十年间，油蒿（Artemisia ordosica）主导灌丛生态系统冠层与生态系统水分利用效率对环境变化的差异响应：解锁旱地碳 - 水奥秘

为探究干旱地区冠层和生态系统水分利用效率（WUET和 WUEE）的环境调控机制，研究人员以油蒿主导的灌丛生态系统为对象开展研究。结果发现二者年际变化受不同因素影响，且 VPD、SWC 对 GPP、ET 作用不同。该研究为旱地水资源管理提供依据。

　　在广袤的旱地地区，水分利用效率（WUE）就像一把神秘的钥匙，掌控着生态系统中碳和水的奇妙平衡。它反映了植物或生态系统在获取碳的同时消耗水分的情况，对于干旱地区来说，深入了解这把 “钥匙” 的运转机制至关重要。毕竟，旱地占据了全球约 40% 的陆地面积，在全球碳循环中扮演着举足轻重的角色。然而，当前研究在旱地 WUE 方面存在诸多难题。不同尺度的 WUE，如冠层水分利用效率（WUE_T）和生态系统水分利用效率（WUE_E），其受环境因素影响的机制尚不明确。尽管有不少关于土壤含水量（SWC）和水汽压亏缺（VPD）对光合作用影响的研究，但它们对 WUE 在生态系统和冠层尺度上的影响仍扑朔迷离。比如，干旱时 VPD 和 SWC 相互作用，使得 SWC 对 WUE_E的影响难以理清。正是在这样的背景下，北京林业大学的研究人员决心开启这场探索之旅，试图解开旱地 WUE 的谜题。

研究人员在宁夏的盐池研究站展开了为期十年（2014 - 2023 年）的研究，该研究成果发表在《Agricultural and Forest Meteorology》上。研究人员运用涡度相关技术（2014 - 2023 年）和树干液流测量技术（2022 - 2023 年），对油蒿（Artemisia ordosica）主导的灌丛生态系统进行监测，收集碳 - 水通量数据，进而深入探究 WUE_T、WUE_E及其组成部分，如总生态系统生产力（GPP）、蒸散量（ET）和蒸腾量（T）受环境因素影响的规律。

在研究结果方面，研究人员有不少重要发现。首先是年际变化规律，WUE_E的年际变化（变异系数 CV = 12.5%）比 WUE_T（CV = 8.2%）更大。这是因为 GPP 和 T 对环境因素的响应相似，使得 WUE_T的年际变化似乎与冠层绿度（归一化植被指数 NDVI）和气候因素（SWC 和 VPD）无关；而 WUE_E的年际变化主要受 NDVI 调控，通过改变 T 与 ET 的比例来实现。其次，环境因素的影响机制也逐渐明晰。春季的 SWC 显著影响 GPP 和 ET 的年际变化，进而影响夏季的冠层绿度（NDVI_{_summer}）。而且，SWC 下降并不总是伴随着 GPP 和 ET 的减少，但在整个 SWC 范围内，GPP 和 ET 对 VPD 增加的敏感性始终为负。

从研究结论和讨论来看，这项研究意义非凡。在这个半干旱灌丛生态系统中，WUE_T和 WUE_E对环境因素的响应截然不同，这表明 WUE_E对环境因素的响应并不能直接反映冠层水分利用效率的变化。尽管 VPD 对 GPP 和 ET 的胁迫作用占主导，但 SWC 也是决定 GPP 和 ET 年际变化的关键因素。这一结论提醒人们，在研究 GPP 或 ET 的长期趋势时，不能忽视 SWC 的作用。它为旱地水资源管理提供了重要的理论依据，帮助人们更科学地规划和利用水资源，以应对干旱地区日益严峻的生态挑战，对维护干旱地区生态平衡、促进可持续发展具有重要意义。