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利用蓝藻治理荒漠获理论新突破

利用蓝藻治理荒漠获理论新突破

  蓝藻不仅生活在各种水体,还生活在土壤、岩石、沙地表面,是陆地生境中重要的调节者。多年研究结果证明,蓝藻与土壤稳定性、营养物质的捕获与积累、土壤水分的维持等都有直接关系。通过接种蓝藻不仅可用于改良农业土壤,也被中国科学院水生生物研究所的科学家用于修复荒漠化生境。

  荒漠蓝藻是陆生蓝藻的一个特定的生态类群。作为先锋拓殖生物,荒漠蓝藻能够适应干旱、强紫外辐射、营养贫瘠等环境胁迫,并通过自身的生命活动影响并改变外界生境。蓝藻接种到沙地表面可快速增殖,在沙地表层可通过藻丝对砂粒的机械缠绕和细胞外多糖等有机物的粘附作用形成团聚体,由团聚体构成的生物结皮能起到固沙作用。随着结皮生物群落的发育演替,加之细粒物质沉积及大气降尘积累所带来的物质输入,促进了沙漠表面营养物质的富集,为微型土壤生物和一年生草本植物的拓殖创造了条件,继而推动荒漠生态系统进入良性循环过程。

  从上世纪50年代开始,中科院水生所黎尚豪等藻类学工作者就开创了稻田固氮蓝藻改土肥田技术,并系统开展了旱地农业土壤蓝藻生物学研究。上世纪末,水生所进一步将陆生蓝藻研究扩展到荒漠地区,将荒漠藻类的基础研究与荒漠化治理联系起来,先后在腾格里沙漠、甘肃河西走廊地区、古尔班通古特沙漠、库布齐沙漠等区域开展了藻类种群组成、分布、演替规律,生物结皮形成机理、精细结构,以及荒漠藻类在固沙成土过程中的生态效应等方面的研究工作。同时,筛选到适合于固沙的藻种与藻种组合,实现了荒漠藻的工程化制种,并摸索出了在野外流沙上的蓝藻接种方法。在长期的室内研究和野外试验的基础上,水生所研究员刘永定及其团队提出了利用荒漠藻结皮进行固沙的理念,结合干旱、半干旱地区的自然地理、天然植被、土质特征以及其他辅助条件,将荒漠藻引入到沙漠化生态治理实践中,形成了荒漠藻结皮技术的雏形,并提出了---综合治沙概念。进入本世纪以来,水生所联合内蒙古林科院,在库布齐沙漠东缘建立了荒漠藻试验基地和3000亩示范区,实施蓝藻综合固沙工程试验取得成功,并进一步在我国北方荒漠地区推广应用5万亩。

  近日,刘永定与国际应用藻类学会主席Roberto De Philippis在国际刊物《地球科学评论》(Earth-Science Reviews)发表题为Cyanobacterial inoculation (cyanobacterisation): Perspectives for the development of a standardized multifunctional technology for soil fertilization and desertification reversal 的学术论文,在总结学术界关于蓝藻接种技术在农田和干旱生境中应用研究现状的基础上,对该生态修复技术进行了深入剖析,明确了蓝藻接种工程实幸运28施的关键环节及今后技术研究与野外实践之间应该弥合的差距,提炼总结出蓝藻在荒漠地区规模化接种的技术流程,为应对气候变化和土地荒漠化的威胁提供了一项具推广价值的生态修复技术,并建立理论支持。该研究得到了国家自然科学基金(31400368)和佛罗伦萨大学国际合作基金(Azione22015)的资助。

  文章链接

 

1 固沙蓝藻的养殖和喷洒

 

2 荒漠藻形成结皮过程

 

3 生物结皮近观

 

4 幸运28荒漠藻治沙生态效果