荒漠生物土壤結(jié)皮生態(tài)與水文學(xué)研究

前言

　　生物土壤結(jié)皮是由隱花植物如藍藻、綠藻、硅藻、地衣、苔蘚類和土壤微生物以及相關(guān)的其他生物體通過菌絲體、假根和分泌物等與表土層顆?！澳z結(jié)”而形成的、在地表具有獨特結(jié)構(gòu)和復(fù)雜生物體組成的覆蓋體，是荒漠系統(tǒng)地表景觀的重要組成之一。其在荒漠地表的覆蓋度達到活體覆蓋度的40%以上，在一些特殊的生境甚至超過75%。作為荒漠生態(tài)系統(tǒng)的“生態(tài)系統(tǒng)工程師”（ecosystemengineer），生物土壤結(jié)皮在聯(lián)系干旱、半干旱景觀地表生物與非生物成分中起著無法替代的作用，相關(guān)研究已成為干旱、半干旱區(qū)地表過程研究中地學(xué)和生物學(xué)學(xué)科交叉的前沿領(lǐng)域之一?！　』哪鷳B(tài)系統(tǒng)是由非生物因素調(diào)控和脅迫的系統(tǒng)，非生物因素在很大程度上主導(dǎo)系統(tǒng)的格局和過程。特別是因受水分的限制，地表不可能支撐大面積、相對均一和連續(xù)分布的維管束植物群落的覆蓋，植物群落斑塊狀的分布為生物土壤結(jié)皮的拓殖和發(fā)展提供了適應(yīng)的生態(tài)位。生物土壤結(jié)皮的存在和發(fā)展有效地改善了地表微生境，對荒漠系統(tǒng)的土壤生物屬性（包括土壤微生物、土壤微小動物的生存和繁衍）、土壤物理屬性（包括土壤風(fēng)蝕和水蝕、土壤表層團聚結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和成土作用等）、土壤化學(xué)屬性（包括對土壤養(yǎng)分元素、有機質(zhì)，尤其是對碳和氮的固定以及pH、鹽分和碳酸鈣累積等）和土壤水文過程（包括入滲、產(chǎn)流、凝結(jié)水捕獲、蒸發(fā)、土壤水重新分配和水循環(huán)等），以及維管束植物萌發(fā)、定居和繁衍具有重要作用。

內(nèi)容概要

　　生物土壤結(jié)皮是“荒漠生態(tài)系統(tǒng)工程師”，廣泛分布于寒區(qū)和旱區(qū)的嚴(yán)酷生境，占這一區(qū)域地表活體覆蓋的40%以上，在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要功能?！痘哪锿寥澜Y(jié)皮生態(tài)與水文學(xué)研究》在結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和總結(jié)作者十余年研究成果的基礎(chǔ)上，全面闡述了生物土壤結(jié)皮的生態(tài)和水文學(xué)功能，包括生物土壤結(jié)皮的形成與機理；對區(qū)域土壤過程、生態(tài)過程（碳和氮循環(huán)）、水文過程、生物地球化學(xué)循環(huán)過程、荒漠景觀過程和對高等植物萌發(fā)與定居，以及對上壤動物和植物多樣性的影響等。書中綜述了相關(guān)研究的現(xiàn)狀，重點介紹了巾圍科學(xué)院沙坡頭沙漠研究試驗站的研究成果，同時也提出了未來研究的熱點和前沿科學(xué)問題?！　　痘哪锿寥澜Y(jié)皮生態(tài)與水文學(xué)研究》對生態(tài)學(xué)、土壤學(xué)、微生物學(xué)、水文學(xué)和全球變化研究者以及從事防沙治沙、荒漠生態(tài)恢復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)管理的人員具有重要的參考價值。

