qjh植物水分利用效率的研究
动植物水分利用效率的遗传基础和调控机制
动植物水分利用效率的遗传基础和调控机制水是生命之源，无论是动植物都需要水来维持正常的生理活动。
然而，由于气候和地理环境的影响，水分往往是动植物生存中的一个限制因素。
因此，为了在水资源有限的环境下生存，动植物必须具备高水分利用效率。
水分利用效率 (WUE) 是指由于蒸腾作用导致的水过量丢失而导致的干重的增加量与蒸腾出失水量的比率。
正常情况下，植物的WUE在20%左右。
然而，一些干旱地区的植物只是在极端干旱情况下才蒸腾，能够更好的适应干旱环境，他们的WUE可高达50%以上。
在动植物的生物进化过程中，高WUE已经成为一种优化选择。
在遗传水平上，高WUE是通过一系列基因的表达和调控来实现的。
基因的表达和调控几乎决定了植物的生长和发育，特别是在适应环境变化的过程中。
植物WUE的遗传基础与调控机制近年来，研究表明，WUE是由多个基因的相互作用和调控共同作用而实现的。
DGAT（Diacylglycerol acyltransferase）和WRKY23（WRKY transcription factor 23）等基因是实现高WUE 的重要基因。
DGAT被认为是产生三酰甘油的关键酶，可以限制水分丢失，提高干物质产量，从而提高WUE。
WRKY23是一种具有转录调节功能的蛋白。
它的表达可以适应水分环境的变化，调节植物的干重积累，减少水分蒸散，提高WUE。
此外，植物的气孔大小和数量对于WUE的影响也不可忽视。
在干旱环境下，植物可通过减少气孔大小和数量的方式减少水分的蒸散来提高WUE。
而这种适应性适应性是通过基因的表达和调控实现的。
一些调控气孔大小和数量的基因，如SPCH、FAMA、EGL3等，可影响植物叶片表皮细胞的形态和特性，通过改变气孔大小和数量来提高WUE。
动物WUE的遗传基础与调控机制动物WUE的遗传基础并不像植物那样清晰。
然而，在过去的十年中，研究人员已经探索了一些具有调控作用的基因。
他们发现，与动物WUE相关的基因与动物花费和获得能量的过程有关。
草地植物的光合特性与水分利用效率研究
草地植物的光合特性与水分利用效率研究光合作用是植物生长和发展的基础过程，也是气候变化和生态环境变化的重要响应指标之一。
草地植物作为重要的陆地生态系统组成部分，其光合特性和水分利用效率对草地生态系统和全球碳循环具有重要影响。
本文将探讨草地植物的光合特性及其与水分利用效率的关系。
一、草地植物的光合特性光合作用是草地植物利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程。
草地植物光合特性的研究主要包括光合速率、光合有效辐射利用率以及光合作用对光强、气温和CO2浓度的响应。
1. 光合速率光合速率是草地植物进行光合作用的速度，通常用单位面积叶片上单位时间内固定的二氧化碳量来表示。
不同草地植物的光合速率存在差异，这与其叶片的结构、叶绿素含量以及光合酶活性等因素有关。
2. 光合有效辐射利用率光合有效辐射利用率是草地植物利用光合有效辐射进行光合作用的能力，是评估草地植物光能利用效率的重要指标。
研究表明，光合有效辐射利用率受光合底物浓度、光合作用酶活性以及光合酶底物亲和性等因素的制约。
3. 光合作用对环境因素的响应草地植物的光合作用对环境因素具有一定的敏感性。
光强、气温和CO2浓度是草地植物光合作用响应的重要环境因素。
适宜的光强和温度条件可以促进草地植物的光合作用，而高温和强光条件则会抑制光合速率。
此外，CO2浓度的增加对草地植物的光合作用也具有促进作用。
二、草地植物的水分利用效率水分利用效率是指植物通过单位水分量固定的二氧化碳量，是衡量植物水分利用能力和干旱适应性的指标。
草地植物的水分利用效率与其叶片结构特征、气孔导度以及根系结构等因素密切相关。
1. 气孔导度和水分利用效率草地植物的光合作用依赖于二氧化碳的进入和水的蒸腾释放。
气孔导度是调节草地植物水分利用效率的关键因素。
当土壤水分供应不足时，草地植物通过减少气孔导度来减少水分流失，从而提高水分利用效率。
2. 叶片结构和水分利用效率草地植物的叶片结构也对水分利用效率产生影响。
植物根系结构与土壤水分利用效率的关系研究
植物根系结构与土壤水分利用效率的关系研究植物的根系结构是植物体的重要组成部分之一，同时也与植物的水分吸收和利用效率密切相关。
本研究旨在探讨植物根系结构与土壤的水分关系，以及如何提高植物的水分利用效率。
一、引言植物根系结构是指植物根部在土壤中的分布形态和构造特征。
根系结构受到多种因素的影响，其中包括土壤类型、环境条件和植物物种等。
同时，根系结构对植物的水分吸收和利用效率具有重要作用。
二、植物根系结构特征植物的根系结构通常包括主根和侧根。
主根通常为粗大的根部，负责与土壤深层进行水分吸收。
侧根则负责与土壤表层进行水分吸收。
根系结构的形态特征既与物种特性有关，也与环境因素有关。
例如，在干旱环境下，植物的根系结构往往呈现较深且较密集的分布。
三、植物根系结构与土壤水分关系植物的根系结构对土壤的水分吸收有着直接的影响。
植物通过根系吸收土壤中的水分，并将其输送到地上部分进行生长和代谢。
不同的根系结构对土壤水分利用有着不同的适应性。
例如，深入土壤深层的根系能够吸收到更深层土壤中的水分，提高植物的水分利用效率。
四、植物根系结构的调控与优化根系结构的形成与植物的遗传因素和环境因素密切相关。
通过合理调控和优化植物根系结构，可以提高植物对土壤水分的利用效率。
目前已有研究表明，适度的根系修剪和增加土壤质地改良剂的添加可以改善植物根系结构，从而提高植物的水分利用效率。
五、植物的水分利用效率植物的水分利用效率是指单位水分量下植物体所产生的产量或生物量。
植物的水分利用效率与植物体内的各个组成部分密切相关，包括根系结构、叶片的气孔调节和光合作用等。
提高植物的水分利用效率有助于节约水资源，提高农作物产量。
六、结论植物的根系结构与土壤水分的关系密不可分，通过调控和优化植物的根系结构，可以提高植物的水分利用效率。
进一步的研究可以探讨不同植物物种对土壤水分的吸收差异以及根系结构与植物生长发育的关系，为提高农作物的水分利用效率提供理论依据和实践应用。
作物水分利用效率名词解释
