编辑推荐：
造林（afforestation）是指在水文受限的 formerly open （先前开阔）生境中增加树木覆盖度的全球性土地利用转换方式，其驱动力包括木材与非木材林产品需求以及大气碳捕获。然而，增加的树木覆盖度会通过增强蒸散（evapotranspiratio
造林（afforestation）是指在水文受限的 formerly open （先前开阔）生境中增加树木覆盖度的全球性土地利用转换方式，其驱动力包括木材与非木材林产品需求以及大气碳捕获。然而，增加的树木覆盖度会通过增强蒸散（evapotranspiration）和减少下坡水产量而对水文循环产生不利影响，进而威胁农业生产和水依赖型生境。本研究评估了匈牙利干旱沙质高地上非本地树种刺槐（Robinia pseudoacacia）造林对相邻湿地水分补给的影响，并通过实验检验了森林疏伐能否恢复水文状态。研究发现，与草地高地相比，人工林由于降水的林冠截留（interception）和蒸腾作用增强，仅有少量水分渗漏至底土层。深层入渗的缺乏阻碍了生长季期间高地—湿地生态过渡带（ecotone）的侧向水分渗流。相反，研究人员在草地高地区域未检测到明显的侧向水流中断。森林疏伐（约40%的胸高断面积）未能显著改善水分可利用性，这可能是因为降低的截留和蒸腾效应被林下微环境的扰动以及林冠覆盖的快速恢复所抵消。研究人员得出结论：高地造林是该地区湿地丧失的重要贡献因子，且部分解决方案的有效性有限。研究人员建议重新审视该区域高地的林业策略并规划替代土地利用类型以促进土壤水分入渗。一种可能的方法是恢复原始的开阔生态系统，但在这些边际土地上支持太阳能开发也是一种可行选择。
研究背景方面，造林（afforestation）作为全球广泛存在的土地利用转换形式，指在历史发育为开阔生态系统的区域增加树木覆盖度，其驱动力涵盖木材与非木材林产品获取及大气碳捕获。然而，超出历史水平的树木覆盖度会带来一系列非期望的生态系统负服务（disservices），包括降低地表反照率（albedo effect）导致的增温效应、生物多样性丧失以及对水文状态的不利影响。尽管造林可保护土壤免受侵蚀并降低暴雨后洪峰流量，但越来越多的共识认为造林会减少流域下游的水产量，威胁湿地生态系统、灌溉依赖型作物生产及其他人类用水需求。这种负效应主要源于森林相较于开阔生态系统更高的蒸散量——林冠截留大量降水使其在到达地面前蒸发，而到达土壤表面的水分又因树木的蒸腾作用而更多损失。在水资源受限区域，这种水分损失尤为严重，因此需要审慎评估造林的潜在效益与弊端权衡，甚至需考虑降低现有森林覆盖度，这与当前全球普遍推崇的植树造林态度形成鲜明反差。
研究人员在匈牙利东北部Nyírség地区开展了此项研究。该区域属半湿润亚大陆性气候，年均降水量550–650 mm，年均温9–11°C，近年来呈现明显的干旱化趋势。土壤为粗颗粒砂质，有机质含量和持水能力均低。区域地形特征为大型沙质沙丘与风成冲积洼地相间，高差超过10 m。高地的潜在自然植被为森林草原（forest-steppe），由阔叶林斑块和旱生丛生草本草原构成；洼地则因接收来自相邻高地的侧向水流，形成常年湿润的泥炭化沼泽，庇护众多濒危的 cold-adapted relict （冷适型孑遗）物种。传统土地利用包括粗放式林业和草地管理，但近年来转变为密集式林业，通过开垦开阔地种植非本地树种刺槐（R. pseudoacacia）形成人工林。结合气候变化以及灌溉和公共用水的地下水开采，人工林蒸散增强导致广泛的地下水位下降，众多高保护价值湿地因此干涸。
关于研究的技术方法，研究人员选取了Nyírség地区两个约25年生、面积约2公顷的中龄刺槐人工林，其位于沙丘上并与湿地相邻。2021年2月按照标准林业规程对约半数林分进行疏伐，包括去除所有自发定居的木本种（如入侵种晚花稠桃 Prunus serotina）和部分栽植的刺槐，使胸高断面积减少40%。研究人员同时选取了具有相似地形但高地为草地（由灰白拂子茅 Corynephorus canescens 主导）、洼地湿地植被较完整的区域作为对照。主要测量包括：在三种生境类型（疏伐林分、未疏伐林分和开阔草地）设置降水收集管监测2021年2月至2022年5月的降水量；利用数码相机拍摄林冠照片并通过图像处理计算林冠覆盖度作为截留和蒸腾的代理指标；部署微气候传感器记录空气温度和相对湿度；使用便携式时域反射仪（TDR）在70 cm深度测量土壤含水量；在 upland–wetland ecotone 埋设土壤水分计进行连续监测，深度70 cm，作为侧向渗流的代理。数据分析采用R软件，包括Wilcoxon检验比较林冠覆盖度、广义可加模型（GAM）拟合日微气候变化、线性混合效应模型比较土壤含水量。
