研究对象,采集藻-地衣结皮和藓类结皮下0—10 cm土样,并以每克土壤15、30、45、60、90、120、150条的食细菌线虫密度接种,以未接种线虫的土样为对照,经一段时间的培养后测定接种和未接种食细菌线虫土壤的微生物量碳和氮。结果表明：无论藻-地衣结皮还是藓类结皮下的土壤,每克土壤90条以内的土壤食细菌线虫均可显著提高土壤微生物量碳和氮（P<0.05）,但随着土壤食细菌线虫的繁殖或过量接种,其与土壤微生物量之间呈现出由正相关性向负相关性的转变;此外,结皮类型也显著影响土壤微生物量碳和氮的含量（P<0.05）,发育晚期的藓类结皮下土壤微生物量碳和氮均高于发育早期的藻-地衣结皮。因此,在腾格里沙漠人工植被固沙区藻-地衣结皮和藓类结皮下,一定密度的土壤食细菌线虫能显著提高土壤微生物量,指示适当密度的土壤食细菌线虫可促进荒漠区土壤修复和改良。 相似文献
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生物土壤结皮：荒漠昆虫食物链的重要构建者 总被引：4，自引：3，他引：1
干旱荒漠地区由于水分因子的限制,其植被分布以不连续的高等植物斑块与隐花植物及其结皮的斑块镶嵌为其主要特征,构成了独特的荒漠植被景观格局。作为荒漠生态系统的主要组成者,荒漠昆虫与生境的关系,特别是与高等植物之间的食物链关系已得到大量的文献报道。本文基于野外调查和实验室模拟观测,发现了尖尾东鳖甲(Anatolica mucronata)对藓类结皮有取食现象,哈蛃(Haslundichilis sp.)对地衣结皮有取食现象。证实了生物土壤结皮直接参与了荒漠昆虫食物链和食物网的构成,为深入了解生物土壤结皮在荒漠生态系统中的功能和地位提供了实验证据。 相似文献
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以人工生物土壤结皮治理沙化土地技术是近年来新兴的绿色环保固沙技术,是目前沙区生态恢复研究的热点。然而,用于人工生物土壤结皮培养的荒漠蓝藻等生物体的产量是限制该技术大规模应用的瓶颈。为阐明荒漠蓝藻规模化培养的生长特征及其限制因子,以分离于腾格里沙漠蓝藻结皮中的优势荒漠蓝藻——鱼腥藻（Anabaena cylindrica）、具鞘微鞘藻（Microcoleus vaginatus）、念珠藻（Nostoc carneum）、席藻（Phormidium sp. NIES-2121）、伪枝藻（Scytonema sp. NIES-4073）、爪哇伪枝藻（Scytonema javanicum）和单歧藻（Tolypothrix tenuis）为研究对象,测定了不同扰动时长下荒漠蓝藻的生长特征和产量,分析了荒漠蓝藻的生长与扰动时长、温度、光照强度、光合有效辐射、pH和电导率对荒漠蓝藻的影响。结果显示：荒漠蓝藻接种后干重先迅速增加后逐渐趋于稳定,而6 h和12 h扰动下干重在培养后期高于3 h扰动;荒漠蓝藻在3、6、12 h扰动下的总质量分别为每培养池（15 m3）0.858、0.940、0.841 kg;在3 h和12 h扰动下荒漠蓝藻干重与日均温度呈显著二项式相关,与日均光照强度和日均光合有效辐射呈显著负相关;荒漠蓝藻总质量与有效积温显著正相关。6 h扰动时长下荒漠蓝藻的总质量最高,且6 h扰动下荒漠蓝藻长势好于3 h,较12 h扰动耗能小。在荒漠蓝藻规模化培养时应将扰动时长设置为6 h,且确保生长期内的有效积温应不低于145 ℃。 相似文献
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准噶尔盆地古尔班通古特沙漠生物结皮蓝藻研究 总被引：14，自引：0，他引：14
通过对古尔班通古特沙漠中9个样地73份生物土壤结皮蓝藻的研究,分析该沙漠生物结皮中蓝藻的区系组成、生态分布特点和蓝藻在生物结皮中的作用机制。研究表明,该沙漠中有蓝藻门植物6科25属77种,其中以丝状种类占优势;蓝藻在不同地貌部位分布略有差异,在丘间低地种类最为丰富;不同种类的蓝藻对地貌部位的选择性不同,大部分对地貌部位具有选择性;蓝藻种类和数量在结皮层较多,在结皮下层明显减少。生物结皮的显微观察揭示了丝状蓝藻和胞外多糖形成错综复杂的网状结构,起着捆绑、黏结沙粒和固定沙粒的作用。 相似文献
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Extracellular polysaccharides from cyanobacterial soil crusts: A review of their role in dryland soil processes 总被引：3，自引：0，他引：3
Cyanobacterial soil crusts are a community of microorganisms living in the soil surface of different habitats worldwide. Through photosynthesis, cyanobacteria produce extracellular polysaccharides (EPS) increasing the soil carbon (C) pool as carbohydrates. The layer of polysaccharides also acts as a mechanical structure surrounding the filamentous cyanobacteria that together with the soil particles form stable aggregates in the topsoil thus decreasing C loss by erosion. Thus despite their apparent importance to the dryland system we have only a limited understanding of their role and possible applications in dryland soil environments. This review draws on these disparate sources of information in order to provide a summary of our understanding of the characteristics, behaviour and influence of cyanobacterial EPS in dryland soils and makes recommendations for further research. 相似文献
8.
