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生物土壤结皮(biological soil crusts，BSCs，以下简称生物结皮)是荒漠区生态系统重要组成之一，在生态修复与重建中发挥着重要作用。本研究以腾格里沙漠东南缘人工植被固沙区常见的生物结皮类型（真藓、土生对齿藓、蓝藻、地衣结皮）为研究对象，通过室内模拟冬季低温(-4℃、0℃、4℃、8℃)和野外降雪实验(无降雪、0.5倍降雪、1倍降雪、2倍降雪(正常降雪量为3.2mm))，分析低温和降雪对生物结皮光合特性、渗透调节物质以及膜脂过氧化程度的影响，探讨生物结皮对低温和降雪的适应和响应机制。主要研究结果如下: 1、模拟低温对生物结皮光合能力、渗透调节能力以及膜脂过氧化程度的影响。(1)光合特性:在同一水分条件下，随温度降低，4种生物结皮的叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素含量均表现为下降趋势，藻和地衣结皮的变化趋势较藓结皮的略明显;在同一温度条件下，藓结皮光合色素含量在零下低温处理下表现为高水分条件下含量较低，藻结皮和地衣结皮光合色素含量基本表现为随水分降低而降低;(2)渗透调节物质:在同一水分条件下，随温度的降低，4种生物结皮的脯氨酸和可溶性糖含量均表现为上升趋势，藻结皮的变化趋势较其他几种更明显;可溶性蛋白含量呈现出下降趋势。在同一温度条件下，土生对齿藓和地衣结皮的脯氨酸含量在零下低温表现为高水分条件下含量高，真藓和藻结皮脯氨酸含量则表现为随水分降低而增加的趋势;4种生物结皮可溶性糖含量随水分降低而增加;水分对4种生物结皮可溶性蛋白含量影响不显著，但有随水分降低而降低的趋势;(3)膜脂过氧化程度:在同一水分条件下，随温度的降低，4种生物结皮丙二醛(MDA)含量逐渐积累，其中藻结皮的变化趋势较其他结皮更明显;在同一温度条件下，藓结皮在零下低温表现为低水分条件下含量较高，其余对水分变化响应微弱，但基本表现为随水分降低而增加的趋势。 2、冬季降雪对生物结皮光合能力、渗透调节能力以及膜脂过氧化程度的影响。(1)光合特性:随降雪量递增，4种生物结皮光合色素含量表现出增加的趋势，但在2倍降雪处理下，藻结皮和地衣结皮光合色素含量却降低;(2)渗透调节物质:随降雪量递增，4种生物结皮脯氨酸和可溶性糖含量均减少;藓结皮可溶性蛋白含量呈上升趋势，而藻结皮和地衣结皮可溶性蛋白含量先升后降，均在2倍降雪处理下有所降低;(3)膜脂过氧化程度:随降雪量递增，藓结皮MDA含量逐渐降低，而藻结皮和地衣结皮MDA含量先降后升，在2倍降雪处理下有所升高。 综上所述，我们的研究表明低温削弱了生物结皮光合能力且加剧了其膜脂过氧化程度，但可以通过其自身渗透调节积累脯氨酸及可溶性糖以适应低温环境，说明生物结皮在低温仍具有生理活性。同时，适度的降雪对生物结皮的光合生理活性具有促进效应，在冬季生物结皮的碳固存不可忽视。过度降雪抑制了藻和地衣结皮的生理活性，藓结皮的最优含水量相对较高，比藻和地衣结皮更易适应过度降雪。不同类型生物结皮对冬季降雪的不同响应和反馈，在一定程度上影响了荒漠地区生物结皮的多样性及组成，进而导致生物结皮生态功能发生改变，这为气候变化大背景下荒漠区生态系统的稳定性和健康研究提供基础依据。