作物水分利用效率名词解释作物水分利用效率(Water Use Efficiency, WUE)是指在田间，作物蒸散消耗单位质量水所制造的干物质量，单位为g·kg-1。
这个指标反映了植物生产过程中的能量转化效率，也是衡量作物产量与用水量关系的一种指标，同时，它还是评价水分亏缺下植物生长适宜度的综合指标之一。
具体来说，水分利用效率可以分为三种计算方式，分别针对不同的观察尺度：
1. 对于植物个体，WUE=干物质量/ 蒸腾量。
2. 对于植物群体，WUE=干物质量/ (蒸腾量+蒸发量)。
3. 在叶片尺度上，水分利用效率等于光合速率与蒸腾速率之比。
这个指标对于作物的生长和发展具有重要意义，因为它可以帮助我们理解和预测作物的产量和水分需求，从而更有效地进行农业生产和水资源管理。
全球气候变化下植物水分利用效率研究进展
全球气候变化下植物水分利用效率研究进展*王庆伟1,2 于大炮1** 代力民1 周 莉1 周旺明1 齐 光1,2 齐 麟1,2 叶雨静1,2(1中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳110016;2中国科学院研究生院,北京100049)摘 要 气候变化是20世纪80年代以来全球最为关注的环境问题之一,显著影响着植物的生产力以及水分运移和利用格局,改变植物个体㊁群落及生态系统的水分利用效率(WUE ),最终影响植被分布格局和群落结构.开展植物WUE 的研究有助于理解和预测陆地植被对全球变化的响应和适应对策,从而为应对全球变化提供新的依据.本文从叶片㊁个体㊁群体或生态系统等不同尺度简要介绍了植物水分利用效率的概念及测定方法,着重综述了气候变暖㊁CO 2浓度升高㊁降水变化和氮沉降等重要气候因子及其复合作用对植物WUE 的影响研究进展,以及不同立地条件下植物WUE 变化特征及生存适应策略,指出当前研究中存在的问题,并对全球气候变化下植物WUE 的研究进行展望.关键词 水分利用效率 CO 2浓度升高 降水变化 稳定碳同位素文章编号 1001-9332(2010)12-3255-11 中图分类号 Q948 文献标识码 AResearch progress in water use efficiency of plants under global climate change.WANG Qing⁃wei 1,2,YU Da⁃pao 1,DAI Li⁃min 1,ZHOU Li 1,ZHOU Wang⁃ming 1,QI Guang 1,2,QI Lin 1,2,YE Yu⁃jing 1,2(1Institute of Applied Ecology ,Chinese Academy of Sciences ,Shenyang 110016,China ;2Graduate University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China ).⁃Chin.J.Appl.Ecol .,2010,21(12):3255-3265.Abstract :Global climate change is one of the most concerned environmental problems in the world since the 1980s,giving significant effects on the plant productivity and the water transport and use patterns.These effects would be reflected in the water use efficiency (WUE)of individual plants,communities,and ecosystems,and ultimately,in the vegetation distribution pattern,species com⁃position,and ecosystem structure.To study the WUE of plants would help to the understanding and forecasting of the responses of terrestrial vegetation to global climate change,and to the adoption of adaptive strategies.This paper introduced the concept of plant WUE and the corresponding meas⁃urement techniques at the scales of leaf,individual plant,community,and ecosystem,and re⁃viewed the research progress in the effects of important climatic factors such as elevated atmospheric CO 2concentration,precipitation pattern,nitrogen deposition,and their combination on the plant WUE,as well as the variation characteristics of plant WUE and the adaptive survival strategies of plants under different site conditions.Some problems related to plant WUE research were pointed out,and the future research directions in the context of global climate change were prospected.Key words :water use efficiency;elevated CO 2concentration;precipitation pattern;stable carbon isotope.*国家自然科学基金项目(41071036,30800139)和国家 十一五”科技支撑计划项目(2006BAD03A09)资助.