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期刊：Global Change Biology
题目：Balancing water yield and water use efficiency between planted and natural forests: a global analysis
作者：Shulan Sun, Wenhua Xiang*, Shuai Ouyang, Yanting Hu, Changhui Peng
时间：2024-9-27
DOI：https://doi.org/10.1111/gcb.17561
森林生态系统功能和服务高度依赖于碳固存与水消耗之间的有效平衡，而这一平衡对减缓全球气候变化至关重要。近年来，人工林因其在碳固存和木材生产方面的关键作用，愈发受到广泛关注。然而，大面积造林与再造林活动可能对局部水平衡产生不利影响。由于气候条件及林分特征（如树种、森林覆盖、树高、基底面积、林龄）的差异，人工林对产水和水分利用效率的影响存在分歧，引发了关于森林-水关系的持续讨论，尤其是在干旱或洪涝频发的地区。
研究需突破的瓶颈
(1) 明确人工林和天然林在不同气候区域中产水量、水分利用效率的差异；
(2) 探索这些差异如何受到林分特征、树种以及生态系统结构复杂性的影响；
(3) 识别这些差异在哪些气候区域更为显著，并为该地区的水资源管理和造林策略提供科学依据。
研究数据和方案
本研究利用有关人工林和天然林产水的112篇文献中946条数据（其中，人工林492条，天然林454条）（图1），基于干旱指数（AI），将研究区域划分为干旱区（AI≤0.5）、半湿润区（0.5<AI≤0.65）和湿润区（AI>0.65）三个气候区，重点探讨了人工林与天然林在不同气候区产水和水分利用效率的分布情况。具体而言，湿润区共有750条数据（其中人工林占53.5%，天然林占46.5%），半湿润区共有90条数据（人工林占47.8%，天然林占52.2%），干旱区则有106条数据（人工林占45.3%，天然林占54.7%）。
图1 全球研究样点分布
核心结果和关键发现
（1） 全球人工林和天然林平均产水系数分别为0.29和0.34。与天然林相比，人工林在干旱区、半湿润干旱区和湿润干旱区的产水系数均低于天然林（p<0.05）（图2），而水分利用效率仅在干旱区高于天然林（p<0.01）（图3）；
（2） 人工林在林分特征（林分密度、平均树高、叶面积指数和胸高断面积）的产水系数和水分利用效率均显著低于天然林（p<0.05）（图4和图5）。人工林和天然林的产水量和水分利用效率在林分密度为1000-2000株/公顷范围内均可达到最大（图4和图5）；
（3） 人工林产水系数主要受树木生长相关因子（即树高、胸径）的控制，天然林产水系数主要受林分结构（即LAI、林分密度、胸径）的影响（图6）；与天然林相比，人工林水分利用效率对气候更敏感（图7）。