全球气候变化下植物水分利用效率研究进展
全球变化研究进展和趋势
全球变化研究进展和趋势一、概述全球变化研究，作为一个跨学科的研究领域，涵盖了地球系统科学的多个方面，包括气候变化、生物多样性变化、土地利用覆盖变化、海平面上升等。
这些变化在全球范围内发生，对人类社会和自然环境产生深远影响。
近年来，随着科学技术的进步和全球变化问题的日益突出，全球变化研究取得了显著进展，对理解地球系统的运行机制、预测未来变化趋势以及制定应对策略具有重要意义。
在气候变化方面，全球变暖已经成为不争的事实。
科学家们通过观测数据和模型模拟，揭示了温室气体排放对全球气候系统的影响，预测了未来气候变化的可能趋势。
同时，极端气候事件的频发和加剧也对人类社会和生态系统造成了严重挑战。
减缓气候变化和适应极端气候事件成为全球变化研究的重点之一。
生物多样性变化方面，人类活动对自然生态系统造成了严重破坏，导致物种灭绝速度加快、生态系统功能退化等问题。
全球变化研究通过监测生物多样性的动态变化，评估人类活动对生物多样性的影响，提出保护生物多样性的有效措施。
土地利用覆盖变化是全球变化的重要组成部分。
随着城市化进程的加速和人口增长，土地利用覆盖变化对全球生态系统服务功能和碳循环等产生了重要影响。
全球变化研究通过遥感技术和地面观测等手段，监测土地利用覆盖变化的动态过程，评估其对全球变化的影响。
海平面上升是全球变化研究的另一个重要方面。
海洋热膨胀和冰川融化等因素导致海平面不断上升，对沿海地区的社会经济系统和生态系统造成威胁。
全球变化研究通过监测海平面上升的速度和趋势，预测未来海平面上升的可能情景，为沿海地区应对海平面上升提供科学依据。
总体而言，全球变化研究在多个方面取得了显著进展，但仍面临诸多挑战。
未来，随着科学技术的不断进步和全球变化问题的日益严重，全球变化研究将继续深入发展，为人类社会和自然环境的可持续发展提供有力支撑。
1. 全球变化定义与背景全球变化，作为一个跨学科的研究领域，主要关注地球系统各个组成部分（包括大气圈、水圈、岩石圈、生物圈以及人类圈）在长时间尺度下的相互作用及其引发的全球尺度的环境变化。
植物与气候变化的相互影响
植物与气候变化的相互影响气候变化对植物生长和分布产生了深远影响，同时，植物也对气候变化起到调节作用。
植物与气候变化之间存在着复杂而密切的关系，相互影响着地球生态系统的平衡。
本文将从植物对气候变化的响应以及气候变化对植物的影响两个方面进行探讨。
一、植物对气候变化的响应1. 植物的生理和生态响应气候变化对植物的生理和生态特性造成直接影响。
温度的变化会影响植物的萌芽、开花和结果等生理过程。
例如，提前的春季升温可能导致植物早熟和开花，从而影响种群整体的生长和繁殖。
此外，气候变化还可能改变植物的水分利用效率，影响其对干旱和高温等逆境的适应能力。
2. 植物的分布变化全球变暖导致气候带和生态系统向高纬度和高海拔迁移，植物的分布范围也发生变化。
例如，一些高山植物向更高的山脉迁移，以适应变暖的气候条件。
相应地，这可能导致原生植被退化和生态系统不稳定。
二、气候变化对植物的影响1. 生长季长度的改变随着气候变化，生长季的长度在不断改变，这对植物的生长和发育产生了重要影响。
温暖的气候可能延长生长季，使植物有更多时间进行光合作用和生长，从而提高其生产力。
然而，在一些地区，气候变暖也可能导致长期干旱，使植物无法充分利用更长的生长季。
2. 碳循环与吸收植物是地球上最重要的碳吸收者之一，通过光合作用吸收大量的二氧化碳，减少大气中的温室气体浓度。
然而，气候变化可能对植物的碳吸收产生影响。
一方面，增加的二氧化碳浓度可能促进植物的生长，增加碳吸收能力；另一方面，温度升高和干旱等逆境可能降低植物对二氧化碳的吸收效率。
3. 生物多样性的影响气候变化对植物的影响将进一步影响整个生态系统的平衡和稳定性。
植物的分布和繁殖能力直接影响着其他生物的生态位和种群数量。
因此，气候变化可能对生物多样性和生态系统功能造成重要影响，破坏物种的平衡和相互依存。
综上所述，植物与气候变化之间存在着密切的相互影响。
调节气温、湿度和碳循环是植物对气候变化做出的响应。
