黄土丘陵区生物结皮对土壤磷素有效性及碱性磷酸酶活性的影响

黄土丘陵区生物结皮广泛发育,可影响土壤磷素有效性。目前鲜见生物结皮对土壤磷素有效性的研究报道。本文以该区不同年限退耕地的生物结皮为研究对象,通过野外调查和室内分析,研究了生物结皮对土壤全磷、有效磷及碱性磷酸酶活性的影响。结果表明,1）生物结皮的形成可显著提高结皮层土壤全磷含量,而下层(010 cm)全磷含量差异不显著; 2）生物结皮的形成可显著提高结皮层土壤有效磷含量,研究区生物结皮层土壤有效磷含量为3.27~5.87 mg/kg,占到同层土壤全磷含量的0.57%~0.95%,生物结皮层磷酸酶活性高于下层(010 cm) 381倍; 3）生物结皮对土壤磷素有效性及碱性磷酸酶活性的影响与生物结皮发育阶段有关; 4）生物结皮主要通过提高结皮层土壤碱性磷酸酶活性和有机质含量,降低土壤pH,进而提高了土壤磷素有效性。本文研究结果表明,生物结皮的形成有助于提高黄土丘陵区退耕地土壤磷素有效性。     

黄土丘陵区生物结皮土壤温度年内动态特征及其对土壤水分的响应

[目的] 明确黄土丘陵区粉砂质壤土上生物结皮土壤温度年内动态以及其与土壤水分的关系,为进一步理解生物结皮在黄土丘陵区生态系统中的功能提供科学依据。[方法] 于2016年1月1日至2018年12月31日在陕西省吴起县退耕封禁地进行野外长期定位监测试验。[结果] ①生物结皮土壤温度具有明显的年内动态。一般生物结皮层月均温最高出现在6月,为27.1℃;结皮层下5 cm土壤月均温最高在7月,为22.7℃;生物结皮层和结皮层下5 cm土壤月均温均在1月最低,分别为-1.7和-1.4℃。②生物结皮层和结皮层下5 cm土壤温度日动态均为正弦曲线。生物结皮层和结皮层下5 cm土壤温度最大日较差均出现在6月,分别为32.0和17.2℃;10月生物结皮层温度日较差最小,为17.3℃,1月结皮层下5 cm土壤温度日较差最低为8.5℃。③年内生物结皮土壤温度与气温呈显著正相关;3-10月生物结皮土壤温度与土壤水分呈显著负相关,11-12月生物结皮土壤温度与土壤水分呈显著正相关。④1月和7月土壤含水量的增加导致生物结皮层和结皮层下5 cm土壤温度日较差下降。[结论] 黄土丘陵区粉砂质壤土上生物结皮土壤温度与土壤含水量密切相关,且不同月份土壤水分对生物结皮土壤温度的影响程度不同。     

毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮中微生物数量及其影响因素

土壤微生物在维持生态系统结构、功能和过程方面发挥着重要作用。为了解半干旱沙区生物结皮中微生物数量与土壤理化性质之间的关系,对毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮及下层土壤(0—5和5—10 cm)微生物数量和理化性质进行了测定。结果表明:结皮层微生物数量大于结皮下层,结皮层微生物总数和细菌、放线菌、真菌数量随生物结皮的发育呈增加的趋势;结皮层细颗粒物含量高于结皮下层,结皮下层土壤中细颗粒物随生物结皮的发育呈增加的趋势;结皮层有机质、全氮和全磷含量大于结皮下层,结皮层有机质、全氮含量随生物结皮的发育呈先减少后增加的趋势,全磷含量随生物结皮的发育呈增加的趋势;微生物数量与土壤沙粒含量呈显著或极显著负相关关系,与粉粒、黏粒等细颗粒物和有机质、全氮、碱解氮等养分含量呈显著或极显著正相关关系,表明这些指标的变化能够敏感地指示微生物数量的变化。     

