《Forest Ecology and Management》：Convergent evapotranspiration between natural and planted forests: A case study in Loess Plateau, China
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量化了相邻自然森林和人工林的十年蒸发蒸腾量。
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发现这两类森林的蒸发蒸腾量具有可比性，且
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量化了相邻自然森林和人工林的十年蒸发蒸腾量。
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发现这两类森林的蒸发蒸腾量具有可比性，且季节性模式相似。
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在湿润时期，自然森林的需水量更高。
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证明了人工林能够长期适应水分限制条件。
引言
地面蒸发蒸腾（ET）是全球水循环中最重要的组成部分之一，受到植被的强烈影响（Fu等人，2024年；Yang等人，2023年；Yi等人，2024年）。然而，森林生态系统中的ET动态仍存在很大不确定性（Cui等人，2024年）。这种不确定性的主要来源之一是森林类型的差异，因为人工林和自然林具有不同的需水模式（Sun等人，2024年）。尽管需水模式不同，但同一地区的自然林和人工林在对环境因素的ET响应上表现出趋同性（Fernández等人，2009年；Stoy等人，2006年）。因此，要理解森林的ET，需要明确不同时间尺度上不同森林类型的ET响应与需水模式之间的联系（Fastovich等人，2025年）。
ET受植被冠层和土壤表面特征、水资源可用性以及能量供应的影响（Federer，1979年；Mintz和Walker，1993年；Teuling等人，2019年）。Budyko框架是一种经典方法，用于描述随着气候条件变湿润，ET的驱动因素如何从水分限制转向能量限制（Budyko和Miller，1974年；Gan等人，2021年）。不同类型的森林在ET对土壤水分可用性的响应上存在差异，这归因于它们在ET方面的结构差异。然而，这些响应通常会趋于一个共同的趋势：当水资源增加时，ET对能量相关驱动因素的响应更敏感；而在水资源减少的情况下，ET越来越受到水分限制（Araki等人，2025年；Bassiouni等人，2023年；Seneviratne等人，2010年）。不同类型的森林在水分敏感性上也存在差异，有些类型在土壤湿度逐渐下降时更早进入水分限制状态，同时在水分限制缓解后，其对能量相关驱动因素的ET响应强度也不同（Chen等人，2022年；Jones等人，2012年）。
在相似的环境条件下，不同的ET响应会导致不同森林群落之间的需水量差异（Lyu等人，2020年）。一项关于同一地区不同生长条件下的Populus simonii人工林的比较研究表明，生长表现较好的林分在较深的土壤层中拥有更发达的根系（Dai等人，2024年）。这种垂直根系分布使高性能林分即使在水分不足的情况下也能从深层土壤中获取足够的水分，但同时也导致深层土壤含水量显著低于低生长的人工林。然而，另一项针对同一地区不同水分条件下Robinia pseudoacacia（黑槐）森林的研究发现，长期的水分亏缺会导致土壤层干燥，从而阻碍根系向更深处生长（Liu等人，2024年）。即使在降水充足能够重新湿润表层土壤后，这些树木也无法利用深层土壤中的水分，从而无法恢复较高的冠层蒸腾率（Tc）。这些矛盾的证据表明，由不同基础物种组成的森林群落在面对干旱等压力因素时，可能会采用不同的需水模式，从而导致需水量的差异。因此，通过比较同一地区内不同基础物种的ET响应和需水模式，可以深入了解更广泛的生态水文原理（Schw?rzel等人，2020年）。
在半干旱地区，造林可以显著影响生态系统的水分消耗，这取决于特定物种的ET响应模式及其与当地环境的相互作用（Fernández等人，2009年；Sun等人，2024年）。土地利用变化是导致水分消耗变化的主要因素之一（Wang等人，2024年）。然而，一些研究表明，与气候变异性和其他因素相比，土地利用变化对ET动态的贡献可能微不足道（Jung等人，2010年；Teuling等人，2019年）。虽然人工林在生理特性和水文响应上常常与自然林不同，但与当地环境的长期相互作用可能导致需水量的调整，从而随着林分年龄的增长，人工林和自然林之间的差异可能会缩小（Sun等人，2025年）。这种长期适应性也可能与水分限制条件下的生物量分配策略变化有关，尽管这些过程尚未得到充分研究。然而，目前尚不清楚自然林和人工林在多年不同天气条件下的ET响应差异是否会导致相似的需水量。通过比较同一地区内不同类型森林对环境条件（尤其是水分可用性）的ET响应，可以深入了解水分消耗及其背后的调控机制。了解自然林和人工林在不同环境条件下的水分调节机制，可以为恢复规划提供参考。半干旱地区的管理实践可以结合自然再生和人工造林方法，重点提高水资源利用效率和抗旱能力。
本研究调查了中国黄土高原上的相邻自然森林和人工林，这是一个典型的半干旱地区，并进行了长期野外监测，以验证以下假设：(i) 在相同的天气条件下，研究中的自然橡树林和人工黑槐林的ET和需水量动态有所不同；(ii) 自然橡树林和人工黑槐林对年际降水量变化的响应可能存在差异，这可能与它们的生物量分配策略不同有关。
章节摘要
研究地点
本研究于2012年至2021年在甘肃省延安市南部的公鲁山（36° 25.40′ N, 109° 31.53′ E, 海拔1353米）进行。该地区属于温带半干旱气候，位于森林和森林草原生态系统的过渡带（Song等人，2016年）。1956年至2020年的历史气候数据显示，年平均降水量为537.9毫米，平均气温为...
两种群落的蒸发蒸腾动态趋同
作为两种森林群落的主要水源，降水量在各年间变化显著，并在生长季节表现出高度不均匀的季节分布（图3a）。因此，SWS的动态显示出明显的年际变异性和不同的季节性模式。在雨季开始之前，SWS逐渐下降并稳定在相对较低的水平，因为降水量不足以补偿持续的水分消耗。
蒸发蒸腾的季节性及其对土壤水分储存的响应
即使总降水量相同，降水的时间分布差异也会导致植被的水分压力水平不同，从而主要通过调节土壤水分供应来影响水分利用（Bradley，2005年；Du等人，2023年；Gu等人，2016年）。降水量分布的年际和季节性变化直接影响土壤水分动态，而植被的水分需求...
结论
自然橡树林和人工黑槐林在十年间的生长季节ET具有趋同性，季节性动态相似，并对ET0、SWS、LAI和降水量有类似的响应。与ET一致，两个月平均Tc和LAI在两个群落间没有显著差异。
尽管存在这些整体相似性，在雨季开始后的湿润时期，ETQ明显大于ER，导致这些时期的水分消耗比例更大。尽管存在差异...
CRediT作者贡献声明
陈秋文：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，可视化，验证，正式分析，数据管理。 杜胜：资源获取，方法论，调查，正式分析，概念化。 Stefano Manzoni：写作 – 审稿与编辑，可视化，验证，方法论。 董瑞迪：监督，调查，正式分析。 宋毅：监督，资源获取，项目管理。 史伟宇：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，验证，监督。
利益冲突声明
作者声明他们没有任何已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
我们感谢Ram Oren教授对本文早期版本的宝贵评论。本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：42375110）、中央高校基本科研业务费（项目编号：SWU-KF25004）、黄土科学国家重点实验室（项目编号：SKLLQG2424）、重庆精英创新创业示范团队（项目编号：cstc2024ycjh-bgzxm0050）、神农青年人才项目（项目编号：SNYCQN088–2023）以及关键项目的资助。
作者：陈秋文|杜胜|Stefano Manzoni|董瑞迪|宋毅|史伟宇
