综述：南非商业桉树耗水量与生产力研究四十年：从田间试验到人工智能遥感（1985—2025）

《Southern Forests: a Journal of Forest Science》：Four decades of Eucalyptus water use and productivity in South Africa (1985–2025): progress, innovations and emerging frontiers

　　

摘要

在全球范围内，桉树种植园在通过供应工业原木而促进社会经济发展方面日益发挥重要作用。然而，桉树的耗水量（WU）仍然是一个有争议的问题，其对水资源的影响已被广泛记录。本综述综合梳理了过去四十年（1985—2025年）南非对商业桉树物种耗水量和生产力研究的相关成果，同时借鉴了国际研究的见解。本研究采用了系统综述方法。综述首先探讨了20世纪80年代中期针对大叶桉（Eucalyptus grandis W.Hill ex Maiden）的早期桉树耗水量研究，重点介绍了关键发现以及这些发现如何塑造了南非后续的耗水量研究方向。进入21世纪初，耗水量和水分利用效率（WUE）的研究重点从大叶桉转向了丁氏桉（Eucalyptus dunnii Maiden）和无性系杂交种。本文呈现了这些研究的关键成果，包括桉树可能利用的水源类型。2010年之后，人工智能（AI）和卫星影像等技术的进步使桉树耗水量研究从单样地测量转变为区域乃至全球尺度的耗水量估算。这一发展显著拓展了全球耗水量与生产力研究的范围和精度。然而，这些技术在南非商业桉树种植园中仍处于发展阶段。与此同时，种植园木材水分生产力（PWP_WOOD）被提出作为衡量桉树生产力的更适宜指标，以替代传统的水分利用效率。尽管耗水量研究取得了显著进展，但仍存在关键性空白，包括：需要开展长期的桉树耗水量研究；扩展耗水量研究网络以涵盖不同管理实践，如种植密度和林学经营制度；覆盖更广泛的气候、土壤、树种和郁闭度条件；更广泛地采用PWPWOOD作为生产力替代指标；以及开发基于人工智能和遥感的模型以估算南非条件下桉树的耗水模式，并辅以实地观测数据进行地面验证。本综述系统整合了四十年的研究进展，并提出了一套面向未来的框架，旨在加强南非的耗水量研究工作。