**通讯作者.E⁃mail:yudp2003@ 2010⁃05⁃20收稿,2010⁃09⁃25接受. 水作为生态系统组成最基本的环境要素之一,对陆生植物的热量调节和能量代谢具有重要意义,是限制陆生植物分布和初级生产力的重要因素[1].作为表征干物质生产所耗费水量的重要指标,水分利用效率(water use efficiency,WUE)不仅反映了生态系统碳㊁水循环及其相互的关系[2],同时已成为揭示陆地植被生态系统对全球变化响应和适应对策的重要手段.植物WUE 的高低取决于初级生产力和蒸散作用两个过程的耦合.以CO 2浓度升高㊁气候变暖等为主要特征的全球变化将通过改变植物的生产力和蒸散作用显著影响植物WUE [3].由于植物物种对不同环境胁迫有不同适应性,适应能力强的物种在面对有限资源时具有高的竞争力和生存能力,应用生态学报 2010年12月 第21卷 第12期 Chinese Journal of Applied Ecology,Dec.2010,21(12):3255-3265其在群落中的优势度增加,从而改变了植被分布格局以及群落结构[4].因此,开展不同气候变化下植物WUE的研究,不仅可以掌握植物对气候变化的响应和水分利用策略,而且有助于了解和预测全球变化对群落结构的影响,为应对全球变化提供新的依据.目前,国内外学者对植物WUE进行了大量研究工作,并取得了大量成果.从植物光合型(C3㊁C4㊁CAM)㊁叶片性状(叶片大小㊁气孔密度㊁厚度等)等方面研究环境因子对植物个体或群体WUE的影响,以及植物对外界环境因子变化的生存适应策略[5].本文着重综述了气候变暖㊁CO2浓度升高㊁降水变化㊁N沉降等重要气候因子及其复合作用对植物水分利用效率的影响,不同立地条件下植物WUE 变化,以及植物通过各种生理过程调节所采取的生存适应策略;并探讨了研究中存在的问题及研究前景,以期为深入理解全球变化对陆地生态系统的影响提供参考.1 植物水分利用效率概念、发展及测定方法1.1 概念及其发展水分利用效率(WUE)是指单位水量通过植物叶片蒸腾耗散时所能同化的光合产物量,或指植被光合作用生产的干物质(或净初级生产力,NPP)与蒸散作用(ET)所消耗的水分之比[6].它反映了植被光合生产过程与耗水特性之间的关系.1978年,Fis⁃cher等[7]研究了几种植物叶片光合作用与耗水量的关系,结果发现,大气温㊁湿度对植物干物质生产的耗水量有很大影响,次年首次提出了水分蒸腾效率的概念,并以蒸发单位水所生产的干物质来表征,沿用至今.植物WUE按研究尺度可以分为叶片水分利用效率㊁个体水分利用效率.群落或生态系统水分利用效率.叶片水分利用效率有两种表达方式:1)瞬时水分利用效率(instantaneous water use efficiency, WUE t)=净光合速率(P n)/蒸腾速率(T r);2)内在水分利用效率(intrinsic water use efficiency,WUE i)= P n/气孔导度(g s).个体WUE指植物在较长期生长过程中形成的干物质量和耗水量的比.群体或生态系统WUE是指整个群体或系统损耗单位质量水分(包括土壤蒸发)所固定的CO2(或生产的干物质),即干物质量/(蒸腾量+蒸发量)或净初级生产力(NPP)/生态系统总蒸散(ET)[2].1.2 测定方法在叶片尺度上,植物WUE的测定有两种方法,即气体交换法和稳定碳同位素法.气体交换法是通过测定单叶瞬时CO2和H2O交换通量来计算WUE,优点在于操作简单方便㊁快捷[8],但其测定的是植物瞬时WUE,只代表某特定时间内植物部分叶片的行为,受不同时刻微环境影响较大,并且与长期整体测定结果之间的关系尚不清楚[9].稳定碳同位素法是当今国际上比较流行的测定方法.由于植物叶片δ13C值不仅能反映大气CO2的碳同位素比值,而且和胞间CO2浓度与大气CO2浓度比值(C i/C a)成负相关[10],因此,δ13C可作为评估植物WUE的间接指示值.由于δ13C的测定取样少,结果更为准确;并且不受取样时间和空间的限制,能较好地反映植物的水分状况,因而是目前国际公认的判定植物长期WUE的最佳方法[11].但δ13C局限于单一环境因子变量时使用,如果能结合δ18O则准确性更佳.因为δ18O在很大程度上由光合作用过程中叶片与空气水汽压亏缺(vapour pressure deficit,VPD)决定,并随环境条件变化而变化,反映了植物水分利用的变化,同时测定δ13C和δ18O,能区分光合能力与g s 对C i/C a的作用,在很大程度上提高了WUE测定的准确性[12].在个体水平上,由于与叶片长期WUE很接近,因此个体WUE可以通过叶片来估算[13].常用方法是在不同时间点用气体交换法测定叶片WUE[14]或测定叶片(或枝条)的δ13C,来代表植物个体测定时间以前生活阶段内的WUE[15].在生态系统水平上,田间直接测定法是最准确的方法,即计算整个群体蒸散所消耗的水与生物量变化之比作为系统WUE,但需要大量细致繁琐的工作,而且费用昂贵,以致其在实践中难以实现.涡度相关技术和遥感技术的发展与应用,促使生态系统水平的WUE研究取得了突破性进展[16].但是,涡度相关法只能测定生态系统某一个点的碳通量和水汽通量;随着遥感技术的应用,通过不同时相的遥感影像与地表生态系统各个时期㊁各个阶段的生长和水分状况的实际观测相结合,实现了点上的观测数据和面上的遥感数据相结合,从而为在更大的时间和空间尺度上揭示生态系统碳㊁水循环相互作用关系及长期效果,预测大尺度上全球变化对生态系统的影响提供参考[17].目前生态系统水平WUE的研究尚处于初始阶段,还有待于进一步深入.6523应 用 生 态 学 报 21卷2 全球变化对植物水分利用效率的影响植物光合作用过程由CO2同化率和g s两个因子控制,前者代表了羧化效率即形成干物质的能力,而后者控制着气体的扩散作用.当g s降低时,会使水分损失减少,T r减弱,WUE提高.