荒漠藍藻環境生物學與生物土壤結皮固沙（簡體書）

《荒漠藍藻環境生物學與生物土壤結皮固沙》內容均出自作者的研究成果。一部分偏重於對理論依據的闡釋，屬￿環境生物學範疇，包括土壤藻、特殊的荒漠藻概略介紹，這些藻類適應乾旱、風蝕、鹽鹼、紫外輻射、沙埋等特殊生境的機制，荒漠藻結皮的形成、結構、發育及膠結機制，荒漠藻結皮的固沙效應及其影響因素，人工藻結皮的抗壓強度，土壤藻與拓殖成土及土壤肥力，藻結皮對土壤酶活性的影響；另一部分偏重於環境生態工程，包括荒漠藻藻種的大量培養、人工接種技術、荒漠藻綜合固沙的技術及人工生物結皮的形成與發育、荒漠地區的水資源及其在荒漠藻人工結皮技術中的應用、生物結皮層肥島有機質的形成特徵和肥島形成機制、生物結皮層對維管植物養分吸收和種子攔截作用、生物結皮層對沙土水分變化特徵的影響、荒漠藻綜合利用的各個方面和途徑等。

劉永定，中國科學院水生生物研究所研究員。目前主要從事的研究領域包括：1.湖泊富營養化和水華藍藻的環境生物學，是國家973項目首席科學家、國家863責任專家組組長、國家環境重點課題首席科學家。2.土壤和荒漠藻類：對我國土壤和荒漠藻類的分佈、荒漠表層結皮機理和藻殼早期發育過程進行了系統研究，在內蒙開展荒漠藻類的基礎生物學和人工藻類結皮的試驗研究獲得成功，成功地首次完成藻類荒漠結皮的重視規模研究。3.空間生物學：受國家載人航天工程資助主持“空間通用培養箱的研製和空間生物學效應研究”，發現空間微重力條件和變重力過程對多種生物產生不同水平的生物學效應。4.微藻代謝生理和分子生物學。在國內外學術刊物發表論文200多篇、專著1部、譯著1部；國際學術會議特邀、大會報告20多次。

序前言第一篇 荒漠藻類生物學與荒漠藻結皮第1章 土壤藻1.1 土壤藻的定義及沿革1.2 土壤藻的系統分類1.3 土壤藻的分佈1.3.1 土生藻1.3.2 石生藻1.3.3 穴居藻1.3.4 冰雪藻1.3.5 附植物生藻1.3.6 附動物生藻參考文獻第2章 荒漠藻2.1 荒漠藻類的研究進展2.1.1 荒漠藻類的系統分類學2.1.2 荒漠藻類的適應機制研究2.1.3 生物結皮的形成、發育和膠結機制2.1.4 環境生物學功能2.1.5 相關應用技術2.2 種類組成和分佈2.3 垂直分佈2.3.1 種類組成2.3.2 種類數的季節性變化2.3.3 生物量的垂直分佈2.3.4 群落結構垂直變化2.4 影響荒漠藻生物量及其分佈的環境因素2.4.1 影響荒漠藻生物量的環境因素2.4.2 影響荒漠藻分佈的環境因素參考文獻第3章 荒漠藻類對鹽脅迫的適應3.1 概述3.1.1 鹽脅迫下細胞膨壓或體積的控制3.1.2 鹽脅迫下的滲透調節物質3.1.3 鹽脅迫下離子動態平衡的維持3.1.4 鹽脅迫下的能量供應3.2 外源糖類提高具鞘微鞘藻的鹽耐受性3.2.1 鹽脅迫下光合作用和葉綠素熒光變化3.2.2 鹽脅迫對細胞離子濃度的影響3.2.3 酶活性變化3.2.4 胞內糖含量變化3.3 鹽脅迫對具鞘微鞘藻碳代謝、脯氨酸和MDA含量的影響3.3.1 鹽脅迫下的生長和胞外糖含量3.3.2 鹽脅迫下胞內糖、脯氨酸和MDA含量的變化3.3.3 SS和SPS活性的變化3.4 鹽脅迫對爪哇偽枝藻生理生化特性的影響3.4.1 光合特性3.4.2 鹽脅迫對生長和胞內物質含量的影響3.4.3 鹽脅迫對爪哇偽枝藻生長的影響3.4.4 鹽脅迫對光合作用效率的影響3.4.5 鹽脅迫下藻細胞內ROS和MDA的變化 3.4.6 