一、生物结皮
1.生物结皮中细菌、真菌、地衣和苔藓植物的地下菌丝和假根能够粘结土壤颗粒，并形成结构稳定的有机、无机复合层，从而改变荒漠化土壤表面单一、匀质、松散的原始状态，使土壤表面趋于固定化。生物结皮有效地减小了风和水对荒漠化地表的侵蚀，从而一定程度上遏制了荒漠化进程。因此，荒漠化治理工作中，生物结皮的出现和发展指示了流动沙地向固定和半固定沙地转化的重要阶段，可被用作生态环境健康评价指标。
2.生物结皮有利于保持荒漠化土壤水分干旱、半干旱荒漠环境中，水是制约生物生存和繁衍的最重要的生态限制因子。在低等植物和微生物的作用下，生物结皮中存在大量水稳性土壤团聚体，有机质含量也大大增加，土壤的吸湿性、可塑性明显提高，这些结构特点有利于保持土壤含水量，降低土壤水分挥发速率，有利于保墒和充分利用水分。生物结皮显著改善荒漠化土壤的养分条件。
3.生物结皮的形成可以改变荒漠化土壤中的物质循环,增加其中的 C、N 和 P 的含量。生物结皮中的某些种类如蓝藻、细菌等，能够固定大气中的氮素，对土壤理化性质的改变和增加土壤有机质含量起着重要作用。苔藓结皮和地衣结皮的形成，加速了物质风化和风化物质累积速度，包括植物的一些必需元素如 K、P 和 S 等的累积；同时由于有机质的积累、微生物的侵入，土壤养分的可利用性提高，从而促进了土壤的发育。
4.生物结皮为荒漠化地区植被的恢复创造了有利条件从生态学角度看，荒漠化治理的最终目标是使沙地表面恢复发育良好，结构稳定的自然生态系统，而沙地表面植被的形成显然是必要的前提条件。生物结皮和其结皮下面土层的形成，使土壤表层持水量增加，土壤养分状况得到改善，这些都为其他植物类群的大面积定居和繁衍创造了良好的基础条件。更为重要的是，苔藓结皮和地衣结皮的广泛发育与分布，一方面加快了土壤的形成速度，另一方面由于植物的积累连续不断地在土壤表面形成有机腐殖质层，当有机层达到足够厚度时，草本和木本植物便可侵入。
5.生物结皮中的藻类可以分泌胞外多糖，将松散的沙粒黏结在一起，而结皮中的丝状蓝藻、真菌菌丝以及苔藓植物的假根能进一步把土壤中的颗粒缠绕捆绑在一起，从而稳定和保护土壤表面免受侵蚀影响。这些结皮出现在干旱半干旱区域，它们可以在一些植物群落中组成70%活的覆盖层。生物结皮种类组成复杂，抗逆性强，生理生态过程独特。对土壤的固定、保水、增肥、近地面层热状况和全球气候变化都有重要作用，因而引起国内外生物学家的广泛关注。
二、藻类的生物结皮
1.藻类结皮是指生长在干旱、半干旱和亚湿润干旱地区土壤中的藻类与其下层很薄的土壤共同形成的一个复合的生物土壤层。作为先锋拓殖生物的藻类，不仅能在严重干旱缺水、营养贫瘠、生境条件恶劣的环境中生长、繁殖，并且通过其生活代谢方式影响并改变环境，特别是在水土流失严重的地方形成的藻类结皮，一方面在防止土壤侵蚀、改变水分分布状况等方面扮演着重要角色，另一方面，还改良土壤结构，提高土壤肥力，增加土表湿度，由于藻类结皮改善了土壤结构,增加了土壤肥力,减少了侵蚀,因此可作为生态系统稳定和退化生态系统恢复评价的重要指标之一。
2.藻类是结皮生物中的主要组成部分，因此也叫藻类结皮。藻类结皮对土壤抗侵蚀性能的提高有着显著功效。作为先锋拓殖生物，藻类能够在条件恶劣的环境下生长、繁殖，如干旱、营养匾乏、高温、大风、强紫外线辐射的极端环境，通过自身的活动影响并改变着环境，具有极为重要且不可替代的生态学意义。另外，藻类能够分泌胞外聚合物，粘结沙粒，尤其是其中的丝状种类能对沙粒起到束缚作用，形成藻类结皮。