其他影响两因子的因素均能影响植物的WUE,因而全球变化对植物WUE的影响更加复杂.2.1 CO2浓度升高对植物WUE的影响CO2浓度增加能使植物光合效率提高已经被大多数研究所证实[18],目前大多数研究结果也支持CO2浓度增加能提高植物的光合速率而使WUE上升;同时,大气的CO2浓度升高会使植物叶片g s和T r下降,水分损失减少,导致植物WUE提高.CO2浓度增加对P n和T r两个过程中哪个的影响更大一些,成为目前争议的焦点.Morison等[19]研究认为,CO2浓度升高使植物叶片P n大幅度增加,而T r小幅度及降低,造成WUE增大.Gunderson等[20]通过对2种落叶阔叶树3年的CO2增肥试验,发现WUE的提高仅仅是由于P n增加引起的.Rogers等[21]对温室中栽植的农作物注入CO2,结果发现,CO2浓度的增加并未使植物P n增加,WUE提高是T r下降所致.龚伟等[22]对湿地松(Pinus elliottii)叶片CO2浓度升高试验结果发现,CO2浓度为400~1200μmol㊃mol-1时,其WUE 随CO2浓度升高而增大是P n大幅度增加和T r降低的共同结果,而在CO2浓度升高到1600μmol㊃mol-1时,T r降低,但P n出现大幅度降低,从而导致WUE降低,可能是由于过高的CO2浓度导致g s大幅下降.这也从另一个侧面说明P n的作用更大一些.王建林等[23]通过模型模拟认为,在CO2浓度增加情况下,不同光合型植物的WUE变化存在差异, C3植物WUE的提高主要是由于P n提高,而C4植物WUE则主要是由于T r降低.这说明CO2浓度升高对植物WUE增加的影响机理和程度还与植物类型有关.在大的生态系统水平上,Li等[24]对美国弗尼吉亚州生长季湿地群落进行了CO2浓度增加试验,结果发现,CO2浓度升高导致年平均ET显著降低,以致整体生态系统WUE增加83%.而Kimball 等[25]通过FACE发现,CO2浓度增加引起的WUE 提高主要是P n增加所致,T r减少不明显.在未来大气CO2浓度增加前提下,植物WUE 将增加的结论已得到广泛认可.但是,由于目前的结果大多来源于针对植物个体(叶片)水平的模拟试验,没有考虑物种竞争的影响;而对生态系统水平的模拟,整体看上系统WUE增加,但是并不一定系统内的所有物种WUE都增加,或者说并非所有物种增加程度都一致.因此,把较大尺度的生态系统CO2施肥试验与具体物种(C4植物和C3植物等)个体的g s监测相结合,才能真正理解植被WUE对CO2浓度增加的响应机制和过程.2.2 气候变暖对植物WUE的影响温度对植物WUE的影响非常复杂.多数植物光合作用最佳温度在不同环境状态下有较大差异,当周围环境温度在光合作用最佳温度以下变化时,温度对P n的影响是正向的,反之则相反[26];另一方面,温度的变化又通过影响叶片的g s来影响到植物蒸散过程.在一定阈值以下,温度升高,增加了叶片g s,而且P n提高幅度大于T r增加幅度,从而造成WUE提高;而当超过某一阈值,温度升高增加了水分蒸散,又导致WUE降低[26].这个阈值与植物最佳P n的温度阈值不同,且不同类型植物的阈值又有所区别.Loader等[27]通过无梗花栎(Quercus petraea)幼苗生长季节对温度变化的响应研究,验证了温度导致植物光合能力提高,进而植物WUE增加.但Nicotra等[28]对天竺葵(Pelargonium hortorum)温度控制试验中发现,虽然水分状况影响了叶片g s,但是温度上升引起T r加大,导致WUE降低.高聚林等[29]对内蒙古高丹草研究发现,叶片温度(T l)升高均能提高其P n和T r,而且与P n呈非线性关系,与T r呈线性关系,从而造成单叶WUE与T l之间存在显著负二次相关,即:T l<30℃时,WUE随T l升高持续增加;T l>30℃时,光合作用受限,WUE下降.由于微观研究的复杂性,目前关于温度对植物WUE影响的研究大多集中于其长期累积效应,采用的方法多是树木年轮碳稳定同位素(δ13C)法.多数树木年轮δ13C的研究结果显示温度与植物WUE呈正相关关系[30].Duquesnay等[31]测定了法国东北部的欧洲山毛榉(Fagus sylvatica)和欧洲冷杉(Abies alba)的δ13C变化,发现过去一个世纪中,WUE分别提高了44%和30%.但是,目前树木年轮学的研究多集中于对气候变化敏感的高海拔㊁高纬度及高寒地区,大气增温对树木生长的影响多数是正向的.虽然也有一些研究的结果与此不尽相同,但是由于树轮δ13C同时还受到其他诸多气候因子的限制,如 滞后效应”[32]和 幼龄效应”[33],使该方法测定的结果在表达植物WUE方面存在诸多不确定性.752312期 王庆伟等:全球气候变化下植物水分利用效率研究进展 2.3 降水对植物WUE的影响降水变化是全球变化重要组成部分,对生态系统水分平衡和植被分布以及植物不同尺度上各种生理生态过程的影响显著[34].这也是根据降雨量划分湿润和干旱地区的原因.目前降水变化对植被WUE的影响的研究结论各异.多数研究结果表明,植物WUE与降水量呈负相关[35].湿润和半湿润地区植物的WUE较低,是由于降水增多导致空气湿度㊁土壤含水量增加,植物叶片g s增大,T r增强,从而降低WUE[36].Gouveia等[37]发现,分布在降水梯度在491 ~1299mm的欧洲栓皮栎(Quercus suber)WUE随降水增多而降低.从群落角度来说,较低的WUE保证了植物充分利用丰富资源,以增加生长速度和干物质积累.在干旱和半干旱地区,有效水分是控制植被功能最重要的因子,其减少会提高植物的生理胁迫和脆弱性,甚至造成森林消失.研究表明,植物因干旱而保持较高的WUE,以降低水分亏缺带来的影响,以及增强干旱条件下对水分的竞争能力[38].陈拓等[39]研究发现,天山阜康荒漠植物WUE值与年降雨量表现出显著的负相关,表明其在干旱生境下选择了更为保守的水分利用方式,通过提高WUE来适应干旱胁迫.但是,Tenhunen等[40]研究发现,随土壤含水量减少,生态系统WUE降低.这说明在极端干旱条件下,除了气孔因子外,其他非气孔因子导致了植物的光合速率下降.蒋高明等[41]对中国东北样带研究发现,随着干旱加剧,植物WUE逐渐升高,至一定水平后下降,说明植物WUE在干旱程度上存在一个特定的阈值.从植物生理角度分析,干旱条件下植物WUE的变化主要是由气孔限制因素和非气孔限制因素造成的[42].