鹽脅迫下藻細胞內抗氧化酶超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的變化3.5 外源性脯氨酸對爪哇偽枝藻抗鹽性的影響3.5.1 外源性脯氨酸對鹽脅迫下藻細胞生長和光合效率的影響3.5.2 外源性脯氨酸與鹽脅迫下藻細胞的氧化傷害3.5.3 外源性脯氨酸對鹽脅迫下藻細胞內抗氧化酶的影響3.5.4 外源性脯氨酸對鹽脅迫下藻細胞內硝酸還原酶的影響參考文獻第4章 藻類對荒漠乾旱環境的適應4.1 藍藻對乾旱的適應機制4.1.1 藍藻對乾旱的耐受性4.1.2 乾旱耐受性和滲透適應4.1.3 藍藻DNA對乾燥的適應性4.1.4 藍藻蛋白質對乾旱的適應性4.1.5 藍藻膜系統的適應性及水分置換假說4.1.6 基因的表達4.2 相對空氣濕度對微鞘藻糖代謝及抗氧化系統的影響4.2.1 空氣濕度的控制4.2.2 乾旱脅迫下細胞總糖的變化4.2.3 乾旱脅迫下胞內水溶性糖的響應4.2.4 乾旱脅迫下細胞蔗糖含量的響應4.2.5 乾旱脅迫下蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性的變化4.2.6 乾旱處理條件下胞外水溶性總糖含量變化4.2.7 乾旱脅迫處理下MDA含量的變化 4.2.8 乾旱脅迫下SOD活性的變化4.2.9 乾旱脅迫下光合活性的變化4.3 失水?吸水過程中微鞘藻光合活性的特性4.3.1 光合活性對失水的響應 4.3.2 野外流沙接種試驗 4.3.3 光合恢復對離子缺失的響應 4.3.4 外源糖對光合活性恢復的影響 參考文獻第5章 荒漠藻類對強紫外線輻射的適應5.1 荒漠藻對UV輻射的適應5.1.1 UV輻射對藻類的影響5.1.2 UV輻射對藻類的損傷機制5.1.3 藻類對UV輻射的適應機制5.2 UV輻射對爪哇偽枝藻生理生化特性和超微結構的影響5.2.1 UV輻射對爪哇偽枝藻生長的影響5.2.2 UV輻射對爪哇偽枝藻光合活性的影響5.2.3 UV輻射對爪哇偽枝藻色素的影響5.2.4 UV輻射對爪哇偽枝藻生化組分的影響5.3 UV輻射對具鞘微鞘藻生理生化特性的影響5.3.1 UV輻射對具鞘微鞘藻光合色素及光合活性的影響5.3.2 UV輻射對具鞘微鞘藻可溶性蛋白含量的影響5.3.3 UV輻射對具鞘微鞘藻EPS產量和胞內總糖含量的影響5.4 荒漠藻類在結皮中的垂直分佈對UV輻射的響應5.4.1 抗紫外色素、光合特性和DNA損傷修復能力對UV輻射的響應5.4.2 UV輻射誘導的不同藻類在結皮中的垂直生態位研究5.4.3 UV輻射引起的糖代謝變化研究5.4.4 抗性藻種抗UVB輻射機制研究參考文獻第6章 荒漠藻結皮的結構、發育與膠結機制6.1 荒漠藻結皮的精細結構與發育6.1.1 藻結皮的一般結構6.1.2 藻結皮結構的精巧性6.1.3 藻結皮的特徵6.2 荒漠藻群落結構的時空分佈與演替6.2.1 結皮中荒漠藻的群落結構和空間分佈特徵6.2.2 原生演替6.3 荒漠藻結皮的發育過程6.3.1 地形對藻結皮形成和發育的影響6.3.2 藻體在藻結皮形成和維持方面的作用6.3.3 藻結皮結構中微層理、矽藻層形成與環境的關係6.3.4 藻類與成土過程6.4 荒漠藻結皮的膠結機制6.4.1 藻體與基質結合方式6.4.2 藻體與基質吸附特性6.4.3 藻體生態位6.4.4 膠結物含量6.4.5 膠結物定性定位觀察 6.4.6 結皮強度的異質性6.4.7 胞外聚合物電荷分佈6.4.8 胞外聚合物的定性分析6.5 藻結皮的發育6.5.1 人工藻結皮的發育過程6.5.2 