生物结皮治理沙化土地的理论与实践

荒漠化是我国乃至全球生态环境治理的难题，其有效治理具有特别重大的意义，不仅关乎荒漠化地区人民的生存环境，关乎全球的气候变化，也关乎经济社会的可持续发展。作为世界上受土地荒漠化危害最严重的国家之一，我国长期以来非常重视沙地沙漠生态修复治理，也取得了重大进展。国际社会纷纷点赞：“世界荒漠化防治看中国！”我国的科研团队采用土壤生物结皮技术进行沙害治理及生态恢复，成效显著，为防沙治沙提供了新思路和新途径。

本项目针对我国干旱区荒漠防治问题，以土壤生物结皮为研究对象，系统介绍土壤生物结皮的概念，分析其在荒漠生态系统中的作用。从生态系统多功能性、对沙化土地生态恢复与重建的作用机理、关键种的人工培养技术等方面阐述相关的理论认识和应用实践。本项目是中国科学院沙坡头沙漠研究试验站的近期新研究成果，处于同领域国际领先水平，具有较高学术性。该研究团队长期扎根西部，研究基础深厚，是国内该学科领域的领先力量。该技术手段在风沙区沙害治理和生态恢复中实用性强、可持续性高，具有广阔的应用前景。项目的出版，为荒漠化防治领域的科技工作提供重要参考，有助于促进人工生物结皮技术在防沙治沙中的推广应用，为“一带一路”地区解决防沙治沙问题提供中国方案；有助于推动荒漠化防治和风沙区生态恢复与重建等相关学科领域的理论创新。

李新荣，中国科学院西北生态环境资源研究院研究员，博士生导师。国家杰出青年基金获得者、基金委创新群体负责人，973项目首席科学家，“新世纪百千万人才工程”重量人选，科技部创新人才推进计划重点研究领域创新团队负责人。 赵洋,长期从事荒漠生态系统恢复研究，主持重量项目10余项，发表学术论文100余篇，出版专著1部，授权国家专利10件，获宁夏科技进步一等奖、入选科技部重点领域创新团队。 杨昊天,中国科学院西北生态环境资源研究院副研究员。主要研究方向为生态学和恢复生态学。主持国家自然科学基金、“西部之光”人才项目、宁夏农业科技自主创新资金和重点研发计划等项目。在国内外学术期刊上发表研究论文20 余篇，参编专著1 部。获宁夏回族自治区科技进步一等奖，宁夏回族自治区“高层次人才”，入选科技部创新人才推进计划重点领域创新团队-沙区生态恢复与重建创新团队。 陈琳,中国科学院工程热物理所副编审

第一章 沙化土地治理——从科学认知到技术创新 001
1.1 科学认知沙化治理与生态恢复的成效 003
1.2 传统的沙化治理成本高、周期长，亟待研发新技术和新模式 006
1.3 利用微生物技术综合治理沙化土地，实现提速增效 007
第二章 生物土壤结皮研究热点问题及方向 015
2.1 BSC 群落的组成和演替规律 016
2.2 BSC 对环境胁迫、全球气候变化的生理生态学响应 019
2.3 BSC 与土壤生态系统过程 021
2.4 BSC 与土壤水文过程 024
2.5 BSC 与维管束植物和土壤动物的关系 026
2.6 BSC 对干扰的响应 028
2.7 BSC 在生态恢复实践中的应用 029
第三章 BSC 的形成、分布和演变及其机理 033
3.1 BSC 的组成、结构和形成机理 034
3.2 BSC 的分布特点及其影响因子 059
第四章 BSC 的生态系统多功能性 081
4.1 BSC 对土壤的保育作用 082
4.2 BSC 对土壤理化属性的影响 127
4.3 BSC 对土壤生物属性的影响 170
4.4 BSC 对土壤水文的影响 186
4.5 BSC 对地表沙尘释放、旱区致病生物体传播与控制的作用 232
4.6 BSC 对维管束植物、植被格局与演替的影响 247
4.7 BSC 生态系统多功能性对全球气候变化的响应 274
第五章 BSC 对沙化土地生态恢复与重建的作用机理 287
5.1 促进沙化土地土壤生境的恢复 288
5.2 为土壤微生物繁衍和生物定居创造生境 294
5.3 促进了沙地碳、氮、磷循环 310
5.4 维持沙地水量平衡 343
5.5 减轻地表风蚀，为植物繁衍与近自然恢复创造了生境 361
第六章 人工 BSC 关键物种培养 369
6.1 人工 BSC 关键物种分离、筛选和培养方法 372
6.2 人工 BSC 关键物种培养的适宜环境因子与抗胁迫锻炼 382
6.3 人工 BSC 关键物种工厂化扩繁技术体系 407
6.4 新材料、新技术在人工 BSC 形成中的应用 415
第七章 人工 BSC 在防沙治沙中的应用 435
7.1 人工 BSC 类型适应的生物气候带 437
7.2 不同气候带 BSC 的固沙模式 439
7.3 人工 BSC 固沙模式及其在沙化土地恢复中的应用和推广 446
参考文献 491
致 谢 612