气孔限制是通过叶片气孔保卫细胞的运动调节来实现的,当植物处于轻度和中度水分胁迫时,气孔对干旱更为敏感,P n和g s存在一种非线性关系,在P n还没减小之前,其g s就已经降低,造成T r 减弱,使WUE提高[38,43],如Zou等[44]对梭梭(Haloxylon ammodendron)降水控制处理,结果发现,随着降水减少,其P n变化不大,但g s及时降低,从而使T r降低,WUE提高;而非气孔限制主要是由于面临严重水分胁迫,气孔表皮细胞失水快于保卫细胞,光合系统比如Rubisco活性受到伤害,导致气孔被动开大㊁降低了气孔限制的结果,T r增强,P n降低,从而使WUE降低[45].姬兰柱等[46]对水曲柳(Fraxinus mandshurica)3年人工模拟水分胁迫发现,中度水分胁迫下,水曲柳WUE比对照组提高了6.55%,而重度水分胁迫下却比对照组降低了1.13%.气孔调控等生理变化能较好地解释植物个体WUE,但是对于干旱过程中群落样带WUE的阈值,需要从植物适应的角度考虑.植物对水分长期的适应过程中形成了相对稳定的生理特征和群落结构特征,以及相应的水分利用策略.通常在高山地区,高海拔区降雨的频度和总量大于低海拔区,而且薄雾天气相对较多,理论上植物WUE沿海拔升高应该逐渐降低.但是闫巍等[47]对青藏高原高寒草甸生态系统研究发现,高海拔地区的低温降低了植被ET,其系统WUE与降雨量呈现正相关关系.Yepez等[48]对美国亚利桑那州半干旱牧豆树(Prosopis velutina)群落的通量观测发现,受温度影响的蒸散作用显著改变着其WUE.因此在进行生态系统WUE研究时,同时考虑水分状况和其他因子(如温度等)的影响,以及植被的蒸腾蒸散作用,能更好地解释生态系统呼吸特征,从而对生态系统WUE有更准确的认识[40].另外,随降水量变化,同一地区不同植物WUE也会呈现出完全相反的结果.苏波等[49]发现,我国东北森林⁃草原样带草原区常见植物WUE大致呈现3种变化趋势:随年均降水量增加,大部分物种(如羊草Leymus chinen⁃sis)的WUE有不同程度的降低;一些物种(如甘草Glycyrrhiza uralensis)的WUE值增加;一小部分物种则变化不大.这说明了植物遗传因素对WUE影响.关于降水对植物WUE的影响还需要在内部机理上进行更深入的研究.2.4 臭氧浓度增加对植物WUE的影响对流层中大气臭氧(O3)浓度增加会降低Rubi⁃sco的活性与效率,从而降低光合效率,影响植物WUE.近年来,随着大气中O3浓度的不断增加,有关该方面的研究逐渐受到关注.Handley等[50]对栎树(Quercus kelloggii)O3控制试验结果表明,高浓度O3使叶片出现不同程度灼伤,显著破坏其光合能力,致使WUE降低.郑飞翔等[51]采用开顶式气室(OTC)对水稻进行田间原位O3熏气试验,O3浓度增加导致水稻叶片气体交换参数发生显著变化, CO2浓度饱和时P n和T r等指标均呈现下降趋势,表明O3浓度升高使水稻光合作用对CO2的利用效率降低,造成WUE降低.虽然O3的变化没有CO2浓度和温度变化那么强烈,但其破坏能力较强,在研究8523应 用 生 态 学 报 21卷气候变化对植物WUE影响时应该加以关注.2.5 紫外辐射增加对植物WUE的影响目前对流层中大气O3浓度逐渐增加,而平流层中的臭氧层却日益遭到破坏,以致紫外线UV⁃B到达地面的数量增加.通常认为,臭氧层中O3浓度降低1%,UV⁃B辐射量增加1.5%~2%.UV⁃B对植物生理过程的影响是直接的,最先破坏的是卡尔文酶系的一些蛋白质组分和Rubisco活性,导致光合作用下降和WUE降低.侯扶江等[52]通过田间紫外辐射强度增加(UV⁃B280~400nm)试验,研究了UV⁃B增量对大豆幼苗生长和光合作用的影响,结果表明,紫外线强度增加对大豆幼苗捕光色素的破坏较严重,同时还使大豆幼苗的P n㊁T r和g s降低,导致WUE下降.这种作用的效果随辐射强度增加而增大.陈兰等[53]对暖温带森林生态系统中常见灌丛土庄绣线菊(Spiraea pubescens)进行UV⁃B控制试验,连续3个生长季每天增补9.4kJ㊃m-2的辐射剂量,模拟臭氧衰减17%时近地表面UV⁃B辐射的增强,结果表明,增强UV⁃B辐射在一定程度上降低了g s㊁C i/C a,提高了δ13C,从而导致WUE增加.目前大部分紫外辐射增强对植物影响研究都是在实验室或温室条件下进行的,使用了特殊的紫外过滤灯[54].然而,生长室或温室的辐射环境与自然条件差异较大,即使模拟了臭氧减少下UV⁃B辐射的实际水平,相对于野外条件下,植物也会受到更多伤害.目前国际上有关全球紫外辐射变化对自然条件下植被的影响越来越重视,因此应该进行更多的野外研究.2.6 氮沉降对植物WUE的影响氮沉降是全球变化的重要方面,主要通过改变土壤氮素组成与含量影响植物的WUE.研究发现,植物WUE与氮素利用效率(NUE,每单位叶氮所吸收的同化碳)存在一种平衡关系,即高WUE常以低NUE为代价,反之亦然[55].这是因为水分胁迫下,植物通过降低气孔开度来减弱T r,减少水分散失,提高WUE,但这会造成光合功能降低,引起NUE降低;但当N供应受到限制时,气孔反而会开放,增大胞间分压(P i),以增强光合作用,使NUE提高,同时会损失更多水分,使WUE下降.二者之间的矛盾需要植物自我权衡(trade⁃off)[1].李明财等[56]在研究青藏高原东部高山植物的WUE时发现,多年生植物的WUE比一年生植物高,而NUE却比一年生植物低.Chen等[55]对内蒙古草原同一草地群落中植物WUE进行了氮素添加试验,结果显示,增加氮素使羊草WUE提高㊁NUE降低,而对针茅(Stipa gran⁃dis)的影响不明显.这说明WUE与NUE之间存在一个折中,即使在相同环境条件下,不同植物对全球氮沉降的响应不同,并具有独特的适应对策.2.7 气候因子复合作用对植物WUE的影响自然界中诸多气候因子对植物WUE将产生重要影响,且因子间的协同作用也会引起植物从分子到植被区域类型等不同尺度的变化[57].其中,降水㊁温度和CO2浓度是最主要气候因子.作为全球变化最主要的特征,CO2浓度增加和气候变暖对植物WUE有着重要影响.CO2浓度增加能降低植物的g s㊁T r,提高P n和WUE,而温度升高增大了g s㊁T r,在一定程度上抵消了CO2升高对g s 的影响,但是生长速度和GPP较高,二者复合后植物WUE会明显增大[58].徐振锋等[59]采用开顶式生长室(OTC)对青藏高原东缘林线糙皮桦(Betula uti⁃lis)幼苗进行模拟增温试验,结果发现,随着温度升高,糙皮桦叶片P n㊁T r和g s分别增加17.4%㊁21.4%和33.9%,但其WUE并没有明显变化.