《Journal of Hydrology》：Soil temperature governs deep soil water infiltration in alpine meadows on the Qinghai-Tibet Plateau
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•深层入渗表现出显著的季内变率，且与降水量脱钩。•土壤温度是深层入渗的主导控制因子，并在9.2~9.6 °C处表现出阈值效应。•生长季蒸散发超过降水量，限制了深部直接补给。引言深层土壤水入渗（以下简称深层入渗）是将地表水输入与地下水再分配及地下水补给联系起来的关键水文过程，有
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深层入渗表现出显著的季内变率，且与降水量脱钩。
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土壤温度是深层入渗的主导控制因子，并在9.2~9.6 °C处表现出阈值效应。
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生长季蒸散发超过降水量，限制了深部直接补给。
引言
深层土壤水入渗（以下简称深层入渗）是将地表水输入与地下水再分配及地下水补给联系起来的关键水文过程，有助于维持陆地生态系统稳定性（Sherwood Lollar et al., 2024）。在青藏高原（QTP）地区，土壤水文过程对气候变化尤为敏感，因为它们与活动层热状况、冻结-融化过程及植被发育密切相关（Yao et al., 2022, Immerzeel et al., 2020）。近几十年来，青藏高原经历了显著的增温以及区域性的"增温-增湿"趋势，这可能会大幅改变陆地-大气之间的水热交换（Yu et al., 2024）。在高山草甸生态系统中，5月至9月的生长季以降水量增加、能量可用性提高、植被生长旺盛和蒸散发需求增大为特征（Liu et al., 2012, Coners et al., 2016）。这些过程共同塑造了深层入渗的季内动态，使其控制机制更加复杂。因此，阐明生长季深层入渗的变化特征并识别其主导控制因子，对于预测青藏高原高山草甸未来水资源和生态系统功能的演变至关重要。
高山草甸通常呈现独特的三层土壤剖面结构：根系密集、有机质丰富的草皮层（0–10 cm），由冻结-融化过程塑造的暗色腐殖层（10–40 cm），以及下伏富含砾石的母质层（>40 cm）（Han et al., 2025）。有机质丰富的草皮层热导率低、热容量大，导致浅层与深层土壤之间的温度动态变化存在显著滞后（Wang et al., 2010, Chen et al., 2016）。超过90%的根系集中在浅层土壤中，根系的发育可形成以大孔隙为特征的优势流通道，为水的快速下渗提供了结构基础（Hou et al., 2023）。大孔隙为水的快速运动提供了路径，可能绕过土壤基质中的部分区域（Beven and Germann, 2013），而田间观测表明降水量和降雨强度会影响优势流的发生（Wiekenkamp et al., 2016）。在冻土中，渗渠实验和双域模型凸显了通过初始空气填充孔隙入渗、冻融引起的水分再分配以及再冻结相关热量传递的重要性（St?hli et al., 1999）。这些研究为探讨降雨特征、土壤热状况与高山草甸优势流之间的相互作用提供了基础。深层土壤水入渗通常被定义为渗透穿过母质层以下的渗透过程。然而，大多数前人研究主要关注冻融循环（Wang et al., 2023, Dai et al., 2019, Chang et al., 2015）以及降雨特征如何影响入渗（Yang et al., 2014, Ge et al., 2022）。现有的大多数方法依赖同位素示踪剂来间接推断入渗，但往往无法在短时间尺度上提供准确估算（Zongjie et al., 2025）。然而，要机制性地理解高山草甸深层土壤水入渗的季内动态，需要长期的直接观测。
考虑到深层入渗受到降水、蒸散发、土壤结构和根系分布的影响。大多数前人研究主要关注降水、蒸散发和土壤结构对深层入渗的影响。然而，土壤温度可能在调节生长季深层入渗中发挥着尤为重要但至今尚未得到充分量化的作用。首先，温度影响水的黏度和土壤水力特性，从而改变饱和导水率和入渗能力（Gao and Shao, 2015）。Jiang等人（2021）进一步表明，温度引起的孔隙水状态和孔隙结构变化可显著改变入渗参数。其次，土壤温度在生长季影响植物根系活性、水分吸收和蒸散发，从而调节近地表土壤中可用于向下渗透的水量（Lintunen et al., 2020, Mellander et al., 2004）。第三，青藏高原活动层的长期观测表明，温度可通过影响土壤水与热量传递过程之间的相互作用来重塑土壤水分分布（Fu et al., 2023）。然而，尽管存在这些潜在机制，土壤温度是否作为完全解冻的生长季深层入渗的主要驱动因子仍然不清楚，尤其是在降水和蒸散发同时变化时。
为填补这些知识空白，本研究聚焦于青藏高原的一处高山草甸，利用2017至2023年生长季（5月至9月）的长期渗渠深层入渗测量数据及同期环境观测数据展开分析。具体而言，我们旨在：(1) 刻画深层入渗的季内动态，并量化其与降水和蒸散发的关系；(2) 识别生长季深层入渗的关键控制因子。
章节摘要
研究区
本研究在青海省的青海-格尔木站（37°37′N, 101°19′E）开展，该站位于青藏高原东北部，海拔约3200 m（图1）。该地区属于高原大陆性季风气候，季节性冻土广泛分布，最大冻结深度达180–220 cm。年降水量约为580 mm，其中80%集中在生长季（5月至9月）。
降水、蒸散发、深层土壤水入渗及植被生物量的动态变化
降水、蒸散发和深层入渗均表现出明显的季内变化和年际变率（图2）。在季节尺度上，深层入渗表现出较高的变异性，且与降水模式不同步（图2a）。相比之下，日蒸散发在生长季呈现单峰模式，8月达到峰值，与降水趋势一致。为阐明季节水平衡，我们汇总了生长季累计降水量（P）：
土壤温度主导了深层土壤水入渗的季内动态
青藏高原深层土壤水入渗通常被认为是降水驱动的，因为全年大部分降水集中在生长季，且深层渗透通常需要根区有足够的土壤蓄水（Wang et al., 2008; Dong et al., 2016, Gao et al., 2024）。然而，我们的长期渗渠观测和降水阻断分析表明，仅凭降水无法解释深层入渗的季内动态。深层入渗……
结论
本研究利用渗渠观测数据，考察了青藏高原高山草甸深层入渗的季内动态及其控制因子。我们发现深层入渗表现出季内变化，但与降水并不密切同步；累计蒸散发超过累计降水量，表明所有降雨均被蒸散发消耗，而非直接贡献于深层入渗。重要的是，我们发现土壤温度是……
CRediT作者贡献声明
李杰：撰写——初稿，可视化，调查，形式分析，数据整理，概念构思。陈巧燕：可视化，数据整理。冯俊娜：资源提供，调查。范博：验证，方法论。杜阳功：资源提供，调查。戴立恭：撰写——审阅与编辑，监督，项目管理，资金获取，概念构思。付瑞雨：验证，方法论。郭晓伟：撰写——审阅与编辑，监督，项目管理，
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本论文所述工作的已知经济利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到以下机构资助：国家自然科学基金（批准号：32460283、42207524和U23A2002）、中国科学院"西部之光"计划（资助号：xbzglzb2022031）、海南省自然科学基金（325YXQN592），以及海南大学启动基金（批准号：KYQD(ZR)-22085、KYQD(ZR)21096）。
Jie Li|Qiaoyan Chen|Junna Feng|Bo Fan|Yangong Du|Licong Dai|Ruiyu Fu|Xiaowei Guo
