《Agricultural Systems》：Climate-resilient mountain orchard systems: A cross-scale framework linking microclimate regulation, energy-water balance, and G × E × M–EVH climate-risk management
编辑推荐：
•开发了一个基于物理机理的跨尺度框架，通过能量-水分平衡将基因型×环境×管理（G×E×M）与暴露-脆弱性-危险性（EVH）风险路径耦合起来。•将管理重新定义为多尺度能量与水分通量分配的调控过程（EB-SPAC）。•阐释了G×E×M相互作用如何在宏观、中观和微观尺度上传导EVH
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开发了一个基于物理机理的跨尺度框架，通过能量-水分平衡将基因型×环境×管理（G×E×M）与暴露-脆弱性-危险性（EVH）风险路径耦合起来。
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将管理重新定义为多尺度能量与水分通量分配的调控过程（EB-SPAC）。
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阐释了G×E×M相互作用如何在宏观、中观和微观尺度上传导EVH风险级联效应。
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通过将微气候视为一种可设计的生产资源，推进了气候智慧型管理范式。
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提供了一条协调路径，以同时增强气候韧性和果园产业韧性。
引言
山地果园是气候敏感的农业生态系统，其结构与功能受陡峭的海拔梯度和地形对能量与质量交换的强烈控制所塑造。山区加速的增温和不断加剧的气候变率正在加剧常绿果树生产所面临的风险，而局部地形往往决定了危害在果园尺度上是被缓冲还是被放大（Adler et al., 2022; Beniston, 2003）。对于果树而言，生产力和品质强烈依赖于微气候对辐射负荷、冠层温度、饱和水汽压差和土壤水分的调控，这些因素共同影响物候、碳同化、果实生长和采后特性（Jones, 2014; Oke, 2002; Arias et al., 2022）。在山地环境中，由于坡度、坡向、冷空气排水和谷风等因素在短距离内重塑近地表温度和湿度场，这些控制因素具有高度异质性。因此，区域气候平均值可能无法准确反映特定场地的霜冻暴露、热胁迫和水分需求，尤其是在敏感的物候窗口期。在气候变化背景下，这一不匹配问题日益突出，气候变化可能在某些海拔提高热适宜性，同时通过更早的去适应化过程和更加多变的过渡季节增加春季霜冻风险（Chamberlain et al., 2019; Pfleiderer et al., 2019; Vitasse et al., 2018）。因此，山地果园视角需要基于过程、地形分辨的思考方式，将微气候不仅仅视为背景变率，而是作为果园管理和气候风险缓解的核心组成部分。
微气候是连接区域气候变率与植物生理响应及果园生产力的关键中介层。尽管基因型选择、土壤肥力和水分供应是生产的基本决定因素，但其效应最终通过树木所经历的即时环境条件来介导，包括辐射负荷、冠层温度、饱和水汽压差（VPD）以及土壤-植物-大气水分状态。越来越多的证据表明，极端微气候条件（如敏感物候期的霜冻、高温伴随大气需求升高、以及快速土壤-植物水分失衡）可以直接降低坐果率、光合能力和果实品质，其影响往往超过仅从季节气候平均值变化所预测的程度（Luedeling et al., 2009; Grossiord et al., 2020; Teskey et al., 2015）。与一些变化较慢的生产限制因素相比，微气候既是一种胁迫的近端驱动因子，也是一种部分可管理的系统属性，可通过冠层调控、灌溉策略、遮荫、地表管理和其他针对性干预措施加以改变（Jones, 2014; Monteith and Unsworth, 2013）。因此，微气候管理提供了一种关键的适应杠杆，通过调节树木直接经历的时空尺度上的能量和水分通量，从而降低气候暴露和生理脆弱性。这一视角凸显了将微气候过程整合到气候适应性果园管理框架中的必要性，该框架应连接环境变率、植物响应和可操作的适应干预措施。
