利用稳定同位素技术,测定共和盆地不同林龄(5、9、25 a)乌柳枝条木质部和土壤各层水分的δD值、δ18O值,分析它们是否随林龄变化而选择性地利用不同深度的土壤水分,并通过测定不同林龄乌柳叶片的δ13C值,分析比较它们的长期水分利用效率。结果表明:5 a乌柳主要利用源自降雨的10 50 cm深处的浅层土壤水分,9 a乌柳主要利用降雨补充的20 cm和地下水补充的30 50、150 cm深处的土壤水分,25 a乌柳主要利用降雨补充的10 20 cm和地下水补充的50 cm深处的土壤水分。3个林龄乌柳的水分利用效率差异显著,5 a 乌柳的水分利用效率明显高于9 a和25 a乌柳,9 a和25 a乌柳水分利用效率类似。水分利用策略的分析结果表明:9 25 a乌柳处于稳定时期。

根据年均降水量,分别在乌兰布和沙漠东北缘(内蒙古磴口,年均降水145 mm)和巴丹吉林沙漠东南缘(甘肃民勤,年均降水115 mm)对天然白刺灌丛进行不同梯度的增雨实验(年均降水量的0%、25%、50%、75%、100%)。结果表明:增雨的比例越大,白刺形态特征的变化越明显;100%增雨对磴口和民勤白刺形态特征的影响最明显,能够显著增加白刺标记枝的长度、直径和干质量,但是对成熟叶片和新叶片数的影响不显著;增雨还显著增加了9月磴口和民勤白刺枝叶的干质量和鲜质量;在较干旱的民勤地区,较大的增雨量才能促进白刺枝条生长;50%增雨即可促进夏末磴口白刺枝条生物量增加,75%增雨才能促进夏末民勤白刺枝条生物量增加。

在新疆尉犁县的天然荒漠河岸林里,选择了3个土壤盐度不同的样地,测定了胡杨和柽柳叶片的脯氨酸含量、K+/Na+、氯离子(Cl-)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量等5个生理指标,并利用模糊数学隶属函数法对二者的耐盐性进行了综合评价。结果表明:随着土壤盐胁迫的增强,胡杨叶片的脯氨酸含量总体上呈增加趋势;K+/Na+变化不明显,Cl-含量和SOD活性则先增加后减少,MDA含量则呈减少趋势;而柽柳叶片的脯氨酸含量、K+/Na+、SOD活性与MDA含量呈增加趋势,Cl-含量逐渐减少。在3个样地中胡杨叶片的脯氨酸含量均显著高于柽柳(p-1。在土壤0 10 cm盐度较高的样地1和样地2中,柽柳叶片的K+/Na+和MDA含量显著高于胡杨(p+/Na+分别为0.060、0.095,MDA含量分别为8.23、13.96 μmol·g-1。在样地1和样地2中,胡杨的叶片Cl-含量显著高于柽柳(p-含量最高,分别为2.59、1.49 μg·mg-1。在样地1中,柽柳的SOD活性(0.43 U·mg-1·min-1)显著高于胡杨(0.37 U·mg-1·min-1)(p-含量耐盐,而柽柳则主要通过增加叶片脯氨酸含量,提高叶片的K+/Na+,增强SOD活性耐盐。

为揭示未来降水增加对荒漠地区植物生长的影响,以甘肃民勤的典型荒漠优势植物白刺为对象,研究白刺枝叶形态在2010年和2011年不同人工模拟降雨处理(增雨量分别为多年平均降水量的+0%、+25%、+50%、+75%、+100%)的变化规律。结果表明:100%增雨处理能够显著促进2010年和2011年白刺当年生枝叶生长;75%增雨处理显著促进2011年白刺当年生枝叶生长,75%增雨处理对6月花枝长度、基部直径、新生叶片和营养枝长度、新生叶片,以及9月花枝成熟叶片和营养枝基部直径、成熟叶片增长量的影响均显著,其值分别为(1.20±0.35) cm、(0.012±0.004) cm、(4.35±2.51)片、(1.65±0.69) cm、(3.20±1.45)片、(2.15±0.69)片、(0.013±0.006) cm、(2.20±1.10)片。2011年白刺当年生花枝和营养枝的长度、基部直径、新生叶片和成熟叶片增长量出现显著差异的阈值均低于2010年,这表明白刺能够通过改变其枝叶形态特性及其数量来适应降雨的变化。

以青海共和盆地沙丘上12年生的中间锦鸡儿人工林为研究对象，并以流动沙丘为对照，探讨在沙丘上建立中间锦鸡儿人工林后，沙丘部位对土壤养分含量以及植物群落的影响。在中间锦鸡儿人工林内沙丘的迎风坡中部、坡顶、背风坡中部和流动沙丘采集土壤样品，深度为0~5，5~10，10~20和20~50 cm。结果表明：与流动沙丘相比，沙丘3个部位中间锦鸡儿人工林0~20 cm的有机质、0~50 cm的全氮和全磷含量得到显著提高。迎风坡中间锦鸡儿人工林0~5 cm深度的土壤有机质和全氮、0~20 cm深度的全磷含量显著高于坡顶和背风坡。在沙丘上建立中间锦鸡儿人工林后，草本植物种类、数量和植被盖度增加，迎风坡草本植物盖度明显高于坡顶和背风坡。

水分是干旱区的主要限制因子之一,降水是干旱区最重要的水分来源。根据气候变化研究的预测,未来我国干旱区的降水格局会改变,包括降水量、降水频率和降水强度等。降水变化会影响干旱区的土壤变化,植被变化,土地荒漠化和水文变化等方面。我国极端干旱区和干旱区的降水有总体增加趋势,而部分半干旱区和亚湿润干旱区的降水则出现减少趋势。降水的增加能够促进生物土壤结皮的发育,改善土壤水分状况,促进植物生长,提高植被盖度,促使荒漠植被向草原植被方向发展,有利于土地荒漠化的逆转;另外,降水增加会增加河流的径流量和湖泊水量,促进洪水的发生,降水减少则具有相反的效应。这些研究有助于人们预测干旱区在未来降水格局改变之后可能发生的变化,对于天然植被保育以及荒漠化防治等实践工作等具有重要的理论指导意义。未来的研究需要加强实验,如增雨、升温、模拟氮沉降和CO2浓度增加等对干旱区的土壤、植被、荒漠化和水文等方面的影响,才能获得更有说服力的结果。