陆生植物通过光合作用实现碳固定，这一过程是以水分的蒸腾损耗为代价。水损失与碳增加的比率称为水分利用效率（WUE），它是全球水、能源和碳循环的核心。土壤水分作为水循环的一个重要环节，对地表能量交换和陆地生态系统的稳定性具有显著影响。尽管土壤水分对生态系统水分利用效率的影响研究已经得出了一些结论，但它对水分利用效率的影响机制目前仍不清晰，有关二者关系的定量评估框架需要进一步发展。此外，土壤水分通过NPP和ET途径会对WUE产生双重影响，当前对这一复杂过程的定量分析研究尚不充分。
针对上述问题，中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室阿克苏站团队基于蒸发过程与土壤水分的定量关系以及其它遥感数据集，构建了一个定量评估土壤水分对生态系统水分利用效率影响的分析框架。
研究结果表明，在过去30年中，中国陆地生态系统土壤水分变异对水分利用效率有总体负面影响。其中，在NPP途径中，土壤水分显著影响WUE，敏感性系数为-68.66~43.19。在ET途径中，土壤水分对WUE完全表现为负面影响。在ET和NPP途径的共同作用之下，土壤水分对WUE在84.62%的区域产生负效应，而对其余15.38%区域产生正效应。土壤水分变异引起的WUE平均变异率为28.02%，最大变异率为109.29%。森林覆盖率越低，土壤水分变化引起的WUE变异性越高。森林生态系统的WUE对土壤水分的变化更具抵抗力，而非森林植被的WUE对土壤水分的变化更为敏感。
研究加深了我们对水分利用效率变化及其潜在机制的理解，从而为预测生态系统对气候变化的响应提供了重要见解。研究成果以“Quantifying Soil Moisture Impacts on Water Use Efficiency in Terrestrial Ecosystems of China”为题发表于Remote sensing。
图1 土壤水分影响WUE的过程机理及影响后果
