荒漠地表的微型生物结皮(microbiotic crust)是由苔藓、地衣、藻类、微型真菌及蓝细菌等生物成分与其下层微薄的土壤和沙粒共同形成的微生态土壤层,对荒漠地区的防风固沙、物种演替及生态恢复具有促进作用。根据微型生物结皮不同发展阶段中优势种的不同,结皮主要分为藻结皮,地衣结皮和苔藓结皮,其中地衣结皮更加致密紧实,以地衣体裂片或假根固定及缠绕沙粒,且固碳和固氮能力更强。本论文作为“沙漠生物地毯工程”前期基础性工作的一部分,主要对宁夏沙坡头人工植被固沙区的微型生物结皮上地衣结皮群落组成随时间的变化进行了比较和研究,并从生物(固沙区植物及土壤微生物)及非生物因素(固沙区降水量及土壤理化性质)两方面进行了相关性分析,得到的主要结果及结论如下:1、地衣物种组成与结皮的发育时间存在显著的相关性,且随沙坡头人工植被固沙区随建立时间的延长,地衣盖度逐渐增高,分别为1.41%、5.73%、5.99%、4.27%和6.43%(2015~1956年结皮区)。该固沙区地衣结皮中的主要类群包括:Collema coccophorum、C.tenax、Endocarpon adsurgens、E.crystallinum、E.pusillum、E.shapotouenis、E.simplicatum、Fulgensia fulgens、Heppia sp.1、H.sp.2、Placidium lacinulatum、P.sp.1、P.sp.2及其他未知种等,其中优势类群以Collema和Endocarpon两属为主,Collema的优势度稍高。2、地衣盖度与植物总盖度呈正相关。沙坡头人工植被固沙区植物类群主要包括花棒(Hedysarum scoparium)、驼绒藜(Ceratoides arborescens)、油蒿(Artemisia ordosica)、藓类和小型短命植物等,总盖度变化规律与地衣相似,分别为2.56%、42.45%、51.50%、55.35%和55.05%。人工植被固沙区中的地衣、藓类及典型维管植物等三大生物成分在不同结皮区的时间变化格局基本保持一致。但不同维管植物与地衣盖度变化的规律并不一致,其中油蒿及短命植物与地衣的盖度大致呈正相关,驼绒藜与其呈大致负相关,而花棒盖度则与其无明显相关关系。3、地衣盖度与结皮土壤微生物群落物种组成及数量呈正相关。这一相关关系通过结皮土壤的发育时间长短间接得以证明。利用Illumina Miseq高通量测序平台对土壤真菌nrDNA ITS及细菌16S rDNA进行测序,并以97%的序列相似度进行可操作分类单元(OTUs)的划分,得到真菌类群OTUs 999个,细菌类群OTUs 1226个,其中真菌7门20纲57目111科166属,细菌19门59纲76目85科109属,微生物群落组成中包括地衣型真菌四属:Catapyrenium、Endocarpon、Glypholecia和Placidium,约占所有真菌属的2.2%。在结皮土壤发育的时间尺度上,微生物群落物种组成和数量构成均与时间呈正相关关系,其中,细菌群落的动态变化与土壤整体微生物群落的发展趋势较为接近。4、地衣分布及盖度与当地降水量有关,与土壤营养元素含量呈正相关。对影响地衣分布及盖度的降水(年降雨量)和土壤营养元素含量(厚度TC、水解性氮HN、全氮N、全碳C、有机碳OC、磷P、速效磷AP和钾K)进行检测和统计分析可知:沙坡头地区水分的主要来源是自然降水,且1955到2014年期间,年降雨量存在波动现象,很大可能导致了地衣等生物成分的存在和发展。同时,随着荒漠生态系统的不断演替,微型生物结皮的土壤厚度和土壤养分均显著性的顺行增加,除了K没有明显的相关性之外,HN、AP、P、OC、N和C均与结皮土壤发育呈正相关关系,并明显地影响地衣以及植物和微生物的存在和分布。地衣作为生态演替的“开拓者”,对荒漠生态系统的恢复具有不可替代的作用。而本研究以宁夏沙坡头地区不同发育年代的地衣为主的微型生物结皮为研究对象,从时间尺度上研究微型生物结皮上地衣群落组成、盖度变化及与生物非生物因素的相关关系,在搞清在各种生态因子影响下微型生物结皮上地衣群落如何发展及发挥生态恢复功能的同时,为“沙漠生物地毯工程”的实施提供了必要的理论基础和数据支持。