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1、植物水分利用效率綜述摘耍：植物水分利用效率（WUE）是評價植物生長適宜程度的綜合生理生態(tài)指標，它實質(zhì)上反映了植物耗水與其干物質(zhì)生產(chǎn)之間的關(guān)系。木綜述評述了植物水分利用效率計算公式，分析了水分利用效率的影響因索。討論了穩(wěn)定性碳同位素技術(shù)和指標替代法的應(yīng)用。1?概念及計算公式水分利用效率指植物消耗單位水量牛產(chǎn)岀的同化量。它分為三種。在葉片尺度上，水分利用效率等于光合速率與蒸騰速率之比。對植物個體，WUE二干物質(zhì)量/蒸騰量。對植物群體,WUE二干物質(zhì)量/（蒸騰屋+蒸發(fā)量）。2?影響因子WUE受到植物和環(huán)境兩方面因素的影響oWUE與植物生理因子如葉水勢、氣孔、光合速率、蒸騰速率等有關(guān)。葉水勢對蒸騰速率
2、和光合速率的影響程度不同，從而影響WUEO氣孔作為C02和水汽進出的共同通道，微妙地調(diào)節(jié)著植物的碳固定和水分散失的平衡關(guān)系，但是光合產(chǎn)物和水分運輸系統(tǒng)和方向不同：一方曲，葉片通過調(diào)節(jié)氣孔導(dǎo)度可以使碳固定最大化；另一方面氣孔行為還受光合產(chǎn)物的反饋抑制。這造成了氣孔對?C02和水汽擴散的不同步，進而影響WUEo研究表明，WUE隨著氣孔導(dǎo)度下降反而上升。不同生長發(fā)育期，卅i物的WUE不同：樊巍的研究表明，冬小麥在灌漿前期水分利用效率較高，示期則較低。在整個生氏季中，植物在早春時水分利用效率高于生長旺期。蘇培璽等研究表明，荒漠植物刀水分利用效率與年生長期平均水分利用效率的和關(guān)性在8月最高，oWUE除了
3、受植物因子的調(diào)節(jié)與影響之外，同時受環(huán)境因子的控制。山于植物葉片水平的WUE是光合和蒸騰之比，因而凡影響植物光合和蒸騰的壞境因子對植物單葉WUE均有影響o彫響植物WUE的外界因了很多，如光照、水分、C02濃度、空氣溫度、葉溫等，但其影響程度不同。樊巍認為，空氣溫度、葉溫和飽和差是影響水分利用效率的最主要因子，而Farquhar等則認為，光照和水分是植物水分利用效率的主要影響因子。支持Farquhar的研究冇很多，如渠春梅等的研究認為，水分條件是植物水分利用效率的主要決定因素。3.穩(wěn)定碳同位素技術(shù)的測定技術(shù)葉片碳同位素技術(shù)為綜合分析葉片長期內(nèi)部氣體交換和碳吸收提供了冇力的工具。在植物光合作用吸收C
4、02過程屮，會對重同位素叱產(chǎn)生排斥，導(dǎo)致光合產(chǎn)物中叱/12C比率比大氣C02中的低。Farquhar等通過研究發(fā)現(xiàn)G植物葉片中C穩(wěn)定同位素甄別率或組成（叱）與葉片胞間C02和人氣屮C02濃度比值（Ci/Ca）相關(guān)。當氣孔張開度變小時.C6從人氣進入葉片胞間空隙，速率也降低最初優(yōu)先利用的光合酶.就會提高對202的利用。氣孔導(dǎo)度降低時，隨看時間的進展，就會有更多的被竣化。因此，如果葉片的光合能力沒冇變化.葉片怡C值反映了在整個碳吸收過程中氣孔導(dǎo)度的變化。因此，植物的碳同位素測定提供了綜合時間的分析.這是傳統(tǒng)葉室測定方法無法完成的。4.替代指標法在當用碳穩(wěn)定同位索進行植物葉片水分利用效率的研究時，雖
5、然理論和經(jīng)驗研究已經(jīng)說明穩(wěn)定碳同位素甄別率同植物葉片水分利用效率有高度的相關(guān)關(guān)系，但測試成本很高，測試技術(shù)要求較高，這嚴重限制了應(yīng)用，特別是，許多基因型不得不被篩選時。因此，許多研究都尋求的替代指標。主耍的替代指標包括：灰分含量，K,Si濃度，N濃度，單位葉而積的干物質(zhì)量(LDM)。3.展望：近年來，隨著世界范圍內(nèi)水資源危機的加劇，艸UE已成為半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究屮的熱點問題,也是該區(qū)退化植被的恢復(fù)與重建、水資源管理的關(guān)鍵問題之一。比較而言，從干旱區(qū)植被恢復(fù)角度對植物WUE的研究還是落后于農(nóng)作物。我國干旱、半干旱和半濕潤地區(qū)處于生態(tài)脆弱地帶，該地區(qū)由于環(huán)境變遷和不合理的人為干擾，導(dǎo)致了植被嚴重退
6、化和十地沙漠化，山此產(chǎn)牛?了一系列的牛態(tài)問題，牛態(tài)環(huán)境到了非治理不可的程度。因此，今后T?旱區(qū)植被恢復(fù)中WUE的研究趨勢可能會向以下幾個方而發(fā)展：一是從多時空角度上，應(yīng)用多種測定方法，進一步闡明該區(qū)植物的氣體交換特征以及抗旱性機理，以便能夠選擇出低耗水、生產(chǎn)效率高、抗旱性強的物種；二是通過對現(xiàn)冇植被水分利用效率與生長結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)研究，篩選出結(jié)構(gòu)合理、節(jié)水性強、生產(chǎn)力高的人工植被結(jié)構(gòu)類型，為實現(xiàn)干旱和半干早地區(qū)植被建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論基礎(chǔ)；三是結(jié)合干旱、半T?旱地區(qū)，尤其是沙漠化地區(qū)另一重要限制因子N元索，研究植物WUE和氮索利用效率(NUE)的關(guān)系；四是從全球變化的角度，研究植物WUE對環(huán)境
7、因了梯度變化的適應(yīng)；五是水分利用效率模型的研究與發(fā)展。國內(nèi)從總體來看對作物WUE的研究較多地使用傳統(tǒng)的直接測定和氣體交換相結(jié)合的方法;對樹木W(wǎng)UE研究都是通過測定樹木葉片氣體交換效率來推算樹木的WUE,方法較為單一,而R由于所使用的試驗材料、測定的單位不同，也使得結(jié)果Z間的可比性較差。而對穩(wěn)定碳同位索法和替代指標法雖然進行了一些嘗試，但還遠遠不夠。因此，今后的研究必須結(jié)合多種測定方法進行多時空尺度
