我國沙漠化年擴展速度已從70年代的1860平方公裏增至3436平方公裏，為我國社會、經濟全面、協調、可持續發展帶來嚴重的威脅。根據中國科學院新疆生態與地理研究所研究員張元明博士主持的國家自然科學基金重點項目“荒漠地表生物結皮形成機制及其在沙漠化防治中的應用研究”取得的重要進展，中國科學院生物局擬聯合中國科學院微生物所、新疆生態與地理研究所、水生生物物所、寒區旱區環境與工程所、成都生物所、等離子所的科學家，由魏江春院士領銜，啟動“生物地毯治沙工程”，並申報國家“863”計劃項目。
生物地毯治沙工程的總體設想是，以幹旱半幹旱荒漠地區所特有的、自然形成的地毯或微型生物結皮為“模版”，通過現代生物技術途徑予以“復制”，為沙漠鋪上微型生物結皮式的地毯。將開展的研究內容包括：微型生物結皮形成及固沙機理研究；微型生物結皮中主要組成生物的結構與功能研究；結皮生物種類的適應機理研究；結皮生物***生群落的組成、***存機理及人工培養研究；實驗室模擬與分析；防沙治沙生物化學復合基質的研發；微型生物結皮生物的規模化生產及人工繁育結皮的野外植入試驗示範研究等。
對生物土壤結皮的研究，作為國際性的研究前沿，重點仍在機理、機制的基礎研究上，而“生物地毯治沙工程”用形象化的概括，首次將這壹研究領域引向實用化、產業化，為防沙治沙增添低耗、高效的生力軍，體現了知識創新的威力，具有十分重大、深遠的意義。
荒漠地表生物結皮——防沙治沙新途徑
由中國科學院新疆生態與地理研究所研究員、新疆第二屆青年科技獎獲得者張元明博士主持的國家基金委重點基金項目“荒漠地表生物結皮形成機制及其在沙漠化防治中的應用研究”，已獲得重要進展，研究成果為荒漠化地區的防沙治沙提供了低成本、高效和高生態效益的新途徑。
地表結皮是陸地表面廣泛分布的壹類自然現象，在幹旱和半幹旱地區也普遍存在。其中的生物結皮，是幹旱荒漠區特殊環境的產物，它是由細菌、真菌、藍綠藻、地衣和苔蘚植物與土壤形成的有機復合體。它的形成使土壤表面在物理、化學和生物學特性上均明顯不同於松散沙土，具有較強的抗風蝕功能和重要的生態學、地學效應，成為荒漠地區植被演替的重要基礎。荒漠地表生物結皮因其獨特的生理生態過程，可生存於極端幹旱、高溫（最高可達70℃）和高pH值環境。它的功能表現為：地下菌絲和假根能粘結沙粒，有效減少風、水對地表的侵蝕，極大降低防沙固沙的投入成本，並有效改善生態環境；生物結皮的某些種類能固定大氣中的氮素，對土壤理化性質的改善和增加土壤有機質含量發揮重要作用，從而為維管植物的定居創造有利條件，最終起到固定流沙的作用；生物結皮的出現和發展指示了流動沙漠向固定和半固定沙漠轉化的演變階段，可作為生態環境健康評價的指標，其時空變化可揭示幹旱荒漠地區生態環境的演變趨勢和對全球變化的響應規律。
生物結皮的形成，需要經過“前”藻結皮階段至地衣和苔蘚結皮階段，至此，結皮發育最為完善，其蓄水能力、抗機械破壞能力和固沙能力最強。這壹過程，或因人為活動過程頻繁而終止，甚至逆轉，出現就地起沙；或因適當保護措施而加強，發揮良好固沙效應。在適當保護下，生物結皮可經人工輔助條件，通過“接種”措施得以發展和壯大，從而促進退化生態系統的恢復和重建。與當前采用的植樹種草防風治沙相比較，投入大幅減少，生態適應性強，壹般不需要附加灌溉條件。
目前，該項研究正在深入進行，並積極探索大面積應用的途徑。生物結皮資源的保護，已列為荒漠生態系統管理的最優先等級而受到廣泛重視，可以預料，生物結皮廣泛應用於防沙治沙，具有廣闊的前景。