人工藻結皮的生態修復功能6.5.3 人工藻結皮的野外生長發育參考文獻第7章 荒漠藻結皮的生物學7.1 荒漠土壤生物結皮的形成及其生態學意義7.2 人工接種荒漠藻在自然條件下的生長7.2.1 具鞘微鞘藻在草方格中的增殖速率7.2.2 具鞘微鞘藻在大塊流沙中的增殖速率7.2.3 施肥條件下具鞘微鞘藻的生長速率7.2.4 具鞘微鞘藻在各種條件下生長的比較7.3 荒漠藻類在土壤結皮的形成和發育上的作用7.3.1 荒漠結皮對水分分佈狀況的影響7.3.2 荒漠生物結皮對土壤穩定性的影響7.3.3 生物結皮對荒漠生物群落演替的影響7.3.4 荒漠藻類同其他生物的關係7.3.5 結皮對干擾的適應能力7.4 土壤絲狀藍藻在荒漠治理中的作用研究7.4.1 絲狀藍藻的拓殖作用7.4.2 絲狀藍藻的固氮作用7.4.3 絲狀藍藻的重要產物7.4.4 荒漠土壤中藻類的特殊適應性7.4.5 土壤絲狀藍藻增加藻結皮的抗壓強度和抗風蝕能力參考文獻第8章 風力脅迫對具鞘微鞘藻結皮光合活性的影響8.1 風力脅迫對含水量的影響8.2 風力脅迫對生物量的影響 8.3 風力脅迫對細胞活力的影響8.4 風力脅迫對光合色素的影響8.5 風力脅迫對電子傳遞速率的影響8.6 風力脅迫對葉綠素熒光的影響8.7 風力脅迫對淨光合速率的影響參考文獻第二篇 荒漠藻結皮技術及其工程化第9章 荒漠藻類綜合固沙技術9.1 荒漠藻類與荒漠化治理概述9.2 荒漠藻類的工程化培養方法9.2.1 主要微藻培養系統9.2.2 荒漠藻培養系統工藝流程9.2.3 場地佈局 9.2.4 荒漠藻接種物（藻種）規模化培育9.2.5 荒漠藻接種物工廠化生產9.3 荒漠藻接種技術9.3.1 機械接種條件9.3.2 機械及其使用9.3.3 機械接種方法9.4 人工生物結皮的養護技術9.5 荒漠藻綜合固沙的藻?草?灌?（喬）方案與總體技術路線9.6 不同立地條件下的荒漠治理途徑選擇9.6.1 沙地植被恢復技術9.6.2 項目區造林分區配置參考文獻第10章 荒漠藻生物結皮原種及其性狀10.1 荒漠藻的分離10.1.1 樣品採集10.1.2 用液體培養基分離荒漠藻的方法10.1.3 固體培養基分離方法（平板分離法）10.1.4 本學科組分離純化荒漠藻的方法10.2 荒漠藻的生長曲線和培養10.2.1 三種荒漠藻優勢種的介紹10.2.2 三種荒漠藻優勢種在室內液體培養基中的生長曲線10.2.3 三種荒漠藻優勢種在溫室大棚中的生長曲線10.3 荒漠藻的光合條件研究10.3.1 爪哇偽枝藻的光合特性10.3.2 微鞘藻的光合作用特性 10.4 荒漠藻培養條件對荒漠藻的影響10.4.1 在循環培養池和光生物反應器中的生長曲線10.4.2 生物密度對具鞘微鞘藻生物量增長的影響10.4.3 更新率對具鞘微鞘藻生物量增長和胞外多糖產量的影響10.4.4 光照強度對具鞘微鞘藻生物量增長和胞外多糖產量的影響10.4.5 溫度對具鞘微鞘藻生物量增長和胞外多糖產量的影響參考文獻第11章 荒漠藻的藻種規模化生產11.1 具鞘微鞘藻規模化培養條件的優化11.1.1 在循環培養池和光生物反應器中的生長曲線11.1.2 光生物反應器培養系統與培養條件11.2 荒漠藻的工程化培養11.2.1 工程化培養藻種的篩選11.2.2 工程化培養常用的藻種純化方法11.2.3 工程化培養的培養基11.2.4 工程化培養的步驟11.2.5 工程化培養中的注意事項11.2.6 工程化培養池中藻類的生長參考文獻第12章 荒漠藻人工結皮的接種和藻結皮的形成與發育12.1 