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低土壤湿度和高蒸气压差（VPD）会造成植物水分胁迫，并导致各种干旱反应，包括蒸腾作用和光合作用的降低。当土壤湿度低于临界土壤湿度阈值时，生态系统会从能量限制过渡到水分限制，因为气孔会关闭以缓解水分胁迫。然而，在生态系统尺度上，这些阈值背后的机制仍不甚明了。 在这里，通过分析全球临界土壤湿度阈值的观测结果，我们发现土壤质地在通过土壤导水率曲线调节生态系统水分限制的开始方面起着重要作用，而土壤导水率曲线的陡度随沙粒含量的增加而增加。这阐明了土壤质地如何影响生态系统对 VPD 和土壤水分的敏感性，砂质土壤中的生态系统对土壤干燥相对更敏感，而粘质土壤中的生态系统对 VPD 相对更敏感（图3）。出于同样的原因，砂质土壤中的植物适应水分限制的潜力有限，这对气候变化如何影响陆地生态系统产生了影响(图4)。 总之，虽然植被与大气的交换是由大气条件驱动并由植物调节介导的，但其命运最终取决于土壤。![]()
图1.土壤和植物水力学在生态系统水分限制中的相对重要性随土壤质地的不同而变化![]()
图2.土壤导水率控制着生态系统水分限制的临界土壤水阈值![]()
图3.土壤质地决定了 VPD 和土壤湿度的相对重要性![]()
图4. 全球土壤湿度阈值对气候变化的敏感性取决于土壤质地
这项研究证明了土壤水力特性在当前和未来蒸发需求下形成生态系统水分限制的全球重要性，并提供了生态系统干旱响应的新见解。土壤水力特性可能会影响当前和未来陆地生态系统功能的许多方面，如干旱引起的植被死亡、生态系统对干旱的恢复能力以及通过陆地-大气反馈作用产生的极端气候。因此，对陆地水循环、陆地碳汇和生态系统对 VPD 与土壤湿度的敏感性的预测应包括有关土壤水力特性的更详细信息。此外，由于生态系统预计将从能量限制广泛转向水分限制，因此土壤的全球相关性在未来将会增加。总之，鉴于土壤对全球生态系统水分限制的巨大影响，我们建议深入研究陆地生态系统中"隐藏的一半"。更好地了解影响生态系统水分限制的机制并将其参数化，最终可能有助于保护易受干旱影响的重要生态系统，尤其是在未来气候条件下。
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