在国家自然科学基金项目资助下，中国科学院西北生态环境资源研究院（筹），即原中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，沙坡头沙漠试验研究站研究员王新平与合作者在荒漠生态系统生物量与土壤水分的动态耦合研究方面取得重要进展，相关研究成果于6月5日在PNAS即美国《国家科学院院刊》上在线发表。

生物量反映了生态系统尺度上植物对土壤水分的竞争力及适应干旱生境的能力，是表征植被稳定演替的理想指标，也是揭示未来气候（降水格局）变化情景下荒漠生态系统可持续性的基础。

基于沙坡头站对研究区降水、土壤水分、植物群落特征的长期观测资料，研究人员在分析降水随机分布、植物光合及气体交换特征的基础上，综合考虑冠层截留、土壤导水率及凋萎系数对水分传输及土壤有效水分的影响，确定了单位生物量碳增长、碳损失和蒸腾耗水等关键参数，刻画了具有高度时间依赖性的生物量动态概率分布特征。同时，利用试验观测的植物冠幅与群落盖度、根幅与冠幅的比例关系，在空间上对生物量—土壤水分动态耦合关系进行尺度转换，构建了耦合土壤水分的植被生物量动态微分方程。

对比分析表明，在植物生长周期不变的前提下，当降水日数增加10%，降水日的日平均降水量也增加10%时，模型预测的土壤水分未发生明显变化，而生物量将增加约25%，降水增加主要补偿了植被的蒸腾耗水（生物量增加）。因此，未来气候（降水格局）变化对植被的影响将大于对土壤水分的影响。