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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。
植物叶片水分利用效率研究综述曹生奎;冯起;司建华;常宗强;卓玛错;席海洋;苏永红【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2009(29)7【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(WUE)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WUE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δ13C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δ13C和WUE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.%Whether plants adapt the local condition limited or not mostly depend on whether they may coordinate the relationship between carbon assimilation and water dissipation or not, that is, plant water use efficiency is the key factor of their surviving. However, at the different scale, the meaning of plant water use efficiency is different, this paper summed up the studying progress of WUE at the leaf level, which it is mostly researched in the recent, and presented following points studying the leaf water use efficiency for the future: for the methods, Foliar carbon isotope is the optimal way measuring plant foliarlong water use efficiency at present, and the substi tution indices of δ13C will continue to be a prospective direction;For studying contents, we should strengthen the research on δ13C and WUE of the riparian trees in the extreme arid area;Combined the plant ecophysiology, biology with the stable isotope technique, exploring the mechanism of plant foliar water use efficiency, especially reinforcing the studying of laws and interior mechanism of plant foliar long water use efficiency variety by means of the model of double isotope;using multi-means, research on the WUEs through various temporal-spatial scales and conversion.【总页数】11页(P3882-3892)【作者】曹生奎;冯起;司建华;常宗强;卓玛错;席海洋;苏永红【作者单位】中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州,73000;青海师范大学生命与地理科学学院,西宁,810008;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州,73000;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州,73000;青海民族学院旅游系,西宁,810007;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州,73000;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州,73000;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州,73000【正文语种】中文【中图分类】Q948【相关文献】1.高大气CO2浓度下C3植物叶片水分利用效率升高的研究进展 [J], 王润佳;高世铭;张绪成2.海岸带迎风坡环境干扰对造林植物叶片解剖、气孔和水分利用效率的影响 [J], 廖凌娟;黎清;陈贻竹;林俊新;吴林芳;曹洪麟3.海岸带迎风坡环境干扰对造林植物叶片解剖、气孔和水分利用效率的影响 [J], 廖凌娟;黎清;陈贻竹;林俊新;吴林芳;曹洪麟4.不同类型抗蒸腾剂对4种草本植物叶片水分利用效率的影响 [J], 吕国利; 王进鑫; 冯树林; 姚丽霞; 党倩楠5.植物叶片水平δ^(13)C与水分利用效率的研究进展 [J], 沈芳芳;樊后保;吴建平;刘文飞;雷学明;雷学臣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
植物水分利用率及其提高途径
植物水分利用率是植物生长发育过程中非常重要的一个数值指标，是衡量它们对水资源利
用效率和灌溉效果好坏的一个重要依据。
植物水利用率可以通过多种方式发挥作用，其中最常见的是通过减少土壤湿度差分以减少
植物需水量，从而提高植物的水利用率；其次是通过水文监测系统控制和管理灌溉水量，
控制和改善水文条件，以便更准确地满足植物的需水量；此外，还可以采用新的灌溉技术，如节水灌溉技术、地下灌溉系统、和智能检测技术等，以提高植物的水利用率。
此外，可以进行适当的土壤处理，增加土壤水文性质，增加土壤有机质，从而增加土壤容
重和提高土壤吸水能力，从而提高土壤湿度差分并增加植物对水分利用率。
另外，可以根据植物的生长状况适当进行综合施肥，从而提高植物的水利用率，通过改善
土壤的曝气状况和调节植物的内在状况，提高植物对养分和水分的吸收能力，从而有效地
提高植物的水利用率。
最后，要记住，提高植物水利用率不仅可以节约水资源，而且还能大大提高植物生长发育
效果，保证植物发育健康，所以要在植物栽培管理实践中充分利用这些技术，为节约水资
源和植物生长发育效果好做出贡献。
总之，植物水利用率是植物正常生长发育的重要依据，要想提高植物的水利用率，有许多
做法可以采用，可以减少土壤湿度差分，管理灌溉设施，采用新的灌溉技术，进行土壤处理，进行综合施肥等，以节约水资源，提高植物正常生长发育效果。
植物的水分利用效率研究简介：植物的水分利用效率是指植物在生长过程中从土壤中吸收的水分与光合作用所固定的碳水化合物之间的比值。
水分利用效率的高低直接影响植物的生长发育和生态适应性能。
本文将探讨植物水分利用效率的研究现状以及影响因素。
一、植物的水分利用效率研究方法在研究植物的水分利用效率时，常用的方法包括碳同位素比值方法、蒸腾速率测定法等。
其中，碳同位素比值方法是一种常用且精确的方法，通过测量植物叶片中δ13C值，可以反映出植物的水分利用效率。
这是因为C3植物和C4植物的光合作用路径不同，导致其叶片中13C同位素比值存在差异，进而可以间接反映出植物的水分利用效率。
二、植物水分利用效率的影响因素1.气候条件：气候条件直接影响植物的水分利用效率。
干旱、高温等极端气候条件会导致植物蒸腾速率增加，水分利用效率降低。
而相对湿润、适宜温度的气候条件有利于提高植物的水分利用效率。
2.土壤水分状况：土壤水分状况是影响植物水分利用效率的重要因素。
