近年来，土壤水分亏缺导致三北防护林衰退死亡问题受到广泛关注，但防护林退化与土壤水分动态的相互作用机制尚不清楚。小叶杨是三北防护林工程常用树种之一，确定小叶杨退化与土壤水分之间的响应关系对于三北防护林建设管理具有重要意义。

　　针对上述问题，我校水保学院信忠保副教授团队，以河北坝上地区小叶杨人工林为研究对象，通过对不同退化程度小叶杨人工林土壤水分近4年连续定位观测，对退化小叶杨林地土壤水分动态特征及其影响因素进行了系统分析，取得了以下新认识。

　　深层土壤水分受土壤性质影响，土壤砂粒含量越高、容重越大，土壤水分条件越差，小叶杨退化程度也越严重。因立地条件不佳，小叶杨对干旱灾害抵抗力差，导致在干旱期间发生退化、甚至死亡现象。退化小叶杨非生长季深层土壤相对有效含水率远低于土壤水分亏缺阈值。

图1 不同退化程度小叶杨土壤相对有效含水率

　　随小叶杨退化，蒸腾量和林冠截留量减少，穿透雨增加，雨季土壤水分补给增加，浅层（0-80 cm）土壤水分有恢复现象。与健康小叶杨（94.7±26.2 mm）相比，严重退化（114.1±29.9 mm）和死亡的小胡杨（128.0±35.7 mm）浅层土壤蓄水量分别恢复了19.4 mm和33.3 mm。但深层（80~160 cm）土壤水分难以恢复，干土层中断了土壤水分垂直运动，干土层平均土壤含水量仅为9.3~11.95%。

　　轻度退化小叶杨通过减少叶片蒸腾来限制水分胁迫对其生长的影响，对土壤水分有补偿性调整现象，土壤水分状况较好。小叶杨中度退化是土壤水分亏缺的关键信号，干土层长期分布在中度退化、严重退化和死亡的小叶杨人工林。

图2不同退化程度小叶杨土壤干燥指数剖面分布

　　研究建议，在小叶杨人工林中度退化发生前应尽快采取有效管理措施，避免土壤水分亏缺和干土层的形成。解决和缓解土壤水分枯竭的最佳方法是对中度退化小叶杨人工林进行间伐，这将最大限度地减少土壤干燥以维持森林的长期可持续性。对于严重退化和死亡小叶杨人工林，浅层土壤水分恢复程度更高，表明退化小叶杨人工林需要更多的水分和时间来恢复原始土壤水分状态。未来，全球气候变化可能进一步加剧半干旱地区干旱风险，林分更新时应种植更耐旱树种。

　　研究成果以“Deep soil water deficit causes Populus simonii Carr degradation in the three north shelterbelt region of China”为题，发表于水文学领域国际著名期刊Journal of Hydrology。我校水保学院硕士研究生梁潇瑜为第一作者，信忠保副教授为通讯作者。研究工作得到中央高校基本业务费项目（2017ZY02）、国家自然科学基金项目（42177319、41877539）和北京市教育委员会生态修复工程交叉学科等多个科研项目联合资助。

　　论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.128201