第一篇 荒漠藻类生物学与荒漠藻结皮 3
第1章 土壤藻 3
1.1 土壤藻的定义及沿革 3
1.2 土壤藻的系统分类 3
1.3 土壤藻的分布 5
1.3.1 土生藻 5
1.3.2 石生藻 8
1.3.3 穴居藻 10
1.3.4 冰雪藻 11
1.3.5 附植物生藻 12
1.3.6 附动物生藻 12
参考文献 12
第2章 荒漠藻 16
2.1 荒漠藻类的研究进展 16
2.1.1 荒漠藻类的系统分类学 17
2.1.2 荒漠藻类的适应机制研究 17
2.1.3 生物结皮的形成、发育和胶结机制 18
2.1.4 环境生物学功能 19
2.1.5 相关应用技术 19
2.2 种类组成和分布 19
2.3 垂直分布 21
2.3.1 种类组成 21
2.3.2 种类数的季节性变化 24
2.3.3 生物量的垂直分布 25
2.3.4 群落结构垂直变化 25
2.4 影响荒漠藻生物量及其分布的环境因素 27
2.4.1 影响荒漠藻生物量的环境因素 27
2.4.2 影响荒漠藻分布的环境因素 33
参考文献 33
第3章 荒漠藻类对盐胁迫的适应 39
3.1 概述 39
3.1.1 盐胁迫下细胞膨压或体积的控制 39
3.1.2 盐胁迫下的渗透调节物质 40
3.1.3 盐胁迫下离子动态平衡的维持 40
3.1.4 盐胁迫下的能量供应 40
3.2 外源糖类提高具鞘微鞘藻的盐耐受性 41
3.2.1 盐胁迫下光合作用和叶绿素荧光变化 41
3.2.2 盐胁迫对细胞离子浓度的影响 43
3.2.3 酶活性变化 44
3.2.4 胞内糖含量变化 44
3.3 盐胁迫对具鞘微鞘藻碳代谢、脯氨酸和MDA含量的影响 49
3.3.1 盐胁迫下的生长和胞外糖含量 49
3.3.2 盐胁迫下胞内糖、脯氨酸和MDA含量的变化 52
3.3.3 SS和SPS活性的变化 55
3.4 盐胁迫对爪哇伪枝藻生理生化特性的影响 57
3.4.1 光合特性 57
3.4.2 盐胁迫对生长和胞内物质含量的影响 59
3.4.3 盐胁迫对爪哇伪枝藻生长的影响 61
3.4.4 盐胁迫对光合作用效率的影响 62
3.4.5 盐胁迫下藻细胞内ROS和MDA的变化 62
3.4.6 盐胁迫下藻细胞内抗氧化酶超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的变化 63
3.5 外源性脯氨酸对爪哇伪枝藻抗盐性的影响 67
3.5.1 外源性脯氨酸对盐胁迫下藻细胞生长和光合效率的影响 67
3.5.2 外源性脯氨酸与盐胁迫下藻细胞的氧化伤害 69
3.5.3 外源性脯氨酸对盐胁迫下藻细胞内抗氧化酶的影响 70
3.5.4 外源性脯氨酸对盐胁迫下藻细胞内硝酸还原酶的影响 70
参考文献 73
第4章 藻类对荒漠干旱环境的适应 76
4.1 蓝藻对干旱的适应机制 76
4.1.1 蓝藻对干旱的耐受性 76
4.1.2 干旱耐受性和渗透适应 77
4.1.3 蓝藻DNA对干燥的适应性 78
4.1.4 蓝藻蛋白质对干旱的适应性 80
4.1.5 蓝藻膜系统的适应性及水分置换假说 82
4.1.6 基因的表达 83
4.2 相对空气湿度对微鞘藻糖代谢及抗氧化系统的影响 84
4.2.1 空气湿度的控制 85
4.2.2 干旱胁迫下细胞总糖的变化 86
4.2.3 干旱胁迫下胞内水溶性糖的响应 86
4.2.4 干旱胁迫下细胞蔗糖含量的响应 87
4.2.5 干旱胁迫下蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性的变化 87
4.2.6 干旱处理条件下胞外水溶性总糖含量变化 88
4.2.7 干旱胁迫处理下MDA含量的变化 89
4.2.8 干旱胁迫下SOD活性的变化 90
4.2.9 干旱胁迫下光合活性的变化 90
4.3 失水-吸水过程中微鞘藻光合活性的特性 92
4.3.1 光合活性对失水的响应 93
4.3.2 野外流沙接种试验 93
