井海夢(mèng)，趙允格，劉姝延，澹臺(tái)彧，周楠，喬羽

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100；3.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西 楊凌 712100）

黃土高原處于干旱半干旱地區(qū)，該地農(nóng)田土壤水分常處于虧損狀態(tài)[1]，嚴(yán)重影響農(nóng)作物產(chǎn)量。水資源短缺是黃土高原旱地農(nóng)業(yè)高效可持續(xù)發(fā)展的主要限制因素[2]。土壤水分入滲是田間灌溉水、雨水等通過地表向下運(yùn)移進(jìn)入并在土壤中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和存儲(chǔ)的過程[3]，其顯著影響作物對(duì)水分的有效利用程度及養(yǎng)分隨水分的遷移，進(jìn)而影響作物生長及產(chǎn)量[4]。

生物土壤結(jié)皮（Biological soil crusts），簡稱生物結(jié)皮，是由藻類、地衣類、苔蘚類等隱花植物和土壤中微生物，以及其他生物體通過菌絲體、假根、分泌物等與土壤表層顆粒膠結(jié)而形成的十分復(fù)雜的復(fù)合體[5-6]。已有研究證明，生物結(jié)皮能夠增加土壤有機(jī)質(zhì)含量[7]、改善土壤結(jié)構(gòu)和表層土壤理化性質(zhì)[5，8]，進(jìn)而影響土壤水分滲透性。據(jù)調(diào)查，干旱半干旱地區(qū)農(nóng)田，特別是在有灌溉條件的農(nóng)田土壤中，亦形成且分布了大面積的生物結(jié)皮。然而，目前農(nóng)田生物結(jié)皮鮮少得到研究者的關(guān)注，農(nóng)田生物結(jié)皮如何影響土壤滲透性鮮見報(bào)道。

前人已在非農(nóng)田土壤上進(jìn)行了許多關(guān)于生物結(jié)皮對(duì)土壤滲透性影響的研究。目前，多數(shù)研究者認(rèn)為，生物結(jié)皮會(huì)導(dǎo)致土壤滲透性下降。一方面，生物結(jié)皮分泌的胞外多糖等化學(xué)物質(zhì)能夠堵塞土壤孔隙[9-10]，導(dǎo)致土壤滲透性下降；另一方面，生物結(jié)皮能通過增加地表粗糙度的方式更多地捕獲降塵，增加土壤表層細(xì)顆粒含量，降低土壤非毛管孔隙度，最終降低土壤滲透性[9]。然而，不同于非農(nóng)田土壤，農(nóng)田生物結(jié)皮發(fā)育環(huán)境更為復(fù)雜。農(nóng)田土壤容重小、孔隙度高，具有較好的水分條件[11]，此外，農(nóng)田具有較高的作物郁閉度和較好的土壤肥力條件，能夠?yàn)樯锝Y(jié)皮的形成和發(fā)育提供遮蔭環(huán)境和營養(yǎng)條件。從土壤環(huán)境的角度來看，農(nóng)田更利于生物結(jié)皮的發(fā)育。但同時(shí)，人類頻繁的耕作活動(dòng)也會(huì)對(duì)農(nóng)田生物結(jié)皮發(fā)育產(chǎn)生干擾破壞。因此，前人研究得出的結(jié)論是否同樣適用于農(nóng)田尚未可知。從水分管理角度來講，如何科學(xué)管理農(nóng)田生物結(jié)皮，仍是一個(gè)亟待解決的問題。