不同生境对人工结皮发育及表土氮、磷含量及其代谢酶活性的影响

土壤生物结皮对于改善荒漠地区的生态环境和土壤的增肥改良具有重要作用.本研究以库布齐沙漠固定沙丘(迎风坡、坡顶、背风坡和丘间地)披碱草和沙蒿群落下长期发育(8年生)的人工藻结皮为研究对象,测定不同生境下人工结皮对表层土壤氮、磷元素含量以及相关土壤酶活性的影响.结果表明,在不同立地条件下,沙丘顶部结皮叶绿素a和土壤可溶磷含量最高,分别为4.24 mg/g和2.926 mg/kg.丘间地结皮层土壤碱性磷酸酶活性、总磷含量及脲酶活性为最高,迎风坡结皮生物量和土壤碱解氮、速效磷含量以及土壤酶活性明显高于背风坡结皮层土壤.在相同立地条件下,披碱草下结皮生物量、碱解氮、速效磷含量和脲酶及碱性磷酸酶活性显著高于沙蒿下的结皮土壤.本研究表明生境的差异性导致人工结皮发育程度不同,进而对表土氮、磷含量及其代谢酶产生不同影响,人工生物结皮的发育程度与表土氮磷素含量及其代谢酶活性之间存在显著相关性.不同植被群落对生物结皮发育具有不同的作用,披碱草对人工生物结皮影响的正效应高于沙蒿.     

不同土壤和植被生境下生物结皮对土壤性质的影响

生物结皮作为干旱和半干旱地区重要的生物组分,对该区域生态过程中的生物地球化学循环产生重要的影响。以陕北水蚀风蚀交错区的生物结皮为研究对象,调查该区域2种土壤(黄绵土和风沙土)和3种植被(长芒草、油蒿和小叶杨群落,以农田为对照)生境下生物结皮对土壤性质的影响。结果表明:(1)结皮层与结皮下层0-10 cm各土壤性质指标的变化存在显著差异(p0.05);(2)3种植物群落生境下结皮层各土壤性质指标的变化差异不显著,表明结皮层内生物结皮生态功能作用是结皮层土壤性质的主导影响因素;(3)3种植物群落生境0-10 cm土层的土壤性质如C、N、C/N、Mg、Mn、δ~(13)C和δ~(15)N等指标变化存在显著差异(p0.05),但风沙土油蒿和小叶杨群落生境下所有调查的土壤性质指标间均无显著差异,这表明样地间0-10 cm土层土壤性质差异的主要是受到土壤类型自身特性的影响;(4)不同植被和土壤生境下的结皮层和0-10 cm样品间的空间排序分异明显,表明土壤性质间的差异依赖于生境下多因素的综合作用,生物结皮、土壤类型和植被是预测该区域表层土壤空间异质性的重要因素。     

黄土丘陵区退耕地生物结皮影响下的土壤腐殖质分异特征

本文对黄土丘陵区退耕地生物结皮影响下的土壤腐殖质分异特征进行了研究。结果表明,①该区生物结皮影响下的土壤腐殖质组分HA、FA和HM含量均有明显的分层特征,土层间均表现出:结皮层0～2cm土层2～5cm土层;不同年限生物结皮土壤腐殖质含量总体表现出:16年8年32年12年,表明退耕地生物结皮影响下的土壤腐殖质含量随时间变化呈非线性变化趋势;HA/FA平均值变化范围为0.34～0.70,低于1,该区生物结皮影响下的土壤腐殖质胡敏酸含量不高,腐殖酸以富啡酸为主;②结皮层土壤腐殖酸E4/E6值随时间变化总体上呈"抛物线"型变化趋势;而0～2cm和2～5cm土层土壤腐殖酸E4/E6值呈缓慢增长的趋势;③腐殖质组分与土壤养分因子的全N、NO3--N、NH4+-N和有效Zn之间存在极显著的线性相关关系(p0.01);④土壤腐殖质组分含量的变化与全N、NO3--N、NH4+-N和有效Zn含量间存在满足二项式的函数回归关系(p0.01),表明生物结皮对土壤C素与N素和有效Zn的影响密切相关。     

