青藏高原南部植被绿化加速土壤增温与干旱：多源数据揭示的水热耦合机制与生态影响

本文综合野外实测、再分析与数值模拟，揭示青藏高原南部植被绿化通过增强蒸散（ET）与根系吸水导致土壤湿度（SM）下降15–29%及土壤温度（ST）升高1.4±0.9°C，阐明季风驱动下SM-ST耦合的空间异质性（最强于中部盆地），为高海拔生态系统气候模型参数化与可持续土地管理提供关键理论支撑。

　　

Highlight

植被绿化通过调控能量与水分通量，深刻影响土壤水热动态。本研究结合多源数据，量化了叶面积指数（LAI）增加对土壤湿度（SM）和土壤温度（ST）的调控作用：LAI升至自然水平180%时，SM（0–160 cm）因蒸散（ET）和根系吸水增强而降低15–29%，ST均温上升1.4±0.9°C。稀疏植被区持续增温1.4–2.1°C，而茂密植被区由增温转为逐渐冷却。这些发现深化了对高寒地区土壤水热耦合机制的理解。

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Study area

研究区域为雅鲁藏布江上游流域（UB盆地），位于青藏高原南部（81–97°E, 27–32°N，海拔>4600 m），布设9个植被-土壤（V-S）观测点。该区域气候受印度季风与西风带控制，年均温–5.6至9.4°C，降水自东南向西北递减（289–935 mm）。植被梯度显著，从东部森林灌丛过渡至西部高寒草甸，土壤以砂壤土为主，有机质含量较高（1.8–4.5%）。

Variations in observed soil temperature and moisture

图3展示了2017–2020年9个站点分层ST动态。平均多层ST为7.2±2.6°C，较气温高4.2°C。所有站点均呈现夏季（JJA）峰值与冬季（DJF）谷值的季节波动，且振幅随深度减小。SM变化与降水同步，夏季湿润（体积含水量18–42%），冬季干燥（4–15%）。SM与ST呈显著正相关（p<0.05），相关系数0.2–0.89（平均0.67），印证了季风驱动的暖湿季同步性。

Multifactorial controls on soil hydrothermal dynamics

V-S观测网络虽不能直接解析所有环境因子，但为地表过程模拟提供了关键参数。ERA5-Land再分析表明，季风主导的暖湿同步性是SM-ST耦合的主因。LAI增加通过降低反照率与提升ET，共同调控土壤水热平衡：ET增强导致SM下降，而反照率效应初期升高ST，茂密植被区后期因遮荫与蒸散冷却转为降温。根系结构与有机质改良进一步调节水分入渗与热传导，凸显多因子交互作用。

Conclusions

UB盆地V-S观测网络提供了植被参数（类型、丰度、高度、生物量）与土壤物理属性（密度、孔隙度、导水率、热参数）的系统数据。证实植被绿化整体加剧土壤增温与干旱，但响应因植被密度异质：稀疏区持续暖化，密集区渐趋冷却。本研究推进了对高寒生态系统水热反馈机制的理解，支持气候模型优化与适应性土地管理策略制定。