書籍目錄

序 序一 序二 前言 第1章 概論 1.1 BSC及其生物體組成 1.2 組成BSC的非維管束植物的生物學(xué)特征 1.3 BSC生物體對生境的適應(yīng)與分布特征 1.4 BSC的形態(tài)與分類 1.5 BSC在寒區(qū)旱區(qū)的生態(tài)學(xué)意義 1.6 BSC的生態(tài)與水文學(xué)作用 1.7 BSC研究的熱點與展望 第4章 BSC的研究方法 4.1 BSC的生物學(xué)特性的研究方法 4.2 BSC的水文學(xué)特性的研究方法 4.3 BSC的物理學(xué)特性的研究方法 4.4 BSC的化學(xué)與養(yǎng)分循環(huán)特性的研究方法 第5章 BSC對水文過程的影響 5.1 寒區(qū)、旱區(qū)BSC影響土壤水文過程的研究案例 5.2 干擾對BSC在土壤水文過程中作用的影響 5.3 沙坡頭人工植被區(qū)BSC參與的陸—氣耦合模式研究 5.4 BSC與表土層的斥水性特征研究 5.5 荒漠生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程中BSC的生態(tài)水文功能研究 5.6 影響B(tài)SC水文過程的因子 5.7 BSC影響土壤水文過程的機理 第4章 BSC的研究方法 4.1 BSC的生物學(xué)特性的研究方法 4.2 BSC的水文學(xué)特性的研究方法 4.3 BSC的物理學(xué)特性的研究方法 4.4 BSC的化學(xué)與養(yǎng)分循環(huán)特性的研究方法 第5章 BSC對水文過程的影響 5.1 寒區(qū)、旱區(qū)BSC影響土壤水文過程的研究案例 5.2 干擾對BSC在土壤水文過程中作用的影響 5.3 沙坡頭人工植被區(qū)BSC參與的陸—氣耦合模式研究 5.4 BSC與表土層的斥水性特征研究 5.5 荒漠生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程中BSC的生態(tài)水文功能研究 5.6 影響B(tài)SC水文過程的因子 5.7 BSC影響土壤水文過程的機理 第6章 BSC對干旱區(qū)荒漠生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響 6.1 干旱區(qū)荒漠土壤及其碳循環(huán) 6.2 BSC碳同定與碳循環(huán)在全球變化研究中的科學(xué)意義 6.3 騰格里沙漠東南緣藻類—地衣結(jié)皮的光合特性 6.4 騰格里沙漠東南緣蘚類結(jié)皮的光合碳同定與環(huán)境因子的關(guān)系 6.5 騰格里沙漠東南緣BSC固碳量估算 6.6 BSC對微生物量碳的影響 6.7 植被重建過程中土壤碳、氮變化規(guī)律 第7章 BSC對荒漠生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)的影響 7.1 BSC與氮循環(huán) 7.2 影響B(tài)SC氮同定的因子及機理 7.3 騰格里沙漠東南緣BSC的氮同定 7.4 BSC的氮同定估算 …… 第8章 BSC對維管束植物格局與過程的影響 第9章 BSC對土壤微生物、土壤動物和昆蟲的影響 第10章 BSC在景觀發(fā)展過程中的作用 參考文獻 拉丁名索引

