生物结皮（Biological soil crusts,BSCs）是由不同生物与土壤颗粒粘接形成的一种复合物,具备抗压、抗风蚀水蚀、抗荒漠化的作用。陕北黄土高原水土流失侵蚀严重,但在退耕还林政策实施后,生态环境不断改善,在其土壤表层,广泛发育着各种类型的生物结皮,对陕北黄土高原的生态环境改变起着重要作用。本论文对陕北黄土高原的生物结皮进行了野外调查和采样,并通过高通量测序技术分析其生物结皮的生物多样性,特别深入研究了结皮中的藻类多样性,并且研究了生物结皮中其胞外聚合物与蓝藻群落组成的关系,探索生物结皮基质理化性质对蓝藻多样性的影响。主要研究结果如下:1.利用高通量测序技术检测陕北黄土高原不同区域生物结皮中生物群落组成,发现其表层生物结皮中原核生物中蓝藻门（Cyanobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）均占主导地位,上层生物结皮中变形菌门（Proteobacteria）占主导地位,真核生物中链形植物（Streptophyta）和子囊菌门（Ascomycota）均占主导地位,且不同区域不同层次的生物结皮群落结构相似。在各区域表层生物结皮中,原核生物多样性、丰富度和谱系多样性均高于真核生物。2.在生物结皮中,藻类植物主要以蓝藻（Cyanobacteria）为主,其次为硅藻（Diatomea）,绿藻（Chlorophylla）及其他。通过Ritchie 2006计算生物结皮生物量,其结果与高通量测序的结果相一致,生物结皮中蓝藻（Cyanobacteria）为优势类群。3.利用高通量测序技术和形态学方法,发现陕北黄土高原不同区域的生物结皮中蓝藻群落结构明显不同,神木县、宜君县、定边县、绥德县的样品中微鞘藻属（Microcoleus）占优势,安塞县中鞭枝藻属（Mastigocladopsis）、伪枝藻属（Scytonema）占优势。绿藻群落结构明显不同,安塞县的样品中绿梨藻属（Chloropyrula）、蚁形藻属（Myrmecia）占优势;神木县和宜君县的样品中细链藻属（Leptosira）占优势。此外,也有少量硅藻门（Diatomea）、棕色藻门（Ochrophyta）、异鞭藻门（Heterokontophyta）和褐藻门（Phaeophyta）成分。4.陕北黄土高原不同区域、不同地貌、不同经纬度下,生物结皮中胞外多糖、胶状质胞外多糖、EDTA提取胞外多糖、葡萄糖醛酸含量均不相同,其组成具有高度复杂性。生物结皮蓝藻分布和胞外多糖含量有关,EDTA提取胞外多糖与伪枝藻属（Scytonema）、鞭枝藻属（Mastigocladopsis）和念珠藻属（Nostoc）具有相关性,葡萄糖醛酸与微囊藻属（Microcoleus）具有相关性。5.陕北黄土高原不同区域的土壤基质不同,生物组成不同,其生物结皮的理化特性也不相同。原核生物多样性和丰富度主要受到基质土壤酸碱度（pH）的影响。真核生物多样性主要受到生物结皮基质中选择性离子Na+、Mg2+含量的影响,真核生物丰富度主要受到生物结皮基质土壤酸碱度pH的影响。蓝藻多样性主要受到生物结皮基质容量（EC）的影响,与镁离子Mg2+成反比,蓝藻丰富度主要受到生物结皮有效磷（OP）的影响,蓝藻谱系多样性主要受到生物结皮生物结皮基质总氮（TN）和有机碳（OM）的影响。蓝藻群落分布主要受碱解氮（AN）的影响,不同蓝藻种类具有不同的功能以适应陕北黄土高原不同区域的微环境。6.陕北黄土高原不同区域的生物结皮虽然形态均不同,但表面均含有机层和无机层存在,被较多的细物质覆被。结胶机理主要是藻类利用自身或者其分泌物对土壤颗粒进行粘接,大量藻丝体匍匐在生物结皮表面并与土壤颗粒彼此交错相连,丝状藻体穿入土壤内部与土壤颗粒结合,贯穿于沙粒之间,从而对沙粒起到很好的黏结作用,形成稳定的结皮结构。