土壤飽和導(dǎo)水率是指土壤孔隙全部充滿水時(shí)的土壤導(dǎo)水速率，是表征土壤水分入滲能力的重要參數(shù)之一[12]。土壤水分入滲過程是反映土壤入滲特性的重要指標(biāo)[13]。為此，本文以黃土高原風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū)農(nóng)田（春玉米）中自然發(fā)育的生物結(jié)皮為研究對(duì)象，在明確了農(nóng)田生物結(jié)皮發(fā)育及分布狀況的基礎(chǔ)上，采用環(huán)刀法和雙環(huán)法來研究不同發(fā)育階段生物結(jié)皮對(duì)農(nóng)田土壤入滲過程的影響，以期探明生物結(jié)皮在農(nóng)田土壤水分循環(huán)過程中扮演的角色，明確生物結(jié)皮對(duì)農(nóng)田土壤理化屬性及土壤水分滲透性的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究于黃土高原風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)帶六道溝流域進(jìn)行，該小流域位于陜西省神木市以西14 km 處（38°46'~38°51' N，110°21'~110°23' E），海拔1 094.0~1 273.9 m。該流域氣候變化劇烈，旱洪及沙塵暴災(zāi)害頻繁，為典型的風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)帶生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)[14]。流域面積為6.9 km2，主溝道總長4.21 km，自南而北流入窟野河一級(jí)支流三道溝[14]。其地形特點(diǎn)為典型的蓋沙黃土丘陵區(qū)，屬中溫帶半干旱氣候，多年平均降雨量408.5 mm，降雨多集中在6—9 月[15]。該區(qū)墾殖指數(shù)較高，主要的土地利用類型有坡耕地、農(nóng)地、荒草地、灌木林地、農(nóng)果間作地和林地等[16]。主要農(nóng)作物類型包括玉米、大豆、向日葵等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū)農(nóng)田生物結(jié)皮分布特征及基本屬性調(diào)查

調(diào)查于2022 年9 月作物生長后期進(jìn)行。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，將六道溝流域農(nóng)田分為兩種類型：一種為水澆地，年平均灌溉次數(shù)為4~5次，灌溉方式為漫灌，多種植玉米、向日葵等作物；一種為旱地，多為地勢(shì)較高的梯田或遠(yuǎn)離灌溉水源的農(nóng)田，所種植作物多為豆類和玉米。在流域內(nèi)選擇水澆地和旱地各7 塊進(jìn)行生物結(jié)皮蓋度及厚度調(diào)查，每個(gè)樣地布設(shè)至少30 個(gè)樣方，采用25 點(diǎn)樣方法和游標(biāo)卡尺對(duì)生物結(jié)皮組成、蓋度及厚度等進(jìn)行調(diào)查。

1.2.2 農(nóng)田生物結(jié)皮對(duì)土壤滲透性的影響試驗(yàn)

野外原位入滲試驗(yàn)于2022 年9 月進(jìn)行。在研究區(qū)內(nèi)選擇具有代表性且生物結(jié)皮發(fā)育良好的水澆地作為研究樣地，樣地當(dāng)季種植作物為玉米。在樣地內(nèi)玉米植株間隙選取結(jié)皮蓋度達(dá)到90%以上的蘚結(jié)皮與藻結(jié)皮樣點(diǎn)，以相鄰裸土為對(duì)照，進(jìn)行原位雙環(huán)法入滲試驗(yàn)。試驗(yàn)共3 個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3 次。同時(shí)采集3種地表覆蓋類型下0~5 cm土層土壤樣品，土樣于室內(nèi)進(jìn)行飽和導(dǎo)水率及其他項(xiàng)目的測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

生物結(jié)皮蓋度：25 點(diǎn)樣方法[5]，每個(gè)樣地至少布設(shè)30個(gè)樣方。

生物結(jié)皮厚度：用游標(biāo)卡尺測(cè)量生物結(jié)皮4 個(gè)方向的厚度，取其平均值[17]，每類生物結(jié)皮至少重復(fù)15 次。

藻結(jié)皮生物量：在暗處用研缽研磨藻結(jié)皮使藻體分離后取3 g樣品裝入離心管中，加入6 mL 95%乙醇水浴加熱5 min 后振蕩20 min，4 000 r·min-1離心10 min，取上清液于波長665 nm處測(cè)定吸光值[15]。

Ca=11.903 5×OD665×V/m （1）式中：Ca為葉綠素a 含量，mg·g-1；OD665為上清液在波長665 nm 處的吸光值；V 為95%乙醇體積，mL；m 為土樣質(zhì)量，g。

蘚結(jié)皮生物量：以單位面積結(jié)皮上所有苔蘚植株的干質(zhì)量表示[18]。將風(fēng)干后遮光保存的苔蘚結(jié)皮用水噴濕，使其脫離休眠狀態(tài)，然后用打孔器取一定面積（0.95 cm2）的苔蘚結(jié)皮樣放入網(wǎng)篩中沖洗，收集苔蘚植物放到稱量瓶，于烘箱中85 ℃殺青30 min，再于65 ℃烘干至質(zhì)量恒定后稱量，計(jì)算出單位面積苔蘚植物生物量（g·dm-2）。

土壤顆粒組成采用馬爾文MS2000 激光粒度分析儀測(cè)定[18]；土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定；田間持水量采用威爾科克斯（Wilcox）法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定[9]。以上指標(biāo)每個(gè)處理均為4 個(gè)重復(fù)。

