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沙漠化是当今国际社会极为关注的全球性环境问题,也是我国目前所面临最严重的生态问题之一。沙漠化不仅使生态环境恶化,土地承载能力下降,而且对土地沙化区及周边地区社会经济生活产生深远影响。
生物土壤结皮是由如藻类、地衣、苔藓类、土壤微生物以及其它一些生物体通过分泌物、菌丝体、假根等同土壤表层颗粒相互作用而形成的一层特殊而又十分复杂的表面结构,是干旱半干旱荒漠地区地表景观的重要组成部分。研究表明,在全球干旱半干旱地区地表,生物土壤结皮的覆盖率在50%以上。
由于生物土壤结皮在联系干旱半干旱地表生物与非生物成分中起着无法替代的作用、在荒漠生态系统中的先驱作用以及在改善沙漠化地区脆弱生态环境和固沙应用上的前景,对于生物土壤结皮的研究已经越来越受到重视。
本课题选取腾格里沙漠东南缘与宁夏宁卫平原、贺兰山交界处作为研究区。腾格里沙漠是中国第四大沙漠,自地质历史时期形成以来不断向南迁移。其中的原因既有人为活动对地表植被的破坏,也与区域地质构造和地下丰富的沙质沉积物源有关。研究区是典型的沙漠生态系统与人类生存空间相互渗入、相互影响的地区。
课题研究的主要对象是腾格里沙漠生物土壤结皮以及能够形成生物土壤结皮的微生物。研究期间,课题小组共在8个取样点取得21样品,其中1个样品是盐湖表面盐类结晶与土壤混合样品,6个样品是沙漠中心带沙样,其余14个样品为沙漠边缘带、过渡带与人工治沙区的生物土壤结皮样。
对样品采用磷酸脂肪酸分析方法,得到了环境胁迫的脂肪酸类型;运用吖啶橙染色计数方法得出了该区的微生物丰度的数量级为107,其中水分和养分对微生物量的影响较为明显。应用微生物学培养方法,培养出5种结皮微生物,并对其中一种较为典型的人工治沙区结皮样品进行固沙保水实验及胞外粘多糖成分测定。
通过以上实验,我们初步认定这些结皮微生物具有一定的固沙保水功能,通过环境适应性测试,发现这些菌株在较大范围内的pH范围、Nacl浓度环境下生长良好。具有一定的固沙应用前景。
此外,研究区是一个典型的地外环境--地面相似性研究验证区,研究区地形地貌与火星表面环境地形地貌具有良好的相似性。虽然研究区与真实的火星环境有着不小的差别,但事实上我们没有必要、也不可能将研究区“改造”成地外某一环境来做研究。研究区的极端沙漠生态环境正相当于地外恶劣的、不适合生命存在的环境与地球生态环境之间的过渡环境。在此前提下,应用微生物学技术改善极端环境区的脆弱生态,进而为改善地外环境进行预研究就显得尤为有意义。