3.在世界范围内，干早半干早地区的植被稀疏或缺乏。然而,在高等植物之间的开阔地上,土壤表面通常不是完全裸露的,而是覆以高度特化的有机体群落,这些群落称为生物结皮。生物结皮是一种在干早半干早区中支持维管植物群落的主导生物因子，它是蓝藻、绿藻、地衣、苔藓、真菌和细菌的复合体。在国内，以微生物结皮、生物结皮、生物土壤结皮、土壤微生物结皮、藻结皮和藻壳等术语最为常见。生物结皮中的藻类可以分泌胞外多糖,将松散的沙粒薪结在一起，而结皮中的丝状蓝藻、真菌菌丝以及苔藓植物的假根能进一步把土壤中的颗粒缠绕捆绑在一起,从而稳定和保护土壤表面免受侵蚀影响。这些结皮出现在炎热、凉爽、寒冷的干旱半干旱区域,它们可以在一些植物群落中组成70%活的覆盖层，生物结皮种类组成复杂，抗逆性强，生理生态过程独特，对土壤的固定、保水、增肥、近地面层热状况和全球气候变化都有重要作用,因而引起国内外生物学家的广泛关注。
目前,有关生物结皮的研究很多，主要集中于生物结皮藻类学、土壤水文学、养分循环、生物结皮与种子萌发、生物结皮在土壤物理过程和生态过程中的作用，结皮干扰和结皮形成机制等方面的研究。
藻类植物是一类具有光合作用色素，营自养型生活的低等植物，与细菌明显不同的是，它们能通过光能将二氧化碳合成为自己需要的有机物。在条件恶劣的荒漠干早地区,藻类植物具有较强的抗性、固氮和聚集能力，如念珠藻属、席藻属和微鞘藻属等属的一些种类,能够在沙土表面生长,改善土壤的物理和化学性质它们所形成的藻结皮为其它植物的定居奠定了良好的生物基础。不同的土壤类型选择不同的藻类，其群落组成也有重要差别。在群落组成中，蓝藻和硅藻占的比例最大,绿藻次之,而裸藻、金藻和黄藻种类很少。
蓝藻在干早半干旱地区的固氮作用得到了较早的承认，在实验室的研究也证明了氮经过藻类结皮的固定后再传送给高等植物，除了固氮之外，生物结皮中的藻类对土壤碳的积累也有着潜在的贡献，结皮中的蓝藻和其它陆生藻利用光合作用固定有机碳促使其直接进入土壤生态系统。
三、人工藻结皮的固沙原理
土壤藻入侵荒漠生境后，通过一系列的生理生化作用在土壤表面生长和繁殖。随着土壤藻分泌的有机酸等物质的不断积累，土壤微环境的 pH 的变化将改变土壤矿物质的溶解性，增加基质中化学成分的可得性，为藻类的继续生长提供必需的矿物营养。Greene 等从微形态上研究发现，土壤微生物把非结晶粘胶状的有机物密切地粘结在一起，而有机物又将矿物细粒进一步粘结，形成球状表面团聚体。土壤藻的藻丝体使得细小沙粒和微生物及其分泌物紧密结合在一起，构成复杂有韧性的结合体，使沙土表层形成皮壳状结皮。这样既借助藻丝体将土壤颗粒紧密粘结，又可通过微生物的分泌物粘结，促使土表稳定性的增强而避免了风蚀和雨蚀。随着藻体的生长，分泌的胞外聚合物不断增加，这些聚合物加速矿物质分解的同时，丝状蓝藻的藻丝缠绕土壤颗粒，有些甚至伸入硅土中，藻丝与土壤颗粒形成的团聚体也不断增多。土壤藻的其它分泌物如EPS为带负电荷的多聚大分子，含有多种功能基团，如羧基、羟基、羰基、硫酸基等均可与土壤颗粒中的阳离子作用使藻体和土壤颗粒牢固地粘结在一起。另外，藻丝体分化的藻殖段具有可移动性，它们选择性地延伸到营养条件较好的土壤颗粒，便于其生长发育，这样不可避免地缠绕住其他颗粒，也使这些颗粒和藻殖段成为难以分割的整体。这种藻体-土壤颗粒-藻体-土壤颗粒形成的牢固整体在宏观上就是荒漠藻结皮。在荒漠藻结皮形成的同时，沙层表面的营养条件和生态因子不断得到改善，尤其是氮素的积累达到一定限度后，对环境适应较弱的苔藓、地衣才开始在上面生长、繁殖，随后藻结皮向苔藓结皮和地衣结皮转变，然后高等植物开始入侵，这样，一个裸露的土壤生境就得到了彻底的改善。