近代全球气候变化研究进展在植物地理教学中的补充
方面 ，生 态 学等 相 邻学 科 和 现 代科 学 技 术 的发
展 都推动着 植物地 理学迅 速发 展 。另一方 面 ，社 会需求 也 促进 着植 物地 理 学拓 宽研 究 领域 。本世 纪 ７ ０年 代 以 来 ，人 类 赖 以生 存 的 资 源 与环 境 现 急 剧 恶化 的形 势
注 。植被 与气 候 之 间 的相 互 作 用表 现 在植 被 对 气 候要 素 的适应 性与植 被对气 候的反 馈作 用 。气 候变化 对植物
人类的历史太短 ，ＩＣ Ｐ Ｃ推断的人类活动为近代全球变 暖的主要原因尚存在争议，但人类活动和化石燃料的过 度使用对大气Ｃ ， Ｏ 浓度升高有推波助澜的作用，从而导
多研 究热 点 问题 及最新研 究成 果未 能及时 在教材 中得到 体现 。
、
近代 全球气 候变化 的基本 特征
近年来，以大气Ｃ ， Ｏ 浓度升高，全球变暖为主要特 征的全球气候变化的趋势越来越明显，根据政府问气候 变化委员会 （Ｐ Ｃ） ＩＣ 的研究报告，大气中Ｃ Ｏ浓度正以
年 １ ｔ ｌ ｔ ｌｌ ． ｏ ・ ｏ— 的速 率持 续 上升 ，到本 世纪末 地球 ８ ｏ ｏ 大气 中Ｃ ， Ｏ 浓度 将增 至将 近９ ０ｐ ｍ。 另外 ，近 １０年 ０ ｐ ０
【
来影响气候 ，从而加剧全球变化的影响… 。近年来 ，国
内外学 者在植 物种 分布 与气 候要 素关系 ，气候 变化对植
物及植被分布的影响及预测方面也开展了不少研究。但 从目前我国高等院校普遍采用的几种教材——包括阎传
４
二 、植 物个体 对全球 气候变 化 的响应
作 为重 要生 理生态 因子 ，Ｃ Ｏ 、温度 单独 的或复 合
水分利用效率水资源利用
水分利用效率水资源利用水分利用效率与水资源利用在当今世界，水资源已经成为一种宝贵的自然资源，对于农业、工业和人类生活都至关重要。
随着人口的增加和经济的发展，对水资源的需求不断增加，而水资源的供应却受到自然和人为因素的影响，面临着越来越大的压力。
因此，提高水分利用效率，实现水资源的可持续利用，已经成为全球范围内亟待解决的问题。
农业是水资源的主要消耗者，提高农业水分利用效率对于实现水资源的可持续利用具有重要意义。
农业水分利用效率的提高可以通过改进灌溉技术、调整作物种植结构、优化农业管理措施等方式实现。
例如，采用滴灌、喷灌等节水灌溉技术，可以减少水分的蒸发和渗漏，提高水分的利用效率。
选择适应当地气候和土壤条件的作物品种，合理安排作物的种植时间和方式，也可以提高农业水分利用效率。
工业是水资源的重要使用者，提高工业水分利用效率对于减少水资源的消耗和污染具有重要意义。
工业水分利用效率的提高可以通过改进生产工艺、加强水资源管理、推广水资源循环利用等方式实现。
例如，采用闭路循环水系统，可以将工业用水循环利用，减少新鲜水的使用量。
加强工业废水处理和回收利用，也可以减少水资源的消耗和污染。
再次，人类生活用水也是水资源的重要组成部分，提高人类生活用水效率对于实现水资源的可持续利用具有重要意义。
人类生活用水效率的提高可以通过改善供水设施、推广节水设备、提高公众节水意识等方式实现。
例如，安装节水型卫浴设备，可以减少家庭用水的浪费。
加强水资源宣传教育，提高公众的节水意识，也可以促进人类生活用水的节约和合理利用。
水资源管理是提高水分利用效率的重要手段。
水资源管理包括制定合理的水资源政策、加强水资源监测和评估、实施水资源调配和优化等措施。
例如，建立水资源总量控制和定额管理制度，可以限制水资源的开发和利用，保障水资源的可持续利用。
加强水资源监测和评估，及时了解水资源的状况和变化，也可以为水资源管理和决策提供科学依据。
提高水分利用效率，实现水资源的可持续利用，是当前全球面临的重要任务。
植物对干旱胁迫的响应研究进展
植物对干旱胁迫的响应研究进展一、本文概述干旱胁迫是全球气候变化背景下植物经常面临的一种环境压力，它不仅影响植物的生长和发育，还可能对植物的生存造成威胁。
因此，深入了解植物对干旱胁迫的响应机制，对于提高植物的抗逆性、优化农业生产和保护生态环境具有重要意义。
