研究揭示中國季風黃土關鍵帶土壤水分減少主控因素

地球關鍵帶是指植被冠層頂部至地下水底部的區域，位于大氣圈、生物圈、土壤圈、水圈、巖石圈的交匯地帶。土壤水分雖然僅占全球淡水的0.05%，但土壤水分穿越并連接地球關鍵帶的多個圈層，是關鍵帶物質能量遷移轉化的重要載體。

目前地球關鍵帶中的土壤水分特別是植被根系可以利用的深層土壤水分正在發生深刻變化。

                                  黃土高原上的今日延安寶塔山與延河。

黃土高原關鍵生態過程監測網絡系統安塞試驗站試驗區。圖片均由張行勇 攝

中國科學院地球環境研究所“黃土關鍵帶與生態環境安全”研究團隊王云強研究員課題組聯合國內外同行專家，以大規模人類活動和季風氣候深刻影響的黃土高原地球關鍵帶為研究對象，整合1985-2021年期間29個監測點的土壤水分數據和土壤水分實地觀測數據，從樣地尺度和區域尺度上對中國季風黃土關鍵帶過去37年的土壤水分動態進行分析，評估了土地利用轉換和氣候變化對深層土壤水分動態的影響。

他們的研究結果顯示，土地利用類型的轉變（農地退耕為林地/草地）是導致深層土壤水分減少的主要原因，使0-18米深度的土壤水分減少了18%，并且這種減少隨時間加劇。在區域尺度上，黃土高原0-10米深層土壤儲水量在1985-2021期間呈顯著下降趨勢，1999年是該顯著下降趨勢的拐點，與退耕還林/草工程開始實施的時間相吻合；自1999年開始的植樹造林活動對土壤儲水量的減少起到了108%的作用，而氣候變化僅對土壤儲水量的減少起到了-8%的作用，表明土地利用轉換是土壤儲水量下降的主要原因。這種下降趨勢使黃土高原總面積的18%處于危險狀態，且主要分布在半干旱區，進而威脅區域土壤水分安全。

此外，研究者考慮到全球對于通過植樹造林增強碳封存的需求，可能會增加半干旱地區的土壤水分安全風險。