综述：树木特征对欧洲农林业系统土壤水文物理性质影响的系统评价

本综述系统分析了40项研究，揭示欧洲农林业系统（EAFS）中木本植被通过降低土壤容重（bulk density）、提升孔隙度与水力传导度（hydraulic conductivity），显著改善土壤水文物理性质（HPSP）。林牧系统（silvopastoral）提升地中海地区土壤持水性，树篱/防护林（hedgerows/shelterbelts）有效减少地表径流与侵蚀。研究强调需关注树种年龄、空间配置与管理实践的差异性，并呼吁标准化监测以优化气候适应性农业策略。

　　

引言

土壤水文物理性质（Hydrophysical Soil Properties, HPSP）是维持农业可持续性与生态系统韧性的核心要素，直接影响土壤-水动力学、养分循环及土壤健康。尽管农林业（Agroforestry）在缓解土壤退化方面的潜力已被广泛认可，但针对欧洲语境下其如何具体影响HPSP的系统性总结仍属空白。本综述通过系统分析40项研究，旨在填补这一知识缺口，为优化农业景观管理提供科学依据。

树木在林牧系统中对HPSP的影响

研究显示，北欧地区的林牧系统（Silvopastoral Systems）普遍提升了HPSP指标。例如，土壤含水量（Soil Water Content, SWC）、渗透能力与水分滞留性均得到增强，这归因于木本植物根系活动促进孔隙结构发育与有机质积累。然而，一项研究指出树木冠层下土壤可能因蒸腾作用导致局部干燥，凸显了水分竞争的复杂性。

地中海地区的林牧系统则表现出显著的环境特异性。树木的存在明显调节土壤湿度空间分布：靠近树木的区域常因遮荫与凋落物覆盖而提高持水性，但密集根系也可能加剧水分竞争。研究一致报告土壤容重降低与孔隙度增加，尤其在团聚体稳定性高的区域，印证了木本植被对土壤结构的改良作用。

林耕系统与树篱/防护林的水文效应

林耕系统（Silvoarable Alley Cropping）的研究相对有限，但数据表明树木行内土壤含水量与渗透率显著高于作物行间。年轻系统（<5年）中树木深细根系的发育可优化深层水分利用，但初期可能加剧土壤干燥。随系统成熟，水分再分配机制（如水力提升，Hydraulic Lift）逐渐凸显，缓解作物缺水压力。

树篱与防护林系统（Hedgerows/Shelterbelts）表现出最强的局地化效应。这些线性结构有效降低容重、减少地表板结，并提升水力传导度，从而抑制径流与侵蚀。其效益随距离增加而衰减，强调空间配置的重要性。研究还观察到微孔隙流主导的水分运动模式，进一步印证了土壤结构的功能性改良。

作用机制与变异因素

木本植被改善HPSP的机制多元且协同：

• •
  有机质输入：凋落物与根系沉积促进团聚体形成，增加孔隙度；
• •
  生物孔隙构建：土壤动物（如蚯蚓）与根系活动形成大孔隙网络，增强优先流（Preferential Flow）；
• •
  微气候调节：冠层遮荫减少蒸发，凋落层抑制地表密封；
• •
  水文再分配：深层根系通过水力提升向表层输水，缓冲干旱压力。

然而，效应强度受树种年龄、物种组成、空间布局及管理措施（如修剪强度）显著影响。例如，地中海地区的dehesas系统中，树木集群布置比均匀分布更利于水分渗透；而北欧研究多聚焦于农林业与单作对照的简单对比，缺乏对深层土壤或连续监测的探索。

研究局限与未来方向

当前研究存在明显空白：

1. 1.
   深度与时间尺度不足：多数研究集中于表土（0–30 cm），缺乏对深根层（≥50 cm）的探查；监测多以季节为单位，罕见连续高频记录；
2. 2.
   地理偏见：中西欧研究主导，中东欧数据稀缺，限制了结论的普适性；
3. 3.
   方法论异质性：测量技术（如入渗仪类型、水力传导度测定方法）与采样深度不统一，阻碍跨研究比较；
4. 4.
   控制组设计单一：仅1项研究包含森林对照，难以评估系统真实生态效能；
5. 5.
   水力提升机制未量化：北欧地区尚无直接实验证据支持该现象。

未来需通过长期多学科合作，建立标准化协议，并深化对树种多样性、密度调控及地下水互动的研究。

实践意义

农林业系统通过改良HPSP，为应对地中海地区水资源短缺与土壤退化提供了自然解决方案。关键管理策略包括：

• •
  根系修剪与密度优化：平衡树木与作物的水分竞争；
• •
  空间设计适配本地环境：依据气候-土壤条件配置树篱或分散式布局；
• •
  深化监测维度：整合深层土壤与地下水动态评估。

结论

欧洲农林业系统通过木本植被的引入显著优化了土壤水文物理功能，但其效应受系统类型、树种特性及管理实践的调控。未来研究需突破时空尺度局限，强化机制探索与标准化实践，以充分发挥农林业在可持续农业与气候适应中的潜力。