植被—气候关系研究是全球变化生态学研究的一个热点领域。本研究以黄土高原的地带性植物或优势种为研究对象，在时间尺度上以植物标本为材料，研究了最近70年以来气候变化下植物的气孔特征参数和WUE的演变规律，揭示了不同植物对气候变化的适应能力；在空间尺度上以不同气候带分布的自然生长植物为研究对象，基于功能群分类，研究了不同功能群植物的光合特性、叶片结构性状、WUE和化学计量特征的类群间差异，阐明了黄土高原植物叶片性状与气候环境因子的作用关系，从光合生理、水分、养分利用与适应性角度探讨了黄土高原植物与气候环境变化的关系，研究结果有助于理解全球变化下植被对气候变化的响应与适应性，并为黄土高原区森林植被的恢复重建提供理论依据。本研究主要内容及结果如下：　　 (1)从20世纪30年代至2002年近70年中，黄土高原区典型植物辽东栎、虎榛子、酸枣和狼牙刺的气孔特征参数(气孔密度、长度、宽度和面积)随气候变化的演变规律不同。酸枣和狼牙刺的气孔密度下降较为明显，降低率分别为27.86％和46.85％，虎榛子气孔密度的降低率为9.79％，而辽东栎的气孔密度变化较小。近70年中，4种植物的叶片δ13C值均表现为不同程度的降低趋势，指示了植物的WUE普遍下降，狼牙刺、辽东栎、虎榛子和酸枣δ13C值的降低率分别为14.65％、14.46％、11.99％和2.44％。　　 (2)黄土高原区杨陵、永寿、铜川、富县、安塞、米脂和神木7个样点之间以及不同功能群植物之间的光合特性、叶片结构性状、δ13C值和化学计量参数等差异显著，表明不同地区和不同类型植物的光合能力、叶片防御能力、水分和养分利用效率差异很大。植物光合和养分利用能力比较为：草本植物>乔木和灌木、落叶乔木>常绿乔木、C3草本植物>C4草本植物，而植物WUE和LMA的比较结果与此相反，这主要与不同功能群植物采用的水分利用方式和养分分配策略有关。豆科植物的光合能力、水分和养分利用能力明显高于非豆科植物，因此在黄土高原植被恢复重建中应优先考虑固氮植物，尤其是刺槐、柠条、沙棘和达乌里胡枝子等优势植物对干旱瘠薄生境的适应能力较强，适合作为黄土高原植被恢复重建的先锋物种。　　 (3)黄土高原区C3植物叶片δ13C值的分布范围为-22.66‰～-30.70‰，平均值为-27.04‰。纬度、海拔、年日照、年均温度和年降雨量等气候环境因子中，植物δ13C值受年降雨量的影响最大，年降雨量可单独解释13.3％的δ13C值变化。植物δ13C值随降雨量的减少而明显增加，降雨量每减少100mm，δ13C值升高约0.88‰。说明水分是影响黄土高原植物WUE的重要环境因子，在干旱生境中植物的WUE较高。　　 (4)黄土高原区植物叶片有机C、全N、全P和全K的的分布范围分别为32.6％～54.8％、0.82％～4.58％、0.06％～0.35％、0.24％～4.21％，平均值分别为43.8％、2.41％、0.16％和1.67％。黄土高原区植物的叶片N含量显著高于我国及全球尺度的植物平均N含量，而P含量又显著低于全球尺度的植物平均P含量，以致叶片N/P比值(15.4)较高，说明黄土高原地区的植物生长更易受P素限制，其原因主要与土壤中P含量较低有关。　　 (5)黄土高原区植物叶片性状与纬度、年日照、年均温度和年降雨量等气候环境因子的作用关系表明，随着纬度升高和光照的增强，温度和降雨量减少，植物δ13C值、N/P比率、LMA显著增加，而PNUE、Chl显著下降，说明这些参数随气候环境变化的规律性较强，可较好地揭示植物对环境变化的响应规律，因此，可考虑作为建立植被—气候模型的重要参数。