温带混交林林窗边缘效应对上层树木液流密度的影响及其生态水文意义

本研究针对森林管理中的关键科学问题，通过监测温带混交林0.1-1公顷林窗边缘63株优势树种（红枫、山核桃、鹅掌楸、红白栎）的液流密度（Js），发现林窗创建3-4年后，边缘树木虽径生长增加但Js无显著变化，且物种间差异主导水分利用格局（中生树种Js平均比栎类高43%），为森林结构-水文过程耦合机制及气候变化下的可持续管理提供新见解。

　　

在气候变化加剧森林干扰的背景下，林窗创建作为重要的生态管理手段，其边缘效应对森林水文过程的影响机制尚不明确。美国农业部林业局南方研究站等机构的研究团队在《Agricultural and Forest Meteorology》发表论文，首次系统评估了美国南阿巴拉契亚混交林不同大小林窗（0.14 vs 0.96公顷）边缘30米梯度内上层树木的水分利用策略。

研究采用热消散探针法连续两年监测63株树木的液流密度（J_s），结合微气象（气温T_a、蒸汽压亏缺D）和土壤水分数据，通过ANCOVA模型分析物种、距离、林窗大小的交互效应。关键技术包括：1）Granier型热探针多点部署（10/20mm探针适配环孔/散孔树种）；2）Baseliner软件校准低流量数据；3）参考液流密度（J_ref）模型量化水分利用效率；4）径向生长与液流耦合分析。

【微环境特征】数据显示林窗内D和T_a日波动较森林内部高30%，但土壤水分无显著限制（>20%），坡度（65-80%）和石质土加剧了树种间变异。

【液流动态】核心发现有三：1）日尺度上鹅掌楸峰值J_s显著高于栎类（197 vs 102-129 g H₂O cm^-2 d^-1），但边缘与内部树木无差异；2）月际分析显示5月J_ref比7-8月低34%，但边缘树木未表现更早萌发；3）单株蒸腾量主要受DBH驱动（R²=0.82），鹅掌楸日均耗水达112升，是山核桃的6倍。

【讨论启示】该研究颠覆了"边缘树木必然增加蒸腾"的传统认知，揭示：1）成熟树木通过深层根系和保守用水策略（如栎类维持60-70%最大J_s）缓冲微气候变化；2）直径生长增加48%但水分利用不变，暗示碳分配向地上部分偏移；3）中生物种主导的林分未来水分需求可能提升43%，这对干旱频发区的橡树恢复管理具有预警意义。研究为预测气候变化下森林水碳平衡提供了关键参数，证实结构复杂性管理不会短期加剧水分竞争，为生态-水文协同管理奠定理论基础。