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生态系统的水循环指地球上的水连续不断地变换地理位置和物理形态（相变）的运动过程。又称水分循环或水文循环。地球上的水包括海洋中的水、大陆上的水、大气中的水及地下水等，以汽态、液态和固态形式存在。水循环可以描述为如下的图式：在太阳辐射能的作用下，从海陆表面蒸发的水分，上升到大气中；随着大气的运动和在一定的热力条件下，水汽凝结为液态水降落至地球表面；一部分降水可被植被拦截或被植物散发，降落到地面的水可以形成地表径流；渗入地下的水一部分从表层壤中流和地下径流形式进入河道，成为河川径流的一部分；贮于地下的水，一部分上升至地表供蒸发，一部分向深层渗透，在一定的条件下溢出成为不同形式的泉水；地表水和返回地面的地下水，最终都流入海洋或蒸发到大气中。（见图）
环节水循环是多环节的自然过程，全球性的水循环涉及蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循环以及多种形式的水量贮蓄。
蒸发是水循环中最重要的环节之一。由蒸发产生的水汽进入大气并随大气活动而运动。大气中的水汽主要来自海洋，一部分还来自大陆表面的蒸散发。大气层中水汽的循环是蒸发－凝结-降水-蒸发的周而复始的过程。海洋上空的水汽可被输送到陆地上空凝结降水，称为外来水汽降水；大陆上空的水汽直接凝结降水，称内部水汽降水。一地总降水量与外来水汽降水量的比值称该地的水分循环系数。全球的大气水分交换的周期为10天。在水循环中水汽输送是最活跃的环节之一。
中国的大气水分循环路径有太平洋、印度洋、南海、鄂霍茨克海及内陆等5个水分循环系统。它们是中国东南、误南、华南、东北及西北内陆的水汽来源。西北内陆地区还有盛行西风和气旋东移而来的少量大西洋水汽。
陆地上（或一个流域内）发生的水循环是降水－地表和地下径流－蒸发的复杂过程。陆地上的大气降水、地表径流及地下径流之间的交换又称三水转化。流域径流是陆地水循环中最重要的现象之一。
地下水的运动主要与分子力、热力、重力及空隙性质有关，其运动是多维的。通过土壤和植被的蒸发、蒸腾向上运动成为大气水分；通过入渗向下运动可补给地下水；通过水平方向运动又可成为河湖水的一部分。地下水储量虽然很大，但却是经过长年累月甚至上千年蓄集而成的，水量交换周期很长，循环极其缓慢。地下水和地表水的相互转换是研究水量关系的主要内容之一，也是现代水资源计算的重要问题。
类型及水交换周期水循环系统是多环节的庞大动态系统，自然界中的水是通过多种路线实现其循环和相变的。其范围可由地表向上伸展至大气对流层顶以上，地表向下可及的深度平均约1000米。全球性的水循环称为大循环，由海洋、陆地和一系列大小区域的水循环所组成。水循环按其发生的空间又可以分为海洋水循环、陆地水循环（包括内陆水循环）。因此，水循环的尺度大至全球，小至局部地区。从时间上划分，可以是长时期的平均，也可以是短时段的状况。相应的，研究水循环时，研究的区域可大至全球、某一流域，也可小至某一地域内的土壤或地下含水层内的水循环，时间也可长可短。
水循环使地球上各种形式的水以不同的周期或速度更新。水的这种循环复原特性，可以用水的交替周期表示。由于各种形式水的贮蓄形式不一致，各种水的交换周期也不一致（见表）。
研究意义当前已经把水循环看作为一个动态有序系统。按系统分析，水循环的每一环节都是系统的组成成分，也是一个亚系统。各个亚系统之间又是以一定的关系互相联系的，这种联系是通过一系列的输入与输出实现的。例如，大气亚系统的输出——降水，会成为陆地流域亚系统的输入，陆地流域亚系统又通过其输出——径流，成为海洋亚系统的输入等。以上的水循环亚系统还可以细分为若干更次一级的系统。
荒漠生态系统中的水循环过程极为关键，影响着物质和能量的积累、转化。水主要源于大气降水，形式多样，如雨、雪或雾凝结成水直接降落至地面，随后渗透入土壤。
在壤土或粘土构成的土壤中，水会形成明显的地面径流，流向低洼地带或近旁的河流、湖泊。然而，沙土、沙和砾质土壤上几乎没有地面径流现象。部分动物能够从自由水面吸取水分，再通过排泄物将这些水分带入荒漠土壤，但数量极为有限。