黄土高原生物结皮对土壤养分的表层聚集与吸附固持效应

  【目的】  生物结皮的广泛发育可显著影响表层土壤养分状况,在土壤养分积累和循环中发挥重要作用。通过淋溶实验和吸附试验研究其作用效果和机制。  【方法】  以黄土高原质地不同的风沙土和黄绵土为对象,分别选取有生物结皮覆盖和无结皮覆盖的地块,分析生物结皮层、结皮层下0—2、2—5和5—10 cm土层土壤的有机质、全碳、全氮、全磷含量,研究生物结皮对土壤养分含量的影响及其随土壤深度的变化规律。以Cl?、K+、Ca2+为示踪离子开展土壤淋溶实验,分析其淋出土壤的特征;淋溶实验结束后,测定包括结皮层在内的各土层离子吸附解析量。  【结果】  1) 生物结皮层 (约2 cm厚) 养分含量是无结皮土壤的0.43～10.51倍。生物结皮覆盖下0—10 cm土壤的养分含量均高于对应深度的无结皮土壤,有机质、全碳、全氮、全磷含量比无结皮土壤增加了1.4%～184.9%。2) 生物结皮层的养分含量比其下层土壤提高了38.2%～557.1%,而无结皮的表层 (0—2 cm) 土壤养分含量仅比其下层土壤提高了13.4%～213.9%,这表明生物结皮增强了土壤养分的表层聚集。3) 生物结皮覆盖土壤中添加的养分在相同条件下相较于无结皮土壤更难以淋出;除易淋溶的Cl?全部淋出外,K+和Ca2+未被全部淋出,且在生物结皮覆盖土壤中的累积淋出量比无结皮土壤低21.9%～47.4%。淋溶实验结束后结皮层的Cl?、K+、Ca2+含量均显著高于无结皮 (8.8%～340.4%) 和结皮下层土壤 (14.5%～62.7%)。4) 生物结皮显著增加了土壤对Cl?、K+、Ca2+的吸附量,其增加幅度为27.8%～118.1%,且生物结皮层对不同离子吸附能力的强弱依次为Ca2+>K+>Cl?。  【结论】  与无结皮土壤相比,生物结皮能够增加土壤养分含量并促进土壤养分的表层聚集,同时提升土壤对养分的吸附与固持能力,因而有利于退化贫瘠土壤的养分积累,在干旱和半干旱地区土壤肥力提升与生态环境改善方面发挥着至关重要的作用。     

侵蚀条件下生物结皮对坡面土壤碳氮的影响

 为了探讨侵蚀条件下生物结皮对坡面土壤碳氮的影响,通过野外小区对比试验与室内分析相结合,研究有、无生物结皮坡面土壤有机质、全氮、硝态氮和铵态氮的分布特征。结果表明：生物结皮对坡面土壤碳氮积累具有重要意义,同一坡位下,土壤有机质、全氮和硝态氮含量在0～20cm剖面上均明显表现为生物结皮大于无结皮。总体来看,生物结皮对土壤碳氮的影响主要集中在0～10cm土层,与无结皮相比,土壤有机质、全氮、硝态氮和铵态氮平均储量分别增加了44.7%、18.2%、39.2%和4.33%。生物结皮能显著增加0～2和2～5cm土壤硝态氮含量（P<0.05）,这除了生物结皮对土壤养分的保蓄效应外,还可能与生物结皮向土壤释放硝态氮有关。由于铵态氮流失特征不同于硝态氮,加之生物结皮可能会利用或释放铵态氮,使生物结皮对其影响表现出无明显规律性。相关分析表明,土壤有机质与全氮、硝态氮和铵态氮均达到了极显著或显著的正相关关系（P<0.01或P<0.05）。综上所述,侵蚀环境下生物结皮发挥着重要的固土蓄肥功能,这对研究区退化生态系统的恢复和重建具有积极的意义。     

