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。

文章链接：https://advances.sciencemag.org/content/6/39/eaay3763

图1 本研究建立的全球生物土壤结皮分布数据集

图2 系统平衡理论的“交叉”分叉与折叠分叉模式

图3 考虑生物土壤结皮的系统平衡行为