土壤飽和導(dǎo)水率采用恒定水頭環(huán)刀法測(cè)定[19]，每個(gè)處理4 個(gè)重復(fù)，環(huán)刀規(guī)格為100 cm3。試驗(yàn)開始前將環(huán)刀在水中浸泡至飽和，除去環(huán)刀蓋子墊一層濾紙后，套1 個(gè)空環(huán)刀，接口處用膠布封好，向上層環(huán)刀加滿水，之后用橡膠管一端連接馬氏瓶，一端放入加滿水的雙環(huán)刀內(nèi)，每隔10 min測(cè)定一次出水量（g），同時(shí)在試驗(yàn)開始、期間、結(jié)束時(shí)各測(cè)定一次水溫，取平均值，用于換算。10 ℃下的飽和導(dǎo)水率計(jì)算公式為：

式中：Ks為土壤飽和導(dǎo)水率，mm·min-1；Q 為滲透過一定截面積的水量，mL；L 為飽和土層厚度，滲透的距離，本試驗(yàn)即為環(huán)刀高度，取5 cm；S 為環(huán)刀橫截面積，cm2；t 為滲透過水量Q 所需的時(shí)間，min；h 為水頭高差，本試驗(yàn)待水頭穩(wěn)定后用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)定，cm；T為實(shí)驗(yàn)期間平均水溫，℃。

使用雙環(huán)法觀測(cè)不同類型生物結(jié)皮對(duì)土壤入滲的影響，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)。所用雙環(huán)的內(nèi)環(huán)直徑為20 cm，外環(huán)直徑為35 cm，高度均為20 cm。在試驗(yàn)區(qū)選擇較為平坦的樣地，去除地表作物，將圓環(huán)用橡膠錘緩慢均勻地打入土中15 cm，盡量保持土壤結(jié)構(gòu)不受破壞。利用馬氏瓶為圓環(huán)供水，當(dāng)內(nèi)環(huán)和外環(huán)中的水層厚度達(dá)到3 cm 時(shí)，開始用秒表記時(shí)，并分別在0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5 min 及之后每5 min讀取供水桶標(biāo)尺刻度值，試驗(yàn)過程中保持內(nèi)外環(huán)水面高度為3 cm，讀數(shù)時(shí)一并讀取水溫[20]。土壤入滲速率公式為：

式中：fs為10 ℃標(biāo)準(zhǔn)水溫時(shí)土壤入滲速率，mm·min-1；r 為馬氏瓶半徑，cm；Δh 為某一時(shí)段Δt 供水桶讀數(shù)差值，mm；Δt為時(shí)段，min；R為雙環(huán)的內(nèi)環(huán)半徑，cm；T為某時(shí)段的平均水溫，℃。

土壤初始入滲速率為前3 min 的入滲速率；穩(wěn)定入滲速率為土壤達(dá)到穩(wěn)定入滲后連續(xù)5 個(gè)時(shí)段內(nèi)的土壤入滲速率的均值[20]；平均入滲速率為達(dá)到穩(wěn)滲時(shí)的累積入滲量與達(dá)到穩(wěn)滲所用時(shí)間的比值[21]；累積入滲量為前100 min內(nèi)的累積入滲總量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 和SPSS 26.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素（One-way ANOVA）和LSD 法對(duì)土壤理化屬性、飽和導(dǎo)水率和入滲參數(shù)進(jìn)行方差分析和多重比較（α=0.05），用Pearson 法對(duì)飽和導(dǎo)水率與入滲參數(shù)和土壤理化屬性進(jìn)行相關(guān)分析。利用Ori?gin 2019軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū)農(nóng)田生物結(jié)皮分布特征及基本屬性

表1 為風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū)農(nóng)田生物結(jié)皮分布特征。結(jié)果顯示，本研究所調(diào)查的14 塊農(nóng)田中均有生物結(jié)皮分布，農(nóng)田生物結(jié)皮平均總蓋度為42.11%，其中藻結(jié)皮蓋度為33.74%，在水澆地和旱地中均有分布，蘚結(jié)皮蓋度為8.37%，主要分布于水澆地。水澆地中生物結(jié)皮總蓋度為60.39%，其中藻結(jié)皮蓋度為43.64%，蘚結(jié)皮蓋度為16.75%，水澆地生物結(jié)皮平均厚度約3.12 mm。旱地中的生物結(jié)皮主要為藻結(jié)皮，其蓋度為23.84%，平均厚度為1.81 mm。水澆地生物結(jié)皮蓋度、厚度、生物量發(fā)育程度均顯著高于旱地。

