外来植物入侵减少区域和全球植物多样性，影响陆生系统结构与功能稳定性。水分利用效率（WUE）是决定外来植物成功入侵和扩张以及本地植物存活的关键因素之一。然而，入侵与共存本地植物、入侵与无入侵下相同本地植物的WUE差异及其原因尚不清楚。
近年，天津大学地球系统科学学院刘学炎课题组详细观测了云南西双版纳紫茎泽兰和飞机草不同入侵梯度下的植物叶片碳同位素比值（δ13C），应用碳同位素分馏模型量化和对比了入侵和本地植物固有WUE（iWUE）差异格局，结合团队前期对植物氮利用策略的详细研究结果（Hu et al. 2019 Journal of Ecology 107, 372-386, 2022 Sci Total Environ 806, 151203），分析了植物iWUE的差异和变化机制。发现：
(1) 入侵植物iWUE比共存本地C3物种平均高出27%，这是其成功入侵的关键要素之一；
(2) 相比无入侵下的相同物种，入侵下共存本地C3植物iWUE平均降低了42%，而C4植物iWUE平均增加了65%。统计分析推测C3植物较高的蒸腾作用增加了铵氮利用，但加剧了水分丢失比例，同时入侵下C3植物生物量减少，用于固碳的水分比例降低，这两方面的机制导致了C3植物iWUE下降。而C4植物由于其高效的PEPc羧化酶和CO2浓缩机制，其叶氮和iWUE都增加表明氮吸收促进了用于光合的水分利用比例（图）。
图. 入侵和本地植物碳同位素和iWUE差异及其原因
（向上红色箭头表明入侵植物高于本地植物，向上或向下的蓝色和绿色箭头表示入侵下高于或低于无入侵下的本地植物）
上述发现强调了水-氮资源利用策略耦合在促进外来植物入侵和决定本地植物消失或共存中的关键作用，这对评估入侵系统物种动态变化和防控外来植物入侵具有重要参考意义。论文于2025年9月在AGU旗下期刊《JGR-Biogeosciences》发表，天津大学地科院2022级博士生延亚鑫为第一作者，刘学炎教授为通讯作者。中国科学院地球化学研究所胡朝臣研究员、成都生物所类延宝研究员、西双版纳热带植物园谭运洪研究员参与了研究。该研究致谢国家自然科学基金（42125301、42330505、42473081）等项目资助。
论文信息：Ya-Xin Yan, Chao-Chen Hu, Yan-Bao Lei, Yun-Hong Tan, Xue-Yan Liu* (2025). Carbon isotope constraints on plant water use efficiency in a tropical invaded ecosystem. Journal of Geophysical Research Biogeosciences, 130, 10, e2025JG008997. 全文链接: https://doi.org/10.1029/2025JG008997。