土壤干旱会导致植物蒸腾速率下降，从而提高水分利用效率。
而土壤过湿会引发植物根系缺氧，影响植物的水分吸收和利用效率。
3.植物类型：不同植物类型对水分的利用方式不同，从而导致水分利用效率的差异。
一般而言，草本植物的水分利用效率较高，而乔木植物的水分利用效率相对较低。
4.植物解剖结构：植物叶片表皮结构、气孔密度和大小等因素直接影响植物对水分的利用效率。
例如，具有较厚的叶片表皮和较小的气孔孔径的植物，其水分利用效率一般较高。
三、植物水分利用效率的重要性植物的水分利用效率是其适应干旱和节水环境的关键生理指标。
高水分利用效率意味着植物能够在水资源匮乏的环境中快速适应，保持正常的生长发育。
此外，研究植物的水分利用效率对于农业节水、荒漠化防治等方面具有重要意义。
结论：植物的水分利用效率是一个复杂的生态学问题，在多种因素的相互作用下形成。
通过研究植物的水分利用效率，可以更好地了解植物的适应性和生态特征，为保护生态环境和实现可持续发展提供科学依据。
植物水分利用效率综述摘要：植物水分利用效率(WUE)是评价植物生长适宜程度的综合生理生态指标，它实质上反映了植物耗水与其干物质生产之间的关系。
本综述评述了植物水分利用效率计算公式，分析了水分利用效率的影响因素。
讨论了稳定性碳同位素技术和指标替代法的应用。
1.概念及计算公式水分利用效率指植物消耗单位水量生产出的同化量。
它分为三种。
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。
对植物个体, WUE=干物质量/ 蒸腾量。
对植物群体, WUE=干物质量/( 蒸腾量+ 蒸发量)。
2.影响因子WUE受到植物和环境两方面因素的影响。
WUE与植物生理因子如叶水势、气孔、光合速率、蒸腾速率等有关。
叶水势对蒸腾速率和光合速率的影响程度不同,从而影响WUE。
气孔作为CO2 和水汽进出的共同通道, 微妙地调节着植物的碳固定和水分散失的平衡关系, 但是光合产物和水分运输系统和方向不同: 一方面, 叶片通过调节气孔导度可以使碳固定最大化; 另一方面气孔行为还受光合产物的反馈抑制。
这造成了气孔对CO2 和水汽扩散的不同步, 进而影响WUE。
研究表明, WU E 随着气孔导度下降反而上升。
不同生长发育期, 植物的WUE 不同: 樊巍的研究表明, 冬小麦在灌浆前期水分利用效率较高,后期则较低。
在整个生长季中, 植物在早春时水分利用效率高于生长旺期。
苏培玺等研究表明,荒漠植物月水分利用效率与年生长期平均水分利用效率的相关性在8月最高,。
WU E 除了受植物因子的调节与影响之外, 同时受环境因子的控制。
由于植物叶片水平的WU E是光合和蒸腾之比, 因而凡影响植物光合和蒸腾的环境因子对植物单叶WU E 均有影响。
影响植物WU E的外界因子很多, 如光照、水分、CO2浓度、空气温度、叶温等, 但其影响程度不同。
樊巍认为, 空气温度、叶温和饱和差是影响水分利用效率的最主要因子, 而Farquhar 等则认为, 光照和水分是植物水分利用效率的主要影响因子。
探究植物的水分利用效率植物的水分利用效率是指植物在进行光合作用过程中获取到的碳源与所消耗的水分之间的比值。
水分利用效率的高低对植物的生长和适应环境具有重要的影响。
本文将从不同角度探究植物的水分利用效率。
一、植物水分利用与光合作用光合作用是植物进行生长与繁殖的关键过程，也是植物消耗水分最为显著的途径之一。
光合作用通过光能将水和二氧化碳转化为氧气和葡萄糖，但在此过程中，水分的损失也相当显著。
某些植物适应干旱环境时，会采取一系列的适应措施来降低水分的损失。
例如，一些植物的叶片表面具有厚重的角质层和毛发，这可以减少水分蒸发的速率。
同时，植物也能通过调控气孔的开合来控制水分的损失。
气孔是植物体上的微小气孔，通过它们，植物可以吸收二氧化碳，并释放氧气。
然而，为了保持水分的平衡，植物必须在二氧化碳吸收和水分蒸发之间进行权衡。
因此，植物的气孔开合与水分利用效率密切相关。
二、植物水分利用与土壤水分除了光合作用外，植物还需要通过根系吸收土壤中的水分和养分。
然而，土壤中水分的供应并不均匀，土壤干旱时植物可能无法获得足够的水分。