荒漠藻人工接種技術12.1.1 接種條件12.1.2 接種方法12.1.3 水分補給12.2 工程化機械接種技術12.2.1 機械接種條件12.2.2 機械設備12.2.3 接種方法12.3 野外人工藻結皮的培植與生長發育12.3.1 野外試驗地部分氣候條件12.3.2 野外人工藻結皮的培植及生物量變化12.3.3 三種荒漠藻各自的生長曲線及其混合藻形成結皮的生長曲線12.3.4 野外沙地人工藻結皮的生長和發育12.3.5 流動沙丘向半固定沙丘的轉變12.4 結皮的形成與發育12.4.1 接種物在沙表面的生長12.4.2 藻結皮的形成及環境條件對結皮形成的影響12.4.3 藻結皮的發育12.5 沙漠地區生物結皮層人工促進技術研究12.5.1 人工促進生物結皮層養分含量的變化特徵12.5.2 人工促進生物結皮層顆粒組成的變化12.5.3 人工促進生物結皮層對植被變化的影響參考文獻第三篇 荒漠藻人工結皮固沙與藻草灌生態修復的環境生態效益第13章 荒漠地區的水資源及其在荒漠藻人工結皮技術中的應用13.1 乾旱區的水資源13.1.1 乾旱區的水資源概況13.1.2 乾旱區水資源的開發利用與生態建設13.2 乾旱地區土地荒漠化及其防治13.3 荒漠藻人工藻結皮技術概況13.3.1 荒漠藻人工藻結皮技術的概念13.3.2 荒漠藻人工藻結皮技術的產生過程13.4 乾旱區水資源合理開發利用與人工藻結皮技術的應用13.4.1 開展人工藻結皮水分利用狀況的研究13.4.2 乾旱區水資源利用在人工藻結皮技術中的應用13.4.3 充分利用天然降水（霧、露）資源13.5 雨露在藻結皮形成中的作用13.5.1 降露對人工藻結皮早期生長發育的影響13.5.2 降雨對人工藻結皮生長發育的影響13.5.3 人工藻結皮對露水的沉降作用參考文獻第14章 荒漠化及其防治14.1 防沙治沙基本概念14.2 防沙治沙基本理論14.2.1 風沙運動理論14.2.2 恢復生態學理論14.2.3 可持續發展理論14.3 防沙治沙基本技術14.3.1 流沙固定技術14.3.2 沙地植被的保護與恢復技術14.3.3 沙地人工植被的重建技術14.4 防沙治沙基本模式14.5 微型生物結皮對傳統防沙治沙模式的補充參考文獻第15章 荒漠藻結皮固沙的研究15.1 荒漠藻類的固沙潛力15.1.1 結皮實驗材料及方法15.1.2 生物量與藻結皮強度的關係15.1.3 藻結皮厚度與強度的關係15.1.4 不同藻種和藻種組合的抗風蝕能力15.1.5 塵埃與藻結皮強度15.1.6 死藻的抗風蝕性15.1.7 脅迫鍛煉對藻結皮強度的影響15.1.8 其他隱花植物對藻結皮強度的影響15.1.9 小結15.2 利用荒漠藻進行荒漠化治理——荒漠藻類在環境工程及工農業生產中的應用前景15.3 胞外多糖在荒漠成土中的作用——從微鞘藻說起15.4 荒漠藻類進行固沙的初步研究——野外流沙結皮的形成及微藻群落的動態變化15.4.1 荒漠藻類形成人工結皮的初步研究（內蒙古呼和浩特樹木園）15.4.2 野外3000m2範圍內荒漠藻人工結皮試驗（內蒙古達拉特旗實驗站）參考文獻第16章 人工藻結皮的抗壓強度16.1 試驗區自然概況16.2 人工藻結皮的培植及生物量和抗壓強度的測定16.2.1 野外試驗組及其藻種配比設計16.2.2 人工藻結皮的培植16.2.3 生物量和抗壓強度的測定16.3 藻結皮的生長16.4 野外人工藻結皮的生物量和抗壓強度16.5 室內人工藻結皮的生物量和抗壓強度16.6 