本文旨在综述近年来植物对干旱胁迫响应的研究进展，包括植物在干旱胁迫下的生理生化变化、分子生物学机制以及抗旱性改良等方面的研究成果，以期为未来的植物抗旱性研究提供参考和借鉴。
本文将概述干旱胁迫对植物生长发育的影响，包括水分亏缺对植物形态结构、生理功能和代谢过程的影响。
我们将重点介绍植物在干旱胁迫下的响应机制，包括植物激素、转录因子、基因表达调控以及信号转导等方面的研究进展。
我们还将综述植物抗旱性改良的研究现状，包括传统育种、基因工程和组学技术在抗旱性改良中的应用。
我们将对植物抗旱性研究的前景进行展望，探讨未来研究方向和挑战。
通过本文的综述，我们期望能够为读者提供一个全面的视角，以了解植物对干旱胁迫响应的研究现状和发展趋势，为植物抗旱性研究和实践提供有益的参考和启示。
二、植物干旱胁迫的生理生态响应植物在面对干旱胁迫时，会表现出一系列的生理生态响应。
这些响应旨在最大限度地减少水分损失，提高水分利用效率，以及维持生命活动的正常进行。
在形态学方面，植物会通过减少叶片数量和大小，降低叶面积指数，以及增加叶片厚度和角质层等方式，来减少水分蒸发和蒸腾作用。
根系也会发生适应性变化，如增加根长、根表面积和根毛数量，以扩大水分吸收的范围和效率。
在生理方面，植物会通过调整气孔开闭，降低蒸腾拉力，以减少水分流失。
同时，植物还会提高叶片细胞液的浓度，如增加脯氨酸等溶质的含量，以降低渗透势，增强保水能力。
植物还会通过调节光合作用的速率和途径，以及调整呼吸作用等，以适应干旱环境下的能量代谢需求。
在分子层面，植物会表达一系列与干旱胁迫相关的基因，编码如转录因子、蛋白激酶、水解酶等抗旱相关蛋白，以调节和响应干旱胁迫。
气候变化影响水分循环
气候变化影响水分循环1、自然界水循环对于气候的变化是如何响应的？水循环统对气候变化的响应水循环是联系地球各种水体的“纽带”，是“调节器”，它调节地球的能量分布，对冷暖气候变化起到重要的作用。
水循环是“雕塑家”，它通过侵蚀，搬运和堆积，塑造了丰富多彩的地表形象。
水循环是“传输带”，它是地表物质迁移的强大动力，和主要载体。
更重要的是，通过水循环，海洋不断向陆地输送淡水，补充和更新新陆地上的淡水资源，从而使水成为了可再生的资源。
水循环既受气候系统的制约 , 又对气候系统进行反馈。
，气候变化必然引起水循环的变化。
流域水循环在相当大程度上是由所处的气候条件所决定的，流域的气候条件在客观上决定了流域的水循环背景。
气候因子对水循环过程的影响是复杂的、多层次的 , 气候系统通过降水、气温、日照、风、相对湿度等因子直接或间接地影响着水循环过程。
气候系统的输出—降水对水循环的影响是最为直接的。
对某一特定的区域而言 , 一定程度上可以说降水是水循环的开始。
除了直接影响以外 , 气候因子还通过发生在陆面和土壤中控制陆面与大气之间水分、热量和动量交换的陆面过程间接地影响水分循环。
如气温、日照、风和相对湿度对陆面蒸散发过程的影响等。
分析气候变化下的水循环演变特征是评估未来气候变化对流域水文水资源影响的基础。
1降水对气候变化的响应全球变暖，相当于地球自然环境的一次重新“洗牌”，全球变暖打破了以往的降水的区域分布平衡状况，使得有的地区年降水量较常年增加了，而有的地区年降水量较常年减少了，造成降水异常。
从中国范围来看 , 近 100 年来 , 中国的年降雨量呈现出明显的年际和年代振荡 , 但是趋势性变化不明显。
近 50年 , 中国东北部、华北中南部的黄淮海平原和山东半岛、四川盆地以及青藏高原部分地区出现不同程度的下降趋势 , 海河流域 1980~2000年系列平均年降水量比 1956~1979年约减少了 10.5%。
全国的其余地区年降水量都出现不同程度的增加 ,其中长江下游、华南沿海和西北地区的增加比较显著 , 西部大部分地区、东北北部和内蒙古大部分的年降水量也有增加趋势 , 20 世纪 90 年代以来黄河中下游流域和华北平原的持久干旱及长江中下游地区的频繁洪水均有其深远的长期降雨气候变化背景[2]。
近10年树种抗涝性研究进展及趋势
物景观的艺术效果。
