生物结皮中富集的稳定氢氧同位素：揭示其在干旱区生态水文过程中的关键作用

稳定氢氧同位素是追踪土壤 - 植物 - 大气连续体（SPAC）生态水文循环的关键指标。为明确生物结皮在生态水文过程中的作用，研究人员采集生物结皮覆盖和裸土样本分析氢（2H）氧（18O）同位素动态。结果发现生物结皮影响土壤水同位素分馏等，有助于理解其生态水文作用。

　　稳定氢（²H）和氧（¹⁸O）同位素对土壤水分动态十分敏感，是追踪土壤 - 植物 - 大气连续体（Soil-Plant-Atmosphere Continuum，SPAC）中生态水文循环的重要指示物。生物结皮广泛存在于干旱区生态系统中，在 SPAC 内对土壤水分平衡起着关键的调节作用。然而，生物结皮的生态水文功能存在争议，尤其是在导致水同位素分馏的过程方面。因此，同位素分析为阐明生物结皮的生态水文作用提供了一种有前景的方法。

研究人员在两年时间里收集了生物结皮覆盖土壤和裸土的样本，分析了土壤水、雨水和露水中稳定氢（²H）和氧（¹⁸O）同位素的动态变化。

研究发现，表层土壤（0 - 5 厘米）中的 δ²H 和 δ¹⁸O 对降雨和气温波动反应灵敏。与裸地表层土壤相比，生物结皮覆盖使 δ²H 和 δ¹⁸O 分别富集 7.4‰和 1.5‰，这表明土壤水分分馏加剧。在 0 - 50 厘米的土壤剖面中也观察到了类似的由生物结皮引起的同位素富集现象，且这一现象与土壤湿度和温度的升高同时相关。研究还发现，最上层生物结皮覆盖土壤（0 - 5 厘米）中大部分（86.5%）未分馏的水来自地下 5 - 10 厘米深度，而最上层裸土的水主要来自 5 - 20 厘米深度。

这些研究结果突出了生物结皮在加剧土壤蒸发和非降雨水分沉积、阻止雨水深层入渗以及增加 5 - 10 厘米地下水汽对最上层土壤水分贡献方面的关键作用，推进了人们对生物结皮在干旱区生态水文过程中作用的理解。