植物生理学作业——植物水分利用效率综述说课材料
植物生理学中的水分利用效率研究
植物生理学中的水分利用效率研究水分是植物生长发育必不可少的资源，但水分资源的稀缺性和不平均分布性导致水分是植物生产中的关键环节。
水分利用效率指的是植物通过光合作用形成单位干物质量的蒸腾水量，是反映植物水分利用效率水平的重要指标，对世界各地的农业生产和自然生态系统的正常运转均具有重要意义。
本文将从水分利用效率的定义、影响因素、研究方法和应用前景等方面展开讨论。
一、水分利用效率的定义水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）是指植物通过光合作用形成单位干物质量的蒸腾水量，即干物质与蒸腾量的比值，常用单位是μmol CO2 mmolH2O-1， WUE通常被认为是植物的水分利用效率。
从植株角度来看，WUE越高代表着单位蒸腾量产生更多的干物质，相应的生长速度也会增加。
在一定程度上，这也意味着植物需要摄取的水分量相对较少，能适应较干旱的环境。
二、影响因素植物的水分利用效率受到多种影响因素的调节，主要包括植物的内部水分调控机制和外界环境因素两方面。
对于内部因素，光合物质积累、小气孔密度、细胞膜透性和细胞渗透压调节等均可以影响WUE的水平。
部分植物会借助行星微生物来进行氮素固定，这也能在一定程度上影响植物的WUE表现。
植物内部调节机制和使用程度的种类也是对WUE影响比较大的内部因素。
环境因素对植物的WUE影响更加明显。
例如温度、光照、CO2浓度和土地类型等因素都是直接影响植物WUE的环境因素。
温度的上升会降低气孔开度，减少蒸腾量，从而提高WUE；而随着CO2浓度的升高，植物的WUE水平会有所下降。
三、研究方法WUE的研究方法多种多样，主要包括水分利用效率的测定与模型预测两种主要方法。
水分利用效率的测定主要通过实验室测量法、野外测量法和生态系统模拟等方法来进行。
其中，实验室测量法主要通过对植物的光合同步测量和根吸收量来确定WUE水平；野外测量法则通过在野外利用碳同位素标记技术和适用的计算模型来测定WUE。
植物生理学作业——植物水分利用效率综述
植物水分利用效率的研究方法与影响因素植物学15硕凡 3150190 Tel.摘要：植物WUE是耦合植物光合与水分生理过程的重要指标, 同时也是联系植被生态系统碳循环和水循环的关键因子, 具有重要的生理学、生态学和水文学意义。
研究如何提高水分利用效率可提高同化物产量，节约水资源。
WUE有不同尺度和畴的研究，如叶片、全株、群体的尺度与瞬时WUE、在WUE和综合WUE，叶片WUE常用于代表植物整株WUE。
研究WUE的方法主要有光合气体交换法与稳定碳同位素法，其中稳定碳同位素法是较为先进、准确的测定方法。
本文提供了不同方法测定WUE的计算公式。
植物WUE受多种因素影响，包括植物生理因子如气孔导度、光合效率；环境因子如水分、光照、温度、CO浓度等；个体因子如代2途径、形态、基因型等。
本文同时提供了WUE研究分子生物学的前沿成果，为今后的研究提供了参考方向。
关键词：WUE；蒸腾作用；气孔导度；δ13CMethods and Factors of Plant Water Use Efficiency Abstract: WUE is an important indicator of plant photosynthesis and water coupling physiological processes, and also is the key factor contacting vegetation ecosystem carbon and water cycles, with important significance in physiology, ecology and hydrology. Study how to improve water use efficiency can increase assimilate production and conserve water resources. WUE studies at different scales and areas, such as scale of leaf, the whole plant and colony WUE, instant WUE, intrinsic WUE and integrated WUE. Leaf WUE commonly used in behalf of the whole plant WUE. WUE research methods mainly include photosynthetic gas exchange and stable carbon