由表2可知，所选样地中，除C 2、E 3、A 3样地为单色型配置，其他样地均为多色型配置。
美景度值高的样地，大多色彩丰富，季节变化明显。
C 2样地虽然色彩单一，但大面积的绿色使人内心宁静，与周围环境相得益彰，因此具有较高美景度值。
4结论与优化建议通过SBE 法对南充市北湖公园的5个样地植物群落配置进行评价，结果表明，北湖公园的植物景观效果整体较好，植物资源多样，结构层次丰富；环境氛围舒适，市民对公园景观效果满意度较高；部分植物生长状况较差，疏于后期管理，且景点结构单一。
根据评价结果综合分析，对北湖公园植物景观可进行如下优化：①适当增加乡土树种。
可结合城市自身特点，合理栽植南充市市花、市树，凸显公园的地域性，增强市民的归属感。
②丰富植物景观类型。
观花、观叶、观果植物合理搭配，与周围环境相协调，增加植物景观多样性，创造出季相明显、具视觉冲击力的景观，做到一年四季皆有景[12]。
③改善植物群落配置方式。
多采用乔木、灌木、地被植物等多层相结合的复式群落结构，丰富植物景观层次；充分发挥出乔木的主景作用、灌木的丰富景观效果、地被植物的背景功能，使树种丰富多样，错落有致[13]。
④加强园内的植物养护管理。
“三分种，七分养”，植物养护是一个漫长而又细致的工作[14]，及时修复植被荒秃部分，整修园内树池，优化植被与硬景衔接区域，加强植物的整形修剪，强化林下草本植物的管理。
同时，监测植物的健康状况，做好病虫害的治理与预防，保证植物健康生长。
⑤加强文化传承。
北湖公园是城市会客厅，承载着南充市本土人文底蕴。
可适当增设与景观相宜的小品如记事景墙、历史雕塑等来讲述相关历史，设宣教中心，加强文化教育[15]。
（收稿：2022-06-30）参考文献：[1]徐欢.朴永吉.付晖.关于城市综合性公园地域特色塑造的研究[J].山东农业大学学报(自然科学版),2009,40（1）:162-165.[2]宋文芳,王保全,刘会超.基于SBE 法的新乡市人民公园园林植物群落景观评价[J].河南科技学院学报(自然科学版),2021,49(6):35-42.[3]姜春林,王良增.现代城市公园的现状、存在问题和发展方向[J].Design （汉斯）,2018,（9）:45-47.[4]范志强,吴乐荣,丁元春,等.基于SBE 法的安庆新河景观带植物景观评价[J].长春师范大学学报,2020,39（12）:163-167.[5]孙利强,李倩倩,袁德强,等.基于AHP 法的郑州市9个公园冬季植物景观评价[J].湖南农业科学,2020,(4):43-46.[6]Danial T C,Boster R S,Measuringlanscape esthet-ics:The scenic beautyestimation method [M].Fort Collins,Colo:Rocky Mtn Forest and Range Exp,1976:1-66.[7]朱佳颖,严贤春.南充市北湖公园演变历程研究[J].南方农业,2019,32（13）:50-52.[8]综合改造提升后的北湖公园呈现5大亮点碧波荡漾垂柳移步换景美如画[EB/OL]./t/96123.html.2019-12-04.[9]刘可丹,罗欢,和太平.基于美景度评价法的公园滨水景观影响因素分析[J].科学技术与工程,2020,20（30）:12552-12559.[10]刘艺平,赵佳伦,李晓敏,等.基于AHP 法和SBE 法的郑州龙子湖公园植物群落景观综合评价[J].西北林学院学报,2021,36（2）:250-257.[11]赵旭凯,秦倩,王永薇,等.基于SBE 法的苏州大学校园秋季植物景观美学评价[J].林业世界,2021,10(2):71-81.[12]苏雪痕.植物造景[Ｍ].北京:中国林业出版社,1994.[13]杨善云,陈翠玉,刘云峰,等.柳州市居住区植物景观美学评价与优化策略[J].北方园艺,2014,(11):80-84.[14]丁明.中国园林植物养护存在问题及解决方法的研究[D].咸阳:西北农林科技大学,2011.[15]陈斯琪.基于AHP-FCE 法的大学校园景观评价———以贵州大学西校区为例[J].现代园艺,2020,43(23):39-41.作者简介：任雪（1989-），女，四川南充人，在读研究生，研究方向：园林植物与观赏园艺。
