第八届青年地学论坛

由于浅层土壤水分受限，干旱区多发育深根系的地下水依赖型植物。此类植物根系塑性高，水利用策略灵活，可以根据土壤水分条件动态调整根系深度。随着水分胁迫程度的变化，植物水分来源在土壤水与地下水之间进行转换，该水文循环路径被称作地下水-土壤-植物-大气连续体(GSPAC, Groundwater-Soil-Plant-Atmosphere Continuum)。然而，目前大多数陆面过程模型对根系动态适应过程刻画不足，导致干旱区植被蒸散通常被显著低估。本研究，我们通过改进Hydrus-1D模型的根系模块，分析了不同的根系分布（通用和实测）和动态（静态和生长）对地下水依赖型植被蒸散模拟的影响。结果显示，在静态根系情景下，相比通用根系剖面，采用基于调查的根系剖面模拟的蒸散发的均方根误差（RMSE）减少了约39%；通过引入水分补偿方案，可以在一定程度上提升模型模拟效果，但是在参数率定方面存在一定困难。采用动态根系方案的模型可以很好的反演植被蒸散，其RMSE比静态模型低40%～70%，纳什效率系数达到0.94，证明了根系对水分条件的动态适应过程是干旱区植物应对水分胁迫的重要途径。此外，多情景模拟结果显示植被ET与地下水位下降率（RGWD）之间存在非线性关系，即随着RGWD的增大，植物对水分条件的适应性呈现出三个不同的阶段：无胁迫、可适应和不可适应，并且植物对水胁迫的适应性随着根系生长速度的下降而下降。本研究明确了根系动态过程在植物对水胁迫反应中的重要作用，并建议在地球系统模型中对根系适应过程给予更多关注。

植被变化,干旱,植物根系,水分胁迫