在这种情况下，植物需要通过调控根系的生长来适应干旱环境。
一些植物的根系可以向深层土壤发展，以获取更多的水分资源。
此外，植物的根系还可以与土壤中的真菌建立共生关系，从而增加水分的吸收效率。
这种共生关系被称为菌根，真菌通过与植物根系形成的菌根，可以将土壤中的水分和养分转运到植物体内。
三、植物水分利用与气候变化全球变暖和干旱的趋势对植物的水分利用效率也具有重要的影响。
随着气候变暖，植物可能面临更高的蒸腾需求和更少的降水资源。
针对这种情况，植物可能通过改变气孔大小、调节根系发育和调整光合酶活性等方式，来提高水分利用效率。
此外，一些研究还发现，气候变化可能对植物的生长和分布产生更为复杂的影响。
例如，在某些地区，气候变暖可能导致土壤水分减少，从而限制了植物的生长。
而在其他地区，由于降雨和温度的变化，一些植物可能会扩大其分布范围。
水分是植物生长和发展所必需的重要因素之一。
植物通过根系吸收土壤中的水分，并通过蒸腾作用将水分输送到叶片，供光合作用和其他生理活动使用。
然而，在干旱和水资源短缺的地区，植物必须更高效地利用有限的水资源来生存和生长，这就涉及到植物的水分利用效率。
植物的水分利用效率是指植物在相同水分条件下，单位吸收的水分量所产生的单位产量。
水分利用效率的高低直接关系到植物的生长速度和幸存能力。
首先，植物的形态和结构可以影响其水分利用效率。
植物的根系决定了植物对水分的吸收能力，根系发育完善和扩展范围广的植物可以更多地吸收水分。
叶片的形态也会影响植物的水分利用效率。
一些植物具有厚厚的叶片，这有助于减少水分的蒸腾损失；而一些植物具有细长的叶片，能够减少叶片表面积从而减少蒸腾作用。
此外，植物表皮的厚度和叶片的纹理特征也会影响叶片的蒸腾作用。
其次，植物的生理特性也会影响其水分利用效率。
植物的光合作用是通过叶绿素在叶片中吸收光能转化为化学能，产生有机物质的过程。
然而，光合作用也会带来水分的蒸腾作用。
一些植物具有更高的光合效率，意味着它们能够在较低的蒸腾损失下完成更多的光合作用，从而提高了水分利用效率。
此外，一些植物具有调节蒸腾作用的机制，例如通过闭合气孔减少水分蒸腾，从而降低了水分利用率。
最后，环境因素也会影响植物的水分利用效率。
干旱和高温是最常见的限制植物生长的环境因素。
植物在干旱条件下有更高的蒸腾损失，因此需要更高的水分利用效率来生存。
一些植物能够调节其根系的发育和分布，以适应干旱条件。
一些植物还可以积累水分并存储在植物体内，以备干旱时期使用。
在农业生产中，提高植物的水分利用效率对于节约水资源和提高农作物产量至关重要。
一些措施可以采取，例如灌溉技术的改进，选择适应干旱条件的抗旱品种以及合理的施肥和田间管理等。
此外，通过遗传改良也可以培育出更高效的植物来适应不同的水分条件。
综上所述，水分是植物生长和发展的重要因素。
植物的水分利用效率受到植物形态和结构、生理特性以及环境因素的影响。
不同生育阶段水分利用效率
不同生育阶段的植物水分利用效率可以在以下方面有所不同：
1. 种子萌发阶段：在种子萌发阶段，植物对水分的需求相对较低。
种子本身含有足够的水分和养分，可以满足萌发所需。
因此，种子萌发阶段的水分利用效率较高。
2. 幼苗生长阶段：在幼苗生长阶段，植物对水分的需求开始增加。
幼苗根系相对较小，对土壤中的水分利用能力较弱，容易受到干旱的影响，水分利用效率相对较低。
3. 成熟期生长阶段：在植物生长到成熟期时，根系发育完善，可以更好地吸收土壤中的水分。
此时，植物对水分的需求较高，但由于根系的发育，水分利用效率相对较高。
4. 开花结实阶段：在植物开花结实后，对水分的需求通常会达到峰值。
由于植物产生花朵和果实，需要消耗大量的水分，因此水分利用效率相对较低。
总体来说，不同生育阶段植物的水分利用效率受到根系发育程度、水分需求以及环境条件等因素的影响。
随着植物的生长，根系的发育会使水分利用效率提高，但水分需求的增加可能会降低水分利用效率。
