在世界一些多雾的地区，当可记录的降水量成为植被生存的限制因子时，植物却能正常生长，其中雾水(occult precipitation)扮演着极其重要的角色(William, 1984)。虽然与地面相接的饱含大量水微滴的雾层在水平表面没有沉降或被截留，雨量计也无法记录到，但当风吹动雾到植物体表面时，较小的雾滴就会被枝叶截获并逐渐合并成大水滴而流落地面，这种现象被称为“水平降水”(horizontal precipitation，fog drip and cloud drip)(Ingraham et al., 1988)。

雾水作为森林生态系统的一种水分输入，其生态效应是多方面的(如：对森林生态系统水分平衡、养分循环、环境因子调节等的影响)(Bruijnbeel et al., 1995; Asbury et al., 1994; Ishibashi et al., 1995)。因此，深入研究雾水与森林的关系，对进一步揭示森林维持物种多样性的环境机制及其可持续发展、森林生态系统水量平衡和养分循环规律、预测气候波动给系统带来的干扰、寻求最优调控措施，以及研究森林改造局地水分循环和调节气候的生态效益等方面，均具有较突出的理论和实际意义。

早期研究植物与雾水关系(植物分布等)的大量文献主要是针对加利福尼亚北海岸的红杉林(Sequoia sempervirens)。Cannon(1901)发现并认为，因受雾水的影响，红杉林被严格地限制在雾带内。Cooper(1917)则认为尽管大量的夏季雾对红杉林的生长、分布是重要的，但它只是一个附加因素。Byers(1953)发现，在海岸谷地及河滩上生长着最好的红杉林，而红杉矮灌丛只分布在雾层很少到达的海湾坡地上。因此，Byers认为雾带对红杉林的影响不仅是形成雾滴增加水分，还在于雾层通过减少日照而消弱蒸发散及降低日间温度。

Went(1955)发现，加利福尼亚托里氏松树(Pinus torreyana)被严格限制在Santa Rosa雾岛多地面雾的面向海岸的山坡上部，在山坡下部及更高处则没有此种松树分布；在地中海海岸，沿着海岸边缘仅有10 m宽的地带分布有橡树(Quercus ilex)，而此地带内则是海岸雾的多发带。其他有关雾与森林分布关系的文献也很多，如生长稠密的美国西川红杉林分布区与沿岸重雾带差不多相重合(斯波尔，1982)；在墨西哥东部Sierra Madre山的东坡1 300~2 400 m处多雾地带，生长着浓密茂盛的以橡树为优势种的森林(Vogelmann, 1973)；在非洲西南沿岸的边缘沙漠带分布有浓密的灌丛，而在其他无雾的低地或高地则很少有植物生长(Billings, 1970)。热带森林常常是与频繁的雾相联系，频繁的雾沉降和雨水为这些热带森林的生长供应了充足的水源，正如Grubb认为的那样：低地山地雨林(lower montane rain forest)与频繁的雾相关，高地山地雨林(upper montane rain forest)则与更为频繁、持久的雾相联系，而这2种森林类型均被称为热带山地云雾林(tropical montane cloud forest)(Stadtmuller, 1987)。因此，Brown和Stadtmuller认为，频繁的雾是决定某些山地和沿海森林生态系统特征的最重要的因子。

