土壤膨脹可通過改變土壤結構和生態(tài)水文過程影響土壤系統(tǒng)健康。在干旱沙區(qū)，土壤膨脹引起的土壤高度變化會明顯改變干旱沙區(qū)土壤的微地貌，并可導致土壤侵蝕的發(fā)生、生態(tài)水文過程和生物群落分布格局等多方面的改變。生物結皮作為干旱沙區(qū)地表重要的“生態(tài)系統(tǒng)工程師”，可加速土壤形成，改變土壤理化性質(zhì)，但其在形成和發(fā)育過程是否及如何影響土壤膨脹還不清楚。 

　　中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院（以下簡稱西北研究院）賈榮亮研究員團隊利用空間代替時間序列和模擬降水（0、1、3、5、10 mm）相結合的方法，研究了騰格里沙漠南緣4個年代的固沙植被區(qū)（64、39、33、0年，分別代表生物結皮不同發(fā)育時間）的5個演替階段的生物結皮（藍藻、藻-地衣混生、真蘚、土生對齒蘚和齒肋赤蘚）及其覆蓋土壤膨脹高度變化規(guī)律。研究結果表明：（1）生物結皮的形成和發(fā)育增加了土壤膨脹高度，其覆蓋土壤的平均膨脹高度是流沙的94倍，達到0.939 mm。(2) 生物結皮的形成和發(fā)育增加了土壤膨脹度對降水變化的敏感性，降水量增加可顯著增加生物結皮覆蓋土壤的膨脹高度，隨降水量的變化土壤膨脹高度大致呈對數(shù)函數(shù)的關系，并與生物結皮的演替階段和發(fā)育時間正相關（圖1）。（3）生物結皮對干旱沙區(qū)土壤膨脹的影響程度由大到小分別是生物結皮演替階段、結皮厚度、結皮蓋度和固沙植被年齡。該項研究表明，土壤膨脹的變化可能是生物結皮發(fā)揮其生態(tài)系統(tǒng)功能的途徑之一，對干旱沙區(qū)的生態(tài)管理與生態(tài)重建具有一定的借鑒意義。 

　　該成果以“干旱沙區(qū)生物結皮對土壤膨脹的影響”為題發(fā)表于《中國沙漠》2023年第2期。西北研究院生態(tài)與農(nóng)業(yè)研究室沙坡頭站碩士研究生賈鴻飛為論文第一作者，賈榮亮研究員為論文通訊作者。該研究獲內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計劃項目（2019GG008）、國家自然科學基金項目（41971142）、寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目 （NGSB-2021-14-04）共同資助。

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圖1　 生物結皮作用下不同發(fā)育時間固沙植被區(qū)土壤膨脹高度隨降水量變化曲線