第23卷第6期2005年11月干旱地区农业研究A gricu ltu ral R esearch in the A rid A reasV o l.23N o.6N ov.2005植物水分利用效率的影响因子研究综述Ξ朱 林1,2,许 兴1(1.宁夏大学农学院,宁夏银川 750021;2.宁夏农业生物技术重点实验室,宁夏银川 750002)摘 要:在概述植物水分利用效率(W U E)及其层次和测定、计算方法的基础上,介绍了影响植物W U E的内部因素(包括植物种类和品种、叶片解剖结构及生理生化特征等)和外部因素(包括气象、土壤、生物因素等),以及各自的作用机理,尤其是对气孔不均匀关闭、影响∃13C在田间条件下表现较差的原因、冠层和叶边界层对植物W U E 产生的效应及其作用原理进行了探讨,并提出了今后植物W U E研究的重点和方向。
关键词:水分利用效率;碳同位素分辨率;叶边界层;冠层;气孔不均匀关闭中图分类号:S311 文献标识码:A 文章编号:100027601(2005)0620204206 水分不足是我国尤其是北方干旱、半干旱地区农业生产的主要限制因子。
在这样的背景下,推行节水农业具有重大的战略意义。
而节水农业所要解决的中心问题就是提高农业生产中水的利用率和利用效率,前者属于工程和农业节水措施的任务,后者属生物节水(植物高效用水)的范畴。
山仑院士等指出当水的流失、蒸发、渗漏得到最大限度地控制之后,植物本身高效用水就显得更为重要,系进一步实现节水增产的潜力所在[1]。
研究植物水分利用效率(W U E)的影响因素对于发展节水农业有着重要的理论和现实意义,本文综述近年来国内外在这方面的最新研究进展情况。
1 植物水分利用效率的涵义及其测定和计算方法研究植物W U E的途径和方法有许多,不同的学科对它的定义也是不同的。
Bo lger和T u rner (1998)把植物水分利用效率归纳为四种:经典意义上的水分利用效率是指植物的生物量与蒸腾、蒸发所消耗水量的比值;蒸腾效率(W)是指植物消耗单位重量的水所生产的干物质的质量,蒸腾效率可以通过不同的技术手段来获得,其中,最古老的方法是用植物的生物量除以总的蒸腾量。
植物的水分利用效率植物是地球上最重要的生物之一，它们通过光合作用将阳光转化为化学能，并通过根系吸收水分和营养物质。
在这个过程中，植物的水分利用效率起着关键的作用。
水分利用效率是指植物在光合作用过程中，利用单位水分量产生的干物质的多少。
了解植物的水分利用效率对于解决水资源的合理利用和保护生态环境具有重要意义。
一、水分利用效率的影响因素植物的水分利用效率受多种因素的影响，包括环境条件、植物种类、气候变化等。
1. 环境条件：土壤含水量、土壤质地、光照条件以及温度等环境因素都会影响植物的水分利用效率。
例如，干旱地区的植物通常具有较高的水分利用效率，它们能够适应水分稀缺的环境，通过调节气孔开合和根系吸收水分来提高水分利用效率。
2. 植物种类：不同的植物种类对水分的利用效率也有差异。
一些适应干旱环境的植物，如仙人掌和沙漠植物，通常具有较高的水分利用效率。
而一些生长在湿润环境中的植物，如水生植物和热带雨林植物，一般具有较低的水分利用效率。
3. 气候变化：气候变化对植物的水分利用效率也有着重要的影响。
全球气候变暖导致气温升高和降水模式的改变，这将对植物的水分利用效率产生深远影响。
一方面，气候变暖可能导致蒸腾作用的增加，植物需要更多的水分来维持其正常生长和发育。
另一方面，降水模式的变化可能导致植物在生长季节内无法获得足够的水分，进而降低水分利用效率。
二、植物调节水分利用效率的策略为了适应不同的环境条件和水分利用需求，植物具有一系列调节水分利用效率的策略。
1. 调节气孔开合：气孔是植物体内的重要通道，能够调节水分的蒸发和二氧化碳的吸收。
植物通过调节气孔的开合程度来控制蒸腾作用的强弱，从而调节水分利用效率。
在干旱环境中，一些植物能够通过闭合气孔减少水分的蒸发，提高水分利用效率。
2. 深入土壤吸水：植物的根系能够深入土壤中吸取水分和养分。
一些适应干旱环境的植物具有较长的根系，能够到达更深的土层，吸取更多的水分和养分，提高水分利用效率。
植物生产系统中的水分利用效率研究水分是植物生长所必需的重要物质之一，对于维持植物的正常生理活动和增加农作物产量具有至关重要的作用。
然而，在不断加剧的水资源短缺背景下，如何提高植物对水分的利用效率成为了一个重要的研究方向。
本文将探讨植物生产系统中的水分利用效率的研究进展，并从不同角度提出相关解决方案。
