陕北水蚀风蚀交错区沙土生物结皮对浅层土壤温度的影响
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2020-02-18
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陕北水蚀风蚀交错区沙土生物结皮对浅层土壤温度
的影响
1
肖波
1,3
，赵允格
1, 2
1
中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验
室，陕西杨凌 (712100)
2
西北农林科技大学水土保持研究所，陕西杨凌 (712100)
3
中国科学院研究生院，北京 (100039)
E-mail：xiaoboxb@gmail.com
摘 要：本文以陕北水蚀风蚀交错区为研究区，针对该区发育于流沙、以苔藓为主要成分的
生物结皮（Biological Soil Crust, BSC），以去除生物结皮为对照，使用地温表分层测定生物
结皮和去除生物结皮条件下 0~25 cm 浅层土壤温度的日变化过程，通过对比分析揭示生物结
皮对不同深度土壤温度的影响。结果表明：在高含水量阶段，由于生物结皮具有更高的蒸发
速率，其热量散失更为迅速，因此可极显著降低 0~25 cm 浅层土壤温度(ANOVA, P<0.01)，
其中对 5 cm 和 10 cm 土壤温度降低程度最大；具体在本试验条件下，研究区沙土生物结皮
可降低土壤表面温度 0.4 ℃，降低 5cm 土壤温度 0.9~1.5 ℃，10cm 土壤 0.8~1.1 ℃，15 cm
土壤 0.1~0.2 ℃，20cm 土壤 0.3~0.4 ℃，25cm 土壤 0.4~0.5 ℃。这一结论有助于理解该区生
物结皮的生态功能以及在退化生态系统中的重要作用，可为研究区生物结皮的科学管理和生
态环境建设提供理论依据。
关键词：土壤温度；沙土生物结皮；陕北水蚀风蚀交错区
中图分类号：S152.8 文献标识码 A
1. 引言
陕北水蚀风蚀交错区自然条件恶劣，生态环境脆弱，长期以来一直是生态环境建设的重
点和难点。随着植被退化，生物结皮逐渐发育成为该区生态系统中的重要组成部分，起着极
为重要的生态功能
[1]
。
土壤温度是控制土壤—植被—大气系统能量流动与物质交换的重要参数，在生态系统中
具有重要作用，对退化生态系统尤为重要。生物结皮研究者凭经验认为生物结皮较深的颜色
有助于吸收太阳辐射从而具有更高的温度，而且 Belnap 在美国科罗拉多州对比发现生物结
皮的土表温度比邻近去除生物结皮土壤高 23 ℃
[2]
，但到目前为止相关研究依然非常缺乏，
上述观点尚无更多试验数据证实。随着研究的深入，研究者发现除改变土表颜色以外，生物
结皮对土壤结构、孔隙、容重、持水导水、持热导热等诸多理化性质均有显著影响
[3-5]
，而
这些性质可间接改变土壤温度；而且大范围的生物结皮分布状况调查结果显示，生物结皮的
分布具有明显的地域特征，不同气候区生物结皮形态特征、组成成分差异很大
[5-7]
，以藻类、
苔藓、地衣为主要成分的生物结皮各自对土壤温度的影响理应有所差异。因此，生物结皮对
土壤温度的影响有待进一步研究。
土壤温度的增加会极显著的改变生物结皮中的微生物活性以及光合、固氮作用
[8]
，促进
种子的萌发、生长和植物对养分的吸收利用，增大土壤蒸发速率，甚至改变土壤动物的种群
数量
[9]
以及植物群落结构
[10]
。然而这些生态过程的活跃程度大多与水分含量呈正相关关系，
其受土壤温度的影响应主要集中在雨后水分含量较高的时段，其中光合、固氮以及土壤蒸发
尤其如此。因此相关研究应着重考虑在雨后水分含量较高时段生物结皮对土壤温度的影响。
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本课题得到中国科学院“西部之光”人才培养计划项目和国家自然科学基金青年基金（40401026、
40301028）的资助。
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