苔藓结皮及其下层土壤的胞外酶活性与微生物CUE特征

为进一步明确苔藓结皮对下层土壤养分的影响及微生物对养分的利用特征,以黄土丘陵区典型退耕地上发育的苔藓结皮及其下层土壤(0—2 cm,2—5 cm,10—20 cm)为研究对象,分析在剖面尺度下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)养分状况、胞外酶活性以及微生物CUE特征。结果表明:苔藓结皮显著提高了表层土壤养分含量,结皮层的SOC,TN,TP,DOC,DON和Olsen-P含量分别是10—20 cm土壤养分的2.58,2.34,1.13,2.30,4.30,7.36倍。与养分含量特征一致,微生物生物量随土层深度的增加逐渐降低。在整个剖面尺度上,微生物群落存在较为稳定的元素内稳态以保持自身C,N,P的计量平衡。参与C,N,P循环的相关胞外酶活性在剖面尺度上表现出差异,β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)随深度增加逐渐降低,而β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和碱性磷酸酶(AP)则表现为先降低后增加的趋势,底层土壤较高的NAG和AP酶活性反映出N,P养分的匮乏。微生物CUE在剖面尺度上表现为先降低后增加的趋势,平均水平为0.25,表明表层与深层土壤更有助于C的固存。此外,方差分解(VPA)和线性模型结果均指出养分状况和土壤酶是影响微生物CUE的关键因素。总的来说,苔藓结皮对表层土壤的养分和微生物代谢产生积极作用,尽管底层土壤养分匮乏,但仍保持较高的微生物C利用效率。     

毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮及下层沉积物理化性质的研究

为定量研究我国半干旱沙区生物结皮及下层沉积物的理化性质特征,对毛乌素沙地南缘沙区生物结皮及下层沉积物理化性质进行了测定.结果表明:(1)生物结皮层细颗粒物含量随生物结皮的发育呈增加的趋势;(2)结皮及下层(0-20 cm)沉积物容重随生物结皮的发育呈减少的趋势;(3)不同类型生物结皮下层(0-30 cm)沉积物机械组成有差异,呈苔藓结皮下层沉积物中细颗粒含量最高,黑褐色藻结皮次之,浅灰色藻结皮最少的特点;(4)生物结皮层有机质、全氮、全磷含量和pH值随生物结皮的发育呈增加的趋势;(5)不同类型生物结皮下层(0-20 cm)沉积物中有机质和全氮含量呈减少的趋势,全磷、碱解氮、有效磷和速效钾含量的垂直变化规律不明显.     

生物结皮坡面不同降雨历时的产流特征

黄土高原退耕还林(草)工程实施后,生物结皮广泛发育,显著影响坡面产流。已有大量研究探索了生物结皮对径流的影响,但相关结论存在较大分歧。该研究以黄土高原典型生物结皮坡面为研究对象,通过人工模拟降雨试验,研究了生物结皮坡面产流过程。结果表明:生物结皮坡面较翻耕后的裸土坡面显著降低了初始产流时间,裸土坡面初始产流时间是生物结皮坡面的1.59～3.04倍。生物结皮盖度与初始产流时间之间呈显著的负相关关系;降雨15min时与60 min时生物结皮对坡面径流的影响发生逆转,90 mm/h的雨强下,当降雨历时为15 min时,生物结皮坡面较裸土坡面增加75.42%的径流;当降雨历时为60min时,生物结皮坡面径流量较裸土坡面降低52.42%;生物结皮影响了土壤水分入渗速率,导致生物结皮坡面与裸土坡面随降雨历时变化的产流特征出现差异,裸土坡面降雨60 min时的入渗率较15 min时降低了34.30%,高盖度生物结皮坡面降低了6.38%;生物结皮对坡面入渗产流的影响与降雨历时有极大的关系,降雨历时不同,很可能得到截然相反的结论,考虑生物结皮因素的野外降雨试验,降雨历时应不少于45min。研究结果为解释生物结皮影响坡面入渗产流方面存在的分歧提供了科学依据,进一步明确了干旱半干旱地区生物结皮的水文效应。     