这主要是因为其P n和T r对模拟增温有着相近的响应方式和程度.但由于温度阈值的存在,温度过高会降低CO2浓度增加引起生物量的增幅,减弱了植物生产力,增强了蒸发蒸散作用,导致WUE降低[60].温度和降水复合作用对植物WUE的影响主要表现在两个方面:1)温度升高㊁降水增多.Zheng 等[61]对鄂尔多斯沙丘主要灌木的温度和水分梯度控制试验发现,随着温度升高,这些灌木WUE随着水分增多而降低;董明伟等[62]利用BIOME⁃BGC模型对锡林河流域典型草原群落NPP动态及对气候变化响应的模拟分析表明,在温度和降水均增加情况下,NPP下降,WUE降低.这是因为温度的升高造成植物g s和T r增大,影响植物的呼吸和植物周围水分蒸散等过程,进而影响WUE.2)温度升高而降水减少.Zheng等[63]研究表明在鄂尔多斯草原,从东到西沿降水梯度(400~150mm),温度逐渐上升,草原主要灌木g s降低㊁T r增强,总体WUE下降;宋霞等[64]采用涡度相关技术计算了2003 2004年亚热带人工针叶林WUE的季节变化,发现随着夏季温度升高,该地区降水减少,致使土壤干旱,冠层蒸发散(FW)增强,GPP降低,导致夏季WUE降低.从这些结果可知,不论是单叶水平还是在生态系统水平,在不同的降水状况下,温度升高引起的气孔和蒸散等增大,是其WUE降低的主要原因.而降水与CO2的复合,主要是通过影响植物光合作用来改变952312期 王庆伟等:全球气候变化下植物水分利用效率研究进展 WUE[65].高素华等[66]对羊草模拟试验分析表明,正常土壤水分下,CO2浓度的提高会使羊草P n提高, T r下降,WUE提高;土壤干旱下,提高CO2浓度虽然造成羊草P n下降,叶片气孔阻力增加,导致T r也降低,但干旱对羊草生长的抑制程度比对光合作用的抑制更强,相对生物量减少,WUE降低,这说明土壤干旱在一定程度上抑制了CO2的施肥效应.当干旱和高温胁迫同时存在时,在当前大气CO2浓度下,植物叶片最大净光合速率(A net)和g s均降低,并且导致WUE降低;但CO2浓度提高到2倍即700μmol㊃mol-1时,其A net反而增大,并且g s变化不大,而WUE比自然CO2浓度水平有所提高,这说明干旱㊁高温和高CO2浓度对叶片P n和g s的影响有显著互作效应[67].另外,这3个主要气候因子之间除存在明显交互效应外,还分别与其他因子一起对植物WUE产生影响.Yin等[68]在温室内对杨属树种进行水分和N肥控制试验,发现在水分干旱和良好两种条件下, N的增加均能提高叶片WUE.Cao等[69]对北美桦进行N和CO2浓度交互控制试验,发现在所有N浓度水平下,CO2浓度升高均使其g s降低㊁T r减弱,从而使WUE提高.CO2与O3复合作用对植物WUE的影响,并不是二者单独影响效果的叠加,主要是通过影响Rubisco与具防御作用的抗氧化物酶而起作用.Polle等[70]指出,在高CO2浓度环境中,O3对植物叶片的伤害减轻,生长的降幅也减少.但也有相反结果的报道,可能是不同植物对CO2与O3复合作用的反应不同.Ren等[71]在检验O3和N沉降对加州栎树的交互效应时发现,添加N可以减弱植物对O3和UV⁃B 的敏感性.可能是增加的养分在高O3与UV⁃B等条件下成了植物光合系统的 保护伞”,在一定程度上减弱了UV⁃B和土壤干旱对植物的负面影响. Wang[72]还发现,水分胁迫会增强UV⁃B对植物的杀伤力度.目前,大多数研究都集中于植物WUE对单一环境因子的响应,而植物生长过程也是多种外界环境因子共同作用的过程,但这方面的研究还处于起步阶段,需要进行更多的综合试验.3摇植物应对全球变化的水分利用策略植物在特定气候下能否存活,关键要看其表型可塑性,即在资源充足情况下尽可能使资源利用最大化,或者在资源受限的条件下仍能维持必要的生理功能[73].这往往通过植物的叶片大小㊁厚度,比叶面积(SLA)以及叶养分含量等体现.因此,植物在长期适应的过程中形成了耐旱和避旱两种主要策略[74].目前,植物在全球变化下的水分利用策略的研究,主要是针对水分的适应,而且大多数研究集中在干旱㊁半干旱以及荒漠地区.这是因为这些地区降水较少,而且降水有明显的干湿季,植物必须选择相应的水分利用策略,才能在这种严重的水分胁迫下生存.Gouveia等[37]研究发现,随着降雨量减少,栓皮栎(Quercus suber)叶厚度逐渐增厚,SLA降低,使其能在干旱条件下合理用水,主动避旱.Zheng等[61]对鄂尔多斯主要灌木的降水控制试验发现,其相对生长速率(RGD)㊁P n均随降水量增加而增大,以充分利用丰富资源,加速生长.Gouveia等[75]研究发现,中等密度水平的栓皮栎WUE和SLA最大,这是水分资源和种内竞争的折中.Xu等[76]对新疆沙漠柽柳(Tamarix ramosissima)与梭梭进行降雨控制试验发现前者为地下水湿生植物,主要利用土壤深层的水源,而后者主要通过调整叶片形态及g s,充分利用降水,使其在种间竞争中获胜.Correia等[77]研究了葡萄牙7个区域的法国海岸松(Pinus pinaster)的WUE,发现在中度水分胁迫下WUE最高.由于同一物种WUE对不同气候因子变化的响应不同,采取沿不同环境梯度以及人工控制特定环境因子试验,能更准确的了解植物抗性及其生存策略.杨利民等[35]发现,沿中国东北样带自东向西,降水量㊁年均温度和土壤水分降低,羊草的WUE有明显增强趋势,这是羊草长期适应各地环境,气孔数量逐渐增多的原因.然而,同种植物移栽到不同气候区域后,对气候变化的响应研究较少.另外,Gimeno等[78]对圣栎(Quercus ilex)进行低温和干旱驯化后,发现其对低温和水分亏缺的抗性均增加,说明对植物进行抗性锻炼,可以增强其对水分胁迫的适应性.植物因功能型㊁年龄及演替阶段不同,其水分利用策略有很大差异.乔木主要利用地下水,而草本㊁灌木植物分别利用春夏季降水补充的土壤最上层水分和下层水分[79].干旱环境中,一些植物通过发达的根系扎入深土层中吸取地下水,而常绿灌木在缺水时干枯而水分充足时又能 回生”;肉质植物尤其是CAM植物,采用晚上气孔开放,将干旱影响降至最低,这也造成了不同光合型植物WUE不同,呈C3 <C4<CAM的大小顺序[1].植物在不同生长阶段的水分利用策略也有明显差异.幼树的P n和g s高于成年树,但WUE却低于成年树,表明幼树的水分利0623应 用 生 态 学 报 21卷。