研究结果部分，"降水与林冠截留"显示，2021年2月至2022年5月期间开阔地累计降水量为582.5 mm，未疏伐人工林收集到374.1 mm，截留损失35.8%；疏伐人工林为404.5 mm，损失30.6%。"疏伐后林冠恢复"方面，2021年生长季初期疏伐林分林冠覆盖度平均比未疏伐林分低40.2%，差异显著（W = 0, p < 0.001）；但到7月，疏伐林分林冠快速扩展，平均差异缩小至4.3%，不再显著（W = 29, p = 0.123）。"微气候特征"表明，白天开阔草地比疏伐人工林平均高4.1°C、干燥5.5%，比未疏伐人工林高5.6°C、干燥10.9%；夜间则相反，开阔草地比疏伐人工林低2.5°C、湿润8.6%，比未疏伐人工林低2.3°C、湿润5.1%。疏伐与未疏伐人工林之间，白天温度相差1.6°C、湿度相差5.4%，夜间温度差异不显著但湿度仍显著低3.5%。"土壤含水量动态"显示，2021年2月三种生境土壤含水量无差异；7月生境类型解释了显著的土壤水分变异（F = 52.80, p < 0.001），疏伐和未疏伐人工林均显著低于草地（t ratio > 8.12, p < 0.001），但两种人工林之间无显著差异；到10月差异再次消失。"高地—湿地生态过渡带水分动态"中，生长季初期三种生境土壤重力含水量相近（约30 V/V%），表明沙丘向湿地的径流相似；但随林冠发育，5月起人工林生态过渡带水分含量下降约15%，此后基本维持恒定，直至秋冬补给恢复；疏伐与未疏伐人工林曲线轨迹相似，仅未疏伐者早3周开始干旱、恢复稍晚。相反，草地区侧向水分流全年基本未中断，生长季降幅不足5 V/V%。
讨论部分，研究人员首先指出尽管研究历时不足两年，未能充分反映年际天气变异，但仍明确发现森林覆盖显著减少了高地区域唯一的外部水分输入——降水。林冠截留超过降水量的三分之一，高于部分文献报道的刺槐截留率，可能与林下层较厚或降水年内分布有关。虽然森林疏伐预期可降低截留，但林冠的快速恢复使总体降幅有限。关于入渗水分的损失，林冠的微气候调节效应确实导致更凉爽湿润的白天环境、降低蒸发，但这无法补偿截留和蒸腾造成的水分损失，导致生长季期间主要根系分布层（0–60 cm）以下入渗减少。值得注意地，疏伐未能促进更多水分进入沙丘底土，这虽与较低活跃林冠覆盖度的蒸腾降低预期相符，但稳定日间微环境的破坏可能导致白天蒸发增强，同时疏伐后空气湍流增加也会加剧水分损失。更为稳定和持久的水分保持可能需要更大幅度的疏伐才能实现。研究结果支持首要假设，即造林沙丘坡面更高的蒸散损失与生态过渡带向湿地的水分输入下降相关联。虽然未直接测量侧向水流，但土壤含水量动态作为代理指标支持了流动格局变化，特别是该区域先前已证实存在沙丘向湿地的侧向水流。水分向湿地排泄的缺乏不仅限于生长季，且持续至秋季，直至12月才开始恢复，这是因为秋冬降水首先需要 recharge （ recharge ）底土层至田间持水量后重力水才能继续下渗。疏伐虽延缓了春季水分含量下降并略提前恢复时间，但随着林冠恢复，通过水量与未疏伐林分相似，且这种轻微效应难以在长期维持。在更干旱年份或整体气候干旱化情境下，林冠恢复可能受阻而有利于水分补给，但湿地总体水分输入仍将下降，尽管降幅较未疏伐时小。研究人员据此认为，有效恢复湿地水分供给可能需要更大间隙或完全移除人工林，但具体比例需未来研究明确，并需与现行法律许可相协调。同时引用澳大利亚 Murray–Darling Basin 大规模毁林导致地下水位显著上升、以及美国落基山脉20%疏伐无可见年径流效应的案例，强调尺度效应的重要性。研究人员指出，这些湿地的干旱化趋势至少部分归因于超出原始森林草原潜在木本覆盖度的不自然高森林覆盖。轻微疏伐难以解决此问题，因此建议重新审视针对水资源受限、低生产力高地造林策略，全球类似区域亦应如此。其他未受景观尺度水分状态威胁的区域应优先用于森林扩张，例如Nyírség周边曾被挤压在人工堤坝间狭长地带的河漫滩，依据欧盟自然恢复法（Nature Restoration Law）进行修复将提供广阔的造林空间。高地树木覆盖降低将直接促进低洼地区湿地恢复，并也使高地森林草原植被恢复成为可能，二者均将大幅提升生物多样性和生态系统服务。唯一缺点是局部木材产量降低，需在决策中权衡。刺槐另一重要生态系统服务是蜂蜜生产，但鉴于该区域刺槐人工林规模庞大（约22,700 ha）且已发生不受控制的逸生入侵，花蜜供给远超需求，而草原组分的本地植物如野豌豆属（Vicia）物种可部分替代。恢复的湿地和森林草原可用于欧盟大力补贴的粗放式放牧，但沙质沙丘易因过牧而退化侵蚀，故需考虑替代方案。依据欧盟自然恢复法修复的群落重要生境中，草原栎林和欧洲-西伯利亚草原均无需主动的林业或草地管理即可长期持续；若土地所有者追求更高经济回报，经审慎评估环境影响及缓解措施后，太阳能开发也可作为替代土地利用选择。最后，研究人员指出区域天气年际变异大，更长监测期将增强结果稳健性，但预期气候水分赤字将增加，因此平均天气年份的结果为高地造林对深层入渗和相邻低洼湿地水分供给的负面影响提供了有意义的证据。
研究结论翻译如下：高地造林是该区域湿地丧失的重要贡献因子，部分解决方案的有效性有限。研究人员建议对高地林业策略进行景观尺度的重新审视，并规划替代土地利用类型以促进土壤水分入渗。一种可能的方法是恢复原始开阔生态系统，但在这些边际土地上支持太阳能开发也是一种可行选择。
