将沿海沙丘中尺蛾和植物的分类多样性与生态特征联系起来：来自地中海长期生态研究站（LTER）的见解

《Ecological Indicators》：Linking taxonomic diversity and ecological traits of geometrid moths and plants in coastal dunes: Insights from a Mediterranean LTER site

树苗灌溉阈值基于生态生理学指标的研究。通过温室和野外实验，使用树径缩胀仪监测水分胁迫，建立了欧洲三种常见树种（欧洲山毛榉、英国栎和花旗松）的灌溉下限（夜间茎水储备未恢复）和上限（12%木质部导水率损失）阈值。结果显示灌溉可降低干旱胁迫，在2023-2024年试验中有效减少60-85%的灌溉需求。研究为气候变化下森林重建提供了精准灌溉策略，建议结合气象预报和遥感技术扩展应用。

　　近年来，欧洲森林因干旱、风暴和昆虫侵害等极端气候事件遭受了严重破坏，这使得重新造林成为一项紧迫的任务。然而，缺乏深根系统的幼树在干旱条件下极为脆弱，尤其是在土壤保水能力差的开垦林地。在干旱期间，灌溉能够有效减少幼树死亡率，保障重新造林工作的成功。然而，直到现在，灌溉在中欧林业中并不是一个关键议题，因为过去干旱现象较少，因此没有建立灌溉阈值。为填补这一空白，我们开展了研究，利用田间和温室实验，提出了三种常见树种（欧洲山毛榉、欧洲栎和北美红杉）的生态生理驱动型灌溉阈值。这些阈值可以通过简单的树干测量记录进行估算，为紧急灌溉提供了依据。

### 研究背景与意义

过去十年中，欧洲森林遭受了严重的干旱影响，尤其是在德国和日本等地。这些干旱事件不仅导致了大量森林的损失，还引发了严重的生态问题，如林地退化、营养流失以及草本植物的扩展。这种现象尤其在开垦林地表现得更为明显，因为这些地区通常土壤贫瘠，水分保持能力差。因此，迫切需要有效的干旱缓解策略来提高重新造林的成功率。

在干旱条件下，幼树的水分供应成为关键因素。研究表明，干旱会降低树木的输导能力，从而影响其生存。灌溉可以作为一种有效的手段，但目前在林业实践中应用较少。这主要是由于过去干旱事件较为罕见，因此没有建立系统的灌溉策略。然而，随着气候变化的加剧，极端气候事件的发生频率正在上升，这使得灌溉策略的研究变得更加重要。

### 灌溉阈值的定义

为了确定灌溉的时机和需求，我们基于树干测量数据，提出了两个关键的灌溉阈值：**下限灌溉阈值（IT_low）** 和 **上限灌溉阈值（IT_up）**。IT_low 是当树木在夜间无法恢复其茎部水分储备时的指标，而 IT_up 则是当树干水分亏缺达到 12% 的输导能力损失时的临界点。灌溉需求以百分比形式表示，从 1%（IT_low）到 100%（IT_up）。

通过温室实验，我们发现土壤水分含量与灌溉需求之间存在显著的负相关关系（ρ = -0.85），并能解释其变化的 72%。而在田间验证中，灌溉需求与干旱条件之间的相关性虽显著，但较弱。这表明，虽然土壤水分是灌溉需求的主要驱动因素，但在实际应用中，还需要考虑其他环境变量，如蒸腾作用和空气湿度。

### 研究方法与实验设计

本研究选择德国的弗兰肯森林作为研究区域，该地区近年来因山毛榉树皮虫的侵袭和干旱导致了大面积的森林破坏。我们选择了该地区的 Eilaberg（EB）作为实验地点，该地点位于约 500 米海拔高度，土壤类型为低碱性的棕色土，土层较浅，保水能力差。在 EB，我们选择了三种常见的树种：欧洲山毛榉、欧洲栎和北美红杉，并将其分为三种处理：滴灌（I）、未灌溉（U）和铺木屑（C）。滴灌处理的树木每天获得 2.8–4 升的精确灌溉，而未灌溉和铺木屑处理的树木则没有额外的水分供应。

为了评估树木的水分状况，我们在每棵树上安装了树干测量仪（dendrometer），这些设备能够连续记录树干直径的变化。我们通过树干直径的变化来推断树木的水分亏缺情况，其中夜间树干直径的变化反映了树木的水分恢复能力。此外，我们还利用温室实验中获取的数据，结合土壤水分和树干水分亏缺的关系，确定了灌溉阈值。

### 实验结果

在温室实验中，我们发现树木的水分亏缺（TWD）呈现出明显的日变化模式，白天树干直径缩小，夜间则恢复。对于未灌溉的树木，随着干旱的加剧，TWD 增加，最终达到临界点（IT_up）。而滴灌处理的树木则表现出较低的水分亏缺，甚至在某些情况下恢复了水分储备。这一结果表明，灌溉能够有效缓解干旱对幼树的影响。

在田间实验中，我们观察到树木的水分亏缺与干旱条件之间存在显著但较弱的相关性。这可能是由于土壤结构、微气候条件和其他环境因素的复杂性所致。然而，灌溉确实降低了树木的水分亏缺，表明其在缓解干旱影响方面具有积极作用。

### 讨论与展望

本研究提出的灌溉阈值具有重要的应用价值，尤其是在干旱频繁的地区。通过监测树干水分亏缺的变化，可以更精确地判断何时需要灌溉，从而实现资源的高效利用。此外，我们的方法还考虑了不同树种的生态生理特性，为不同树种提供了个性化的灌溉策略。

然而，本研究也存在一定的局限性。例如，灌溉阈值的确定依赖于温室实验中的极端干旱条件，而在实际田间环境中，这些条件可能并不完全适用。因此，未来的研究需要在更广泛的环境中验证这些阈值，并考虑不同树种的生态特性。此外，灌溉量的确定也需要进一步研究，以确保既不过度灌溉，也不导致树木对干旱的适应性下降。

### 结论

本研究为干旱频发地区的重新造林提供了科学依据，提出了基于树干水分亏缺的灌溉阈值，有助于提高幼树的存活率和森林恢复的效率。随着气候变化的加剧，这些阈值的推广和应用将为林业管理提供重要的支持。未来的研究应进一步探索不同树种的灌溉需求，并结合遥感技术，实现对大面积森林的实时监测和管理。