4.3.3 光合恢复对离子缺失的响应 94
4.3.4 外源糖对光合活性恢复的影响 94
参考文献 96
第5章 荒漠藻类对强紫外线辐射的适应 99
5.1 荒漠藻对UV辐射的适应 99
5.1.1 UV辐射对藻类的影响 99
5.1.2 UV辐射对藻类的损伤机制 100
5.1.3 藻类对UV辐射的适应机制 106
5.2 UV辐射对爪哇伪枝藻生理生化特性和超微结构的影响 109
5.2.1 UV辐射对爪哇伪枝藻生长的影响 110
5.2.2 UV辐射对爪哇伪枝藻光合活性的影响 110
5.2.3 UV辐射对爪哇伪枝藻色素的影响 112
5.2.4 UV辐射对爪哇伪枝藻生化组分的影响 116
5.3 UV辐射对具鞘微鞘藻生理生化特性的影响 119
5.3.1 UV辐射对具鞘微鞘藻光合色素及光合活性的影响 120
5.3.2 UV辐射对具鞘微鞘藻可溶性蛋白含量的影响 122
5.3.3 UV辐射对具鞘微鞘藻EPS产量和胞内总糖含量的影响 123
5.4 荒漠藻类在结皮中的垂直分布对UV辐射的响应 124
5.4.1 抗紫外色素、光合特性和DNA损伤修复能力对UV辐射的响应 124
5.4.2 UV辐射诱导的不同藻类在结皮中的垂直生态位研究 129
5.4.3 UV辐射引起的糖代谢变化研究 132
5.4.4 抗性藻种抗UV-B辐射机制研究 136
参考文献 142
第6章 荒漠藻结皮的结构、发育与胶结机制 146
6.1 荒漠藻结皮的精细结构与发育 146
6.1.1 藻结皮的一般结构 147
6.1.2 藻结皮结构的精巧性 149
6.1.3 藻结皮的特征 150
6.2 荒漠藻群落结构的时空分布与演替 150
6.2.1 结皮中荒漠藻的群落结构和空间分布特征 150
6.2.2 原生演替 151
6.3 荒漠藻结皮的发育过程 157
6.3.1 地形对藻结皮形成和发育的影响 157
6.3.2 藻体在藻结皮形成和维持方面的作用 157
6.3.3 藻结皮结构中微层理、硅藻层形成与环境的关系 158
6.3.4 藻类与成土过程 159
6.4 荒漠藻结皮的胶结机制 159
6.4.1 藻体与基质结合方式 160
6.4.2 藻体与基质吸附特性 161
6.4.3 藻体生态位 161
6.4.4 胶结物含量 161
6.4.5 胶结物定性定位观察 162
6.4.6 结皮强度的异质性 162
6.4.7 胞外聚合物电荷分布 163
6.4.8 胞外聚合物的定性分析 164
6.5 藻结皮的发育 166
6.5.1 人工藻结皮的发育过程 167
6.5.2 人工藻结皮的生态修复功能 167
6.5.3 人工藻结皮的野外生长发育 168
参考文献 169
第7章 荒漠藻结皮的生物学 172
7.1 荒漠土壤生物结皮的形成及其生态学意义 172
7.2 人工接种荒漠藻在自然条件下的生长 173
7.2.1 具鞘微鞘藻在草方格中的增殖速率 173
7.2.2 具鞘微鞘藻在大块流沙中的增殖速率 174
7.2.3 施肥条件下具鞘微鞘藻的生长速率 174
7.2.4 具鞘微鞘藻在各种条件下生长的比较 177
7.3 荒漠藻类在土壤结皮的形成和发育上的作用 178
7.3.1 荒漠结皮对水分分布状况的影响 178
7.3.2 荒漠生物结皮对土壤稳定性的影响 178
7.3.3 生物结皮对荒漠生物群落演替的影响 179
7.3.4 荒漠藻类同其他生物的关系 179
7.3.5 结皮对干扰的适应能力 180
7.4 土壤丝状蓝藻在荒漠治理中的作用研究 180
7.4.1 丝状蓝藻的拓殖作用 180
7.4.2 丝状蓝藻的固氮作用 181
7.4.3 丝状蓝藻的重要产物 182
7.4.4 荒漠土壤中藻类的特殊适应性 183
7.4.5 土壤丝状蓝藻增加藻结皮的抗压强度和抗风蚀能力 184
参考文献 184
第8章 风力胁迫对具鞘微鞘藻结皮光合活性的影响 188
8.1 风力胁迫对含水量的影响 188
8.2 风力胁迫对生物量的影响 189
