地球關(guān)鍵帶是指植被冠層頂部至地下水底部的區(qū)域，位于大氣圈、生物圈、土壤圈、水圈、巖石圈的交匯地帶。土壤水分雖然僅占全球淡水的0.05%，但土壤水分穿越并連接地球關(guān)鍵帶的多個(gè)圈層，是關(guān)鍵帶物質(zhì)能量遷移轉(zhuǎn)化的重要載體。

       目前地球關(guān)鍵帶中的土壤水分特別是植被根系可以利用的深層土壤水分正在發(fā)生深刻變化。

       中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所“黃土關(guān)鍵帶與生態(tài)環(huán)境安全”研究團(tuán)隊(duì)王云強(qiáng)研究員課題組聯(lián)合國(guó)內(nèi)外同行專家，以大規(guī)模人類活動(dòng)和季風(fēng)氣候深刻影響的黃土高原地球關(guān)鍵帶為研究對(duì)象，整合1985-2021年期間29個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)和土壤水分實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)，從樣地尺度和區(qū)域尺度上對(duì)中國(guó)季風(fēng)黃土關(guān)鍵帶過去37年的土壤水分動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析，評(píng)估了土地利用轉(zhuǎn)換和氣候變化對(duì)深層土壤水分動(dòng)態(tài)的影響。

         他們的研究結(jié)果顯示，土地利用類型的轉(zhuǎn)變（農(nóng)地退耕為林地/草地）是導(dǎo)致深層土壤水分減少的主要原因，使0-18米深度的土壤水分減少了18%，并且這種減少隨時(shí)間加劇。在區(qū)域尺度上，黃土高原0-10米深層土壤儲(chǔ)水量在1985-2021期間呈顯著下降趨勢(shì)，1999年是該顯著下降趨勢(shì)的拐點(diǎn)，與退耕還林/草工程開始實(shí)施的時(shí)間相吻合；自1999年開始的植樹造林活動(dòng)對(duì)土壤儲(chǔ)水量的減少起到了108%的作用，而氣候變化僅對(duì)土壤儲(chǔ)水量的減少起到了-8%的作用，表明土地利用轉(zhuǎn)換是土壤儲(chǔ)水量下降的主要原因。這種下降趨勢(shì)使黃土高原總面積的18%處于危險(xiǎn)狀態(tài)，且主要分布在半干旱區(qū)，進(jìn)而威脅區(qū)域土壤水分安全。

        此外，研究者考慮到全球?qū)τ谕ㄟ^植樹造林增強(qiáng)碳封存的需求，可能會(huì)增加半干旱地區(qū)的土壤水分安全風(fēng)險(xiǎn)。

        上述成果于近期發(fā)表在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。