2021植物水势的研究进展与具体应用范文3
2021植物水势的研究进展与具体应用范文 在植物水分生理研究中，植物水势可直接反映出植物水分亏缺程度、抗旱性强弱，因此它是公认的最常用的水分生理指标之一（付爱红等，2012） .作为 SPAC 连续体中的中间环节，植物水势会同时受到大气水势、土壤水势的双重影响，同时，植物体内也会形成根-茎-叶的水势下降梯度，从而促使水分从根系进入植物体内，通过木质部继而向上运输，到达叶片，再从叶片表面蒸腾、散失，回到大气中（王万里，1989） .其中，叶水势代表植物从土壤或相邻细胞中吸收水分以确保植物自身维持正常生理活动的能力（曾凡江等，2002） ,在植物各部位组织器官水势中，叶水势是衡量植物体内水分亏缺状态最敏感的生理指标（成雪峰等，2010;李小琴等，2014） . 目前，国内外关于植物水势，尤其是叶水势的研究主要集中在植物叶水势动态变化特征、植物水分生理与生态特征、P- V 测定技术、植物等水/非等水行为特征 4 个方面，作者对其研究状况进行综述，旨在为植物水势的研究与应用提供参考。
1探讨不同土壤条件下植物叶水势动态变化特征，以了解植物对生境的适应性 在自然环境中，植物会面临许多不同的生长逆境，如水分胁迫、盐胁迫、氮胁迫等。
在全球气候暖化的大背景下，干旱是植物最常遇见的一种生长逆境，研究的焦点也多集中于此。
当植物面临水分胁迫威胁时，就需要植物降低自身的水势来从土壤中吸取更多的水分，植物对水分胁迫的响应方式各异，水势降低幅度和速率也不同（曾凡江等，2002; 孙志虎等，2003;杨培林等，2012） .然而，即使在不同的研究区域，不同植物叶水势的日动态都呈现相似的规律：基本格局为白天低夜间高，清晨（ 6: 00 时）达到最高值，最低值出现在 13: 00 ~ 14: 00 时（王克鹏等，2014; 李小琴等，2014; 胡清等，2014） .由于夜间植物气孔关闭，蒸腾作用基本停止，植物可通过根系吸水使叶水势和土壤水势达到平衡。
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全球气候变化下植物水分利用效率研究进展*王庆伟1,2摇于大炮1**摇代力民1摇周摇莉1摇周旺明1摇齐摇光1,2摇齐摇麟1,2摇叶雨静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)
摘摇要摇气候变化是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、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、个体、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、CO2浓度升高、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.关键词摇水分利用效率摇CO2浓度升高摇降水变化摇稳定碳同位素
文章编号摇1001-9332(2010)12-3255-11摇中图分类号摇Q948摇文献标识码摇AResearchprogressinwateruseefficiencyofplantsunderglobalclimatechange.WANGQing鄄wei1,2,YUDa鄄pao1,DAILi鄄min1,ZHOULi1,ZHOUWang鄄ming1,QIGuang1,2,QILin1,2,YEYu鄄jing1,2(1InstituteofAppliedEcology,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China;
2GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China).鄄Chin.J.Appl.