生物土壤结皮对荒漠昆虫多样性的影响 总被引：10，自引：6，他引：4
生物土壤结皮广泛分布在干旱半干旱地区与寒区荒漠,是荒漠生态系统的主要组成和景观特征之一,其重要性已被大量的研究报道所证实。然而,关于生物土壤结皮与昆虫种类多样性之间关系的研究却很少。本文以腾格里沙漠东南缘的沙坡头地区半固定沙丘柠条－油蒿群落和固定沙丘柠条－油蒿群落为观测样地,选择具有不同类型生物土壤结皮分布的植被群落为观测样方。昆虫的调查采用100 m×100 m的样方,利用样筐和网捕法收集昆虫,记录昆虫数量,采集标本在室内进行鉴定。结果表明:与无结皮覆盖的植被区相比,生物土壤结皮在地表的覆盖显著地增加了昆虫的多样性和种的丰富度,其中以苔藓和地衣为主的结皮覆盖的植被样方中昆虫种的多样性和丰富度显著地高于以蓝藻和藻类为主的结皮样方。生物土壤结皮对荒漠昆虫多样性的贡献可能是由于稳定了土表、改善了植被系统中的土壤环境,为昆虫,特别是幼虫阶段提供相对适宜的土壤生境或部分食物来源。 相似文献
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干扰对生物土壤结皮及其理化性质的影响 总被引：13，自引：2，他引：11
生物土壤结皮作为荒漠地区特殊环境的产物,具有较强的抗风蚀、水蚀功能,也是干旱荒漠地区植被演替的重要基础。随着人类活动的加剧,生物土壤结皮也受到不同类型和不同程度的干扰,主要包括放牧、火烧、车辆碾压等形式。干扰对生物土壤结皮的影响主要表现在生物土壤结皮结构及盖度的变化、土壤理化性质的改变、土壤微生物数量及活性的变化等几个方面。放牧对土壤物理性质的影响还没有一致的结论,除了干扰的程度还与土壤含水量有关系。火烧虽然改善了土壤结构,但是破坏了地表植被的盖度,而且恢复比较困难,也加速了外界侵蚀的力度,对土壤化学性质也有显著影响。机械碾压的破坏力最强,且没有任何的积极意义。 相似文献
10.
微生物自养固碳是维持干旱区土壤微生物群落结构及异养活动的重要过程,并影响地表生物结皮的演替及生态功能。近年来,土壤微生物组学的广泛应用,拓展了蓝细菌及真核藻类土壤自养微生物功能群研究,揭示了非蓝细菌类原核微生物向土壤输入有机质的可能。基于此,本文综述了干旱区土壤蓝细菌及藻类的分布及功能特征,并总结了环境因子的调控作用,重点总结了近几年对非蓝细菌自养微生物功能群及其生态功能的探索,最后对干旱区土壤自养微生物功能群研究的发展进行了总结与展望,以期为深入理解干旱区土壤微生物群落的形成及发展机理提供理论基础,并为良好生物结皮的构建提供科学依据。 相似文献
11.
