【论文精选】基于长时序碳水通量数据探讨典型陆地生态系统水分利用效率的差异性

来源：农业工程学报

《农业工程学报》2020年第36卷第9期刊载了西安科技大学测绘科学与技术学院史晓亮、吴梦月与张娜的论文——“中国典型陆地生态系统水分利用效率及其对气候的响应”。该研究由国家自然科学基金（项目号：51409204）资助。

水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）指生态系统消耗单位质量水分所固定的CO2量，受到植被光合固碳和蒸散的影响。水分利用效率越高代表该生态系统在水分耗散较少的情况下可以固定更多的CO2，生产更多的有机物。因此，研究不同植被生态系统水分效率的变化特征和差异性有助于了解全球气候变化背景下森林、草地、农田生态系统碳水循环机制，从而采取有效措施提高生态系统水分利用效率，减缓水资源亏缺，实现农林牧可持续发展。

相比于遥感技术，涡度相关技术可以长期连续测定通量站点的碳水收支状况，且具有较高精度，可有效探究不同生态系统间WUE的机理性差异。

该研究基于中国碳通量观测网络（ChinaFLUX）提供的8个典型陆地生态系统长时间序列碳水通量数据，获取不同植被生态系统的水分利用效率，分析各生态系统WUE的年内、年际变化特征及其与气温、降水、相对湿度等主要气候因子之间的响应关系，探讨不同生态系统间WUE的差异性原因。

研究结果表明，2003—2010年间，高寒草甸（当雄）年均WUE值最低（0.18 g/kg），热带雨林（西双版纳）最高（4.20 g/kg）。森林生态系统具有较高的水分利用效率，农田生态系统（禹城）WUE仅次于森林，草地生态系统WUE均较低。8 d时间尺度上，高寒草甸、农田、草原生态系统WUE分别与气温呈正相关；森林生态系统WUE与气温呈负相关，其中人工针叶林生态系统WUE与气温的负相关系数（R=－0.607，P<0.01）明显高于常绿阔叶林和针阔混交林；相比森林和农田生态系统，高寒草甸、草原生态系统WUE与相对湿度和降水具有较高的相关性。