生物土壤结皮是干旱半干旱生态系统的重要组成部分，在水分平衡、元素循环、能量分配与土壤侵蚀等方面发挥着重要作用。然而，已有的系统平衡理论研究主要关注维管植物，忽略了生物土壤结皮在系统平衡行为中的作用。
为此，兰州大学生命科学学院和草地农业生态系统国家重点实验室赵长明教授、陈宁青年研究员，与中国科学院西北生态环境资源研究院贾荣亮研究员、普林斯顿大学余开亮博士合作，率先建立了全球生物土壤结皮分布数据集（图1），探讨了干旱半干旱生态系统在考虑生物土壤结皮时的系统平衡行为。研究首次证明了生物土壤结皮（结皮盖度~80%，维管植物盖度<10%）是除裸地态（结皮与维管植物盖度均<10%）和维管植物态（结皮盖度~5%，维管植物盖度>50%）以外的另外一种稳定态，在此基础上首次提出“交叉”分叉（“crossed” bifurcation）来描述其系统平衡行为，而非传统的折叠分叉（fold bifurcation；图2），并界定了多稳态区间为干旱指数0-0.6（图3）。
近日，该研究结果以“Biocrusts as one of multiple stable states in global drylands”为题Science Advances上发表，兰州大学为论文第一完成单位。陈宁青年研究员为论文第一作者，赵长明教授、余开亮博士为论文共同通讯作者。该研究加深了对生物土壤结皮的理解，提高了生物土壤结皮研究工作的理论化水平，进而为干旱半干旱区荒漠化防治、生态恢复与管理提供了新视角。
近年来，陈宁青年研究员立足我国西北干旱半干旱区，围绕系统平衡理论，将生物土壤结皮纳入生态水文模型，在干旱半干旱生态系统的恢复动态、未来变化、系统跃变及早期预警信号等研究领域，取得了一系列重要进展，已在The American Naturalist,Ecosphere,Science of the Total Environment,Journal of Hydrology,Plant & Soil等国际主流期刊发表多篇学术论文，上述研究成果丰富了干旱半干旱生态系统的系统平衡理论。
以上研究得到了国家自然科学基金、博士后科学基金、兰州大学人才队伍建设经费、中央高校基本科研业务费等项目的资助。
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