[发明专利]一种荒漠环境中人工藻结皮的构建模式

说明书

发明领域

本发明涉及生物技术应用领域，具体的说，本发明涉及到新疆古尔班通古特荒漠环境中人工藻结皮的构建模式技术领域。

背景技术

目前，传统的防风固沙措施如植树造林、草方格沙障和粘土沙障表面上看是有效的，但不能从根本上解决沙化和沙漠化土地的治理问题。主要是因为高等植物生长缓慢，生长周期长，难以在短时间内起到防风固沙的作用。另外，每棵高等植物因其巨大的抽水作用使本已贫乏的地下水更加贫乏。

生物结皮作为干旱荒漠地区特殊环境的产物，是由微生物、藻类、真菌、地衣、苔藓与土壤颗粒形成的有机复合体。生物结皮在其发育过程中，积极参与土壤的形成，对于增加土壤养分和盐分，提高抗侵蚀性能、促进种子植物的植入发挥着重要的生态与地学效应。生物结皮对于荒漠干旱半干旱地区具有诸多功能：固氮作用，为荒漠植物和土壤微生态系统提供氮素；把金属螯合态转变为植物可吸收形态；提高土壤积聚能力，降低风蚀和沙土流失；构建一个粗糙表面，从而可以捕获水分或者养分含量丰富颗粒。这些功能决定了其在沙漠修复和植被管理中的重要作用。但沙漠生物结皮极易遭受破坏，一旦遭到破坏，会加速沙漠化进程。根据结皮大小，一块完整结皮自然恢复时间从几年到十几年不等，周期漫长。国内外生态学家在对生物结皮研究基础上，不断地探索生物结皮的人工培育及大量繁殖，开展其应用研究，为荒漠化地区的防沙治沙提供了低成本、高效益的新途径。

藻结皮是生物结皮的早期阶段，也是沙漠固定的首要标志。利用荒漠藻类构建藻结皮是人工生物结皮的关键。刘永定、胡春香等人利用荒漠藻在人工藻结皮的应用做了一系列研究(1999，2006，2007)，(胡春香，1999，荒漠藻类及其结皮机理研究[D].中国科学院武汉水生生物研究所；胡春香、刘永定等，1999，荒漠藻类对流沙的固定方法；Chen et al.，Journal of Arid Environments，2006，521-527；Xie et al.，Soil Biology&Biochemistry，2007，567-572)提出荒漠藻对流沙的固定方法。其方法主要是对生物结皮中的藻类纯化分离，然后将主要藻类进行扩大培养，将其按一定比例搭配组合，在野外进行喷施，并施水施肥，形成生物结皮。此方法在有条件的地区具有一定的应用价值，但对于条件恶略的地区有一定的局限性。

古尔班通古特沙漠位于新疆北部准噶尔盆地腹地，范围在44011′～46020′N和84031′～90000′E之间，面积约4.88×104km²，是中国面积最大的固定和半固定沙漠。在沙漠腹地，多数沙丘的形态主要以沙垄所组成，占固定半固定沙漠总面积的80％。古沙漠年平均降水量不超过150mm，在沙漠腹地仅有70～100mm，且主要集中在春季。年平均蒸发量在2000mm以上，无地下径流补给。年均温为6～10℃，极端温度为40℃以上，空气相对湿度平均为50％～60％，其中5～8月通常在45％以下[32，33]。沙丘表层以发育不完全、质地均以的风沙土为主，地表基质松散，养分贫瘠，在春夏之交起风沙多。与我国北部的其它沙漠相比，该沙漠植被主要以小半乔木、灌木、小半灌木、多年生草本、一年生营养植物和短命植物6种生活型。由白梭梭(Haloxylon persicum)和梭梭(H.ammodendron)以及其它沙生植物构成的灌木和小乔木群落广泛分布，同时由于冬春季节有一定的融雪和降水，短命和类短命植物群落春末夏初获得一定发育，除此以外，该沙漠地表还发育有良好的生物土壤结皮。但是，近年来，随着在古尔班通古特沙漠中农田开垦、放牧和石油开采等人为活动的日益加剧，对沙漠中生物结皮破坏严重，这势必会对沙漠地表稳定性、土壤肥力和地表植被产生重要影响，使沙漠化进一步加剧，危及周围绿洲和农田。所以，在古尔班通古特沙漠开展生物结皮人工恢复的应用研究具有重要意义。