表1 風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū)農(nóng)田生物結(jié)皮分布特征Table 1 Distribution characteristics of biocrusts in croplands in wind-water erosion crisscross region

2.2 水澆地生物結(jié)皮地表特征和土壤理化性質(zhì)

為了進(jìn)一步明確生物結(jié)皮對(duì)農(nóng)田土壤理化屬性和水分滲透性的影響，以該區(qū)生物結(jié)皮發(fā)育較好的水澆地中的生物結(jié)皮為對(duì)象，研究了其對(duì)土壤理化性質(zhì)和滲透性的影響。表2 為水澆地不同處理的生物結(jié)皮特征及土壤理化性質(zhì)。由表2 可知，蘚結(jié)皮和藻結(jié)皮覆蓋下的水澆地土壤容重和有機(jī)質(zhì)含量均略高于裸土，田間持水量略低于裸土，但三者之間的差異并不顯著，即生物結(jié)皮的形成不會(huì)影響農(nóng)田土壤容重、田間持水量及有機(jī)質(zhì)含量。相較裸土，蘚結(jié)皮覆蓋下土壤黏粒含量顯著提高了23.24%，砂粒含量顯著降低了10.63%，粉粒含量無顯著變化，藻結(jié)皮未顯著影響農(nóng)田土壤顆粒組成。

表2 水澆地不同類型生物結(jié)皮覆蓋下0~5 cm土層土壤理化性質(zhì)Table 2 Soil physicochemical properties in different types of biocrusts at 0-5 cm depth in irrigated croplands

2.3 生物結(jié)皮對(duì)水澆地土壤飽和導(dǎo)水率的影響

圖1 為研究區(qū)水澆地不同類型生物結(jié)皮土壤的飽和導(dǎo)水率。如圖所示，與裸土相比，生物結(jié)皮覆蓋能顯著降低農(nóng)田土壤飽和導(dǎo)水率，但不同類型生物結(jié)皮對(duì)飽和導(dǎo)水率的影響程度不同。蘚結(jié)皮和藻結(jié)皮覆蓋下土壤0~5 cm 土層飽和導(dǎo)水率分別為0.28 mm·min-1和0.47 mm·min-1，與 裸 土 相 比 分 別 降 低 了55.14%和23.54%。由此可見農(nóng)田生物結(jié)皮的覆蓋能顯著降低土壤飽和導(dǎo)水率，且隨著生物結(jié)皮的發(fā)育，降低效果逐漸增加。

圖1 水澆地不同類型生物結(jié)皮土壤的飽和導(dǎo)水率Figure 1 Saturated hydraulic conductivity of soils with different crust types in irrigated croplands

2.4 生物結(jié)皮對(duì)水澆地土壤入滲的影響

圖2 為水澆地不同結(jié)皮類型土壤的水分入滲速率及累計(jì)入滲量變化曲線。如圖2 所示，3 種地表覆蓋類型下的土壤入滲速率均在0~5 min 達(dá)到峰值，之后迅速下降并逐漸趨于穩(wěn)定。3 種地表覆蓋類型的累積入滲量表現(xiàn)為蘚結(jié)皮<藻結(jié)皮<裸土。其中，蘚結(jié)皮覆蓋下的農(nóng)田土壤累積入滲量顯著低于裸土，藻結(jié)皮與裸土之間無顯著差異。

圖2 水澆地不同結(jié)皮類型土壤的水分入滲速率及累積入滲量Figure 2 Variation of infiltration rate and cumulative infiltration in different types of biocrusts in irrigated croplands

表3 為水澆地不同結(jié)皮類型下土壤的水分入滲特征參數(shù)。如表3 所示，蘚結(jié)皮、藻結(jié)皮、裸土3 種地表覆蓋類型下土壤的初始入滲速率分別為2.22、2.68 mm·min-1和3.06 mm·min-1，三者之間差異不顯著。蘚結(jié)皮覆蓋下的土壤穩(wěn)定入滲速率和平均入滲速率分別為0.44 mm·min-1和0.57 mm·min-1，與裸土相比，分別降低了51.11%和47.71%。藻結(jié)皮覆蓋下的土壤穩(wěn)定入滲速率和平均入滲速率分別為0.67 mm·min-1和0.86 mm·min-1，與裸土相比，分別降低了25.56%和21.10%，但二者之間差異不顯著。