增强山地果园韧性需要一个跨尺度连接气候危险、树木生理和管理决策的框架。许多现有研究仍然彼此割裂：大尺度适宜性评估能够捕获区域模式，但很少识别田间层面的适应杠杆；而小区尺度试验往往量化局部效应，却未能将其嵌入整体系统风险结构之中（Glotter et al., 2014; St?ckle and Kemanian, 2020; Cooper, 2022）。为弥补这一空白，本综述整合了一个基于地表能量平衡与土壤-植物-大气连续体（EB-SPAC）耦合的生物物理基础，并与两个互补的系统框架相结合：基因型×环境×管理（G×E×M）框架和暴露-脆弱性-危险性（EVH）风险框架（UNDRO, 1980）。在该结构框架中，基因型充当生理过滤器，决定固有感应能力；环境代表从区域气候到冠层微环境位的嵌套热力学强迫；管理则作为一种主动的生物物理杠杆，改变作物所经历的有效环境。该框架旨在不仅解释过程层面的响应，还支持农业系统中面向管理的决策制定，其中适应路径必须在劳动力、成本和基础设施约束下保持可行性。
在该整合结构框架中，跨尺度生物物理路径建立了果园环境的基本约束条件，并提供了解释树木所经历的有效环境的机制。宏观尺度气候边界定义了总体暴露背景；中观尺度地形调节辐射输入、动量和标量传输，塑造局地环境场；微观尺度冠层-土壤界面管理通过能量和水分通量分配，强烈影响果树所经历的温度、水分和碳平衡。因此，这一宏观-中观-微观层级被视为一个嵌套管理系统，而不仅仅是一种空间分类：上层决策决定了下层干预空间的可行性和绩效权衡。基于这一整合框架，本综述将山地果园微气候科学综合为一个以EB-SPAC为锚点的、从风险到行动的系统叙事，包含四个目标：识别控制能量-水分平衡的跨尺度环境因素；形式化一条G和M选择重塑暴露、脆弱性和危险强度的机制性路径；将这些机制转化为可操作且气候适应的干预组合，并明确考虑社会经济约束；以及提供一个多尺度的针对性微气候管理蓝图。这些目标共同将研究领域从尺度碎片化认知推进到系统整合，从而实现气候智慧型管理，支持前瞻性适应、空间定位（区域分区）、微气候工程和协调的G-M协同优化。
章节摘要
文献检索
本综述使用三大数据库（Web of Science、Scopus和Google Scholar）检索了2010至2025年发表的相关文献，重点关注实证研究、模型发展和综述文章。为确保历史连续性和理论完整性，还包括了能量平衡、SPAC理论以及冷空气排水和地形气候动力学早期研究的基础性著作（如Campbell and Norman, 2000; Monteith and Unsworth, 2013; Oke, 2002）。本综述
生物物理基础：能量与水分纽带
山地果园本质上是开放且异质的系统，其结构与生产力从根本上受与大气边界层能量和质量交换的调控。因此，量化这些核心生物物理过程是分析基因型×环境（G×E）相互作用、设计有效管理策略和评估系统风险的前提条件。
跨尺度管理策略
山地果园的微气候是EB-SPAC机制在复杂地形约束下运行的动态结果。在此背景下，G×E×M范式充当一组生物物理杠杆，在嵌套空间尺度上调节能量和水分通量，从而重塑EVH风险路径的表现形式。
实现双重韧性：气候智慧型果园管理框架
气候极端事件频率的增加，以及劳动力稀缺等社会经济约束，要求山地果园管理从被动适应转向主动的生物物理调控（Paudel et al., 2019; Ryan, 2023）。该框架的战略目标是在跨尺度、多利益相关方的管理系统中，将G×E×M相互作用的机制性理解（Mamassi et al., 2023）加以操作化，从而增强气候韧性
结论
山地果园的气候韧性取决于理解并主动重塑微气候条件的能力——将适应从被动缓冲转变为基于机制的能量和水分交换控制。本综述通过以地表能量平衡和土壤-植物-大气连续体（SPAC）第一性原理为锚点，整合了G×E×M表现范式和EVH风险模型，提出一个统一的跨尺度框架。在此基础上，本文提供了单一物理
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申婷（Ting Shen）：撰写—初稿，可视化，方法学，调查研究，形式化分析，数据整理，概念构思。杨珂（Ke Yang）：撰写—审查与编辑，可视化，方法学，调查研究，数据整理，概念构思。李源（Yuan Li）：撰写—审查与编辑，方法学，形式化分析，概念构思。王鹏云（Pengyun Wang）：撰写—审查与编辑，方法学，概念构思。迈内·范·诺德维克（Meine van Noordwijk）：撰写—审查与编辑，方法学，概念构思。沙希德·伊克巴尔（Shahid Iqbal）：
资金资助
本工作得到了中国云南省科学技术厅的资助（资助编号：202302AE090023和202303AP140001）。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知经济利益或个人关系方面的竞争利益。
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