利用电解质渗透改善植物水分利用率的研究
利用电解质渗透改善植物水分利用率的研究提高农业生产效率和增加农产品产量是农业技术研究的重要方向之一。
在农业生产中，植物的水分利用率是决定作物产量和品质的关键因素之一。
然而，由于气候、土壤水分等因素的影响，植物的水分利用率往往较低，导致不利于农产品的增产。
近年来，研究人员发现了一种新的改善植物水分利用率的技术——电解质渗透（ET），并应用于农业生产中。
本文将深入探讨这种技术的机理、优点和现实应用，希望能对推进农业生产的发展发挥一定的作用。
一、电解质渗透的原理电解质渗透是一种通过电解质溶液提高植物根系水分吸收的技术。
这种技术是利用电解质溶液的特殊性质——渗透压，通过渗透作用，促进根系对水分的吸收，提高植物的水分利用率。
电解质溶液的渗透压与其浓度成正比，能够有效地改变根系内的水分体积，使根系内的压力增加，通过等渗作用，促进水分从土壤和根系周围环境向根系内部渗透。
这种渗透作用形成一个“水压差”，使植物能够更加充分地吸收到土壤中的水分，提高植物的水分利用效率。
二、电解质渗透的优点1. 提高水分利用效率电解质渗透技术能够通过改变植物的水分吸收形式和机制，提高水分利用率。
比起传统的灌溉方式，它能够更加有效地利用土壤中的水分资源，减少水分的浪费，达到减轻水资源压力的效果。
2. 改善根系生长环境电解质渗透技术能够改变土壤的物理和化学性质，对提高根系的生长速度和生长环境有着积极的影响。
例如，电解质溶液可以改善土壤的结构，提高土壤的透气性和通水性，促进根系的生长。
3. 提高植物品质和产量通过提高植物的水分利用率和根系的生长速度，电解质渗透技术能够提高植物的产量和品质。
一些研究表明，在若干作物中，采用电解质渗透技术的产量比传统的灌溉方式增加了10%~20%左右。
三、电解质渗透的应用前景和现状电解质渗透技术的应用前景广阔。
首先，它可以作为一种可持续的农业模式，帮助缓解农业生产对水资源的依赖，提高农业生产的经济效益和社会效益。
草地生态系统的水分利用效率研究
草地生态系统的水分利用效率研究草地生态系统是自然界中重要的生态系统之一。
它不仅提供了重要的生态服务功能，如土壤保持、水源涵养和碳汇等，还对全球气候变化有着重要的调节作用。
而草地生态系统的水分利用效率则是其研究的核心内容之一。
一、草地生态系统水分循环过程草地生态系统的水分循环过程包括降水输入、蒸发散和径流输出三个主要环节。
降水输入是指大气中水分通过降水形式（如雨、雪等）输入到草地生态系统中。
蒸发散是指草地中的植物和土壤水分在受热和风力作用下蒸发回大气。
径流输出则是指草地生态系统中未被蒸发的水分在地表径流或地下径流的方式输出到周围的水域或地下水系统中。
二、草地生态系统水分利用效率的定义草地生态系统的水分利用效率是指草地生态系统对降水输入和蒸发散之间的水分利用效果的度量。
它可以体现草地生态系统在单位降水输入下的生物量增加量，是衡量草地生态系统水分利用效果的一个重要指标。
三、影响草地生态系统水分利用效率的因素1. 水分利用策略：草地植物的水分利用策略对水分利用效率有着重要的影响。
一些植物采取保守型水分利用策略，其根系发达且更深层次的土壤中，以便更好地获取地下水；而一些植物则采取积极型水分利用策略，其根系相对较浅，并更多地依赖降水输入。
这种不同的水分利用策略会导致草地生态系统水分利用效率的差异。
2. 气候条件：气候条件对草地生态系统水分利用效率也有着重要影响。
例如，降水量少、气温高、蒸发强烈的地区，草地生态系统水分利用效率往往较低；而降水充足、气温适宜、蒸发较弱的地区，草地生态系统水分利用效率相对较高。
3. 土壤水分含量：土壤水分含量是影响草地生态系统水分利用效率的关键因素之一。
当土壤水分含量较高时，植物根系能够更充分地吸收水分，从而提高水分利用效率；而当土壤水分含量较低时，植物根系吸收水分的能力减弱，水分利用效率也会下降。
四、提高草地生态系统水分利用效率的方法1. 合理管理水资源：采取有效的水资源管理措施，如建立水资源调度制度、提高农田灌溉水利用效率等，可以有效提高草地生态系统水分利用效率。
毛竹苗的水分利用效率和蒸腾速率研究
毛竹苗的水分利用效率和蒸腾速率研究引言：毛竹是一种常见的竹类植物，具有许多重要的经济和生态价值。
在毛竹的生长过程中，水分的利用效率和蒸腾速率是影响其生长和生态适应性的关键因素。
了解毛竹苗的水分利用效率和蒸腾速率对于改善毛竹的种植和保护具有重要意义。
本文将探讨毛竹苗的水分利用效率和蒸腾速率的研究进展，并分析其影响因素和应用前景。
一、水分利用效率的研究1. 什么是水分利用效率水分利用效率是指作物或植物在单位水分蒸腾量下产生的单位干物质量。
对于毛竹苗来说，水分利用效率可以反映其对水分的利用能力和干旱适应性。
2. 毛竹苗的水分利用效率调控机制毛竹苗的水分利用效率受多种因素的影响，包括气候条件、土壤水分状况、植物组织结构和生理特性等。
其中，根系的发育状况和根系吸水能力是影响毛竹苗水分利用效率的重要因素。
此外，光合作用效率和气孔导度等生理过程也对水分利用效率有着重要影响。
3. 提高毛竹苗水分利用效率的途径为了提高毛竹苗的水分利用效率，可以采取一系列措施和方法。
例如，在毛竹苗的种植中，可以选择适宜的栽培地点和栽培方式，以减少水分蒸发和浪费。
此外，科学合理的施肥和灌溉管理也可以提高毛竹苗的水分利用效率。
二、蒸腾速率的研究1. 什么是蒸腾速率蒸腾是指植物通过气孔排出体内多余水分的过程。
蒸腾速率是指单位时间内从植物体内蒸发出的水分量。
蒸腾速率是了解毛竹苗对水分的需求和生长状态的重要指标。
2. 影响毛竹苗蒸腾速率的因素毛竹苗的蒸腾速率受多种因素的影响，包括气温、湿度、光照强度、土壤水分等。
在适宜的环境条件下，毛竹苗的蒸腾速率通常较高，表明其对水分的需求较大。
3. 调控毛竹苗蒸腾速率的方法为了调控毛竹苗的蒸腾速率，可以采取一些方法。
例如，在栽培毛竹苗时，可以控制灌溉的频率和水量，避免过度蒸腾和水分损失。
此外，通过调节毛竹苗周围的微气候条件，如遮荫和喷雾等，也可以减少蒸腾速率。
