新型促荒漠藻結(jié)皮生長研究方法預(yù)測

李敏

摘要 面對我國日益嚴(yán)峻的土地荒漠化形勢，探索科學(xué)有效的治理方法是目前亟待解決的問題?；哪孱愂腔哪卫碇械南蠕h拓殖植物，研究利用荒漠藻類成為荒漠地區(qū)生態(tài)治理的熱點(diǎn)。本文簡要介紹了荒漠藻的種類及應(yīng)用優(yōu)勢，分析了沙土—植物—微生物荒漠生態(tài)模式，以微生物促進(jìn)藻結(jié)皮生長，以期為荒漠化的有效治理提供新途徑。

關(guān)鍵詞 沙漠；藻結(jié)皮；微生物；生態(tài)模式

中圖分類號 Q949.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）13-0229-01

相關(guān)研究資料顯示，中國目前依然是世界上受荒漠化、沙漠化危害最嚴(yán)重的國家之一，全國沙漠化土地面積已達(dá)到261.16 km2，占國土面積的27.20%[1-3]。我國土地荒漠化問題日益嚴(yán)峻，一直被科學(xué)家所重視。利用自養(yǎng)拓殖生物——荒漠藻，開辟治理新途徑，成為荒漠地區(qū)生態(tài)研究的熱點(diǎn)。在藻結(jié)皮能夠有效治理荒漠的機(jī)理已基本探明的情況下，關(guān)于促進(jìn)藻結(jié)皮生長方面的研究還可以從另一個(gè)角度去思考——微生物。

1 荒漠藻簡介

荒漠藻類（desert algae）是荒漠中的先鋒拓殖植物。在演替的初始階段，群落組成往往由不同的藻類占優(yōu)勢，再進(jìn)一步向更高的苔蘚、地衣及高等植物演替[2，4]。以藻類為主體的結(jié)皮稱為藻結(jié)皮（algal crust），主要是絲狀藍(lán)藻和球狀綠藻占優(yōu)勢。其中，微鞘藻屬（Microcoleus）、偽枝藻屬（Scytonema）和爪哇偽枝藻（S.javanicum Born et Flah）是藻結(jié)皮的先鋒拓殖優(yōu)勢物種[2-5]。

據(jù)資料顯示，藻結(jié)皮能夠有效治理沙漠的機(jī)理已基本探明，藻絲細(xì)胞外的黏膠層、膠鞘能夠有效地吸收8倍于體重的水分[2]，保持自身水分充足。藻類的絲狀體同沙粒纏結(jié)并分泌大量多糖和有機(jī)膠體，改變荒漠土壤的松散結(jié)構(gòu)，可以抗11級大風(fēng)，減少1/6以上水流的侵蝕[2-3]。有的藻類則以休眠孢子、厚壁孢子等形式度過極端環(huán)境。脫離極端環(huán)境后，藻體各代謝酶活性在吸水后幾十分鐘就可以達(dá)到較高水平[2]。

2 沙土—植物—微生物荒漠生態(tài)模式

在利用藻結(jié)皮治理荒漠的研究中，大部分試驗(yàn)研究目的是探究藻結(jié)皮在荒漠中生長的機(jī)理，并利用機(jī)理促進(jìn)荒漠藻結(jié)皮的生長（如人工藻結(jié)皮[4]），從而達(dá)到促進(jìn)演替的目的，為治理荒漠化提供了理論指導(dǎo)。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，研究重點(diǎn)將藻類與微生物聯(lián)系起來的研究較少。但實(shí)際上藻結(jié)皮的生長應(yīng)該是藻類、微生物群落與環(huán)境之間相互作用的結(jié)果，即大氣降塵和粉粒在沙表層堆積、下沉，還有雨滴的沖積等物理作用和土壤微生物的活動共同作用的結(jié)果，而藻類的生長又為荒漠微生物提供營養(yǎng)[2-3]。藻類具有抗逆性的特性，微生物同樣也具有此特性。如：能夠固氮、固碳或向胞外分泌多糖的微生物等能夠?yàn)橥寥捞峁I養(yǎng)，且微生物可產(chǎn)生胞外代謝物，起到膠結(jié)作用，也能夠增強(qiáng)土壤表層的穩(wěn)定性，抗風(fēng)、抗水流侵蝕等。藻類與微生物的雙重作用，可增強(qiáng)藻結(jié)皮抗逆性和增殖能力，使其能夠在更苛刻的環(huán)境下生存，快速生長藻結(jié)皮。

藻結(jié)皮中氮的積累有助于生物量增加和微生物的聯(lián)合[6]。此外，陳蘭周等[2]認(rèn)為藻類鞘表面往往有許多細(xì)菌著生，可能是細(xì)菌的生長為藻細(xì)胞的生長提供了一個(gè)高濃度的CO2環(huán)境。邱 東等[5]利用從古爾班通古特沙漠生物結(jié)皮中分離1株寡營養(yǎng)細(xì)菌證明了其不僅能夠促進(jìn)其他微生物生長繁殖，提高土壤中全磷、全鉀、有效氮和有效磷含量，而且還提高了過氧化氫酶和多酚氧化酶的活性。有該寡營養(yǎng)細(xì)菌存在的試驗(yàn)地塊藍(lán)藻生長量顯著增加，而對照組的藍(lán)藻極少。可見，藻結(jié)皮是沙漠藻、微生物群落與環(huán)境共同作用的結(jié)果。

3 結(jié)論

傳統(tǒng)的藻—草—灌—喬的荒漠生態(tài)模式應(yīng)轉(zhuǎn)換為沙土—植物—微生物[5]荒漠生態(tài)模式，對荒漠化的治理才更具有科學(xué)性，才能達(dá)到更高的治理效率。藻類為植物的先鋒種類，而微生物則是形成結(jié)皮的組織者和建設(shè)者[7-9]。因此，在研究沙漠藻結(jié)皮的過程中，對微生物的研究也是不可或缺的[10-12]。

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