毫无疑问，森林林冠将雾水截留以后，会流落到地面。据研究，当空旷地一般雨量计没有收集到水分时，林下可收集到相当数量的从林冠层滴落的雾水(Nagel, 1956; Vogelmann et al., 1968)。例如Oberlander(1956)在旧金山半岛夏季40 d无雨期间，林下收集到175~425 mm的雾水；Ekern(1964)在夏威夷的南美松树(Araucaria excelsa)下全年收集的额外降水有750 mm; Vogelmann等(1968)在Vermont森林树冠下收集到的年降水比空旷地多86%；Arvidsson(1958)在扎伊尔的一处森林下收集到的年降水比空旷地多20%。Cavelier等(1996)对巴拿马西部不同林型14个观测点的雾截留研究表明，雾截留量随海拔高度的升高而增多，并受盛行风的影响；雾截留量占森林水量年总输入的2.4%~60.6%，达142~2 293 mm。William (1984)研究表明，林冠高度和结构、风向和风速、雾中水分含量、叶面积及形状、叶的表面特征及叶的空间分布，是影响叶丛截留雾水的主要因子。Parsons(1960)整个夏季在Monterey火炬松(P. radiata)下用雨量计收集到150 mm雾水，而林冠旁无降水，而且估计年雾水量可达254 mm(几乎占年雨量的50%)。Nicholson(1936)在非洲东部山地森林内测得至少多出年雨量25%以上的雾水。Waisel(1960)对许多地中海树木和灌木测定了植物对雾水的吸收状况，结果表明，不同种类植物从夜间雾中得到的水分，可从很微小的量变化到叶子鲜重的12%。Stone(1957)指出，在土壤湿度为永久萎蔫百分点时，若夜间有雾使叶丛湿润，则若干针叶树的苗木可延长存活几个星期；在新西兰岛一些受雾影响的矮灌木树种对光的利用比高地树种更加有效。Went(1955)甚至认为，干旱地带一些植物具有适应性的小叶，并不是为了通常意义的减少蒸腾，而是为了从雾中吸收更多水分，因为小的叶片有利于截留雾水。

采用不同方法测定雾水量已进行了上百年，其中有的用雨量计或其他容器悬挂在林冠以上，有的用金属杆或细铁丝网，甚至用树枝进行截留水实验(William, 1984)。用这些方法测得的数据被认为是过高的估计了实际并不多的雾水，因而引起较多争论(Kerfoot, 1968)。如Marloth(1906)在非洲南部的森林林冠上，用许多芦苇杆竖立在雨量计的上部收集雾水，其结果是：所收集的雾水比没有放芦苇杆的雨量计多得多；Dieckmann(1931)用一种典型的雾水收集器(将一个直径为雨量计口径2/3的纱网圆筒竖立在距雨量计筒口35 cm高处)进行雾水收集，其结果进一步证实了Marloth的结论。Grunow(1965)也采用了此种纱网筒型收集方法进行了对比实验，发现一年内林下比林外多收集到10%~20%的降水，而在林缘则达到50%；后来他又用大的收集槽在林下实验，发现林下雾水为年降水的13%，林缘相应为52%。进一步的研究(Vogelmann, 1973)也证实了最大雾水出现在森林边缘。用纱网筒型收集器的方法被许多研究者采用或改进(Cavelier et al., 1996)，这些研究表明，由林冠流落的雾水可占年降水的3.5%~60.6%。Merriam(1973)用人造树叶在风洞实验中测得了雾截留量的动态变化，并用经验公式很好地模拟了雾截留量。研究表明，某些形态的树叶可截留更多的雾水，针叶树截留雾水比阔叶树更为有效，愈趋近山顶其量愈多(Hunteley et al., 1997)。

许多研究都注意到了雾水的重要性，认为在多雾的森林地区，雾水是一种非常重要的生态环境因子(Ishibashi et al., 1995; Billings, 1970; Vogelmann, 1973; Hunteley et al., 1997)。但是，雾水生态效应的定量化也仅局限在测定滴落到地表层的雾水量方面(Aravena et al., 1989; Dawson, 1998)。然而，稳定性同位素(²H和¹⁸O)技术的应用则为雾水对地下水和植被作用的定量化提供了有效的手段(Ingraham et al., 1988;1990)。

