生物结皮对风沙土与黄土冬季未冻水动态的分异效应及其生态水文意义

《CATENA》：Divergent effects of biocrusts on winter unfrozen water dynamics within aeolian sand and loess soil and their ecohydrological implications

本研究通过两年原位监测揭示了生物结皮（Biocrusts）在冬季对两种典型干旱区土壤（风沙土与黄土）未冻水动态的差异化调控机制。研究发现生物结皮通过改变土壤孔隙结构（CT扫描验证），显著影响0-100 cm剖面未冻水含量、土壤温度及冻结深度，这对寒冷干旱区的水文过程、碳通量和生态系统功能具有重要指示意义。

　　

Highlight

我们的核心发现强调了生物结皮在调控冻结期土壤水分动态中的关键作用，这可能对寒冷冬季干旱区的侵蚀过程、碳排放、植物物候和生态系统生产力产生深远影响。

Conclusion

通过为期两年的原位连续观测，我们揭示了生物结皮覆盖对风沙土和黄土中冬季未冻水动态的影响。在风沙土上，生物结皮覆盖降低了0-70 cm深度的未冻水含量。而在黄土上，生物结皮覆盖增加了上层（0-30 cm）的未冻水含量，但降低了深层（50-90 cm）的未冻水含量。在整个冻结期，覆盖生物结皮的风沙土在0-30 cm土层表现出较低的未冻水储量，而覆盖生物结皮的黄土则表现出较高的未冻水储量，这促进了黄土中由冻结作用诱导的水分聚集。这些截然不同的效应根本上源于生物结皮引起的土壤孔隙结构改变。重要的是，生物结皮诱导的未冻水变化进一步导致风沙土温度升高、冻结期缩短和冻结深度减小，而在黄土中则产生了相反的后果。总体而言，我们的研究结果凸显了生物结皮在调节冻结期土壤水分动态方面的关键角色。