isotope method which is more advanced and more accurate. This article provides calculation formulas of different methods of WUE. Plant WUE affected by many factors, including plant physiological factors such as stomatal conductance, photosynthetic efficiency, environmentalconcentration, factors such as moisture, light, temperature, CO2individual factors such as metabolic pathways, morphology, genotype etc. This article also provides cutting-edge research in molecular biology achievement of WUE and provides a reference direction for future research.Keywords: WUE, transpiration, stomatal conductance, δ13C一、概述蒸腾作用对植物有重要意义，提供植物吸收和运输水分的主要动力，同时也会使植物丧失水分。
植物对水分的吸收和利用的说课课件
V/m2.hm-2(立方米每公顷)
80 70 60 50 40 30 20
O 50 100 150 200 250 t/d
依据：不同植物需水量不同；同一植 物在不同生长发育时期需水量不同
(四)结束新课：
五、课堂小结：
１、植物吸水的方式：渗透吸水 吸胀吸水 ２、渗透作用条件：半透膜和膜两侧浓度 ３、细胞吸水和失水
(一)、 课前准备
先让学生在课前预习，课前准备好在教学中用到 的多媒体课件和演示教具：长颈漏斗、玻璃纸、烧杯、 清水、蔗糖溶液。
(二)、引入新课
三：说教学过程 第一课时
(一)、 课前准备
先让学生在课前预习，课前准备好在教学中用到 的多媒体课件和演示教具：长颈漏斗、玻璃纸、烧杯、 清水、蔗糖溶液。
(二)、引入新课
(三)教学重难点
1．重点：
(1)渗透作用的原理。 (2)植物细胞吸水和失水的原理。 突破的方法： a、学生提前预习教材，熟悉教材。 b、引导学生复习以前所学内容，根对水分的吸收原理。 c、教师重点讲解。 d、演示实验验证，分析理解，重点落实。
2．难点：
(1)渗透作用的概念。 (2)植物细胞吸水和失水的条件 突破的的方法： a、学生阅读教材，熟悉教材，对两难点做到心中有数。 b、通过演示“关于渗透作用与水分的流动”的实验，
谢谢指导！
基础上由 教师归纳总结出结论； 2. 采用现代化的教学手段，从本节课的实际出发，使
用多媒体教室，将许多地方用多媒体课件来表达， 从而增强直观效果。
(二)学法的指导
1. 指导学生如何利用所学知识分析解决问题的方法。 2. 通过演示实验，指导学生在实验中如何观察现象、
分析现象、分析问题、总结规律。
植物水分生理课稿
植物水分生理课稿1.植物的水分代谢：植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。
2.植物的含水量:1)、不同植物的含水量不同2)、同一植物在不同生长环境其含水量不同3)、同一植株的不同器官、组织含水量不同3. 植物体内水分存在的状态：1)自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
2）束缚水：靠近胶粒而被胶粒束缚不易流动的水分。
4. 溶胶（sol）与凝胶（gel）：由于细胞内水分含量不同，原生质的状态也有两种状态：溶胶状态与凝胶状态。
水分含量高时，自由水含量高，原生质胶体呈溶液状态－－溶胶状态。
反之，失去流动性，呈近似固体状态－－凝胶状态5.正常代谢的组织原生质呈溶胶状态；代谢弱的干种子，原生质呈凝胶状态。
6. 水分在植物生命活动中的作用：1)水分是细胞质的主要成分2）水分是代谢作用过程的反应物质3）水分是植物对物质吸收和运输的溶剂4）水分能保持植物的固有姿态5）水的某些理化性质也有利于植物的生命活动，高的比热和气化热，有利于调节植物体的温度。
7.植物细胞吸水主要有3种方式：1）未形成液泡的细胞，靠吸胀作用吸水2）液泡形成以后，细胞主要靠渗透性吸水；3）另外还靠与渗透作用无关的代谢性吸水；在这3种方式中，以渗透性吸水为主。
8.吸胀吸水，渗透性吸水，代谢性吸水。