Potential mechanisms of soil nitrogen content heterogeneity associated with biocrust development in drylands

Biological soil crusts (biocrusts) are complex communities of micro- and macro-organisms dwelling at the soil surface in dryland regions worldwide, which contribute to important ecological functions in these areas. Biocrusts may reach different developmental stages, associated to autogenic succession of specific phototrophic organisms. However, notwithstanding the large amount of existing literature, little is known regarding the relationship between biocrust stages of development and soil nutrient dynamics. In this opinion paper, we specifically focused on soil nitrogen, and compared the total nitrogen content and potential nitrogenase activity of different developmental types of biocrust (-covered) soils. Based on published reports, we looked at a possible relationship between nitrogen content at the soil surface and biocrust development, discussing the potential mechanisms leading to the observed soil nitrogen content heterogeneity. The results showed that a higher nitrogen content remained associated to the presence of moss-dominated biocrusts, and this biocrust morphotype was characterized by a lower potential nitrogenase activity compared to the cyanobacteria- and/or lichen-dominated biocrusts. We hypothesized that these seemingly contradictory findings might be attributed to three potential mechanisms: nitrogen inheritance, nutrient retention and nutrient transfer, which we hereby examined one by one. Altogether, our opinion supports the theory of biocrust succession from incipient cyanobacteria-dominated stages to more ‘mature’ stages dominated by mosses. We stress how the heterogeneous distribution of soil nitrogen, which is closely related with biocrust development and community types, eventually affects regional and even global nitrogen dynamic and storage.     

过量施氮对旱地土壤碳、氮及供氮能力的影响

【目的】过量施氮会影响土壤有机碳、氮的组成与数量,进而改变土壤供氮能力,但关于西北旱地长期过量施用氮肥后土壤有机碳、氮及土壤供氮能力变化的研究尚缺乏。本文在长期定位试验的基础上,通过分析不同氮肥水平特别是过量施氮条件下土壤硝态氮,有机碳、氮和微生物量碳、氮的变化,探讨长期过量施氮对土壤有机碳、氮及供氮能力的影响。【方法】长期定位试验位于陕西杨凌西北农林科技大学农作一站。在施磷(P2O5)100kg/hm2的基础上,设5个氮水平,施氮量分别为N 0、80、160、240、320 kg/hm2。重复4次,小区面积40 m2,完全随机区组排列。种植冬小麦品种为小堰22。本文选取其中3处理,以不施氮为对照(N0)、施氮量N 160 kg/hm2为正常施氮(N160),施氮量N 320 kg/hm2为过量施氮(N320),分别于2012年6月小麦收获后和10月下季小麦播前采集土壤样品,进行测定分析。【结果】过量施氮导致下季小麦播前0—300 cm各土层硝态氮含量显著增加,平均由对照的2.8 mg/kg增加到15.5 mg/kg;同时,0—60 cm和0—300 cm土层的硝态氮累积量分别由对照的47.2和108.9 kg/hm2增加到76.5和727.7 kg/hm2。过量施氮也增加了夏闲期间0—300 cm土层土壤有机氮矿化量,由对照的72.4 kg/hm2增加到130.7 kg/hm2。但过量施氮未显著增加土壤的有机碳含量,却显著增加了土壤有机氮含量,过量施氮0—20、20—40 cm土层土壤有机碳分别为9.24和5.39 g/kg,有机氮分别为1.05和0.71 g/kg,较对照增加52.2%和54.3%。同样,过量施氮未显著影响0—20、20—40 cm土层土壤微生物量碳含量,其平均含量分别为253和205 mg/kg,却显著提高了0—20、20—40 cm土层土壤微生物量氮含量,由对照的24.1和7.5 mg/kg提高到43.6和16.1 mg/kg。【结论】过量施氮可以显著增加旱地土壤剖面中的硝态氮累积量、夏闲期氮素矿化量、小麦播前土壤氮素供应量和土壤微生物量氮含量,但对土壤有机碳和微生物量碳没有显著性影响,同时过量施氮增加了土壤硝态氮淋溶风险,故在有机质含量低的黄土高原南部旱地冬小麦种植中不宜施用高量氮肥,以减少土壤氮素残留和农业投入,达到保护环境和培肥土壤的目的。     

