在过去的几十年里,全球地表温度在夜间的增加明显高于白天,并且由于海陆热力差异、地形和气候变化的影响,极端夜间低温频繁发生,这种昼夜不对称的温度变化将影响植物的生理生态和生长,但是对于夜温变化对植物生理生长过程的影响及其在不同的功能型植物间的差异并没有广泛而透彻的研究。本研究利用整合分析(Meta-analysis)发现植物的生理生长对夜温升高和降低以及在不同的功能型植物间的响应是不同的,并且依赖于夜温变化幅度和实验设计等;夜温升高促进了叶片的光合作用、呼吸作用和叶片的生长,而夜温降低抑制了这些过程,但是夜间升温和降温都降低了植物产量,夜温升高的消极影响主要与分配到生殖器官中生物量的减少有关,而夜温降低的不利影响更多与总生物量的降低有关。这些结论表明寻求陆地生态植物在夜温变化下生长规律的复杂性和挑战性。利用数学模型模拟植物的生理生长是不可或缺的重要手段,但是大多数模拟都是基于日均温的变化,忽略了昼夜不对称变温的影响,本研究利用机理性作物生长模型BioCro模拟植物产量对夜温变化的响应。首先对模型的关键模块进行了夜温变化下的校验,然后基于该模型模拟了全美区域内两种生物能源作物柳树和甘蔗在温度控制和升高下的产量。结果表明温度升高对两种作物主要产地产量的影响存在明显的空间差异性,并且日间增温、夜间增温和全天增温的影响有所不同。对柳树而言,日温和日均温升高都降低了美国东南沿海区域的产量,提高了西北部的产量;而夜温升高普遍提高了美国的东北部、中部的北方和西北部等中高纬地区的产量。对甘蔗而言,温度升高对全美区域甘蔗主要产地的生产具有一致的促进作用,日温和日均温都提高了美国东部和中部的产量,并且中高纬区域的产量增量更大;夜温升高提高了美国东南沿海区域的产量。总体而言相比日间增温和全天增温,夜间升温对全美区域柳树和甘蔗产量的积极作用更多,这一结论与整合分析的结果相一致。本研究有利于农业生产预测、温室气体调控和环境管理,可以丰富对全球气候变化下群落结构、植被动态、生物多样性以及陆地生态系统功能的变化的认知。