沙埋对隐花植物多样性及其结皮生态功能的影响

隐花植物及由其所形成的生物土壤结皮是干旱沙区生态系统的主要组成部分，并担负着重要的生态功能。但是，隐花植物种类组成对生境变化和干扰表现出极大的敏感性，隐花植物多样性的变化或丧失势必导致其结皮结构和功能的改变，进而引发整个生态系统的许多不确定性。由于强烈的风蚀和动物活动，沙埋是干旱沙区隐花植物及其结皮遭受的最为常见的干扰因素之一，但目前很少有对其影响机理的专门研究。针对国内外相关研究的不足，本项目以腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区的隐花植物及其结皮为研究对象，利用野外调查、实验模拟等手段，通过观测沙埋后土壤水分、温度、光照等环境因子和隐花植物种丰富度、多度、盖度、生物量及其结皮固碳、固氮、持水和抗风蚀能力及维管植物种子萌发、生存和生长的变化，探索研究了沙埋对隐花植物多样性及其结皮生态功能的影响。截止目前,研究结果发现：(1)腾格里沙漠沙坡头人工固沙植被区结皮遭受沙埋主要分为两种情况：冬春季节以风蚀为主要驱动力的沙埋和夏秋季节以动物活动为主要驱动力的沙埋；(2)沙埋显著改变了结皮生境的光照、温度和水分等环境条件，这是沙埋对隐花植物生境的影响及沙埋影响隐花植物多样性及其结皮生态功能的外在环境机制；(3)沙埋可显著改变结皮中隐花植物丰富度、多度、盖度和生物量，而不同隐花植物适应和耐受沙埋能力存在差异反映了沙埋影响隐花植物多样性的内在生物学机制；(4)沙埋显著改变了结皮固碳、固氮、持水能力及结皮覆盖区维管植物生长和种子储存，表明了沙埋可显著影响结皮生态功能的发挥；(5)沙埋产生的主要驱动力之一-风吹通过改变藓类结皮生境的水热条件及影响其光合作用、呼吸作用、PSII光化学效率、光合色素含量、茎生长、生物量累计和无性繁殖能力，进而对藓类结皮的微生境格局及生态功能产生影响。本项目所取得的上述研究数据和结果，拓展了国际结皮研究领域的研究内容，并为全面认知沙埋对荒漠生态系统的影响和我国干旱沙区生态环境建设与管理提供了基础科学依据。