黄土高原藓结皮覆盖土壤的穿透阻力特征及其影响因素

生物结皮的发育显著地影响并改变了表层土壤的理化性状,从而影响土壤穿透阻力.为探明生物结皮层对土壤穿透阻力的影响,针对黄土高原风沙土和黄绵土两种典型土壤,利用高精度土壤贯入仪测定并比较了不同含水量下藓结皮土壤和无结皮土壤的穿透阻力差异,定量分析了藓结皮层对土壤穿透阻力的影响及其与土壤性质(含水量、容重和有机质含量以及颗粒...     

Biocrusts modulate warming and rainfall exclusion effects on soil respiration in a semi-arid grassland

Soil surface communities composed of cyanobacteria, algae, mosses, liverworts, fungi, bacteria and lichens (biocrusts) largely affect soil respiration in dryland ecosystems. Climate change is expected to have large effects on biocrusts and associated ecosystem processes. However, few studies so far have experimentally assessed how expected changes in temperature and rainfall will affect soil respiration in biocrust-dominated ecosystems. We evaluated the impacts of biocrust development, increased air temperature and decreased precipitation on soil respiration dynamics during dry (2009) and wet (2010) years, and investigated the relative importance of soil temperature and moisture as environmental drivers of soil respiration, in a semiarid grassland from central Spain. Soil respiration rates were significantly lower in the dry than in the wet year, regardless of biocrust cover. Warming increased soil respiration rates, but this response was only significant in biocrust-dominated areas (>50% biocrust cover). Warming also increased the temperature sensitivity (Q₁₀ values) of soil respiration in biocrust-dominated areas, particularly during the wet year. The combination of warming and rainfall exclusion had similar effects in low biocrust cover areas. Our results highlight the importance of biocrusts as a modulator of soil respiration responses to both warming and rainfall exclusion, and indicate that they must be explicitly considered when evaluating soil respiration responses to climate change in drylands.     

喀斯特坡面生物结皮发育对土壤抗蚀性能的影响

西南喀斯特地区普遍发育的生物结皮，对土壤侵蚀有显著的抑制作用。以贵州喀斯特坡面不同退耕年限地块(0,3,5,8,11年)生物结皮为研究对象，对不同流量水平(0.2,0.3,0.4,0.5 L/s)和坡度(5°,12°,17°,23°)条件下生物结皮对土壤抗蚀性能的影响机制进行研究。结果表明：(1)生物结皮发育能够促进土壤颗粒胶结，增强土壤团聚体稳定性，改善土壤结构，提高土壤持水和透水能力。(2)生物结皮发育可增强土壤抗崩解和抗剪切能力，与去除结皮处理相比，结皮存在时的土壤抗崩解和抗剪切能力分别提高24.83%～46.62%和25.77%～37.73%。(3)发育年限内(3～11年)结皮层抗拉力变化范围为1.95～5.76 N,随着生物结皮发育年限增加，结皮层结构越趋稳定，其抵抗破坏的能力也越强。(4)生物结皮可明显提高土壤抗冲性能，且受流量和坡度的双重制约，流量和坡度都存在临界值，分别为0.4 L/s和17°,超过临界值后，其保护作用显著减弱。研究结果对于喀斯特地区准确估算土壤流失和生态恢复建设正确评价具有重要意义。     