吸胀吸水：细胞胶体物质亲水性和毛细管对自由水束缚而引起的对水分的吸收渗透性吸水：依靠液泡的渗透性吸水，是主要吸水方式。
代谢性吸水：直接消耗能量使水分子经过原生质膜进入细胞。
消耗能量的主动性吸水。
9.扩散，集流，渗透扩散自发过程，指由于分子热运动造成的物种从浓度高的区域向浓低的区域移动，扩散式物质顺浓度梯度进行的。
集流是指液体中成群的原子或分子在压力梯度下共同移动1)植物体内随水流发生的溶质的大量运输。
2)植物体内水流自根部向叶部的流动过程。
渗透：溶剂分子通过半透膜而移动的现象。
物质顺水势梯度作用下的移动。
10.物质能量。
1）束缚能：不能用于做有用功的能量。
植物叶片水分利用效率研究综述_曹生奎
第29卷第7期2009年7月生态学报ACTA ECOLOG I C A SI N I C A V o.l 29,N o .7Ju.l ,2009基金项目:国家自然科学基金资助项目(40725001,40671010,40701054,40501012);中国科学院西部行动计划资助项目(KZCX2-XB2-04.02)收稿日期:2008-04-03; 修订日期:2008-12-05*通讯作者C orres pond i ng author .E-m ai:l qifeng @lz b.ac .cn植物叶片水分利用效率研究综述曹生奎1,2,冯 起1,*,司建华1,常宗强1,卓玛错3,席海洋1,苏永红1(1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州 73000;2.青海师范大学生命与地理科学学院,西宁 810008;3.青海民族学院旅游系,西宁 810007)摘要:植物能否适应当地的极限环境条件,最主要的看它们能否很好地协调碳同化和水分耗散之间的关系,即植物水分利用效率(W UE )是其生存的关键因子。
就近来研究最多的叶片水平上的WUE ,从叶片W UE 的定义,方法,进展等方面对其进行总结概括,并就今后植物叶片水分利用效率的研究提出了几点看法:方法上,叶片碳同位素方法是目前植物叶片长期水分利用效率研究的最佳方法,而D 13C 的替代指标将继续是方法研究中的一个方向,前景乐观;研究内容上,要加强极端干旱区河岸林木的D 13C 和W UE 的研究;结合植物生理生态学,生物学和稳定同位素技术,探究植物叶片长期水分利用效率的机理,特别是要加强运用双重同位素模型加深和理解植物叶片长期水分利用效率变化规律和内在机制的研究;要结合多种方法,加强多时空尺度植物叶片WUE 及其之间的转换研究。
关键词:植物水分利用效率;叶片水平文章编号:1000-0933(2009)07-3882-11 中图分类号:Q948 文献标识码:ASu mmary on the plant w ater use effici ency at leaf l evelCAO Sheng -Ku i 1,2,FENG Q i 1,*,SI Jian-H ua 1,C HANG Zong -Q iang 1,Zhuo m acuo 3,X I H a-i Yang 1,SU Yong -H ong 11C ol d and A ri d R e g ions Environm e n t a l and Eng i neeri ng R ese arc h Instit u te ,Ch i nese A c ade my of Sciences ,L anzhou 730000,C hina2B iolo g ical and G eographical S cie n c e s Institute ,Qingha iN or m al University ,X i N i ng 810008,Ch i na3Depar t m e n t of touris m,Qingha i Un i v e rsit y for N ationa lities ,X ining 810007,ChinaAct a Eco l og ica Sini ca ,2009,29(7):3882~3892.Abstract :Whether plants adapt the loca l c ond ition lm i ited or not m ostly de pe nd on whether the y m ay coor dinate the relationship bet wee n carbon assm i ilation and water dissi pation or not ,that is ,pl ant w ater use efficiency is the key factor of the ir survivi ng .Ho w ever ,at the different