8.3 风力胁迫对细胞活力的影响 190
8.4 风力胁迫对光合色素的影响 191
8.5 风力胁迫对电子传递速率的影响 192
8.6 风力胁迫对叶绿素荧光的影响 192
8.7 风力胁迫对净光合速率的影响 193
参考文献 195
第二篇 荒漠藻结皮技术及其工程化 199
第9章 荒漠藻类综合固沙技术 199
9.1 荒漠藻类与荒漠化治理概述 199
9.2 荒漠藻类的工程化培养方法 200
9.2.1 主要微藻培养系统 200
9.2.2 荒漠藻培养系统工艺流程 202
9.2.3 场地布局 203
9.2.4 荒漠藻接种物（藻种）规模化培育 203
9.2.5 荒漠藻接种物工厂化生产 204
9.3 荒漠藻接种技术 205
9.3.1 机械接种条件 205
9.3.2 机械及其使用 206
9.3.3 机械接种方法 207
9.4 人工生物结皮的养护技术 208
9.5 荒漠藻综合固沙的藻-草-灌-（乔）方案与总体技术路线 208
9.6 不同立地条件下的荒漠治理途径选择 209
9.6.1 沙地植被恢复技术 209
9.6.2 项目区造林分区配置 210
参考文献 212
第10章 荒漠藻生物结皮原种及其性状 213
10.1 荒漠藻的分离 213
10.1.1 样品采集 213
10.1.2 用液体培养基分离荒漠藻的方法 213
10.1.3 固体培养基分离方法（平板分离法） 215
10.1.4 本学科组分离纯化荒漠藻的方法 216
10.2 荒漠藻的生长曲线和培养 217
10.2.1 三种荒漠藻优势种的介绍 218
10.2.2 三种荒漠藻优势种在室内液体培养基中的生长曲线 218
10.2.3 三种荒漠藻优势种在温室大棚中的生长曲线 219
10.3 荒漠藻的光合条件研究 221
10.3.1 爪哇伪枝藻的光合特性 221
10.3.2 微鞘藻的光合作用特性 222
10.4 荒漠藻培养条件对荒漠藻的影响 225
10.4.1 在循环培养池和光生物反应器中的生长曲线 225
10.4.2 生物密度对具鞘微鞘藻生物量增长的影响 225
10.4.3 更新率对具鞘微鞘藻生物量增长和胞外多糖产量的影响 226
10.4.4 光照强度对具鞘微鞘藻生物量增长和胞外多糖产量的影响 227
10.4.5 温度对具鞘微鞘藻生物量增长和胞外多糖产量的影响 229
参考文献 230
第11章 荒漠藻的藻种规模化生产 231
11.1 具鞘微鞘藻规模化培养条件的优化 231
11.1.1 在循环培养池和光生物反应器中的生长曲线 231
11.1.2 光生物反应器培养系统与培养条件 231
11.2 荒漠藻的工程化培养 233
11.2.1 工程化培养藻种的筛选 233
11.2.2 工程化培养常用的藻种纯化方法 234
11.2.3 工程化培养的培养基 235
11.2.4 工程化培养的步骤 235
11.2.5 工程化培养中的注意事项 239
11.2.6 工程化培养池中藻类的生长 240
参考文献 240
第12章 荒漠藻人工结皮的接种和藻结皮的形成与发育 242
12.1 荒漠藻人工接种技术 243
12.1.1 接种条件 243
12.1.2 接种方法 243
12.1.3 水分补给 243
12.2 工程化机械接种技术 243
12.2.1 机械接种条件 244
12.2.2 机械设备 244
12.2.3 接种方法 245
12.3 野外人工藻结皮的培植与生长发育 248
12.3.1 野外试验地部分气候条件 248
12.3.2 野外人工藻结皮的培植及生物量变化 249
12.3.3 三种荒漠藻各自的生长曲线及其混合藻形成结皮的生长曲线 250
12.3.4 野外沙地人工藻结皮的生长和发育 251
12.3.5 流动沙丘向半固定沙丘的转变 252
12.4 结皮的形成与发育 254
12.4.1 接种物在沙表面的生长 254
12.4.2 藻结皮的形成及环境条件对结皮形成的影响 256
12.4.3 藻结皮的发育 256