Biocrusts resist runoff erosion through direct physical protection and indirect modification of soil properties

Purpose

Biological soil crusts (biocrusts) are ubiquitous in arid and semi-arid regions and play many critical roles in soil stabilization and erosion prevention, greatly decreasing soil loss. Although sediments may be completely controlled by well-developed biocrusts, runoff loss is observed. Consequently, it is important to study how biocrusts resist runoff erosion in different developmental stages to evaluate and manage water erosion.

Materials and methods

In the Loess Plateau Region, we sampled 32 biocrust plots representing eight stages of biocrust development and 5 slope cropland soil plots as bare soil control plots. We then used a rectangular open channel hydraulic flume to test the effects of biocrust development on runoff erosion.

Results and discussion

As expected, the establishment of biocrusts enhanced soil stability, and accordingly, soil anti-scourability significantly increased with biocrust development. Biocrusts exhibiting more than 36% or 1.22 g dm^?2 of moss coverage or biomass fully protected the soil from runoff erosion. Moreover, soil properties, such as soil organic matter, soil cohesion and soil bulk density, were also important in reducing erosion. The findings indicated that biocrusts inhibited runoff erosion through direct physical protection related to biocrust cover and biomass and through the indirect modification of soil properties. In the early biocrust development stage (when moss cover was less than 36%), cyanobacterial biocrust played a primary role in providing resistance to runoff erosion, with resistance being positively related to cyanobacterial biomass (chlorophyll a) and influenced by soil properties.

Conclusions

The relationship between soil anti-scourability and moss coverage or biomass can be divided into two stages based on a moss cover or biomass threshold. The capacity of biocrusts to resist runoff erosion was limited when moss cover was below the threshold value. Therefore, the stage corresponding to this level of moss cover should be of concern when estimating, predicting and managing water erosion.

     

黄土高原藓类生物结皮对表层土壤水分运动参数的影响

生物结皮普遍存在于干旱和半干旱地区土壤表层,对土壤水分有重要影响。为了进一步探究生物结皮对表层土壤水力学特性和水分运动过程的影响,该研究以黄土高原风沙土和黄绵土上发育的藓结皮为研究对象,通过野外采样与室内试验相结合,测定了藓结皮覆盖土壤和无结皮土壤的Boltzmann变换参数、土壤水分扩散率、入渗过程、比水容量和非饱和导水率,对比分析了有无藓结皮覆盖对表层土壤水分运动参数的影响。结果表明:藓结皮覆盖抑制了表层土壤水分的扩散,藓结皮覆盖土壤的Boltzmann变换参数和水分扩散率分别比无结皮土壤降低7.9%～27.3%和99.2%～99.6%;藓结皮覆盖后表层土壤渗透性显著降低,其水分入渗参数(初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率、累积入渗量)和非饱和导水率分别降低了17.1%～55.4%和84.8%～92.3%;藓结皮显著提升了表层土壤的持水和供水能力,藓结皮层的水分常数(田间持水量、萎蔫系数、重力水含量、有效水含量和易利用水含量)比无结皮土壤高40.9%～1 233.3%,土壤水吸力在100k Pa时的比水容量比无结皮土壤高7.4%～1 540.5%;相比黄绵土,藓结皮覆盖对风沙土的渗透性影响较小,而对土壤持水和供水性的影响较大。综上,黄土高原藓结皮覆盖降低了土壤渗透性,同时显著提高了表层土壤的水分有效性,这可能导致土壤表层在雨后截留较多水分,进而使土壤水分分布趋于浅层化,并改变该地区的土壤水分有效性和植物水分利用策略。