三、影响因素和应用前景1. 影响毛竹苗水分利用效率和蒸腾速率的因素毛竹苗的水分利用效率和蒸腾速率受多种因素的共同作用。
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植物水分利用效率的研究
摘要：植物水分利用效率(water use efficiency WUE)系指植物消耗单位水量生产出的同化量,它是反映植物生长中能量转化效率的重要指标。
不仅是联系植被生态系统碳循环与水循环的重要变量，同时亦已成为揭示陆地植被生态系统对全球变化响应和适应对策的重要手段。
本文主要从蒸腾比率和水分利用效率的关系;WUE关系式；不同植物的WUE大小；碳稳定同位素分析技术在研究植物WUE中的应用。
介绍植物WUE的研究现状。
关键字: 水分利用效率；稳定碳同位素；蒸腾比率
水分利用效率(WaterUse Efficiency,缩写WUE) ,系指植物消耗单位水量生产出的同化量,它是反映植物生长中能量转化效率的重要指标,在各学科领域已被广泛应用。
在不同的学科和范畴对水分利用效率的理解和定义也不相同；,在叶片水平上,水分利用效率(WUE)以净光合速率( Pn )与蒸腾速率( Tr )之比( Pn /Tr)来表示，在群体水平上，水分利用效率(WUE)与δ13C值呈正相关，在我国这样干旱旱地区，研究水分利用率意义重大。
1：蒸腾比率和水分利用效率的关系
植物蒸腾和植物生长各种关系引起很多人关注，在缺水环境中，总是希望植物消耗的水分最少，同时植物生长最好。
蒸腾比率是指植物每制造单位重量的干物质所通过蒸腾的耗水量。
而水分利用效率是指植物制造单位重量的干物质所通过的蒸腾和蒸发的耗水量。
这里我们可以用下面公式来描述植物水分利用效率和蒸腾速率的关系：
WUE = 净吸入CO2 / 蒸腾速率
当然，不同的植物生理学家的WUE定义也不同，许多研究中通常要测量光合速率和呼吸速率，然后计算得到植物的WUE，即植物的瞬时水分利用率。
2 ：WUE关系式
在叶片水平上的WUE公式:
式中Pr是叶片的光合速率，Tr 是叶片的蒸腾速率，这个式子表达是植物的瞬时水分利用效率。
F a r y u h a 在前人工作的基础上推导出了两个比较筒单的联系C3 、C 4植物的δ13C值与环境变量的量化方程：
式中，Ci , C a, 分别为胞间CO2浓度和大气CO2浓度。
a , b 分别为CO2扩散引起的碳同位素分差( 4 . 4 ‰) 和气孔光合按化酶
的分部效应( 2 7‰) . 和分别为植物组织和环境CO2的碳同位素比率。
A, E分别为光合效率和蒸腾效率。
ΔW为叶内外的水气压之差。
这些方程组将子δ13C与大气CO2浓度、胞间CO2浓度，
气孔和光合羧化酶分部效应a和b 、水分利用效率
WU E等因子联系起来。
3：不同植物的WUE大小
不同植物间的WUE也存在着明显的差异。
WUE可能和景天科酸代谢（CAM）、C3和C４等植物的光合作用的方式有很大关系。
C ４植物的WUE一般比C3植物的高，尤其是在热、光线强、水分胁迫条件下，CAM的特殊光合作用方式使得CAM植物的水分利用效率更高。
相同类型的植物在不同的时期的WUE也不相同，应为WUE 受到很多环境因素的影响：光、大气湿度、CO2浓度，盐胁迫等。
比如植物在受到盐胁迫条件下，植物的WUE会变大，这样才能躲避盐胁迫带来的危害。
在干旱条件下的植物WUE要比水分充足的地方的植物的WUE要大，
4：碳稳定同位素分析技术在研究植物WUE中的应用稳定同位素是具有相同原子和质子序数、但不同中子数、且无可侧放射性的元素形式。
稳定同位素技术常用的两个分析指标是同位素比值( i s o t o p e r a t i o ) 8 与同位素判别值( c a r b o n i s o t o p e d i s c r i mi n a t i o n v a l u e ) △一般定义同位素比值R为某一元素的重同位素原子与轻同位素原子丰度之比，但由于R值极难测定，因此实际采用相对测量法将待测品的同位素比值R . v 与一标准物质的同位素比值R作比较，其结果即为样品的a 值，就碳而言，其同位素比值可表示为：
碳同位素分析时使用的国际通用标准样品P D B ( P e e d e e B e l e m n i t e ) 是美国南卡罗来纳州碳酸盐陨石碳同位素判别值△与δ13C值的关系可表示为:
大气中的13C O 2/ 12C O2一般比较恒定，约为98 . 89 / 1 . 110植物体在光合作用过程中会对13C进行选择吸收，其δ13C值的高低主要取决于光合作用途径的差异C3植物δ13C值的变化范围从
, 若排除气孔导度大小造成的影响正常生理条件下R U B P C a s e的分差作用一般在左右，C 4植物鞘细胞和叶肉细胞在C O2 同化过程中分工明确，其光合相关酶的分布与C 3植物不同，因此其δ13C值通常在之间，其中丙酮酸竣化酶( P E P C a s e )的分差效应只有2 ‰, 因此推论C4植物的碳同位素分差是由于与时间有关的分馏( 即动力学分馏) 而引起的; 景天科酸代谢植物( C A M植物) 的δ13C值从一1 0 ‰一2 2 ‰，介于C3和C4植物之间; 另外，海洋植物和水体植物的碳同位素组成变化范围很广，分别从一5 . 6 ‰到一3 4 . 3 ‰和一8 . 7 ‰一4 2 . 8‰。
δ13C值与a值呈负相关，与WU E呈正相关因此高δ13C值或低Δ值对应高WU E。
许多实验也证实了它们的相关性[ U s . w ] 因此，测定植物子℃值成为鉴定胁迫条件下植物水分利用效率的一种常规方法。
与测定光合效率(A) /蒸腾效率( E ) 得到的瞬时水分利用效率不同，通过侧定植物体13C值来反映WUE的变化由于综合了植
物生长周期中各组织的所有碳吸收，因而可以判定植物长期水分利用效率的高低，同时为选育高WU E作物提供快速、简便的技术相当的盆栽实验表明，筛选低Δ值( 高δ13C值) 的作物可能是筛选高WUE作物的一个有效的代替指标。
参考文献
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[2] 陈英华碳稳定同位素技术在植物水分胁迫研究中的应用
[3] 李机密陆生植物水分利用效率
[4] 熊伟树木水分利用效率研究综述
[5] 王建林不同植物叶片利用效率对光和CO2的响应与模拟。