12.5 沙漠地区生物结皮层人工促进技术研究 256
12.5.1 人工促进生物结皮层养分含量的变化特征 256
12.5.2 人工促进生物结皮层颗粒组成的变化 259
12.5.3 人工促进生物结皮层对植被变化的影响 260
参考文献 266
第三篇 荒漠藻人工结皮固沙与藻-草-灌生态修复的环境生态效益 271
第13章 荒漠地区的水资源及其在荒漠藻人工结皮技术中的应用 271
13.1 干旱区的水资源 271
13.1.1 干旱区的水资源概况 271
13.1.2 干旱区水资源的开发利用与生态建设 273
13.2 干旱地区土地荒漠化及其防治 279
13.3 荒漠藻人工藻结皮技术概况 280
13.3.1 荒漠藻人工藻结皮技术的概念 280
13.3.2 荒漠藻人工藻结皮技术的产生过程 281
13.4 干旱区水资源合理开发利用与人工藻结皮技术的应用 282
13.4.1 开展人工藻结皮水分利用状况的研究 282
13.4.2 干旱区水资源利用在人工藻结皮技术中的应用 282
13.4.3 充分利用天然降水（雾、露）资源 283
13.5 雨露在藻结皮形成中的作用 283
13.5.1 降露对人工藻结皮早期生长发育的影响 284
13.5.2 降雨对人工藻结皮生长发育的影响 285
13.5.3 人工藻结皮对露水的沉降作用 285
参考文献 287
第14章 荒漠化及其防治 289
14.1 防沙治沙基本概念 289
14.2 防沙治沙基本理论 289
14.2.1 风沙运动理论 289
14.2.2 恢复生态学理论 291
14.2.3 可持续发展理论 296
14.3 防沙治沙基本技术 299
14.3.1 流沙固定技术 299
14.3.2 沙地植被的保护与恢复技术 303
14.3.3 沙地人工植被的重建技术 304
14.4 防沙治沙基本模式 313
14.5 微型生物结皮对传统防沙治沙模式的补充 314
参考文献 315
第15章 荒漠藻结皮固沙的研究 324
15.1 荒漠藻类的固沙潜力 324
15.1.1 结皮实验材料及方法 324
15.1.2 生物量与藻结皮强度的关系 325
15.1.3 藻结皮厚度与强度的关系 327
15.1.4 不同藻种和藻种组合的抗风蚀能力 327
15.1.5 尘埃与藻结皮强度 329
15.1.6 死藻的抗风蚀性 330
15.1.7 胁迫锻炼对藻结皮强度的影响 331
15.1.8 其他隐花植物对藻结皮强度的影响 331
15.1.9 小结 332
15.2 利用荒漠藻进行荒漠化治理——荒漠藻类在环境工程及工农业生产中的应用前景 333
15.3 胞外多糖在荒漠成土中的作用——从微鞘藻说起 334
15.4 荒漠藻类进行固沙的初步研究——野外流沙结皮的形成及微藻群落的动态变化 338
15.4.1 荒漠藻类形成人工结皮的初步研究（内蒙古呼和浩特树木园） 338
15.4.2 野外3000m2范围内荒漠藻人工结皮试验（内蒙古达拉特旗实验站） 342
参考文献 345
第16章 人工藻结皮的抗压强度 349
16.1 试验区自然概况 350
16.2 人工藻结皮的培植及生物量和抗压强度的测定 350
16.2.1 野外试验组及其藻种配比设计 350
16.2.2 人工藻结皮的培植 351
16.2.3 生物量和抗压强度的测定 352
16.3 藻结皮的生长 352
16.4 野外人工藻结皮的生物量和抗压强度 353
16.5 室内人工藻结皮的生物量和抗压强度 355
16.6 讨论 356
参考文献 357
第17章 土壤藻与拓殖成土及土壤肥力 360
17.1 概述 360
17.2 土壤微生物 360
17.2.1 土壤微生物概况 360
17.2.2 细菌 362
17.2.3 放线菌 362
17.2.4 真菌 362
17.2.5 藻类 363
17.2.6 原生动物 364
17.3 土壤肥力 364
17.3.1 土壤肥力的概念 365
