中国黄土高原灌木根系水分吸收动态的量化研究：基于土壤湿度剖面监测的见解

《Ecohydrology》：Quantification of Shrub Root Water Uptake Dynamics on the Chinese Loess Plateau: Insights From Soil Moisture Profile Monitoring

根系水分吸收量化方法研究基于土壤水分剖面法，针对半干旱区薇苜蓿，通过五种根系深度监测与茎流验证，提出三种估算方法，最优方法结合固定RWU时序与白天水分趋势，验证其在黄土高原有效性，揭示50cm剖面与土壤水分相关性更强（r=0.63），高水分无降水时相关度达0.80，为生态修复提供方法支持。

　　

摘要

根系水分吸收（Root Water Uptake, RWU）是一个重要的生态水文过程，但在野外条件下对其量化的研究仍然具有挑战性。通过分析昼夜间的土壤湿度变化，可以利用剖面土壤湿度动态来估算RWU。虽然这种方法在湿润森林中已经得到了验证，但在其他环境（如半干旱地区的灌木）中的适用性尚未得到充分研究。以中国黄土高原（Chinese Loess Plateau, CLP）为例——这一地区对于生态恢复至关重要——我们评估了土壤湿度在量化Vitex negundo（一种主要的旱生灌木）的RWU方面的有效性。Vitex negundo的生长季节期间，我们在两个不同深度的土壤剖面（距离灌木50厘米和130厘米处）监测了土壤湿度。通过对现有方法进行改进，我们开发了三种估算每日灌木RWU动态的方法，并通过树液流量测量结果对这些方法进行了验证。研究结果表明，采用固定RWU开始/结束时间以及白天土壤湿度趋势的方法表现最佳，建议在后续研究中继续使用该方法。我们的发现验证了剖面土壤湿度数据在半干旱环境中量化灌木RWU的有效性，并确定了关键影响因素，即土壤湿度状况和传感器安装位置。与130厘米深度的剖面相比，50厘米深度剖面的RWU估算值与树液流量之间的相关性更强（r = 0.63 vs r = 0.22）。在高土壤湿度且无降水的情况下，这种相关性更为显著（r = 0.80 vs 0.34）。本研究为水资源受限生态系统中的RWU估算方法提供了新的框架，有助于提升中国黄土高原的生态恢复工作。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者提出合理请求后获取。