荒漠结皮区土壤蓝藻和植物的相互作用研究

选择内蒙古荒漠藻类实验站多年人工结皮和温室内形成的流沙结皮，结合优势固沙植物，研究植物及荒漠蓝藻的相互作用，阐明藻灌综合固沙加速形成结皮的机制。具体为：研究多年人工结皮区不同植物形成的微环境下结皮中藻类的组成、分布、生长、光合特性及根际微生物的变化，总结植物微环境影响藻类结皮发育的关键因子；研究温室藻类结皮形成后土壤特性和肥力的变化，及外源多糖对油蒿苗期生长发育、光合特性及抗氧化系统的影响，阐述藻类在结皮中C、N循环及油蒿生长发育中的作用；通过研究油蒿的化感物质及特性分析，及对荒漠土壤蓝藻作用方式及生物学效应，阐述油蒿化感物质对藻类生长结皮发育的影响。在此基础上，系统揭示结皮区藻灌的相互作用与结皮发育之间的关系，为藻灌综合固沙加速荒漠结皮形成的生态修复技术提供理论和实践基础，丰富我国荒漠化防治理论。

本项研究针对荒漠区藻类和植物相互间的作用，对藻类多糖促进柠条生长的机制，植物化感物质对荒漠藻类的影响，以及不同年代结皮中糖类含量变化等研究，全面揭示了蓝藻和植物之间相互作用的机理，为荒漠结皮加速形成的机理提供了解释。具体如下：.首先研究了多糖对植物的生理效应。以离子色谱研究了Phormidium藻类多糖的组成，发现热水溶性多糖主要由60.38%的蛋白质和39.62%的多糖及12单糖组成。以藻类多糖处理柠条种子及幼苗，发现藻类多糖对柠条种子的各类萌发指标有显著的促进作用，对幼苗的SOD活性，MDA含量及幼苗的各种糖类、叶绿素含量、光合活性、荧光产量及电子流动和矿质元素吸收能力均有较好的促进作用，并降低细胞内ROS含量等。表明适宜浓度的藻类多糖能够促进柠条种子萌发和幼苗生长发育。.其次研究了油蒿化感物质对结皮中藻类的生长及抗氧化系统的影响。以GC-MS分析油蒿挥发油，共鉴定出37种化合物。以油蒿挥发油处理集球藻，小球藻和念珠藻，发现低浓度的化感挥发油对微藻的生长有明显的促进作用，而高浓度抑制微藻的生长。这主要是化感物质影响其生长速度、光合活性及荧光动态和抗氧化系统的结果。油蒿水提液具有相同的效果。结果表明，油蒿在生长中通过不同的释放途径释放化感物质，对受体微藻有明显的“低促高抑”的浓度效应，对受体藻类的生长造成影响，从而影响结皮形成和发育。.最后研究了不同年代形成的土壤结皮中有机质含量、色素物质及土壤酶等变化。研究发现，随结皮年限的增加，土壤中总有机碳、藻类生物量、类胡萝卜素及可溶性总糖含量逐渐增加；表层结皮中脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性也随年限的增加而增加。以保守的结合多糖和多变的胶体多糖的形式区分结皮中多糖，并成功提取、测定了总糖、胶体多糖和结合多糖含量变化，发现其含量亦随结皮年份的增加而增加。结果表明藻类的生长，加快了结皮的形成和沙漠土壤成土的速度。.目前，该项目发表论文9篇，其中SCI 8 篇，核心期刊1篇；此外，尚有4篇英语文章在投，并培养研究生4人，超额完成了科研任务。