scale ,the mean i ng of plant water use effici ency i s different ,this paper su mm ed up t he study i ng progress of W UE at the leaf leve,l which it is m ost l y researched i n the rece nt ,and presented follo w ing po i nts study i ng the l eaf water use efficiency for the future :f or the m ethods ,Fo li ar carbon isotope is the optm i al waym easuri ng plant foliar l ong water use efficie ncy at present ,and the substitution i nd i ces of D 13C w ill conti nue to be a prospecti ve d irect i on ;For st udy i ng contents ,we shoul d strengthen the research onD 13C and W UE of the ri pari an trees i n theextre m e ari d area ;Co m bi ned the plant ecophysiology ,b i ology w ith the sta b l e isotope tec hnique ,explori ng the mec hanis m of pl ant foliar water use eff i c i enc y ,especially rei nforci ng the studying of la w s and interior m echanis m of plant foliar long w ater use efficiency vari ety by m eans of t he model of double isotope ;usi ng mult-im eans ,research on t heWU Es through vari ous te mpora-l spatial sca l es and conversion .K eyW ords :plant water use effi c i enc y ;leaf leve;l progress植物水分利用效率长期以来一直是人们比较关注的问题。
植物生理学中的水分利用效率研究进展
植物生理学中的水分利用效率研究进展植物是陆地生态系统的基础，它们通过在光能的驱动下，通过光合作用将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气。
但是，水在植物生长发育和代谢中也起着至关重要的作用。
植物需要通过根系吸收土壤中的水分，并将其从根部传递至叶片。
因此，植物的水分利用效率是植物产量和生态系统土壤水分管理的关键因素之一。
本文将介绍植物生理学中的水分利用效率研究进展。
1. 水分利用效率的定义所谓水分利用效率，是指植物在完成光合作用的同时，所利用的水量的比率。
水分利用效率可被视为植物在做出产量时将有限的水资源保存起来的能力。
可以通过分析植物的光合速率和蒸腾速率得出植物的水分利用效率。
2. 含氧化酶基因与植物水分利用效率的关系植物的水分利用效率取决于植物的气孔调控、根系吸水和生理过程。
研究表明，由于含氧化酶基因的突变，在响应干旱应激时植物的水分利用效率得到了提高。
其表达量可以通过转录组学和蛋白质组学方法进行研究。
3. 氮素营养与植物水分利用效率的关系氮素营养可以通过在植物代谢过程中影响光合作用和植物水分利用效率来影响植物的水分利用效率。
研究表明，氮素营养的不足可以抑制水分利用效率的提高。
而提供氮素营养对植物水分利用效率的影响是复杂的。
4. 干旱胁迫对植物水分利用效率的影响干旱胁迫是植物面临的一种常见胁迫，可以通过优化植物的根系结构和调节植物生理过程来提高植物的水分利用效率。
适当的干旱预处理被认为是一种有效的方式，可以提高植物的生物学抗性，并提高植物的水分利用效率。
5. 水利用效率的提高对未来的意义面对日益凸显的水资源紧缺问题，提高水分利用效率是解决水资源问题的一种重要途径。
植物的水分利用效率的提高可以通过优化植物的生态适应性、改进灌溉管理和适当的干旱预处理等方式进行。
综上所述，植物生理学中的水分利用效率是研究植物产量、生态系统土壤水分管理的关键因素之一。