Ecol.,2010,21(12):3255-3265.Abstract:Globalclimatechangeisoneofthemostconcernedenvironmentalproblemsintheworldsincethe1980s,givingsignificanteffectsontheplantproductivityandthewatertransportandusepatterns.Theseeffectswouldbereflectedinthewateruseefficiency(WUE)ofindividualplants,communities,andecosystems,andultimately,inthevegetationdistributionpattern,speciescom鄄position,andecosystemstructure.TostudytheWUEofplantswouldhelptotheunderstandingandforecastingoftheresponsesofterrestrialvegetationtoglobalclimatechange,andtotheadoptionofadaptivestrategies.ThispaperintroducedtheconceptofplantWUEandthecorrespondingmeas鄄urementtechniquesatthescalesofleaf,individualplant,community,andecosystem,andre鄄viewedtheresearchprogressintheeffectsofimportantclimaticfactorssuchaselevatedatmosphericCO2concentration,precipitationpattern,nitrogendeposition,andtheircombinationontheplantWUE,aswellasthevariationcharacteristicsofplantWUEandtheadaptivesurvivalstrategiesofplantsunderdifferentsiteconditions.SomeproblemsrelatedtoplantWUEresearchwerepointedout,andthefutureresearchdirectionsinthecontextofglobalclimatechangewereprospected.
Keywords:wateruseefficiency;elevatedCO2concentration;precipitationpattern;stablecarbon
isotope.
*国家自然科学基金项目(41071036,30800139)和国家“十一五冶科技支撑计划项目(2006BAD03A09)资助.**通讯作者.E鄄mail:yudp2003@iae.ac.cn
2010鄄05鄄20收稿,2010鄄09鄄25接受.
摇摇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(wateruseefficiency,WUE)不仅反映了生态系统碳、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CO2浓度升高、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,
应用生态学报摇2010年12月摇第21卷摇第12期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇ChineseJournalofAppliedEcology,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(C3、C4
、
CAM)、叶片性状(叶片大小、气孔密度、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、CO2浓度升高、降水变化、N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摇植物水分利用效率概念、发展及测定方法1郾1摇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鄄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、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、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(instantaneouswateruseefficiency,WUEt)=净光合速率(Pn)/蒸腾速率(Tr);2)内在水分利用效率(intrinsicwateruseefficiency,WUEi)=Pn/气孔导度(gs).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郾2摇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、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.由于植物叶片啄13C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(Ci/Ca
)
成负相关[10],因此,啄13C可作为评估植物WUE的间
接指示值.由于啄13C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].但啄13C局限于单一环境因
子变量时使用,如果能结合啄18O则准确性更佳.因
为啄18O在很大程度上由光合作用过程中叶片与空
气水汽压亏缺(vapourpressuredeficit,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,同时测定啄13C和啄18O,能区分光合能力与gs
对Ci/Ca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)的啄13C,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、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、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