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：    藍藻（包括土壤中常見的魚腥藻屬、Anacystis、鞘絲藻屬和念珠藻屬）、綠藻、真菌、地衣和其他細菌也分泌著大量的金屬螯合劑，如鐵絡(luò)物（Mclean and Beveridge，1990）。螯合劑是有機化合物，其形成的復(fù)雜多價離子可維持金屬不被沉淀在溶液中。在非常低的外界濃度時，它們?nèi)阅苡行У胤蛛x重要的微量金屬（Paerl，1988），這在高pH的土壤中顯得尤為重要，因為在pH高于7時，一些元素形成不能溶解的氧化物或氫氧化物。藍藻也分泌羧氨酸的氮和核黃素（維生素B2），這些物質(zhì)與親鐵絡(luò)物一起形成磷酸鈣，同時也形成銅離子、錳離子、鎳離子和三價鐵離子，維持它們對植物利用的有效性。這些分泌的螯合劑是水溶性的，而且能在水和土壤中遷移（置換）。固定和螯合可能對固氮者十分重要，因為它們要求大量不同的不可利用的鐵（Geesey and Jang，1990；Gadd，1990）。 1.6.4 BSC在荒漠系統(tǒng)生物過程中的作用 （1）與維管束植物的關(guān)系 BSC通過改變土壤性狀而影響維管束植物的萌發(fā)、定居和存活（Li et al.，2003；Li et al.，2005；Su etal.，2007）。BSC對土壤性質(zhì)的改變包括改變土壤表面的粗糙度、土壤質(zhì)地、溫度、養(yǎng)分的有效性、有機質(zhì)和水分等（Belnap and Lange，2003b）。許多研究發(fā)現(xiàn)，BSC和維管束植物之間存在密切的負相關(guān)關(guān)系，而且BSC占據(jù)的地表生境也很可能不是由維管束植物首先覆蓋的生境（West，1990；Johansen，1993）；也有些研究認為，BSC蓋度與維管束植物蓋度無相關(guān)關(guān)系（Anderson et al.，1982；Jeffries andKlopatek，1987）；還有一些研究認為兩者之間是正相關(guān)的（Carleton，1990；Lesica and Shelley，1992）。在冷漠，BSC一般能夠增加維管束植物的萌發(fā)和定居。熱帶荒漠植物種對BSC的存在有兩種不同的響應(yīng)。Crisp（1975）在澳大利亞發(fā)現(xiàn)了與冷漠環(huán)境相同的結(jié)果：天然多年生針茅草不受結(jié)皮的抑制。Zaady等（1997）在實驗室發(fā)現(xiàn)，以色列的藍藻結(jié)皮抑制一年生草本Plomtago和Reboudia的萌發(fā)，而對一年生草本Cartichtera的萌發(fā)起促進作用。 值得注意的是，這些研究是在不同土壤質(zhì)地、不同物理化學(xué)結(jié)皮、不同土壤表面粗糙度、不同氣候條件、不同BSC種的組成及不同維管束植物種的生活條件下完成的。因此在概括BSC和維管束植物關(guān)系時，將所有不同的差異綜合在一起分析十分必要（Li et al.，2005）。 就機理而言，BSC可以通過改變以下生境來影響維管束植物的萌發(fā)、定居和存活： 改變土壤表面的微地形。在熱帶荒漠，由于缺少土壤凍融，土壤表面粗糙度的改變較小，其中藍藻結(jié)皮能使土壤表面光滑化，而地衣和蘚類在土表的生長增加了土表的粗糙度，但蘚類的發(fā)育在溫帶荒漠特殊的地貌條件下（如在同定沙丘丘問低地）也使土表光滑化（Li et al，2005；Su et al.，2007）。相反，在寒冷荒漠地區(qū)，由于地表土壤受到各種侵蝕，土表的粗糙度明顯增加，以致地表高度能隆升15 cm（Belnap and Gardner，1993）。 這些相對大的地形變化特征可捕獲風(fēng)和水?dāng)y帶的種子、有機質(zhì)和土壤微粉粒（Li et al.，2003；Su et al.，2007）。 通過影響種子的捕獲間接地影響參與萌發(fā)與定居的種子數(shù)量。當(dāng)土壤表面光滑時對種子的捕獲量很低，而在那些因結(jié)皮存在而顯著增加地表粗糙度的生境（發(fā)育已有的BSC和凍脹丘），種子的捕獲量則很高。光滑型結(jié)皮表面對種子散播的影響在以色列Nizzana沙丘地區(qū)的研究中得到了很好的描述和解釋。Prasse和Bomkamm（2000）指出，種子在這些藍藻形成的光滑型結(jié)皮表面停留的能力很低。進行干擾試驗使這些結(jié)皮粗糙化后，土表捕獲種子的能力會顯著增加。與熱帶荒漠光滑土相比較，冷漠和寒區(qū)荒漠地表經(jīng)常出現(xiàn)的是地衣一苔蘚結(jié)皮以及植物凋落物。凍脹丘土壤以有限的物理和化學(xué)板結(jié)為特征。這種粗糙的地表除可捕獲種子外，還可以捕獲有機質(zhì)、水分和土壤細顆粒，使土壤微生境肥力提高（Harper and Marble，1988）。

編輯推薦

《荒漠生物土壤結(jié)皮生態(tài)與水文學(xué)研究》對生態(tài)學(xué)、土壤學(xué)、微生物學(xué)、水文學(xué)和全球變化研究者以及從事防沙治沙、荒漠生態(tài)恢復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)管理的人員具有重要的參考價值。

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    荒漠生物土壤結(jié)皮生態(tài)與水文學(xué)研究 PDF格式下載

---