表3 水澆地不同結(jié)皮類型下土壤的水分入滲特征參數(shù)Table 3 Characteristic parameters of soil water infiltration under different crust types in irrigated croplands

2.5 水澆地土壤入滲參數(shù)與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析

對(duì)水澆地土壤入滲與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行的相關(guān)性分析（表4）表明，土壤飽和導(dǎo)水率與土壤黏粒含量及結(jié)皮厚度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與土壤砂粒含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。土壤穩(wěn)定入滲速率、平均入滲速率和累積入滲量均與土壤黏粒含量和結(jié)皮厚度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與土壤容重呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與土壤砂粒含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

表4 水澆地土壤入滲參數(shù)與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析Table 4 Correlation coefficients between soil infiltration parameters and soil physicochemical properties in irrigated croplands

3 討論

生物結(jié)皮是干旱半干旱地區(qū)重要的地被物，能夠影響地表結(jié)構(gòu)和土壤理化屬性，進(jìn)而影響土壤環(huán)境。然而，干旱半干旱地區(qū)農(nóng)田中廣泛分布的生物結(jié)皮目前尚未受到研究者的關(guān)注。為此，本文調(diào)查了黃土高原風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū)農(nóng)田中生物結(jié)皮的分布特征及基本屬性。結(jié)果表明，在本研究所調(diào)查的14 塊農(nóng)田中均有生物結(jié)皮分布，其平均蓋度為42.11%，其中藻結(jié)皮在水澆地和旱地中均有分布，蘚結(jié)皮主要分布于水澆地中。影響生物結(jié)皮形成和發(fā)育的因素主要包括土壤水分、植物覆蓋及土壤理化性質(zhì)等[5-6，22]。一般而言，較好的水分條件和較高的植被蓋度更利于生物結(jié)皮的形成發(fā)育[23]。水澆地生物結(jié)皮的蓋度、厚度及生物量均顯著高于旱地，這可能是由于水澆地具有更好的水分和養(yǎng)分條件，且水澆地多種植玉米、向日葵等作物，這些作物為生物結(jié)皮發(fā)育提供了較好的遮陰條件，因此水澆地中生物結(jié)皮的發(fā)育程度高于旱地。

土壤有機(jī)質(zhì)能夠影響土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性，進(jìn)而影響土壤滲透性。一般有機(jī)質(zhì)含量高時(shí)，土壤具有較高滲透性[3]。結(jié)皮生物具有固碳作用[24]，其在代謝過程中所產(chǎn)生的分泌物及其腐爛分解的產(chǎn)物也是構(gòu)成土壤有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分的因素之一[25]。但生物結(jié)皮對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的聚集作用主要集中在結(jié)皮層本身，對(duì)下伏土壤作用不明顯[25-26]。本研究中，蘚結(jié)皮和藻結(jié)皮均未顯著增加0~5 cm 土層土壤有機(jī)質(zhì)含量，有機(jī)質(zhì)含量變化不能解釋農(nóng)田土壤滲透性的下降，這與前人的研究結(jié)果一致[9]。

土壤容重綜合反映土壤的緊實(shí)程度和孔隙狀況，對(duì)土壤的入滲性能和持水能力都有較大影響[27]。田間持水量反映土壤保水能力的大小。生物結(jié)皮能夠影響土壤顆粒組成及有機(jī)質(zhì)含量，進(jìn)而影響土壤容重和田間持水量[7]。已有研究表明，長期發(fā)育的生物結(jié)皮能夠顯著降低土壤容重，提高土壤田間持水量[28]，但短期（1~4 a）發(fā)育的生物結(jié)皮可能會(huì)提高土壤容重[29]。本研究中，受耕作措施影響，生物結(jié)皮發(fā)育時(shí)間較短，農(nóng)田土壤容重略有提高，田間持水量略有下降，農(nóng)田土壤的滲透性降低。

