王芳芳，肖 波，李胜龙，孙福海

    (1 中国农业大学土地科学与技术学院/农业农村部华北耕地保育重点实验室，北京 100193；2 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)

    由水土流失和土地退化导致的干旱和半干旱地区养分贫瘠问题，已经成为制约该地区生态环境实现可持续发展的关键因素[1]。自我国实行退耕还林还草工程等政策后，贫瘠土壤的养分在逐渐恢复，而林间草地中生物土壤结皮 (简称生物结皮) 的形成无疑对养分的积累发挥着重要作用。生物结皮作为广泛存在于干旱和半干旱地区土壤表层的特殊复合层，它是由细菌、真菌、藻类、地衣和苔藓植物等有机体和土壤中的矿物质黏结而形成[2-4]。由于生物结皮能够在极地和荒漠等极端环境中生长，且在土地荒漠化治理中的应用较为广泛，目前越来越受到重视[5]。研究表明，生物结皮具有重要的生态功能，能通过自身代谢影响微环境，在防风固沙、改良土壤结构、防止水土流失、改变水文及土壤养分积累方面发挥着重要作用[6-8]。作为地表特殊的覆盖物，生物结皮通过富集表层土壤养分、参与物质和能量循环、改善土壤的形成和发育，从而加速土壤演化过程、调节干旱和半干旱区生态环境[8-9]。

    研究表明，生物结皮中的地衣和蓝藻能实现生物固氮和光合固碳，加速干旱和半干旱地区生态系统碳、氮循环[10]，降低土壤pH值，增强土壤微生物和酶活性，从而影响土壤养分状况，促进土壤养分积累和循环。受生物结皮覆盖的影响，土壤中的养分含量显著提高[11-12]，并且在生物结皮层表现出明显的养分富集作用[8]。这一机制主要归结于生物结皮与外界强烈的物质、能量交换以及生物结皮对土壤的物理和生物学性质的改善。

    由于生物结皮各方面性质完全不同于裸地土壤，在显著增加土壤表层养分含量的同时，对养分也存在更强的吸附和固持能力[13]。通过淋溶实验来探究养分在淋溶作用下的动态变化，能够从侧面反映出土壤对养分的固持效应。而通过土壤吸附实验研究土壤对养分的固定，将土壤对养分的吸附能力作为土壤养分综合状况评价指标，是比较科学和准确的土壤养分状况分析方法[14]。目前该方法主要集中应用于不同类型的农田土壤和部分森林、矿区土壤的研究，并且取得了比较深入的研究成果，而对生物结皮方面的研究还较少采用此类方法。

    作为干旱和半干旱地区水土流失最为严重的地区之一，黄土高原自实施“退耕还林还草”政策以来，生物结皮广泛分布，这对该地区土壤养分改善和生态环境发挥着显著效能。目前多数研究集中于生物结皮对荒漠地区风沙土养分的影响和调控 ......