伏正研究組在Nature Communications發(fā)文揭示全球葉片水分利用效率時空動態(tài)及其對水分脅迫的響應(yīng)
內(nèi)在水分利用效率（intrinsic water use efficiency, iWUE）是表征植物葉片碳水交換的核心生理指標，直接反映光合作用中單位氣孔導(dǎo)度的碳吸收效率。以往研究多基于原位單點觀測，難以刻畫不同氣候帶、植被類型間的空間異質(zhì)性，導(dǎo)致全球尺度葉片水分利用效的時空動態(tài)及其對水分脅迫的響應(yīng)機制仍不明確，成為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳水耦合研究的重要科學空白。
針對這一問題，研究團隊基于2001-2020年植物葉片碳同位素數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了全球葉片碳同位素景觀圖譜，量化了過去20年全球葉片水分利用效率的時空變化特征，厘清了大氣干旱與土壤干旱對葉片水分利用效率的影響及主導(dǎo)區(qū)域，并評估了生態(tài)最優(yōu)性理論模型的模擬適用性。
研究發(fā)現(xiàn)，全球iWUE呈現(xiàn)顯著的空間分異，寒冷干旱區(qū)域iWUE值較高，溫暖濕潤區(qū)域較低，且過去二十年全球iWUE呈顯著增長趨勢；草地平均iWUE最高但增長速度最慢，常綠闊葉林iWUE最低但增長速率最快；iWUE隨水分脅迫增強而上升，但增長速率隨脅迫加劇逐漸減緩，其中大氣干旱對 iWUE的影響范圍比土壤干旱更為廣泛；最優(yōu)性理論模型可再現(xiàn)空間格局，但高估iWUE均值及增長趨勢。
該研究的創(chuàng)新價值在于構(gòu)建了全球尺度iWUE分析的統(tǒng)一框架，不僅填補了大尺度葉片水分利用效率時空動態(tài)研究的空白，更揭示了水分脅迫增強可能削弱全球葉片水分利用效率持續(xù)增長的關(guān)鍵規(guī)律，為評估未來氣候變暖、干旱加劇情景下陸地碳匯的長期穩(wěn)定性提供了重要科學啟示。
該成果近期發(fā)表于Nature Communications，第一作者為中國科學院地理資源所博士后王翔，通訊作者為伏正研究員。合作者包括法國氣候與環(huán)境科學實驗室Philippe Ciais院士、印第安納大學Lixin Wang教授、蘇黎世聯(lián)邦理工學院Nina Buchmann教授、加州大學伯克利分校Trevor F. Keenan副教授、布里斯托大學Martin De Kauwe副教授、西班牙巴塞羅那自治大學Josep Pe?uelas教授、成都理工大學陳果教授、福建師范大學鞏曉穎教授、新罕布什爾大學Jingfeng Xiao教授、中山大學李星副教授、西澳大學Qiaoyun Xie助理教授、威斯康星大學Paul C. Stoy教授、法國農(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院David Makowski教授、亞利桑那大學William K. Smith副教授、清華大學王焓副教授、南京農(nóng)業(yè)大學王松寒教授、地理資源所牛書麗研究員等。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金等項目的資助。
?
論文信息：Wang, X., Fu, Z.*, Ciais, P.?et al.?Global distribution and changes of leaf-level intrinsic water use efficiency and their responses to water stress. Nature Communications?(2026). https://doi.org/10.1038/s41467-025-68252-9
?
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-68252-9
圖1. 2001-2020年全球葉片水分利用效率的時空動態(tài)
附件下載：
在線留言
聯(lián)系我們
所長信箱