生物結(jié)皮能夠改變土壤的顆粒組成，進(jìn)而影響土壤滲透性[8]。土壤細(xì)顆粒具有較大的比表面積，因此具有較大的吸附能力，從而可以影響土壤水分流動(dòng)速率，此外，細(xì)顆粒對(duì)較大空隙的鑲嵌填充也對(duì)土壤中的水流通道具有阻擋作用[27]。一般而言，土壤細(xì)顆粒含量越高，滲透性就越低。本研究中，蘚結(jié)皮顯著增加了農(nóng)田土壤的黏粒含量，減少了砂粒含量，而藻結(jié)皮對(duì)土壤顆粒組成無顯著影響。這可能是由于生物結(jié)皮不僅能夠通過提高地表粗糙度來增加地表對(duì)降塵的捕獲，而且還能通過分泌胞外多糖的方式來黏結(jié)固定土壤顆粒[30]，進(jìn)而降低土壤滲透性。這與前人在非農(nóng)用地進(jìn)行的研究結(jié)果相似。例如，Xiao等[9]在六道溝流域風(fēng)成沙土上進(jìn)行的研究認(rèn)為生物結(jié)皮滲透性的降低主要是由于土壤細(xì)顆粒的增加和結(jié)皮厚度的增加，以及胞外聚合物對(duì)地表的堵塞作用。Wang等[31]在黃土丘陵區(qū)進(jìn)行的試驗(yàn)表明，苔蘚比藍(lán)藻更能有效降低土壤入滲能力，這與土壤黏粒含量密切相關(guān)。

農(nóng)田土壤滲透性的降低，可能會(huì)增加表層土壤含水量，造成農(nóng)田土壤水分淺層化，這有利于西瓜、西紅柿和大白菜等淺根系作物對(duì)土壤水分的有效利用[32]，但卻不利于深根系作物如大豆、棉花等作物生長[33]。此外，土壤滲透性的降低會(huì)增加土壤水分的無效蒸發(fā)，阻礙農(nóng)田土壤對(duì)降水和灌溉水的高效利用[4]，對(duì)坡耕地來說，土壤滲透性的降低還可能會(huì)造成坡面水土流失。從農(nóng)田水分高效利用的角度來看，生物結(jié)皮在農(nóng)田土壤水分入滲過程中扮演的角色需要結(jié)合實(shí)際情況具體分析。此外，前人在非農(nóng)田土壤上進(jìn)行的研究表明，生物結(jié)皮有固碳固氮的潛力[5，34]，能夠影響土壤養(yǎng)分含量及其有效性[29]，還能夠通過影響地表粗糙度、溫度等來影響土壤水分蒸發(fā)[35-36]，通過影響地表粗糙度影響土壤風(fēng)蝕[37-38]。生物結(jié)皮對(duì)土壤養(yǎng)分和蒸發(fā)過程的影響與結(jié)皮類型、演替階段和外界環(huán)境等因素息息相關(guān)[8，39]。然而本研究僅在六道溝流域的農(nóng)田中進(jìn)行，其土壤質(zhì)地、地形及環(huán)境因素等都太過單一，未能系統(tǒng)全面地評(píng)估生物結(jié)皮在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮的作用，提出合理的農(nóng)田生物結(jié)皮管理方法。事實(shí)上，筆者已經(jīng)關(guān)注到，在中國北方多數(shù)農(nóng)田中，均有生物結(jié)皮大面積分布，這些生物結(jié)皮同樣影響著農(nóng)田土壤系統(tǒng)的各個(gè)生態(tài)過程，生物結(jié)皮在農(nóng)田土壤水分蒸發(fā)、養(yǎng)分調(diào)控及風(fēng)蝕防控等方面的作用值得進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

（1）風(fēng)蝕水蝕交錯(cuò)區(qū)水澆地和旱地中均有生物結(jié)皮分布，平均總蓋度為42.11%，其中藻結(jié)皮蓋度為33.74%，蘚結(jié)皮蓋度為8.37%。

（2）與裸土相比，生物結(jié)皮的發(fā)育能顯著降低農(nóng)田土壤飽和導(dǎo)水率，且蘚結(jié)皮降低幅度大于藻結(jié)皮。

（3）藻結(jié)皮對(duì)農(nóng)田土壤初始入滲速率、穩(wěn)定入滲速率、平均入滲速率及累積入滲量的影響不顯著，蘚結(jié)皮顯著降低農(nóng)田土壤穩(wěn)定入滲速率、平均入滲速率及累積入滲量。即蘚結(jié)皮降低了農(nóng)田土壤的入滲能力。

綜上，農(nóng)田生物結(jié)皮的發(fā)育可降低土壤的入滲能力，影響土壤水分含量，且蘚結(jié)皮的影響程度大于藻結(jié)皮。