冻融作用对季节性冻融区荒漠藻结皮生理和生态的影响

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。