一、水分利用效率的定义和评价指标水分利用效率是评价植物水分利用能力的指标之一，通常被定义为单位干物质产量所需的水分量。
评价水分利用效率主要依靠一个或多个指标，例如蒸腾系数、蒸腾强度、气孔导度等。
这些指标可以通过实验测定或模型模拟得到，从而评估植物对水分的利用效率。
二、影响水分利用效率的因素1. 气候因素：气候因素如温度、湿度和降水量等对植物的水分利用效率有明显的影响。
较高的温度和湿度会增加蒸腾作用，从而提高水分利用效率，而较低的降水量会导致水分利用效率下降。
2. 土壤因素：土壤含水量、质地和养分等土壤因素也对植物的水分利用效率起着重要作用。
水分含量较高的土壤有助于植物吸收水分，而养分丰富的土壤则有利于植物的生长和代谢，进而提高水分利用效率。
3. 植物特性：植物的生理特性和根系结构也会对水分利用效率产生影响。
例如，具有较高光合效率和较长根系的植物常常具有较高的水分利用效率。
三、提高植物水分利用效率的研究方法1. 遗传改良：利用现代生物技术手段，通过改良植物的基因表达来提高其水分利用效率。
研究人员可以通过转基因技术引入水分调控相关基因，如ABA信号通路相关基因等，来提高植物对水分的利用能力。
2. 栽培管理：合理的栽培管理措施也可以提高植物的水分利用效率。
例如，合理的灌溉方式、土壤保水措施和平衡施肥等都可以减少水分的浪费，同时提高植物的水分利用效率。
3. 水分模拟模型：通过建立水分动态模拟模型，可以模拟不同气候、土壤和植物因素对水分利用效率的影响。
这种模型可以帮助农业生产者制定合理的管理策略，提高植物的水分利用效率。
植物的水分利用效率研究Introduction植物的水分利用效率是指植物用来生长和维持生存的水分利用率。
因为水分对于所有生命体都是至关重要的，所以植物的水分利用效率在生态系统中起着关键的作用。
水分是植物生长的限制性因素之一，因此对于生物学家、生态学家和农业专家来说，研究植物的水分利用效率是非常重要的。
Background在自然环境中，水分的供应是变化的，并且在不同的气候条件下也会有所不同。
然而，在不可预测和不稳定的水资源状况下，植物仍需要保证其生长和生存。
因此，为了适应不同的水分供应，植物具有高度可塑性来调节其水分利用效率。
植物的水分利用效率受到多个因素的影响，包括环境因素和植物内部因素。
环境因素包括气候、土壤、光度和水分的可用性，而植物内部因素则包括基因、生理和形态特征。
Research研究植物的水分利用效率可以帮助我们更好地了解植物对水资源的利用方式，同时为我们指导如何更好地管理农业和生态系统提供了理论基础。
研究表明，尽管有不同的植物适应不同的水资源状况的策略，但高效利用水资源的植物通常具有以下特征：1. 高反应速率：高水分利用效率的植物在短时间内可以快速调整其生理适应能力，以应对不同的水分供应状况。
2. 较低的气孔导度：植物通过气孔来调节水分的蒸发释放，这是植物利用水分的主要途径。
因此，较低的气孔导度通常表明植物可以更有效地保存水分资源。
3. 更灵活的根系：植物的根系能够自我调节，以适应具有变化的水分供应的土壤状况。
4. 更高的叶绿素含量：叶绿素是植物在光合作用中利用水分和光合成的主要化合物之一。
高水分利用效率的植物通常具有较高的叶绿素含量，以支持其更有效的光合作用。
结论研究植物的水分利用效率是非常重要的，可以从多方面提高我们对植物和生态系统的认识，为实现可持续农业和生态系统管理提供理论依据。
未来应该加强植物水分利用效率的研究，特别是在气候变化和水资源短缺等方面，以帮助我们更好地了解植物的适应能力和提高其水分利用效率。
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 as moisture, 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。
A=g×C a−C i（2）1.6E=g×∆e（3）=(C a−C i)1.6∆e（4）WUE=AE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； ∆e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）。
