Four decades of Eucalyptus water use and productivity in South Africa (1985–2025): progress, innovations and emerging frontiers

方法

系统综述1985–2025年南非商业桉树水分利用与生产力文献，结合国际研究。

发现

研究从单点测量转向AI与卫星区域估算，但南非仍处发展阶段，存在长期观测与模型空白。

机会点

可结合地面实测发展AI与遥感驱动的桉树水分利用估算模型，并推广种植园水分生产力指标。

在全球范围内，桉树人工林通过供应工业原木，在社会经济中日益发挥重要作用。然而，桉树的水分利用（water use, WU）仍是一个争议性问题，其对水资源的影响已有充分文献记载。本文综述综合了南非商业桉树树种四十年（1985—2025）的WU与生产力研究，同时借鉴国际研究的见解。本研究采用系统综述方法。综述首先探讨了早期关于Eucalyptus grandis W.Hill ex Maiden的桉树WU研究（20世纪80年代中期），重点介绍了关键发现及其如何影响南非后续的WU研究。21世纪初，WU与水分利用效率（water use efficiency, WUE）的研究重点从E. grandis转向Eucalyptus dunnii Maiden及无性系杂交种。本文呈现了这些研究的关键结果，包括桉树潜在的水分来源。2010年之后，包括人工智能（artificial intelligence, AI）和卫星影像在内的技术进步，使桉树WU研究从单样地测量转变为区域和全球尺度的WU估算。这一发展显著拓展了全球WU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人工林中仍处于发展阶段。与此同时，人工林水分生产力（plantation water productivity, PWPWOOD）被提出作为比传统WUE更合适的桉树生产力指标。尽管WU研究取得了显著进展，但仍存在关键空白。这些包括：需要长期桉树WU研究；扩展WU研究网络以代表各种经营措施，如种植密度和营林制度；涵盖更广泛的气候、土壤、树种和林分密度；更广泛地采用PWPWOOD作为生产力的替代指标；以及开发基于AI和遥感的模型，用于估算南非条件下的桉树WU格局，并辅以原位测量进行地面验证。本综述整合了四十年的研究进展，并提出了一个旨在加强南非WU研究的前瞻性框架。