水分利用效率（water use efficiency，WUE）是评估资源利用效率和水碳耦合平衡的重要指标。通常将生态系统尺度的WUE定义为总初级生产力与蒸散发的比值。WUE的空间变异有助于揭示环境因素对水碳耦合循环的影响以及水分对固碳功能的支撑能力。尽管已有前人对中国陆地生态系统WUE进行了相关研究，但是WUE的空间格局和驱动机制仍然存在争议，尚不明朗。
本研究基于中国通量观测研究网络（ChinaFLUX）开展了陆地生态系统碳水通量观测及耦合循环方面的分析工作，根据ChinaFLUX的83个通量观测站点2003-2020年的实测数据，发现WUE的多年实测平均值为2.13 ± 0.88 g C/kg H2O，森林和农田生态系统（2.59和2.58 g C/kg H2O）较其他生态系统类型更高（图1）。中国陆地生态系统WUE存在显著的空间异质性，表现出明显的地理和气候梯度，整体趋势是从东南向西北递减（图2）。此外，华南地区在理论上是WUE最高的地区，但应注意可能存在的“过饱和”现象。本研究基于“地理-气候-生物-通量耦合-WUE”的级联关系网络构建了结构方程模型，该模型对WUE空间变异的解释度达到了93%。模型认为生物因素是影响WUE空间变异的主导因素，尤其是生产力（图3）。研究还绘制了精细的空间分布图，基于自然断点分级法识别了高值区与低值区的分界线为400-500mm等雨量线。该研究为资源利用效率的区域格局提供了有价值的见解，并深化了我们对水碳耦合循环和碳汇机制的理解。
图2 中国不同植被区水分利用效率的分布
图3 中国陆地生态系统水分利用效率空间变异的驱动机制
该论文以“High spatial variability in water use efficiency of terrestrial ecosystems throughout China is predominated by biological factors”为题发表在国际学术期刊Agricultural and Forest Meteorology (Q1, IF=6.2)上，收录于ChinaFLUX20周年专刊“Carbon, nitrogen and water fluxes of terrestrial ecosystems in China”。论文第一作者为中国科学院地理科学与资源研究所博士研究生豆晓军，通讯作者为广东工业大学周文能教授。研究获得了国家自然科学基金、地理科学与资源研究所青年人才计划和中国科学院青年创新促进会的资助支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2023.109834