做生态学研究的一个基本思维方式，就是系统分析，因为生态学是研究生物体与环境之间的相互作用。所谓系统分析就是把研究对象作为一个系统来研究，这就需要对系统的界定，包括系统的边界、系统内部的组分。

系统的边界的划分要考虑研究的对象以及所涉及的过程的驱动因素是什么，这个驱动因素就是系统边界以外的，是给定的。比如说气候变化对作物叶片光合作用蒸腾作用的影响，气象因子就是系统的外界条件，是输入的、确定的。另外一方面就是物理的边界：比如你将研究的范围确定在根层范围，那么在根层以下就是系统以外，就不考虑它的变化。

系统分析的另外一个内容就是对构成系统的成分进行划分，就是划分组分。划分组分可粗可细，如同一个放大镜，这个放大镜的倍数决定你能够看多细。为了探究系统的机理，你看得越细越好：卡尔文，用同位素标定的方法，把这些生化反应一步一步分辨出来，用十年的时间，最后提出光合碳循环的机理——卡尔文循环，并最终获得诺贝尔奖。

但是认识系统也不一定越细越好，有时候粗枝大叶，抓主要矛盾，也不失一个好方法。这个抓主要矛盾的办法就是服务于你的研究目的，也取决于你的研究手段。

那么我们现在就具体来说，如何认识作物耗水的机理及其对环境条件的响应。

我们认识作物生长的过程，无外乎三个重要的组分——我们说一级组分：作物、土壤、大气。而农田的管理——人的影响，如施肥、灌水——是改变上述作物与环境的关系。在农业气象上，又进一步划分作物的生长环境：光温水+养分。水可以是降水，也可以是土壤水。

这些影响因子相互作用太复杂。为了简化，排除其他因子的作用，就可以更好地认识单一因子或者少数因子的作用。

这是一个重要的手段，大家注意了。这个手段在物理上是很常用的，比如，物体的运动不考虑摩擦，这包括：自由落体的计算、物体沿“光滑的”斜面下滑。在生态学上，也有很多简化的假设，比如，太阳辐射在冠层中的衰减，就假定冠层是均匀的、光照的衰减如同在一个匀质的介质中下降，但实际上光照通过叶片或者冠层的空隙有漏光，并以光斑的形式存在，是不均匀的。

我绕了一个大弯子，回头再说因子的简化。我们讲作物的耗水由土壤、植物、大气三个方面决定。在认识耗水时，我们就想知道大气如何决定了耗水、决定了多少，这样就提出了潜在蒸散的概念。它是说：对特定的短草（植物条件一致）、土壤水分充分的时候，由大气条件决定的蒸散量。也就是说这个蒸散量是光照温度湿度风速等决定的。

那么对于整个生育期的耗水量的分析或者水分利用效率WUE的分析，就需要固定作物的生长条件，一般对一定的叶面积指数，如LAI小于1,1-2,2-3…，大于4等。这样就可以排除或者基本排除作物生长条件的影响。

如果你把整个生育期的通量资料放在一起画图，这样的结果就说不清了，不知道是作物的还是气象的因素的变化引起的。

再说别的：决定作物产量的环境因子有土壤和气象。其中气象因子不容易控制，农田管理就是改变土壤条件。荷兰人de Wit是做作物模型最早的，他们工作单位是Wageningen大学的理论生产力生态系，简称TPE（Theoretical Production Ecology）。他们提出产量分析的方法，就是根据环境因子的可控的难易程度，划分生产的潜力。

1)      潜在产量Potential yield (PY)：土壤条件适宜，由气象条件决定的作物产量；主要是光照和温度。

2)      可获得的产量Attainable yield (AY)：土壤水肥条件也限制产量，加上气象条件的限制，这是可以获得的收成。

3)      实际产量Actual yield：实际产量还要考虑作物病虫害的减产作用。

这些产量之间的差值，叫yield gap，就是某个因子的产量限制作用。如在土壤养分充分时，PY-AY就是水分的限制，也叫灌溉潜力。

还有一个问题，就是在这么多因子中，因子的变化幅度是不一样的。一般认为气象因子是最活跃的因子，土壤因子变化缓慢得多。所以我们考察作物耗水的时候，就要从不同的时间尺度上看，比如日变化尺度、降水前后的多日变化尺度、生育期尺度等。

所以我们现在可以思考一个问题，是如何用通量资料从不同时间尺度上认识作物的水分利用效率？