海泡石协同微生物接种促进生物结皮发育：来自天然生物结皮与培养蓝藻田间试验的证据

本研究通过田间试验证实，在古尔班通古特沙漠中，添加海泡石（sepiolite）可显著增强生物结皮（biocrust）的发育，促进胞外多糖（EPS）积累、提高结皮厚度与结构稳定性，并改善土壤有机碳（SOC）、微生物生物量碳（MBC）及碳氮循环相关酶（如β-葡萄糖苷酶）活性。海泡石还缓解了氮限制，调控微生物β多样性与群落组成，为干旱区生态恢复提供了"功能黏土-微生物"协同增效的新策略。

　　

Highlight

海泡石促进生物结皮形成

蓝藻通过分泌胞外多糖（EPS）将土壤颗粒粘结在一起，从根本上增强生物结皮的结构完整性与稳定性。然而，沙漠土壤通常以粗糙沙粒为主，普遍缺乏细颗粒和营养物质。这些土壤限制因素可能是微生物定殖和演替发展的关键限制因子。本研究中，添加海泡石显著促进了生物结皮的形成，表现为EPS产量、结皮厚度和抗应力性的显著增加。这些发现与先前的研究一致，表明黏土矿物通过改善土壤微生境和促进微生物组装在生物结皮发展中发挥关键作用。

Conclusion

本研究证明，海泡石在促进干旱沙土生物结皮恢复中扮演多重关键角色。在田间试验中，海泡石的添加通过增强胞外多糖积累和促进“蓝藻-EPS-黏土”三方结构组装，显著促进了生物结皮发育。此外，海泡石添加显著改善了生物结皮的营养状况。海泡石并未显著影响α多样性和微鞘藻（Microcoleus）的优势地位，但显著改变了微生物β多样性和群落组成。值得注意的是，尽管海泡石在两种接种策略中均促进了生物结皮形成，但粉碎天然生物结皮在提升恢复效率方面优于蓝藻纯培养，表现为更高的微生物生物量、稳定性、酶活性和营养水平。总体而言，海泡石添加通过改善土壤微生境、支持微生物组装和营养循环，在促进干旱沙土生物结皮恢复中发挥多重关键作用。这些结果提供了新的田间证据，表明将功能黏土矿物与微生物接种相结合可有效克服生物结皮形成的非生物障碍。