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”研究團隊王云強研究員課題組聯(lián)合國內(nèi)外同行專家，以大規(guī)模人類活動和季風(fēng)氣候深刻影響的黃土高原地球關(guān)鍵帶為研究對象，整合1985-2021年期間29個監(jiān)測點的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)和土壤水分實地觀測數(shù)據(jù)，從樣地尺度和區(qū)域尺度上對中國季風(fēng)黃土關(guān)鍵帶過去37年的土壤水分動態(tài)進行分析，評估了土地利用轉(zhuǎn)換和氣候變化對深層土壤水分動態(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%，并且這種減少隨時間加劇。在區(qū)域尺度上，黃土高原0-10米深層土壤儲水量在1985-2021期間呈顯著下降趨勢，1999年是該顯著下降趨勢的拐點，與退耕還林/草工程開始實施的時間相吻合；自1999年開始的植樹造林活動對土壤儲水量的減少起到了108%的作用，而氣候變化僅對土壤儲水量的減少起到了-8%的作用，表明土地利用轉(zhuǎn)換是土壤儲水量下降的主要原因。這種下降趨勢使黃土高原總面積的18%處于危險狀態(tài)，且主要分布在半干旱區(qū)，進而威脅區(qū)域土壤水分安全。

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

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