第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

沙漠化、荒漠化被称为“地球癌症”，是人类当前面临的最严重的生态环境灾难之一。据统计，全球沙漠化面积达4560万km²，占全球面积的35%。它与人口、水资源一起被认为当今世界三大问题（朱震达，1982）。中国是世界上受荒漠化影响最为严重的国家之一。截至2009年年底，我国荒漠化土地面积达262.37万km²，占国土总面积的27.33%，其中尤以沙漠化危害最为严重，沙化土地面积已达173.11万km²，占国土总面积的18.03%（国家林业局，2011）。

长期以来，建立人工植被和恢复自然植被是荒漠化治理的有效途径。近几十年以来，国家相继实施了京津风沙源治理、“三北”防护林、退耕还林、退牧还草、天然林保护、草原建设与保护、水土保持等一批与防沙治沙相关的重点生态建设工程之后，我国土地荒漠化和沙化整体得到初步遏制，荒漠化和沙化土地面积持续减少（2005—2009年间分别年均净减少2491km²和1717km²），荒漠化、沙漠化程度有所减轻（与2004年相比，轻度沙化土地面积增加2.73万km²，中度减少9906km²，重度减少1.04万km²，极重度减少1.56万km²）的喜人成绩（国家林业局，2011）。然而，干旱沙区极度匮乏的水分条件不足以支撑连片的、均匀的高等植物生长，却足以支撑结皮中占优势地位的微型生物。防沙治沙和生态修复工程实施之后，沙丘表面或植被间的空地上广泛发育了由细菌、真菌、蓝绿藻、地衣和苔藓等相关生物体与土壤表面颗粒交结形成的有机复合体，我们称之为生物土壤结皮（biological soil crusts，BSC，以下简称“生物结皮”）。作为荒漠生态系统大气圈和土壤圈边界层的生物结皮，不仅对生态系统物质循环和能量流动产生重要的影响（Belnap，2003），而且对不同气候区的荒漠景观过程、土壤生态过程、土壤水文过程、土壤生物过程和地球化学循环过程，以及干旱、半干旱地区生态修复过程均产生重要的影响（李新荣等，2009）。在全球气候变化和区域生态恢复的双重背景下，对生物结皮形成、发育和生态功能的全面了解是将其更好地为人类社会服务的重要前提，也是科学评价沙区生态恢复效益前亟待解决的重要科学问题。

我国干旱和半干旱区沙漠资源丰富，几乎涵盖了从极端干旱、干旱到半干旱的不同气候区。毛乌素沙地地处晋、陕、内蒙古、宁和甘五省（自治区）交界的农牧交错带。在生态地理方面，它是属于多层次的过渡带。从大气环流系统来说它处在蒙古-西伯利亚反气旋高压中心向东南季风区的过渡区；从气候来说，它是一个西北-东南向、干旱-半干旱-半湿润区的过渡带；从植被与自然地带来说，它是大陆荒漠-草原-落叶阔叶林地带之间的过渡带；在地质地貌方面，它处在戈壁沙丘带-黄土高原的过渡区；从水文系统来说，则处在大陆内流区向外流区的过渡区，也是由风蚀地带向水蚀地带的过渡区；在土壤区域方面，则是由半荒漠的棕钙土-栗钙土-森林草原黑土的过渡区，是农业生产上的农牧交错区（张新时等，2008）。毛乌素沙地自然环境条件的复杂过渡与融合交错决定了该地区生态环境方面的复杂性和敏感性。因此，对该地区生物结皮发育及其生态环境效应的全面了解不仅有助于解析不同气候区生物结皮发育和生态效应，而且对脆弱生态系统相关过程的模拟和可持续管理具有重要的参考价值。