17.3.2 土壤肥力的综合指标 365
17.3.3 土壤肥力的评价方法 366
17.4 土壤藻类与土壤肥力 366
17.4.1 概述 366
17.4.2 藻类的固氮作用 367
17.4.3 藻类对磷化合物的转化作用 369
17.4.4 土壤微藻对贫瘠土壤的改良 370
17.5 人工藻结皮对土壤化学性质的影响 371
17.5.1 人工藻结皮对不同沙丘含水量和pH的影响 372
17.5.2 人工藻结皮对不同沙丘营养的影响 373
17.6 荒漠藻在沙漠中的拓殖成土作用 376
17.6.1 荒漠藻类的拓殖作用 376
17.6.2 微鞘藻胞外多糖在荒漠成土中的作用 376
参考文献 381
第18章 藻结皮对土壤酶活性的影响 384
18.1 土壤酶概述 384
18.1.1 土壤酶的来源 384
18.1.2 土壤酶的分布状态 385
18.1.3 土壤酶的种类 385
18.1.4 影响土壤酶的因素 386
18.1.5 土壤微生物与土壤酶的关系 386
18.1.6 土壤酶学的发展趋势 387
18.1.7 土壤酶研究中存在的主要问题 388
18.2 藻结皮与土壤酶活性 389
18.2.1 库布齐沙漠流动沙丘和固定沙丘中土壤酶活性的比较 389
18.2.2 人工藻结皮形成过程中的生物量变化 390
18.2.3 人工具鞘微鞘藻结皮对土壤酶活性的影响 391
18.2.4 人工纤细席藻结皮对土壤酶活性的影响 392
18.2.5 讨论与小结 393
参考文献 395
第19章 生物结皮层的“肥岛效应” 398
19.1 生物结皮层“肥岛”特征 398
19.1.1 生物结皮层“肥岛”的养分特征 398
19.1.2 生物结皮层“肥岛”的物理特征 401
19.1.3 生物结皮层“肥岛”生物酶活性变化 403
19.1.4 生物结皮层微生物含量的变化 404
19.1.5 沙地植被建立时间对生物结皮层“肥岛”特征的影响 408
19.2 生物结皮层“肥岛”有机质的形成特征研究 411
19.2.1 不同地区生物结皮层腐殖质组成的变化 411
19.2.2 植被建立时间对生物结皮层腐殖质组成变化的影响 413
19.2.3 不同取样位置生物结皮层腐殖质组成含量变化 414
19.2.4 生物结皮层腐殖质组成的地带性变化探讨 415
19.3 生物结皮层“肥岛”形成的机制研究 416
19.3.1 生物结皮层颗粒物质来源探讨 417
19.3.2 生物结皮层生长代谢对形成“肥岛”的影响 418
19.3.3 生物结皮层“肥岛”的养分输入途径探讨 421
19.4 生物结皮层对维管植物养分吸收和种子拦截作用 424
19.4.1 生物结皮层土壤养分含量的变化 424
19.4.2 生物结皮层对下层风沙土肥力的影响 425
19.4.3 生物结皮层对当年生植物养分吸收的影响 426
19.4.4 生物结皮层对多年生植物养分吸收的影响 428
19.4.5 生物结皮层对维管植物种子拦截的影响 430
19.5 生物结皮层对沙土水分变化特征的影响 432
19.5.1 生物结皮层覆盖对自然含水量的影响 433
19.5.2 生物结皮层覆盖对沙土蒸发特性的影响 434
参考文献 437
第四篇 荒漠藻及其人工结皮在环境生态工程及工农业生产中的应用前景 441
第20章 荒漠藻的综合利用途径 441
20.1 荒漠藻类和荒漠藻类的特殊应用物质 441
20.1.1 荒漠藻类的重要产物 442
20.1.2 蓝藻胞外多糖及其潜在应用 443
20.1.3 荒漠藻类色素的应用研究 454
20.1.4 荒漠藻胞外多糖的抗肿瘤活性研究 455
20.1.5 生物工程（有效提取DNA的方法） 460
20.2 荒漠藻类作为环境指示生物 463
20.2.1 荒漠藻类作为环境指示物和先锋拓殖生物 463
20.2.2 荒漠藻类在固沙上的应用研究 463
20.2.3 荒漠藻类和荒漠藻类的特殊应用物质 463
参考文献 464