人工藻結(jié)皮技術(shù)及其在沙漠治理中的運(yùn)用

趙學(xué)慶

（陜西省治沙研究所，陜西榆林 719000）

沙漠化是干旱地區(qū)、半干旱地區(qū)、半濕潤(rùn)地區(qū)中人地關(guān)系失衡而造成風(fēng)沙活動(dòng)式的土地退化。為了遏制這一情況，我國(guó)西部地區(qū)營(yíng)造綠洲防護(hù)林，但效果并不明顯，這主要是因?yàn)榻邓康闹饾u減少，地下水位降低，土地水源涵養(yǎng)能力和調(diào)蓄能力不足，加重西部地區(qū)沙漠化問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，人工藻結(jié)皮技術(shù)問(wèn)世，通過(guò)生物結(jié)皮提高沙漠土壤的保水能力、防風(fēng)固沙能力，并為沙漠治理工作提供低成本、高效益的發(fā)展途徑。在這樣的環(huán)境背景下，探究人工藻結(jié)皮技術(shù)及其在沙漠治理中的運(yùn)用具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 人工藻結(jié)皮技術(shù)現(xiàn)狀

人工藻結(jié)皮技術(shù)是利用藻類(lèi)生態(tài)學(xué)原理和生物結(jié)皮理論，在野生結(jié)皮中培育優(yōu)良藻類(lèi)，通過(guò)人工大規(guī)模繁殖培養(yǎng)接種到流沙表面，并快速發(fā)育成具備藻類(lèi)、真菌、地衣、苔蘚等生物的生物結(jié)皮，實(shí)現(xiàn)沙漠治理的最佳效果。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，包含結(jié)皮藻種分離技術(shù)、純化技術(shù)、選育技術(shù)、藻種大規(guī)模培育技術(shù)、工程化制種技術(shù)、野外接種技術(shù)、人工培植養(yǎng)護(hù)技術(shù)等。在近幾年的研究中，確定人工藻結(jié)皮技術(shù)可以固定流沙，將藻、草、灌、喬有效結(jié)合，修復(fù)荒漠生態(tài)系統(tǒng)，為沙漠治理工作提供新的路徑。同時(shí)，人工藻結(jié)皮技術(shù)和傳統(tǒng)生物固沙技術(shù)融合，相互輔助，可以提高固沙效果，應(yīng)該得到廣泛的推廣和應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)沙漠治理事業(yè)的快速發(fā)展。

2 人工藻結(jié)皮技術(shù)在沙漠治理中的作用

人工藻屬于特定生態(tài)學(xué)類(lèi)群，特指人工培育的藻類(lèi)生物，特別是荒漠藻類(lèi)，可以在環(huán)境惡劣的情況下生長(zhǎng)和繁殖，生命力極強(qiáng)，并借助自身活動(dòng)改變環(huán)境，這是人工藻結(jié)皮技術(shù)在沙漠治理中應(yīng)用的基礎(chǔ)原理。生物結(jié)皮主要在藻類(lèi)拓殖中形成微小生物、代謝物、細(xì)微沙粒的組合體，將土壤顆粒和有機(jī)物緊緊結(jié)合形成土壤表層殼狀體。在實(shí)際使用中，人工藻結(jié)皮技術(shù)可以短時(shí)間內(nèi)迅速形成固沙藻結(jié)皮，并接種到沙地表面進(jìn)行繁殖和生長(zhǎng)，而在藻類(lèi)和沙粒所組成的結(jié)皮發(fā)育演替中，增加細(xì)粒物質(zhì)沉積與大氣沉積而形成物質(zhì)輸入，形成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集，為土壤生物或是草本植物的繁殖提供必要條件，使得沙漠生態(tài)環(huán)境逐漸向良性循環(huán)方向發(fā)展。對(duì)此，人工藻結(jié)皮技術(shù)在沙漠治理中的作用表現(xiàn)為以下3個(gè)方面：

2.1 提高沙漠地表抵抗力

沙漠地表接種人工藻類(lèi)后，藻類(lèi)絲狀和沙粒結(jié)合，分泌出來(lái)的有機(jī)凝膠、多聚糖會(huì)把松散土黏在一起，形成一層抗蝕層，提高沙土表面的抗風(fēng)蝕能力。

2.2 改善沙漠土壤養(yǎng)分

沙漠地表接種人工藻類(lèi)后，藻類(lèi)生長(zhǎng)與代謝為土壤中異養(yǎng)微生物提供影響，促進(jìn)沙漠表面生物的多樣化，達(dá)到土壤物質(zhì)循環(huán)流動(dòng)的效果，改變沙漠土壤理化性質(zhì)，加速沙漠向原始土層的演變。

2.3 維持沙漠土壤水分

沙漠地表接種人工藻類(lèi)后，固沙藻結(jié)皮發(fā)育中，其結(jié)皮中水穩(wěn)性土壤團(tuán)聚體與有機(jī)質(zhì)含量逐漸增加，強(qiáng)化了土壤的吸濕性和可塑性，使得沙漠表層土壤持水量增強(qiáng)，進(jìn)而降低土壤水分的揮發(fā)速率。

3 人工藻結(jié)皮技術(shù)在沙漠治理中的運(yùn)用

隨著人工藻結(jié)皮技術(shù)的問(wèn)世，迅速建立科學(xué)研究機(jī)構(gòu)，并在達(dá)拉特旗地區(qū)建立20hm2沙漠治理示范區(qū)，實(shí)行人工藻結(jié)皮技術(shù)固沙工程試驗(yàn)，在鄂爾多斯高原的最北邊，為中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，以流動(dòng)沙丘、固定沙丘為主。在人工藻結(jié)皮技術(shù)應(yīng)用時(shí)，根據(jù)氣候特點(diǎn)和沙漠類(lèi)型特點(diǎn)，大規(guī)模培育養(yǎng)殖微鞘藻、偽枝藻，開(kāi)展“藻、草、灌、喬”接種進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分為對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。結(jié)果證實(shí)，實(shí)驗(yàn)組短短幾天后，藻類(lèi)通過(guò)短期適應(yīng)迅速開(kāi)始拓殖，9天即可形成藻類(lèi)和沙粒所組成的結(jié)皮，接種20天后，固沙藻結(jié)皮為綠色，葉綠素含量達(dá)65173Lg/cm2，厚度可達(dá)1mm。而對(duì)照組無(wú)藻結(jié)皮，葉綠素含量?jī)H為4159Lg/cm2。3年后，實(shí)驗(yàn)組人工藻類(lèi)結(jié)皮厚度為3～5mm，固沙藻結(jié)皮發(fā)育很好，結(jié)皮凹凸不平，可以抵抗風(fēng)蝕，持水性較好，并在長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)演替中，逐漸向原始土壤的方向發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行沙漠治理中，為了改善沙漠生態(tài)系統(tǒng)，提高土壤自我優(yōu)化能力，引入人工藻結(jié)皮技術(shù)，根據(jù)沙漠地區(qū)天氣環(huán)境因素和地質(zhì)土壤因素，合理選擇優(yōu)質(zhì)藻類(lèi)進(jìn)行大規(guī)模繁殖，形成結(jié)皮后，接種到沙漠治理區(qū)域，做好相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)工作，保證人工藻結(jié)皮的適應(yīng)和演替拓殖，進(jìn)而達(dá)到沙漠治理的最佳效果。

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[3]饒本強(qiáng),劉永定,胡春香,等.人工藻結(jié)皮技術(shù)及其在沙漠治理中的應(yīng)用[J].水生生物學(xué)報(bào),2014,33(04):756-761.