我國是世界上受荒漠化影響最為嚴重的國家之一，荒漠化治理已成為我國生態環境治理的首要任務。最有希望的荒漠化治理途徑是以生物學措施為主導，獲得可持續發展的綜合治理。
在荒漠化土壤的改良過程中，土壤生物結皮(biological soil crusts)的形成是乙個重要環節。生物結皮是由藻類、地衣、苔鮮、菌類等與土壤顆粒共同形成的易剝離的表層土壤。生物結皮可以穩定表土、固定流沙，提高土壤的抗侵蝕能力，還可以改良土壤結構、提高土壤肥力、增加土表濕度，具有遏制土壤荒漠化以及促進荒漠地區生態系統恢復的作用。
研究表明，陸生藍藻在土壤結皮形成過程中起著重要的作用，藍藻一旦在土壤中大量生長，它們就能向體外分泌以多醣為主的物質，從而粘結土壤顆粒和沙粒，形成結皮，提供有機質和增加土壤含氮量（由固氮藍藻完成），防止土壤侵蝕，促進沙漠土壤化及沙丘固定。待土壤營養條件和生態因子改善後，尤其是氮素積累達到一定水平後，對環境適應性較弱的地衣、苔蘚等就可以開始生長、繁殖。待土壤理化性質進一步改善後，高等植物就可以入侵和定植，實現生態環境的改良。
髮狀念珠藻（nostoc flagelliforme）又稱髮菜，是主要分布於我國北方荒漠地區中的一種陸生藍細菌（藍藻）。髮狀念珠藻營光合自養生長，並具有自生固氮能力，對生長環境中營養物質的要求極其簡單，是荒漠化土壤中的「先鋒生物」。髮狀念珠藻具有極強的抗逆能力，在極度乾燥的條件下長時間儲存後覆水，仍可迅速回覆代謝活性。
髮狀念珠藻生長地區年地表最高溫度77.9℃，最低-36.5℃。
髮狀念珠藻光飽和點高達1200 μmol·m-2·s-1，遠遠高於其它藍藻（光飽和點100～150 μmol·m-2·s-1），表現出強烈的嗜光性和抗紫外輻射能力。髮狀念珠藻貼地生長的習性，使其可以有效覆蓋地表，減少土壤水分蒸發，其光合自養和自生固氮的能力，使其在極為貧瘠的土壤中也可正常生長。髮狀念珠藻生長過程中分泌大量的多醣物質進入土壤，有利於其它土壤微生物的生長和繁殖，在荒漠化土壤的改良和修復中具有特殊的地位和重要的生態學意義。
髮狀念珠藻是一種絲狀聚合體藍藻，生長十分緩慢，自然條件下生物量加倍時間長達上百年，在我國已瀕臨滅絕，被列為國家一級保護植物。從髮狀念珠藻聚合體中分離的單體髮狀念珠藻（圖1）可以採用微藻培養技術進行液體懸浮培養（圖2），而且其生長速度大大加快，生物量加倍時間約為36-48小時。利用這一技術不僅可以進行髮狀念珠藻的生產，也為利用髮狀念珠藻這一陸生藍藻進行生態修復提供了材料上的保障。
圖1 單體髮狀念珠藻顯微**（640×）
圖2 單體髮狀念珠藻液體懸浮培養
研究表明，單體髮狀念珠藻在固態基質上培養時，會分泌大量的胞外膠質物質，粘結土壤顆粒（圖3）。單體髮狀念珠藻接種到沙粒平板上培養約3個月後，可明顯看見沙粒表面形成一層緻密的薄層結皮（圖4），且培養基質的含水量增加，持水性增強，而滲水性下降。
圖3 沙粒基質上生長的單體髮狀念珠藻及其胞外分泌物（40×）
圖4 接種單體髮狀念珠藻後沙粒基質上形成的結皮
圖5 野外生長的單體髮狀念珠藻
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