生物土壤结皮对荒漠区土壤微生物数量和活性的影响 总被引：4，自引：4，他引：0
生物土壤结皮对荒漠生态系统的维持与改良发挥着重要作用。土壤微生物可敏感地指示土壤质量,是衡量荒漠区生态健康程度的重要生物学特征,而对荒漠区生物土壤结皮与土壤微生物关系知之甚少。本研究设计了两组对比试验。一组以腾格里沙漠东南缘的1956、1964、1981、1991年的植被固沙区结皮下的沙丘土壤为对象,以流沙区和天然植被区为对照。另一组以植被固沙区人为干扰生物土壤结皮下的沙丘土壤为研究对象,以未干扰结皮下的沙丘土壤为对照。结果表明：腾格里沙漠东南缘植被固沙区的藻-地衣和藓类结皮均可显著提高土壤可培养微生物的数量和基础呼吸（P<0.05）;适度人为干扰生物土壤结皮不会显著影响土壤可培养微生物的数量和基础呼吸,而严重人为干扰结皮可显著降低土壤可培养微生物的数量和基础呼吸,指示严重人为干扰结皮可导致荒漠区土壤质量下降;土壤可培养微生物的数量和基础呼吸也因结皮演替阶段的不同而有所不同,演替晚期的藓类结皮下土壤微生物数量和基础呼吸显著高于演替早期的藻-地衣结皮（P<0.05）;土壤可培养微生物的数量和土壤基础呼吸与固沙年限均存在显著的正相关关系,随着沙丘固沙年限的增加,结皮层增厚,结皮下土壤微生物数量及基础呼吸显著增加（P<0.05）;生物土壤结皮下土壤可培养微生物数量和基础呼吸呈现显著的季节变化,表现为夏季>秋季和春季>冬季。因此,腾格里沙漠东南缘植被固沙区的生物土壤结皮提高了土壤微生物数量和活性,表明生物土壤结皮有利于荒漠区土壤及荒漠生态系统的恢复。 相似文献
12.
The spatial distribution patterns of biological soil crusts in the Gurbantunggut Desert, Northern Xinjiang, China 总被引：8，自引：0，他引：8
The Gurbantunggut Desert, the largest fixed and semi-fixed desert in China, is characterized by a predominant coverage of lichen-dominated biological soil crusts, which serve an indispensable role in sand fixation. Two findings of biological soil crusts have been disclosed from previous field observations: first, distribution of biological soil crusts is selective upon locations; second, species composition varies significantly for the biological soil crusts that are at different developing stages. In this study, a strategy was developed to investigate the spatial distribution of biological soil crusts by coupling remote sensing data and field measurements. A crust index for the Landsat ETM+ data has been developed and applied to detect the lichen-dominated biological soil crusts in the Gurbantunggut Desert. The results indicated the South of the desert encompassed the most abundant biological soil crusts. Besides, biological soil crusts were distributed in uniform density in the South of the desert whereas their distribution patterns become patchier in the rest of the desert. Finally, statistics from the classification revealed that biological soil crusts covered 28.7% of the land in the whole study area. However, it is worth mentioning that the crusts coverage may be underestimated given the fact that detection of crusts from the Landsat ETM+ imagery is viable only if crusts constitute more than 33% of the instantaneous field of view (IFOV) of the Landsat ETM+ sensor. 相似文献
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Carbon and nitrogen fixation differ between successional stages of biological soil crusts in the Colorado Plateau and Chihuahuan Desert 总被引：13，自引：2，他引：13
