土壤水分波动因直接影响植被生长和水资源安全，成为全球气候变化研究热点之一。近年来，全球植被绿化趋势显著被视为生态恢复与气候适应的重要信号，但植被活动会导致蒸散加剧，迫使土壤水分持续流失，进而加剧区域干旱风险。目前，植被-土壤水分在全球尺度上的耦合格局及未来趋势尚不明晰，学界难以对生态系统水分限制响应和反馈过程进行解析。
针对上述问题，中国科学院新疆生态与地理研究所研究员陈亚宁和李稚研团队基于多源卫星观测、再分析数据以及12个地球系统模型数据，通过因果检验和敏感性分析揭示了全球植被-土壤水分因果耦合关系，并解析了植被-土壤水分响应的关键过程，预测了未来植被与土壤水分耦合过程的变化趋势。
研究表明，过去40年全球植被归一化植被指数（NDVI）上升速率为0.34×10-3/年，而土壤水分呈现下降趋势，具体为0.66×10-3 m3 m-3/年（ERA）和0.87×10-3 m3 m-3/年（GLEAM）。同时，植被覆盖区的49.96%（ERA）和38.19%（GLEAM）呈现“绿化-干旱”特征，即植被NDVI上升，而土壤水分下降。模拟数据显示，随着植被活动持续增强，未来土壤水分下降趋势将会加强，土壤干旱风险加剧。基于水平衡方程，研究人员对全球土壤水分与蒸腾、冠层截留、土壤蒸发、水储量等不同水通量的敏感性进行量化分析发现，土壤水分下降对植被蒸腾作用相对最敏感，可解释区域占比为46.38%（ERA）和65.57%（GLEAM）。
进一步，研究指出，绿化并非“越强越好”，应充分考虑区域的水资源承载能力。尤其在水资源紧张的干旱与半干旱地区，大规模生态工程或农田扩张若超出土壤水分承载力，会导致区域水资源短缺加剧。
近日，相关研究成果以Global greening drives significant soil moisture loss为题，发表在《通讯-地球与环境》（Communications Earth & Environment）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、中国科学院等的支持。
论文链接
近40年全球不同植被类型区域植被-土壤水分动态变化
近40年在全球不同植被类型区域植被影响下土壤水分对水通量的敏感性
未来植被和土壤水分变化趋势及植被影响下土壤水分对水通量的敏感性
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