冻融作用对季节性冻融区荒漠藻结皮生理和生态的影响

荒漠藻结皮是荒漠生态系统重要的组成部分，它们在固沙成土、防止（或消减）土壤侵蚀、增强土壤肥力、改变土壤水分分布状况等方面均发挥重要作用。我国荒漠藻结皮在西北部干旱和半干旱地区广泛分布，这些地区大多属于季节性冻融区。本研究拟从荒漠藻结皮中藻丝体在冻融过程中的生理活性（藻丝体生长、光合活性、光合速率、呼吸速率、胞外聚合物分泌）、藻结皮在冻融作用下的自身稳定性（群落组成、超微结构变化、结皮群落中生物量和胞外聚合物含量）和藻结皮抗干扰(风蚀和践踏)能力三个方面逐步推进，研究冻融作用对荒漠藻结皮生理和生态的影响，揭示荒漠藻结皮对冻融作用的响应机理。本研究是对荒漠藻结皮的退化和恢复、生态功能的维持和季节消长规律研究的补充，并为我国荒漠生态系统中荒漠藻结皮管理措施的使用提供理论依据。

冻融交替或干扰是高纬度和高海拔地区常见的自然现象，主要发生在晚秋和早春季节。目前，关于土壤冻融的研究已见大量报到。主要研究集中在土壤冻融对碳氮平衡、温室气体排放、土壤微生物群落组成、与土壤相关的大型生物及土壤物理化学组成等方面的研究。生物土壤结皮主要由藻类、地衣微小真菌、细菌等组成。他们在维持荒漠生态系统功能，促进荒漠生态系统恢复方面发挥重要作用。藻结皮是生物土壤结皮的早期演替阶段。由于生物土壤结皮主要分布在土壤表层，因此他们更容易受到冻融循环的干扰。本研究结果表明：我国荒漠蓝藻优势种类主要为微鞘藻和伪枝藻；微鞘藻主要形成浅色藻结皮；伪枝藻主要形成深色藻结皮；伪枝藻经常出现在微鞘藻之后。微鞘藻比伪枝藻细胞对冻融干扰具有更强的耐受性。两种藻类主要通过三种代谢途径适应冻融干扰：改变色素组成、分泌胞外多糖和激活抗氧化系统。与分离的纯藻丝体的反应不同，微鞘藻结皮对冻融的耐受性要低于伪枝藻结皮，这与他们的演替顺序一致。温和的冻融循环通过抑制优势种类的生长或许会驱动结皮的自然演替，而强度较大的冻融循环则显著性降低藻结皮总碳和总氮，破坏藻结皮的微细结构，从而加剧结皮的退化。而随着全球气候变化，温室效应和极端天气可能会加剧结皮退化。 本研究全部完成了预定的实验目标。