Biological soil crusts (cyanobacteria, mosses and lichens collectively) perform essential ecosystem services, including carbon (C) and nitrogen (N) fixation. Climate and land-use change are converting later successional soil crusts to early successional soil crusts with lower C and N fixation rates. To quantify the effect of such conversions on C and N dynamics in desert ecosystems we seasonally measured diurnal fixation rates in different biological soil crusts. We classified plots on the Colorado Plateau (Canyonlands) and Chihuahuan Desert (Jornada) as early (Microcoleus) or later successional (Nostoc/Scytonema or Placidium/Collema) and measured photosynthesis (Pn), nitrogenase activity (NA), and chlorophyll fluorescence (Fv/Fm) on metabolically active (moist) soil crusts. Later successional crusts typically had greater Pn, averaging 1.2–1.3-fold higher daily C fixation in Canyonlands and 2.4–2.8-fold higher in the Jornada. Later successional crusts also had greater NA, averaging 1.3–7.5-fold higher daily N fixation in Canyonlands and 1.3–25.0-fold higher in the Jornada. Mean daily Fv/Fm was also greater in later successional Canyonlands crusts during winter, and Jornada crusts during all seasons except summer. Together these findings indicate conversion of soil crusts back to early successional stages results in large reductions of C and N inputs into these ecosystems. 相似文献
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人工生物土壤结皮是近年来新兴的绿色环保固沙材料,是目前沙区生态恢复研究的前沿和热点,用于人工生物土壤结皮培养的荒漠蓝藻等生物体的产量是该技术大规模应用的限制因素。为了解荒漠蓝藻的生长特征及其影响因子,以分离于腾格里沙漠蓝藻结皮中的优势荒漠蓝藻——具鞘微鞘藻(Microcolus vaginatus)和念珠藻(Nostoc carneum)为对象,探索了实验室条件下接种密度对荒漠蓝藻生长和培养水体pH及电导率的影响。结果显示：随着接种密度的增加,具鞘微鞘藻和念珠藻生长进入稳定期的时间提前。在生长初期,具鞘微鞘藻在0.35、0.95 mg·L-1密度下的干重显著高于2.13、6.59、13.42 mg·L-1密度下的干重,生长后期则相反。在生长前期和后期,念珠藻在0.04～0.32 mg·L-1密度下的干重和总质量均显著高于0.86～2.59 mg·L-1密度下;具鞘微鞘藻在6.59～13.42 mg·L-1密度下的总质量显著高于0.35～2.13 mg·L-1 相似文献
15.
生物土壤结皮（BSC）是荒漠生态系统组成和地表景观的重要特征,在荒漠系统碳的源-汇功能中发挥着重要的作用。本文以沙坡头人工植被区两种典型的BSC（苔藓结皮和藻类结皮）为研究对象,通过对土壤水分的连续测定,确定BSC光合和呼吸作用的有效湿润时间及其与土壤水分、温度和太阳辐射的关系,建立了土壤水分驱动下的固碳模型。以2012年5月19—25日为例,计算了苔藓结皮和藻类结皮在试验期间的日固碳量,并估算了两类结皮的年际固碳量。结果表明:苔藓结皮和藻类结皮由于自身水文物理性质的差别显著影响到其下层土壤水分和温度的变化;降雨是BSC固碳活性的重要来源,并且苔藓结皮更容易受到非降雨水（如雾水、凝结水等）的影响而使其固碳潜力大于藻类结皮。初步估算苔藓结皮和藻类结皮的年固碳量分别可以达到33.33 g·m-2·a-1和14.01 g·m-2·a-1,其中由非降雨水所引起的固碳量达到了6.58 g·m-2·a-1和2.65 g·m-2·a-1,分别占到了全年固碳量的19.7%和18.9%。充分肯定了BSC在荒漠人工植被区碳汇的功能。 相似文献
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V. Rivera-Aguilar H. Godínez-Alvarez R. Moreno-Torres S. Rodríguez-Zaragoza 《Journal of Arid Environments》2009,73(11):1023-1028