气孔调控、根系吸水和生理过程和氮素营养都是影响水分利用效率的关键因素。
植物生理学-植物的水分生理(上课版)
气孔是植物叶片上控制水分蒸发的结构，通过气孔开闭可以调节植物体内的水分平 衡。
吸水与土壤湿度、空气湿度的关系
01
土壤湿度是影响植物吸水的重要 因素，土壤含水量过低或过高都 会影响植物吸水。
02
空气湿度对植物吸水也有一定影 响，高空气湿度可能导致叶片表 面凝结水分，增加植物蒸腾作用 。
程提供理论支持。
通过研究植物的水分生态适应性， 可以筛选适合不同生境的植物种 类，促进受损生态系统的恢复和
重建。
植物水分生理研究有助于评估生 态系统的水分状况和生态用水需 求，为生态保护和可持续发展提
供决策依据。
植物的水分生理研究在抗旱育种中的应用
植物水分生理研究有助于深入了解植物抗旱的生理机制，为抗旱育种提 供理论指导。
通过研究植物的水分适应性，可 以培育抗旱、耐涝的作物品种， 提高作物的水分利用效率和抗逆
性。
植物水分生理研究有助于优化农 田灌溉制度，制定合理的灌溉计 划，节约水资源，降低生产成本。
植物的水分生理研究在生态恢复中的作用
植物水分生理研究有助于了解干 旱、半干旱地区的植被恢复机制， 为退耕还林、水土保持等生态工
水分利用效率与植物抗旱性的关系
水分利用效率高的植物在干旱条件下能够更好地适应和生存，而水分利用效率低的植物则 容易受到干旱的威胁。
提高水分利用效率的途径
选择高效品种
通过选择水分利用效率高的植 物品种，可以提高整个生态系
统的水分利用效率。
合理灌溉
根据植物的需求和土壤的湿度， 合理安排灌溉时间和水量，避免 过度灌溉或供水不足。
植物的产量和品质。
水分运输与植物适应环境
4、植物对水分的吸收和利用说课稿1
植物对水分的吸收和利用渗透作用原理说课稿各位评委上午好：大家好！我叫XX，来自四川师范大学。
今天我说课的题目是《植物对水分的吸收和利用——渗透作用的原理》，下面我将围绕本节课“教什么”、“怎样教”以及“为什么这样教”三个问题来加以说明，我将从教材分析、教学目标分析、教学重难点分析、教法与学法分析、教学过程、板书设计以及板书设计等方面逐一加以分析和说明。
一、教材分析（一）教材的地位和作用本节课内容位于人教版高中《生物》必修一第三章《生物的新陈代谢》的第四节《植物对水分的吸收和利用（第一课时）》，植物对水分的吸收和利用是植物一个重要的新陈代谢活动，一方面它既与植物的光合作用、呼吸作用、矿质代谢紧密相联，另一方面又是以细胞结构与功能的知识为基础，并且在农业生产生活实际中应用广泛。
学习这部分内容，能使学生建立以“植物与水”为中心，联系细细胞的结构和功能、光合作用、呼吸作用等知识的知识体系，并使他们对正确认识水、科学利用水有更深的认识。
（二）学情分析通过以前的学习，学生对这一部分的内容已经有了一定的认知结构，主要体现在你一下几个方面：1、知识层面：通过前面几节课对细胞的相关知识的学习已经为这节内容的学习做好了铺垫。
2、能力层面：学生已具备一定的观察、思考、分析、讨论、探究能力，并且有一定的协作学习和自主学习上的基础；3、情感层面：高中学生虽然具有一定的逻辑能力与科学探究能力，但总体来说他们的抽象思维能力和实验与探究能力还不强，尤其是动手实验，观察、分析实验现象，总结归纳实验结论的能力特别需要得到培养，所以在教学中要特别注意演示和学生实验的教学。
（三）教学内容本节内容用1课时来进行学习。
二、教学目标分析根据教学大纲的要求、本节教材的特点，结合该课的特点以及所教班级的实际情况，我将本节课的目标确定为：（一）知识目标：1、使学生了解植物体吸水的部位及植物细胞的两种吸水方式。
2、使学生了解渗透作用的概念。
3、使学生了解渗透作用的条件。
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植物生理学作业——植物水分利用效率综述植物水分利用效率的研究方法与影响因素植物学15硕张凡 3150190 Tel.188********摘要：植物WUE是耦合植物光合与水分生理过程的重要指标, 同时也是联系植被生态系统碳循环和水循环的关键因子, 具有重要的生理学、生态学和水文学意义。
研究如何提高水分利用效率可提高同化物产量，节约水资源。
WUE有不同尺度和范畴的研究，如叶片、全株、群体的尺度及瞬时WUE、内在WUE和综合WUE，叶片WUE常用于代表植物整株WUE。
研究WUE的方法主要有光合气体交换法与稳定碳同位素法，其中稳定碳同位素法是较为先进、准确的测定方法。
本文提供了不同方法测定WUE的计算公式。
植物WUE受多种因素影响，包括植物生理因子如气孔导度、光合效率；环境因子如水分、光照、温度、CO2浓度等；个体因子如代谢途径、形态、基因型等。
本文同时提供了WUE研究分子生物学的前沿成果，为今后的研究提供了参考方向。
