土壤结皮覆盖了35%的陆地地表(部分地区覆盖度甚至超过70%),在干旱半干旱地区的土壤-水-植物系统中扮演者重要的角色,对荒漠化的恢复有着重要的生态功用。在土壤结皮中颗粒之间的粘聚力比在松散土壤要大许多,而且土壤结皮表面自由粉尘的含量少,因此结皮覆盖地表的抗风蚀能力大大增强。在沙漠化地区,土壤结皮经常会受到风沙流的冲刷作用,了解和分析风沙流对土壤结皮的冲击破坏,对于预测荒漠地区粉尘释放和土壤侵蚀有着重要的参考意义。在过去的20年里,土壤结皮的抗侵蚀能力引起人们越来越大的兴趣,对于土壤结皮的研究力度越来越大。在我国北方干旱半干旱地区,冻融现象是普遍存在的,特别是在冬末春初和秋末冬初季节交替的时间段。然而针对冻融作用下土壤结皮受冲击破坏造成的粉尘释放和土壤侵蚀的研究却很少,因此本文工作主要集中在冻融作用对土壤结皮抗风蚀性能的影响方面。实验采用了多种土壤结皮。为了控制结皮的相似性,减小实验测量中存在的误差,土壤结皮的制作过程均在实验室内进行。实验采用了六种结皮,包括利用在干旱半干旱地区结皮中发现的微生物制作出的五种生物结皮和一种物理结皮。由于土壤水主要是通过降雪或者降雨来补充分的,本文在实验中模拟了降雪融雪事件,并研究其对干旱半干旱地区土壤结皮的影响,定义了冻融增蚀系数来量化降雪融雪事件对不同种类结皮抗风蚀能力的影响程度。实验还详细地研究了含水率和冻融次数在结皮冻融循环过程中的具体作用。结果表明,生物结皮普遍比物理结皮抗侵蚀能力强,但是生物结皮受冻融作用影响较大。冻融使得结皮刺破强度大幅度减弱,含水率越高,刺破强度随冻融次数增加减弱的越快。融雪-冻融实验表明,在高风速时,点形念珠藻(NP)形成的生物结皮受冻融作用影响最大,冻融增蚀系数最大为4.68,侵蚀率增加了368%。侵蚀率随含水率和冻融次数增加而增加,在21%含水率五次冻融时,冻融增蚀系数为4.08,侵蚀率增幅308%。