水分利用效率（WUE）体现了植物在光合作用吸收二氧化碳与蒸腾作用损失水分之间的平衡关系，是衡量植物适应不同气候条件的关键指标。叶片上的气孔控制着二氧化碳和水分的交换，对水分利用效率有重要影响。同时，叶片的光合特征也会影响二氧化碳在叶片内的吸收速率，进而影响水分利用效率。然而，对于气孔特征与光合属性如何共同作用，影响不同气候区森林类型中水分利用效率的空间分布以及物种间差异的具体机制，目前尚未完全明了。
中国科学院植物研究所刘玲莉的研究团队，在中国科学院北京森林生态系统定位研究站的基础上，联合长白山、鼎湖山和西双版纳三个中国生态系统研究网络（CERN）站点，运用塔吊和高枝剪等工具，采集了寒温带、暖温带、亚热带和热带四个区域的43种主要阔叶树种的冠层叶片样本。
通过分析叶片的碳稳定同位素来评估水分利用效率，并测量了叶片的气孔特征、光合性能以及最大气孔导度和最大羧化速率等相关数据。结合气候和土壤等环境信息，探讨了环境因素和叶片特征对水分利用效率的影响机理。研究表明，寒温带森林中的树木叶片展现出适应短暂生长季节的特点，如较高的叶氮浓度、叶绿素含量、比叶面积以及最大羧化速率，表明了这些物种对环境的适应性。不过，这些叶片的水力特征较为保守，表现为较大却较少的气孔结构，从而实现了较高的水分利用效率。相比之下，热带森林中的树木叶片拥有更小且更为密集的气孔布局，这种配置使叶片能迅速应对变化频繁的光照条件。
然而，这种气孔模式可能会增加水分的潜在蒸发量，并且由于较低的光合效率，导致了较低的水分利用效率。这些研究成果揭示了在不同气候条件下植物光合与气孔特征调控碳-水平衡的生理生态机制，为提高对气候变化背景下森林碳水循环影响的预测能力提供了理论依据。