关键词：WUE；蒸腾作用；气孔导度；δ13CMethods and Factors of Plant Water Use Efficiency Abstract: WUE is an important indicator of plant photosynthesis and water coupling physiological processes, and also is the key factor contacting vegetation ecosystem carbon and water cycles, with important significance in physiology, ecology and hydrology. Study how to improve water use efficiency can increase assimilate production and conserve water resources. WUE studies at different scales and areas, such as scale of leaf, the whole plant and colony WUE, instant WUE, intrinsic WUE and integrated WUE. Leaf WUE commonly used in behalf of the whole plant WUE. WUE research methods mainly include photosynthetic gas exchange and stable carbon isotope method which is more advanced and more accurate. This article provides calculation formulas of different methods of WUE. Plant WUE affected by many factors, including plant physiological factors such as stomatal conductance, photosynthetic efficiency, environmental factors such asmoisture, light, temperature, CO2 concentration, individual factors such as metabolic pathways, morphology, genotype etc. This article also provides cutting-edge research in molecular biology achievement of WUE and provides a reference direction for future research.Keywords: WUE, transpiration, stomatal conductance, δ13C一、概述蒸腾作用对植物有重要意义，提供植物吸收和运输水分的主要动力，同时也会使植物丧失水分。
而光合作用是植物利用光能生产有机物的方式，往往关系到人们关注的植物生长适宜程度、作物产量等重要指标。
在全球水资源紧缺，干旱日益加剧，人口激增的背景下，研究如何提高植物的水分利用效率，协调植物碳同化和水分耗散间的关系变得尤为重要。
植物蒸腾比率（transpiration ratio；蒸腾效率）指的是植物每消耗1kg水所生产的干物质的克数。
水分利用效率（water use efficiency, WUE）指植被光合作用生产的干物质(或净初级生产力)与蒸散作用所消耗的水分之比（Rosenberg, 1974）。
从定义上看二者互为倒数。
WUE是描述植物在不同生境中水分适应策略的一个重要参数，是决定植物在干旱、半干旱地区生存、生长和物种分布的重要因素之一；植物抗旱性与WUE有密切关系，高WUE是作物抗旱性的一种重要机理，有利于作物在缺水条件下保持产量；植物叶片WUE的高低取决于气孔控制的光合作用和蒸腾作用两个相互耦合的过程，模拟水分利用效率对环境变化的响应特征和机制是理解生态系统碳循环和水循环及其耦合关系的基础（王建林等，2008；熊伟等，2005）。
WUE在不同的研究尺度和范畴上的定义有所差异，主要有瞬时水分利用效率（WUE）、内在水分利用效率（WUEg）和综合水分利用效率（WUEi）。
瞬时水分利用效率和内在水分利用效率主要用于叶片尺度，瞬时水分利用效率以净光合速率（Pn）与蒸腾速率（Tr）的比值来描述，内在水分利用效率是Pn 与气孔导度（gs）的比值。
