在干旱半干旱地区，由于气候暖干化和不合理土地管理措施的影响，深层土壤干燥化现象越来越明显，进而影响着陆地生态系统中的一系列植被生长、水分循环、生态系统服务等生态水文过程。然而，由于深剖面土壤水分数据的缺乏和监测手段的限制，关于深剖面土壤干燥化（土壤干层厚度、干层内土壤含水量等可作为其量化指标）对气象、地形、土地利用等的响应过程与机制，尚不明确，这在一定程度上限制了对干旱区生态系统演化的科学认知。以小流域为单元，开展小流域尺度上土壤干层的时空变化研究，查明深层土壤干燥化的关键控制因素，对系统认识流域土壤水循环过程和科学制定可持续土地管理政策至关重要。

  最近，中国科学院地球环境研究所土壤水分生态团队，通过对黄土高原干旱区典型小流域73个样点的0-5米土壤水分进行原位观测（20次，2013-2016年），并获取气象、植被、地形和土壤等环境因子，进而分析了小流域深剖面土壤干层的时空动态特征及环境因子的响应过程。研究发现：（1）小流域内，超过90%的采样点均形成了土壤干层（DSL）。平均的土壤干层起始形成深度(DSLFD)、土壤干层厚度(DSLT)和干层内平均土壤含水量(DSL- SWC)分别为125 cm、257 cm和10.4%，表明在0-5米的深剖面中，在125cm以下，有51.4%的土层的土壤水分存在亏缺状态；（2）DSLT和DSLFD的时间变化与气候因子显著相关，DSL- SWC的空间变化与土地利用、坡向显著相关，而平面曲率、坡度、粘粒和粉粒含量在空间和时间上对土壤干层都有调节作用；（3）气象、地形和土地利用对土壤干层的形成、时空分布格局具有至关重要的控制作用，从土壤干层调控的角度出发，草地是该区域的最优土地利用类型。

  该成果在线发表在国际期刊《Agricultural and Forest Meteorology》上，研究工作得到国家自然科学基金(编号：41722106、41530854、41971045、41471189)以及中科院青年创新促进会项目的共同资助。

详文见：Wang, YQ., Shao, M.A., Sun, H. et al., 2020. Response of deep soil drought to precipitation, land use and topography across a semiarid watershed. Agricultural and Forest Meteorology. 282-283, 107866.

链接：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2019.107866

图1 黄土高原小流域73个样点有（橙色）和无（蓝色）土壤土层的时间变化（2013-2016年）（a），以及有土壤干层的采样点占总样点数的比值（b）（橙色）

图2 干旱区小流域土壤干层厚度(DSLT)、干层起始形成深度(DSLFD)、干层内平均土壤含水量(DSL-SWC)随降水和时间的变化规律，不同字母代表不同监测次数间的差异

图3 干旱区小流域不同土地利用方式下土壤干层厚度(DSLT)、干层起始形成深度(DSLFD)、干层内平均土壤含水量(DSL-SWC)随降水和时间的变化规律，不同字母代表同一监测次数下不同土地利用间干层指标的差异