乾旱半幹旱區地下水是維持自然生態系統功能的限制性資源，但隨著工業、農業和生態用水需求的新增導致該區域地下水位迅速下降。深層滲漏是降水入滲補給地下水的重要組成部分，降水模式和植被生長特徵的改變會影響深層滲漏過程及地下水補給。探究半幹旱沙地固沙植被恢復以及降水格局變化對深層滲漏過程的影響，可為區域降水及地下水資源的可持續利用，固沙植被類型選擇和密度合理配置提供理論支持。
基於此，中國科學院西北生態環境資源研究院（簡稱西北研究院）生態與農業研究室奈曼沙漠化研究站劉新平研究團隊利用大型地下觀測室（圖1），類比科爾沁沙地流動、半流動、半固定和固定沙地四種不同植被類型的典型地貌景觀，自2010年開始連續9年觀測了生長季降水、深層滲漏和植被生長特徵的動態資料。分析發現在半乾旱沙地，降水模式的改變與植被覆蓋類型的相互作用影響著深層滲漏甚至地下水補給；半乾旱沙地不同植被覆蓋類型下的深層滲漏過程主要受降水量和持續時間的影響（圖2）。無植被沙區深層滲漏量對降水事件的響應敏感度顯著高於有植被覆蓋的沙區；流動、半流動、半固定、固定沙地年平均滲漏補給係數分別為53.3%、9.9%、7.3%和4.7%（圖3）。深層滲漏量與固沙植物物種豐富度和高度呈弱的負相關，與植被蓋度和地上總生物量呈强的負相關（圖4）。該研究結果表明，半幹旱沙地固沙植被恢復、以及覆蓋度和地上生物量的新增顯著减少了深層滲漏乃至地下水的補給量。囙此，在固沙植被恢復過程中要綜合考慮植被類型、覆蓋度和生產力等因素，减少降水的間接消耗以回補日益减少的地下水資源。
該成果以Restoration of sand-stabilizing vegetation reduces deep percolation of precipitation in semi-arid sandy lands，northern China為題發表於中科院一區Catena（IF2021=5.198）上。西北研究院生態與農業研究室奈曼沙漠化研究站劉新平副研究員為論文第一作者和通訊作者；何玉惠助理研究員、孫姗姗博士研究生、張銅會研究員和羅永清副研究員作出重要貢獻。該研究獲國家自然科學基金（41801076；41371053）、中國科學院戰略性先導科技專項（XDA26020104-01）和中國科學院科技扶貧項目（KFJ-FP-202104）的共同資助。
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圖1大型地下觀測室實景與示意圖
圖2生長季降水及深層滲漏動態
圖3不同植被類型條件下的年和生長季平均滲漏係數
圖4深層滲漏與地上總生物量和植被蓋度的關係