在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助下，中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院(籌)，即原中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，沙坡頭沙漠試驗(yàn)研究站研究員王新平與合作者在荒漠生態(tài)系統(tǒng)生物量與土壤水分的動(dòng)態(tài)耦合研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果于6月5日在PNAS即美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》上在線發(fā)表。

生物量反映了生態(tài)系統(tǒng)尺度上植物對(duì)土壤水分的競(jìng)爭(zhēng)力及適應(yīng)干旱生境的能力，是表征植被穩(wěn)定演替的理想指標(biāo)，也是揭示未來(lái)氣候(降水格局)變化情景下荒漠生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的基礎(chǔ)。

基于沙坡頭站對(duì)研究區(qū)降水、土壤水分、植物群落特征的長(zhǎng)期觀測(cè)資料，研究人員在分析降水隨機(jī)分布、植物光合及氣體交換特征的基礎(chǔ)上，綜合考慮冠層截留、土壤導(dǎo)水率及凋萎系數(shù)對(duì)水分傳輸及土壤有效水分的影響，確定了單位生物量碳增長(zhǎng)、碳損失和蒸騰耗水等關(guān)鍵參數(shù)，刻畫了具有高度時(shí)間依賴性的生物量動(dòng)態(tài)概率分布特征。同時(shí)，利用試驗(yàn)觀測(cè)的植物冠幅與群落蓋度、根幅與冠幅的比例關(guān)系，在空間上對(duì)生物量—土壤水分動(dòng)態(tài)耦合關(guān)系進(jìn)行尺度轉(zhuǎn)換，構(gòu)建了耦合土壤水分的植被生物量動(dòng)態(tài)微分方程。

對(duì)比分析表明，在植物生長(zhǎng)周期不變的前提下，當(dāng)降水日數(shù)增加10%，降水日的日平均降水量也增加10%時(shí)，模型預(yù)測(cè)的土壤水分未發(fā)生明顯變化，而生物量將增加約25%，降水增加主要補(bǔ)償了植被的蒸騰耗水(生物量增加)。因此，未來(lái)氣候(降水格局)變化對(duì)植被的影響將大于對(duì)土壤水分的影響。