最先将稳定性同位素技术应用到区别雾水和雨水研究上的是Gonfiantini等(1962)，他在加拿大的纽芬兰对雾水和雨水的稳定性同位素比率(δD和δ¹⁸O)的研究表明，雾水始终具有较高的同位素比率。这一现象也被Ingraham等(1988;1990;1992)的观测所证实，他们的研究结果表明，在Point Reyes半岛，雾季5%的大气水分以雾滴的形式降落，并补充地下水；同时，他还研究了雾水对高山泉水的补充量，并且认为稳定性同位素方法是确定雾水如何贡献于地下水及植被利用雾水的最好方法。Aravena等(1989)在智利北部采用同样的方法研究了雾水对植物的影响，比较了雨水、雾水、地下水和桉树(Eucalyptus sp.)叶片水的稳定性同位素。他们发现在早晨浓雾时(蒸发进行之前和同位素富集之前)，叶片水和雾水具有相似的同位素比率。但是，他并没有证明这种相似是由于雾水与叶片内水的同位素交换造成的，还是由于渗透到植物浅根处的雾滴被植物根吸收后输送到叶片处造成的。White等(1985)研究表明：水分在被植物根系吸收和从根向叶片移动时不发生同位素分馏，因此，对比植物水分(根系水、茎干水、木质液)与各种水源(雨水、雾水、土壤水、地下水等)的同位素组成可以确定植物对不同水源的选择性和利用比例。Ingraham等(1995)在加利福尼亚Point Reyes半岛对针叶林内的雾水、雨水、土壤水和植物木质部水进行了稳定性同位素的比较研究，其定性结果表明：在沿海地带植物全年都在利用雾水，在稍远处植物仅在夏季利用雾水，而在其他地方植物仅仅利用地下水。Dawson(1998)采用稳定性同位素²H和¹⁸O技术，以Brunel等(1995)的二分室混合模型(two-compartment mixing model)为基础，并做了假设后(和浅层土壤水一样，对植物利用来说，雾水(夏季)和雨水(冬季)水分是同等功效的)，对加利福尼亚北海岸红杉林吸收雾水效应的研究表明：森林平均每年34%的水分输入得自雾水，而空旷地仅为17%；整个夏季，森林上层树木19%的水分输入来自雾水，下层树木则高达66%，且对上层树木而言，其13%~45%的年蒸发散来自雾水；通过根部吸收林冠滴落的雾水是植物利用雾水的主要形式。Dawson的研究还表明，在降雨较少的年份，植物对雾水的依赖性更强。

雾的形成不仅凝结水汽、沉降养分进入森林，同时也释放了凝结潜热而减弱了降温强度(William, 1984)，缩短了日照时间而消减蒸发散，这对缓解植物干旱、补充养分不足、减弱因低温加剧的光抑制等方面起着重要的作用。林冠截留的雾水对植物体表面分泌物进行溶解、枝叶对雾水中离子的吸收以及雾水对枝叶表面粉尘、微粒等大气沉降物的淋洗，使得由枝叶流落的雾水化学成分发生了很大变化，并作为森林水文、化学循环的关键环节而影响养分循环(Bruijnbeel et al., 1995; 1998;Vitousek et al., 1989; Weathers et al., 1997)。由于雾滴内的CO₂含量高，雾滴被林冠截留后对植物体表面有机分泌物的溶解和淋洗，雾不仅增强了CO₂的供应量，同时也增加了土壤有机质及养分含量(Asbury et al., 1994)。因而，雾的存在对某些类型森林生态系统的分布起着决定性的作用(斯波尔，1982)，尤其是热带山地云雾林(Stadtmuller, 1987)。含有较高酸度和养分浓度的雾水对植物叶片的生理生态有着极大的影响(Asbury et al., 1994)，可影响到叶片的光合特性及其与氮的关系(Schier, 1992)。同时，由于叶片对雾的截留作用，持久的叶片水层本身就是一种降低某些植物光合作用的因素(Ishibashi et al., 1995)。由于雾的出现，又可导致光照强度降低10%~50%，进而影响光合作用(Asbury et al., 1994)。Gindel(1965)研究表明，在一些沙漠和亚热带地区，雾水对森林植物的生存和发展具有非常重要的作用，植物可从雾水中吸收到一种对其养分循环起非常重要作用的铁离子。在Puerto Rico热带森林中，随雾水沉降的养分元素可提供全年降水(雾水+雨水)携带养分输入的8%~30%(Asbury et al., 1994)，而Lovett等(1982)对北美阿巴拉契亚山脉的冷杉(Abies balsamea)林的研究表明：森林全年得到的雾水量为年降雨量的46%，随雾水输入森林的养分可达年降水养分的150%~430%。