討論參考文獻第17章 土壤藻與拓殖成土及土壤肥力17.1 概述17.2 土壤微生物17.2.1 土壤微生物概況17.2.2 細菌17.2.3 放線菌17.2.4 真菌17.2.5 藻類17.2.6 原生動物17.3 土壤肥力 17.3.1 土壤肥力的概念17.3.2 土壤肥力的綜合指標17.3.3 土壤肥力的評價方法17.4 土壤藻類與土壤肥力17.4.1 概述17.4.2 藻類的固氮作用17.4.3 藻類對磷化合物的轉化作用17.4.4 土壤微藻對貧瘠土壤的改良17.5 人工藻結皮對土壤化學性質的影響17.5.1 人工藻結皮對不同沙丘含水量和pH的影響17.5.2 人工藻結皮對不同沙丘營養的影響17.6 荒漠藻在沙漠中的拓殖成土作用17.6.1 荒漠藻類的拓殖作用17.6.2 微鞘藻胞外多糖在荒漠成土中的作用參考文獻第18章 藻結皮對土壤酶活性的影響18.1 土壤酶概述18.1.1 土壤酶的來源18.1.2 土壤酶的分佈狀態18.1.3 土壤酶的種類18.1.4 影響土壤酶的因素18.1.5 土壤微生物與土壤酶的關係18.1.6 土壤酶學的發展趨勢18.1.7 土壤酶研究中存在的主要問題18.2 藻結皮與土壤酶活性18.2.1 庫布齊沙漠流動沙丘和固定沙丘中土壤酶活性的比較18.2.2 人工藻結皮形成過程中的生物量變化18.2.3 人工具鞘微鞘藻結皮對土壤酶活性的影響18.2.4 人工纖細席藻結皮對土壤酶活性的影響18.2.5 討論與小結參考文獻第19章 生物結皮層的“肥島效應”19.1 生物結皮層“肥島”特徵19.1.1 生物結皮層“肥島”的養分特徵19.1.2 生物結皮層“肥島”的物理特徵19.1.3 生物結皮層“肥島”生物酶活性變化19.1.4 生物結皮層微生物含量的變化19.1.5 沙地植被建立時間對生物結皮層“肥島”特徵的影響19.2 生物結皮層“肥島”有機質的形成特徵研究19.2.1 不同地區生物結皮層腐殖質組成的變化19.2.2 植被建立時間對生物結皮層腐殖質組成變化的影響19.2.3 不同取樣位置生物結皮層腐殖質組成含量變化19.2.4 生物結皮層腐殖質組成的地帶性變化探討19.3 生物結皮層“肥島”形成的機制研究19.3.1 生物結皮層顆粒物質來源探討19.3.2 生物結皮層生長代謝對形成“肥島”的影響19.3.3 生物結皮層“肥島”的養分輸入途徑探討19.4 生物結皮層對維管植物養分吸收和種子攔截作用19.4.1 生物結皮層土壤養分含量的變化19.4.2 生物結皮層對下層風沙土肥力的影響19.4.3 生物結皮層對當年生植物養分吸收的影響19.4.4 生物結皮層對多年生植物養分吸收的影響19.4.5 生物結皮層對維管植物種子攔截的影響19.5 生物結皮層對沙土水分變化特徵的影響19.5.1 生物結皮層覆蓋對自然含水量的影響19.5.2 生物結皮層覆蓋對沙土蒸發特性的影響參考文獻第四篇 荒漠藻及其人工結皮在環境生態工程及工農業生產中的應用前景第20章 荒漠藻的綜合利用途徑20.1 荒漠藻類和荒漠藻類的特殊應用物質20.1.1 荒漠藻類的重要產物20.1.2 藍藻胞外多糖及其潛在應用20.1.3 荒漠藻類色素的應用研究20.1.4 荒漠藻胞外多糖的抗腫瘤活性研究20.1.5 生物工程（有效提取DNA 的方法）20.2 荒漠藻類作為環境指示生物20.2.1 荒漠藻類作為環境指示物和先鋒拓殖生物20.2.2 荒漠藻類在固沙上的應用研究20.2.3 荒漠藻類和荒漠藻類的特殊應用物質參考文獻