《多糖在生物土壤結皮發育及演替中的作用》是依託武漢大學，由陳蘭洲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多糖在生物土壤結皮發育及演替中的作用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳蘭洲
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為生物土壤結皮中的主要膠結物質，多糖在評估結皮穩定性上的重要性一直受到關注，但在結皮發育中的研究較少報導。本項研究以內蒙古試驗基地野外人工結皮為材料，通過調查原位不同發育階段的結皮中糖類分布狀況，以及模擬環境因素對產糖動態規律的影響，分析多糖回響結皮發育及演替的程度；首次採用保守的結合多糖、高度變化的膠體糖類來劃分結皮中糖類，通過其含量、單糖組成、碳鏈長及分子量分布等變化來評估結皮的發育水平；從不同演替階段結皮的有機體中分離初生細胞壁研究其特徵糖類組成變化，以及結皮光合特性變化，並結合環境因子分析等，揭示藻類結皮向苔蘚結皮演替過程中多糖的指針作用及產糖規律的影響因素。在此基礎上，從結皮中胞外多糖及細胞壁多糖等層面，系統分析多糖在評估結皮發育程度及在不同演替階段中的指針性作用，從而揭示荒漠結皮形成及發育的機理，並為發展荒漠化防治技術提供理論基礎。
結題摘要
本項研究針對荒漠區結皮中胞外多糖及細胞壁多糖等層面，系統分析了多糖在土壤成土、評估結皮發育程度及在不同演替階段中的指針性作用。具體為： （1）研究了結皮中胞外多糖在發育過程中的大分子變化規律。不同齡人工結皮的土壤酶活性，以及膠體多糖（C-EPSs）與結合多糖（TB-EPSs）的分子量分布和單糖組成。結果顯示，從不同齡結皮中提取的C-EPSs和TB-EPSs含量接近，但其單糖組成與分子量分布卻存在差異。不同年齡結皮中TB-EPSs的高分子組成和化學性質並沒有顯著差異；但C-EPSs中低分子量部分含量隨結皮年齡的增長逐漸減少，單糖種類也有所增加；土壤中與糖代謝有關的脫氫酶和蔗糖酶活性更高，其變化與C-EPSs中低分子量部分的含量具有顯著相關性。 （2）研究了荒漠藻胞外多糖與礦物顆粒吸附效應。荒漠藻胞外多糖與礦物質有強烈吸附作用並能使小粒徑礦物團結成大粒徑顆粒。與膠體多糖相比，結合多糖具有更強的吸附結合性能；絲狀藍藻胞外多糖比綠球藻胞外多糖具有更強的吸附結合性能，增加了結皮的強度。 （3）研究了生物土壤結皮演替過程中微生物群落結構、物種組成及氮循環過程的變化規律。在結皮演替過程中，藍藻種群經過拓殖之初的增長之後逐漸衰退最終趨於穩定；細菌種群多樣性逐漸提高；苔蘚種群先增長至占絕對優勢，然後優勢地位開始下降；真菌種群隨地衣的拓殖而增長，隨苔蘚的拓殖、地衣的衰退而衰退。微生物主要的碳固定物種由藍藻、綠藻、地衣逐漸轉變為苔蘚以及高等植物，主要的氮輸入途徑逐漸轉變為以藍藻、地衣、放線菌、根瘤菌為基礎的複合氮循環途徑。碳、氮營養的持續增加使結皮生態系統物質不斷積累，並驅動生物土壤結皮向更高級群落演替。 （4）研究了維管束植物對生物土壤結皮發育。研究發現，維管束植物對環境因子、土壤結構及營養、有機質的組成等有一定的改善作用，進而導致冠幅內結皮厚度、葉綠素a、總DNA含量較高，即植物冠幅內結皮發育程度高於冠幅外。冠幅內結皮發育成為地衣甚至苔蘚結皮，而冠幅外結皮仍為藍藻結皮。