The composition of cyanobacteria, mosses, and lichens of biological soil crusts were correlated with soil characteristics and sun exposure along an environmental transect. The study was conducted in Zapotitlán drylands, a locality within the Tehuacán–Cuicatlán Valley, central Mexico, where a great variety of environments for crust development exist due to landscape fragmentation. Data were analyzed with redundancy and Sorensen analysis. Soil crusts consisted of different combinations of cyanobacteria (7 species), mosses (19 species), and lichens (8 species). The relative frequencies of these groups were positively correlated with soil apparent density and lichens were also positively correlated with soil pH. However, there were no significant correlations with sun exposure. 相似文献
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生物结皮中优势蓝藻胞外多糖对几种荒漠草本植物种子萌发的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
蓝藻是荒漠生物结皮的重要组成。选取生物结皮中的优势蓝藻(具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus)、眼点伪枝藻(Scytonema ocellatum)、地木耳(Nostoc commune)),通过提取其胞外多糖,研究了不同蓝藻胞外多糖对荒漠植物种子萌发的影响。结果表明:具鞘微鞘藻、眼点伪枝藻的胞外多糖对粗枝猪毛菜(Salsola subcrassa)的种子萌发表现为低浓度抑制、高浓度促进作用,地木耳的胞外多糖仅在高浓度时对粗枝猪毛菜的种子萌发具有促进作用(p<0.05);具鞘微鞘藻胞外多糖对小花荆芥(Nepeta micrantha)种子萌发无明显的影响作用,但眼点伪枝藻和地木耳对小花荆芥种子萌发具有抑制作用。具鞘微鞘藻、眼点伪枝藻和地木耳胞外多糖对琉苞菊(Hyalea pulchella)种子萌发具有明显的抑制作用。藻种胞外多糖组分的差异和不同种子的生物学特性差异可能是造成不同藻种胞外多糖对种子萌发产生不同影响的主要原因。 相似文献
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腾格里沙漠沙坡头地区固沙植被对生物多样性恢复的长期影响 总被引：36，自引：16，他引：20
地处腾格里沙漠东南缘的沙坡头人工固沙植被始建于1956年,46 a来不仅确保了包兰铁路沙漠地段的畅通无阻,而且对区域生态环境的恢复产生了巨大的影响,成为我国干旱沙漠地区交通干线荒漠化防治与生态恢复的成功模式。长期定位监测结果表明:人工固沙植被建立4~5 a后,沙丘表面物理结构初步得到稳定,并由大气降尘形成的无机土壤结皮逐渐演变形成土壤微生物结皮。荒漠藻类、苔藓和地衣等隐花植物在结皮层中得到了大量的繁衍:固沙植被建立46 a后出现藻类24种;苔藓仅有5 种,少于天然固定沙丘结皮上的种类,此外,地衣也在植被区发现,这说明固定沙丘景观逐渐趋于稳定的状态;相对于流沙区,固沙植被区近地面风速降低了 40%,土壤有机质含量增加了60%,其中氮、磷、钾等荒漠生态系统主要限制养分因子及土壤理化性质得到了改善,沙丘表层成土过程明显;土壤水分循环的时空变异驱动了植被的演变,为大量的草本的侵入和定居创造了条件;此外,对鸟类、昆虫和土壤动物及荒漠动物的生存产生了积极的影响。46 a后,固沙植被区共有鸟类 28 种,昆虫 50 种,动物 23种。生物多样性的恢复使原有的相对单一的固沙植被演变成一个结构、组成和功能相对复杂的荒漠生态系统。沙坡头地区生态环境在人为促进下的恢复为我国西部生态建设提供了科学依据。 相似文献
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土壤微生物量可敏感指示土壤质量,是衡量荒漠地区生态恢复程度的重要生物学指标,而有关荒漠区人为踩踏生物土壤结皮与土壤微生物量关系的研究相对缺乏。以腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区和天然植被区人为踩踏生物土壤结皮下的沙丘土壤为研究对象,分别采集未踩踏、中度踩踏和重度踩踏结皮下0～5 cm和5～15 cm土样并测定土壤微生物量碳和氮。结果表明:人为踩踏藻-地衣结皮和藓类结皮可减少生物土壤结皮下土壤微生物量碳和氮,且土壤微生物量碳和氮随踩踏程度的增加而减少,重度踩踏显著减少土壤微生物量碳和氮(P<0.05),土壤速效磷、速效氮、全磷和全氮的损失是导致土壤微生物量碳和氮减少的重要因子。除踩踏程度外,土壤微生物量碳和氮也受结皮演替阶段的影响。人为踩踏的藓类结皮下土壤微生物量碳和氮显著高于藻-地衣结皮(P<0.05),表明演替晚期的藓类结皮比演替早期的藻-地衣结皮抗干扰能力更强;无论季节如何更替,土壤微生物量碳和氮均表现为未踩踏>中度踩踏>重度踩踏;人为踩踏结皮下土壤微生物量碳和氮均表现明显的季节变化,夏季>秋季>春季>冬季。腾格里沙漠人工植被固沙区和天然植被区人为踩踏生物土壤结皮可减少土壤微生物量,表明人为踩踏生物土壤结皮可引起土壤质量下降,导致荒漠生态系统的退化。因此,保护荒漠区生物土壤结皮有利于荒漠生态系统的修复。 相似文献