水分在荒漠土壤中分布两层。表层土壤（约20厘米深）中水分大部分通过土面蒸发而消失，特别是在高温季节最为显著。这部分水分在冬季、春季、秋季为植物浅层根系提供了部分水源。由于土壤质地粗糙，土壤下层水的散失量不大，适宜供植物深层根系利用。荒漠植物根系发达，能够在较大土体范围内获取水分。
植物吸收的水分部分转化为有机质，大部分用于蒸腾作用。土壤中的水分经过土面蒸发和植物蒸腾作用，大部分又返回到大气中。植物枯枝落叶和死体中的水分大部分也会蒸发至大气中，仅有少量渗透到土壤中。动物活动和生长发育需要水分，通过食物链最终从植物中获取，部分水分参与动物有机物形成，部分通过排泄物排出。动物排泄物中水分含量有限，大部分蒸发到空气中，小部分渗透到土壤中。
动物死体、排泄物和植物死体被微生物分解时，释放出一定量的水分。这部分水分一部分被微生物利用，一部分蒸发至空气中或渗透到土壤中。微生物活动过程中，也会有一部分水分散失到空气和土壤中。微生物死亡后，释放出的水分同样消失在空气中或渗透到土壤中，完成整个水循环过程。
荒漠是植被稀少或缺如的干旱地区，荒漠生态即指荒漠地区的生态环境。一般，年平均降水量在250毫米以下。水分的缺乏限制了绿色植物的生长以及一切直接或间接依赖绿色植物为生的动物和微生物。植物分布稀疏，几全为旱生种类。
人民网记者邹星
西安交通大学人居环境建筑工程学院二级教授、水循环与碳中和技术研究院院长金鹏康。受访者供图
“秦岭山地是我国中部面积最大的森林生态系统，其对周边城市排放的碳具有显著的中和作用。”近日，西安交通大学人居环境建筑工程学院二级教授、水循环与碳中和技术研究院院长金鹏康接受人民网记者专访，就秦岭生态环境治理如何与“双碳”目标相衔接展开分享。
金鹏康介绍，秦岭退耕还林还草工程实施以来，以天然林为主的森林资源得到全面保护，通过人工造林、封山育林、飞播造林、森林抚育等方式，不断加大秦岭生态修复力度，秦岭区域发生了“绿进黄退”的改变，实现了生态环境的根本性好转。
据统计测算，2022年，秦岭植被覆盖度达到87.6%，较2021年增加2.5%；释放氧气总量4699万吨，同比增幅1.8%；固碳量从2000年的10.86亿吨逐渐上升到2020年的14.33亿吨。森林覆盖率、植被释氧量、固碳量均呈逐渐上升趋势。
采访中，金鹏康以清洁能源、矿产资源和林业产业为例，讲述了秦岭地区着力培育优势特色产业，通过多种方式不断探索“两山”理念的丰富内涵及其实践路径，逐步实现生态经济化、经济生态化的绿色发展成就。“总体来看，秦岭生态保护进入了政策落地的窗口期、生态保护的攻坚期、生态发展的关键期‘三期叠加’新阶段。”金鹏康说。
无人机视角下的秦岭。西安市秦岭生态环境保护管理局供图
如何推进秦岭生态环境治理与“双碳”目标融合？金鹏康认为，须坚定不移贯彻新发展理念，以新质生产力发展、全面绿色转型为引领，以减污降碳为主抓手，加快形成资源节约和环境保护的产业结构、生产方式、生活方式与空间格局，坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路。
“要持续巩固生态系统碳汇能力，提升生态系统碳汇增量，强化国土空间规划和用途管控，稳定现有森林、草原、湿地、土壤、冻土、岩溶等固碳作用，持续增加秦岭森林面积和蓄积量。”金鹏康提出，应建立健全以国家公园为龙头，以自然保护区为主干，以森林公园和湿地公园为两翼，以天然林保护为基础，特色鲜明的秦岭保护地体系，同时积极开展耕地质量提升行动，提升生态农业碳汇，以更加有力的措施，加快推动秦岭生态空间颜值达峰、产能达峰，为实现碳达峰、碳中和贡献力量。
作为水循环领域的专家，金鹏康还强调了秦岭地区水资源高效开发与利用的重要性和紧迫性。他建议，强化六省一市环秦岭区域协作，联合实施城市群生态系统保护和水污染修复工程。通过用水系统集成优化、废水分质再生回用等过程，减轻废水治污减排压力；通过污水处理工艺优化、处理设施升级改造，大力推进城镇、工业和农业节水技术应用；通过提升污水资源处置与综合利用水平，实现供排水过程的碳替代。
同时，厚植绿色优势，增加水资源储存。“秦岭作为自然资源富集区，拥有丰富的固碳潜力和生物质能资源。应充分利用秦岭地区独特的地质、气候、生物、水系、土壤等天然条件优势，通过山水林田湖草沙联防联控与自然系统自净机制，强化水土保持与水源保护，提升水系涵养功能，让生态水塔永葆生机与活力。”金鹏康说。
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