当gs成为植物叶片气体交换的主导限制因子时，以WUEg来描述植物光合作用过程的水分利用状况较为适宜，如果Tr与gs呈极显著正相关，以致WUE与WUEg也呈极显著正相关，这样以WUE和WUEg表示植物的水分利用状况差别不大。
在植物个体的尺度上，WUE=干物质量/蒸腾量，在群体尺度上,WUE=干物质量/(蒸腾量+蒸发量)。
因为植物个体水分利用效率可用叶片水分利用效率来估算，所以植物个体水分利用效率通常用叶片水分利用效率来衡量（李机密等，2009；赵平等，2000；郑淑霞等，2006；Morgan et al. 1993）。
植物水分利用效率的研究始于20世纪初,至今已将近一个世纪，但植物水分利用效率的研究仍相当活跃，特别是在水分生理生态方面更是如此，这主要是由于水分利用效率对于农林生产的重要性和水分利用效率测定方法的发展（李荣生等，2003）。
二、水分利用效率的测定方法1.直接测定法测定植物在较长期生长过程中形成的干物质量和耗水量,以每千克水产生多少克干物质(g)来表示水分利用效率:WUE = g/kg (1)此方法较多地用于群体和个体水平的WUE测量，但由于群体WUE主要依赖于作物及土壤的水分平衡，作物通过土壤的耗水常常难以测定，只能通过水分平衡方程估算。
田间测定时因难以将蒸腾蒸发分开，对其测定几乎不可能。
Wright等指出，在大田试验中从季节用水和生物量计算水分利用效率仍有一定的难度和误差（Wright et al. 1988）。
个体水平上的WUE描述了不同作物蒸腾效率的差别和种内不同品种的WUE存在一定差异。
因此，此方法较多地用于农作物和树木优良品种和变种的选择研究中，因而较多地适用于控制实验中。
理论上，它是测定水分有效性对干物质生产影响最准确的方法。
但在野外，此方法仍有一定的难度和误差,需要大量细致繁琐的工作，同时花费很昂贵（Paul et al. 1995）。
2.光合气体交换法通过测定单叶(个体或群体)瞬时的CO2和H2O交换通量，即以光合速率和蒸腾速率的比值来表示WUE。
Morgan指出，植株整体水平上的蒸腾效率(总干重/蒸腾量)可用叶片水平的蒸腾效率(光合速率/蒸腾速率)来估算，而光合速率/蒸腾速率又与叶片CO2交换速率/叶片气孔导度有关。
（2）（3）（4）式中：A和E分别为叶片光合速率和蒸腾速率；g为气孔传导率；为叶内外水气压之差；Ci和Ca分别指叶片胞间与周围大气中CO2的浓度。
(4)式也称为瞬时水分利用效率，或内部水分利用效率，反映植物瞬时气体交换过程的状态。
近年来的研究指出，利用光合(A)与蒸腾(E)之比获得的水分利用效率(WUE=A/E)，通常称为瞬时水分利用效率。
通常利用便携红外气体分析仪（文献中常见使用LI-6400便携式光合测定仪）测定植物叶片的光合速率、气孔导度和蒸腾速率，是一种传统的单个叶片个体气体交换测定方法，所测的值可以确定被测植物当时的生理状况（胡红玲等，2012；王建林等，2012；杨洪强等，2002）。
此方法的优点在于操作简单方便、快捷，但是这种方法有一定的局限性。
它测定的是植物瞬时WUE，得到的水分利用效率只代表某特定时间内植物部分叶片的行为。
测定的结果与田间直接测定的结果有时不一致(其值往往偏高)，这是因为WUE计算中所用的产量是植物组织净生产长期积累的结果，而其通常又受到植物夜间呼吸消耗等因素的影响（熊伟等，2005）。
另外，由于植物光合作用对植物生理状态和环境条件的变化高度敏感，其测定的瞬时性不易与植物的最终生产力和WUE联系起来（Martin et al. 1988）,因而通常仅用来说明植物的性能和对环境因子的反应（蒋高明等，1999）。
3.稳定碳同位素法稳定性同位素技术的研究和发展最初始于20世纪30年代中期的物理科学，但稳定性同位素在植物生物学研究中的广泛应用只有近20多年的历史。
植物稳定碳同位素技术作为一项简捷、快速、高效的技术，已揭示了植物生理生态研究中，尤其是与光合、水分代谢有关的许多问题（刘海燕等，2008）。
利用碳同位素方法比常规的方法优越得多，因为应用光合仪测定的结果仅代表了测定时瞬间的植物Ci/Ca和WUE值，而且受天气的影响很大；生物量法测定水分利用效率，因为需要测定一段时期内植物水分消耗和生物量增量，工作量大，而且必需在田间进行。
碳同位素方法简化了WUE的测定过程并使其结果更为准确；最重要的是，它不受取样时间和空间的限制，克服了常规方法难以同时测定不同地域的植物种群间生理活动变化所带来的困难（刘海燕等，2008）。
Farqhuar等系统阐述了碳同位素比和碳同位素分辨率的计算方法，并确立了碳同位素分辨率与植物叶胞间CO2浓度的关系（Farqhuar et al. 1982）。
自然界中碳的稳定性同位素有2种，12C和13C。