在降水不足的時(shí)期，有限的可用水在何處以及如何分配，還有哪些可能性可以改善土壤和景觀的保持力?萊布尼茲淡水生態(tài)與內(nèi)陸漁業(yè)研究所(IGB)的DörtheTetzlaff和她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，植被對(duì)此具有重大影響。研究人員正在調(diào)查景觀中水的存儲(chǔ)，分配和質(zhì)量。以施普雷河下游集水區(qū)勃蘭登堡州干旱敏感的DemnitzerMühlenfließ為例，他們量化了2018年干旱期間及干旱后不久可見(jiàn)和不可見(jiàn)的水流。

勃蘭登堡的年降雨量為每平方米560升。這使勃蘭登堡州成為德國(guó)降雨量最少的地區(qū)。在2018年，每平方米有390升水，這比平時(shí)減少了約40%的降水。

即使在“正常”氣候條件下，約90%的降水也會(huì)釋放回大氣中，并且不會(huì)流入地下水或河流。今天該地區(qū)的地下水位顯示，由于2018年降水不足導(dǎo)致的水位下降無(wú)法在生長(zhǎng)季節(jié)之間恢復(fù)到正常狀態(tài)。

土地使用對(duì)水資源管理至關(guān)重要

DörtheTetzlaff是IGB的研究員，也是柏林洪堡大學(xué)(University of Berlin)生態(tài)水文學(xué)教授。她和她的團(tuán)隊(duì)研究了不同土壤和土地用途下蒸發(fā)和地下水補(bǔ)給的過(guò)程是如何不同的。

“由于當(dāng)前干旱加劇造成的氣候危機(jī)，我們需要了解不同植物的用水量。作為研究人員，我們問(wèn)自己：我們可以運(yùn)用可持續(xù)的土地利用來(lái)控制水消耗，并使整個(gè)景觀更適應(yīng)極端氣候嗎?這些這些發(fā)現(xiàn)是滿足糧食生產(chǎn)和供水需求的基礎(chǔ)。”DörtheTetzlaff解釋了自己從事研究課題的動(dòng)機(jī)。

森林土壤比草原干燥

在DemnitzerMühlenfließ，研究小組調(diào)查了該地區(qū)兩個(gè)典型的土地利用地點(diǎn)：一個(gè)混合的森林地帶沙土和一個(gè)深的生根區(qū)。和草地，土壤較肥沃，生根區(qū)較淺。森林的土壤是非常干燥，這是由于土壤和植物的特性。

例如，干旱期間，在森林的砂土的最上面的米包含每米僅37升2，并在草原有每米多達(dá)146升的水2。森林的樹(shù)梢/樹(shù)冠遮蓋了部分雨水，雨水直接從樹(shù)葉中蒸發(fā)而從未到達(dá)地面。此外，沙質(zhì)森林土壤使水更快地流過(guò)土壤并減少了水的存儲(chǔ)。降雨更深地滲透到土壤中，但在生長(zhǎng)季節(jié)被樹(shù)木吸收，然后才進(jìn)入地下水。

在草原之下，水不斷補(bǔ)充地下水。土壤可以儲(chǔ)存更多的水。由于植物僅從上層土壤中取水，因此導(dǎo)致了“較舊的”土壤水。

“我們能夠表現(xiàn)出多么糟糕勃蘭登堡店沉淀的風(fēng)景，限制抗旱性。森林的我們調(diào)查的類型是典型的北歐平原，這是悲傷地看到，即使是天然混交林從干旱極大的痛苦。對(duì)于以針葉樹(shù)為主的經(jīng)濟(jì)使用的森林，情況甚至更糟。事實(shí)上，勃蘭登堡州的針葉樹(shù)死亡率現(xiàn)在很明顯。”特茲拉夫團(tuán)隊(duì)的博士生Lukas Kleine說(shuō)。

“澆水”-農(nóng)業(yè)如何利用研究成果

研究人員與農(nóng)業(yè)和林業(yè)部門合作，將他們的研究結(jié)果付諸實(shí)踐。他們最重要的合作伙伴之一是Gut&Bösel的所有者BenediktBösel。農(nóng)業(yè)控股公司Gut&Bösel測(cè)試和開(kāi)發(fā)了可再生農(nóng)業(yè)和林業(yè)的多功能土地利用概念，并證實(shí)了IGB研究人員的觀察結(jié)果：“土壤和土壤健康的再生是我們這一代最大，最重要的任務(wù)。為此，我們需要農(nóng)業(yè)和林業(yè)方面的創(chuàng)新解決方案來(lái)解決問(wèn)題的根源，而不僅僅是消除癥狀，只有這樣，我們才能根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性采取行動(dòng)，我們正在嘗試根據(jù)教授的發(fā)現(xiàn)開(kāi)發(fā)這些解決方案特茲拉夫的團(tuán)隊(duì)，等等。”

“我們看到，在2019年和2020年為止的進(jìn)一步干旱季節(jié)之后，地下水位將繼續(xù)下降。由于冬季的降雨量少，植被仍然無(wú)法恢復(fù)。不幸的是，我們距離'為了提高勃蘭登堡州生態(tài)系統(tǒng)對(duì)干旱和其他氣候變化的抵抗力，必須采取措施促進(jìn)地下水的補(bǔ)給并創(chuàng)造可以儲(chǔ)存更多水的土壤，我們的結(jié)果強(qiáng)調(diào)了植被在此類環(huán)境發(fā)展中的核心作用。策略”，DörtheTetzlaff說(shuō)。

景觀中的水：藍(lán)色和綠色的水

研究人員區(qū)分了所謂的藍(lán)色水，藍(lán)色的水充滿了湖泊，河流和含水層，可以立即用于供水;綠水直接受植被影響，被植物吸收后通過(guò)蒸發(fā)和蒸騰作用返回大氣。DörtheTetzlaff和她的團(tuán)隊(duì)正在研究藍(lán)色和綠色水通量之間的相互作用。他們正在分析關(guān)鍵區(qū)域發(fā)生的情況以及植被對(duì)整體水情的影響。

關(guān)鍵區(qū)域-地球的薄薄，充滿活力和生命的皮膚

在冠層，土壤和地下水之間延伸的土層稱為臨界區(qū)。長(zhǎng)期以來(lái)，這是一個(gè)“黑匣子”。特別是，由于科學(xué)將重點(diǎn)放在藍(lán)色水通量上，因此植物在水分配中的作用被忽略了。”

在這項(xiàng)研究中，研究人員研究了臨界區(qū)中具有穩(wěn)定同位素的水通量。水中的穩(wěn)定同位素可以用作“標(biāo)記”來(lái)確定水的流動(dòng)路徑，年齡和來(lái)源。為了全面理解，不僅重要的是景觀中絕對(duì)的水流量，而且重要的是，水在現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)多長(zhǎng)時(shí)間以及需要使用的流動(dòng)路徑。當(dāng)這些信息與植被動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)整合在一起時(shí)，基于示蹤劑的建?？梢越沂旧鷳B(tài)水文學(xué)系統(tǒng)中一些最重要的過(guò)程，例如植物從何處以及以什么速率從土壤中吸水。