对某些山地森林生态系统来说，沉降到森林内的雾水被认为是一种非常重要的化学输入(Lovett et al., 1982; Weathers et al., 1988)。由于人类活动造成的环境污染的加重及对生态系统的干扰，有关雾水的化学沉降效应的研究也受到了极大的关注和促进，这些研究主要集中在可能受严重污染的温带多雾地区，尤其是在北美和欧洲(Lovett et al., 1982; 1990;Mueller et al., 1988; Dollard et al., 1983; Collett et al., 1990)。而在偏远的山区，特别是热带地区，有关雾水沉降的研究较少(McDowell, 1988)。这些研究表明，大部分地区雾水中的化学离子浓度高于雨水3~10倍，雾水中高浓度的H⁺、NO₃^-、NH₄⁺和SO₄^2-离子主要是人类排放的NO₂、NH₃和SO₂所造成(Warneck, 1988; Irving, 1991)。由于化学离子沉降速度与雾的形成紧密联系，山地森林地区风速大、雾中液态水含量和雾频率高、雾持续时间长，因而与相邻低海拔地区相比，山地森林生态系统内沉降雾水的化学离子浓度较高(Asbury et al., 1994; Weathers et al., 1988; Vong et al., 1991; Johnson et al., 1992; Miller et al., 1993)。例如，在热带山地Monteverde，雾水中的H⁺、NO₃^-、NH₄⁺离子浓度分别为Puerto Rico地区相应值的5.5、1.7、4.7倍(Asbury et al., 1994; Lovett et al., 1990)，但通常又低于北美温带山地的相应值(表 1)(Clark et al., 1998)。然而，高浓度的H⁺、NO₃^-、NH₄⁺和SO₄^2-离子的沉降又可能会导致部分地区森林衰退、N饱和、土壤酸化和地表水中H⁺、NO₃^-离子浓度的升高(Johnson et al., 1992; Schulze, 1989; Aber, 1992; Stevens et al., 1994; Dies et al., 1995)。

表 1 美洲山地森林部分地区雾水化学 Tab.1 Cloud water chemistry at montane forest sites in America

表 1 美洲山地森林部分地区雾水化学 Tab.1 Cloud water chemistry at montane forest sites in America

普遍存在的雾水被植物截留或形成在植物表面，它们对植物的生长、发展和分布必定具有非常深远的影响。对某些森林类型的地理分布来说，雾可能是最重要的环境因子之一，尤其是热带山地森林、沿海地区森林和沙漠植被。因此，在多雾区研究森林集水区水量平衡、养分循环时，雾水是不可忽视的输入项。

Dawson(1998)将同位素示踪技术开创性地应用到雾水生态意义研究方面，无疑对定量分析不同生境下雾水的来源、走向、植物利用雾水的机制等起到极大的推动作用。同样，同位素示踪技术也为雾水在森林生态系统生物地球化学循环中的作用的研究提供了有效的手段(Weathers, 1999)。显然，进一步的深入研究应该集中在多雾森林生态系统内的植物是否利用、如何利用和利用多少这部分雾水，雾和雾水如何影响森林蒸发散、光合作用、能量分配，以及雾水在森林生态系统生物地球化学循环中的作用。

尽管森林内雾水沉降的实际数量仍然是处于粗略的估计或模拟计算阶段，但随着大量试验的进行，其数值是可计算和测量到的，森林获取雾水水分和养分的机制也会得到揭示。不论这种研究的目的是为了改善气候，还是增强地区水源的合理利用，或是揭示雾水对植物分布、动态的影响，进一步深入研究雾水的生态意义是绝对必要的。