荒漠植被不同尺度水分利用效率及调控机制

植被对流域水量平衡起着指示和调控作用，不同尺度荒漠植被水分利用效率是不同尺度生态与水文过程相互作用下，植物对水资源有效利用的生物表达，是光合与水分生理过程的耦合因子。将自然环境下固定样地调查和定期观测监测，控制条件下人工模拟和室内测试分析相结合；进行不同尺度荒漠植被碳同化与蒸散发、生态过程与水文过程观测试验；研究荒漠植物个体水分利用效率及生理调控机制，荒漠植物种群和群落水分利用效率及生物调控机制，荒漠植被生态系统水分利用效率及生态调控机制，荒漠植物叶片-个体-种群-群落-生态系统水分利用效率的尺度效应及作用机理；认识干旱区植物长期适应胁迫环境所形成的水分利用方式，了解不同尺度荒漠植物碳水耦合过程，分析不同尺度生态格局、过程与水文过程相互作用机理；集成荒漠植被不同尺度水分利用效率与"三生"调控机制，为内陆河流域生态-水文过程集成研究，荒漠生态系统保育和绿洲生态系统管理提供理论依据与方法指导。

植被对流域水量平衡起着指示和调控作用，荒漠植被是内陆河流域3大植被之一。将荒漠分为砾质荒漠、沙质荒漠和壤质荒漠，在黑河流域山前荒漠、中游荒漠和下游荒漠共建立了8个调查观测场和2个实验观测场，将自然环境下固定样地调查和定期观测监测，以及控制条件下人工模拟和室内测试分析相结合，进行叶片-个体-种群-群落不同尺度荒漠植被碳同化与蒸散发、生态过程与水文过程观测试验。发表SCI论文6篇，EI论文1篇，国内核心期刊论文9篇，其他英文论文2篇。得出了黑河流域典型荒漠植物的生理需水量和总耗水量，分析了不同尺度水分利用效率，阐明了荒漠植物水分利用策略的生理调控机制。围绕研究内容和目标，完成了各项任务。. 通过研究，将荒漠植物光合器官分为叶状和轴状2大类型，得出叶片厚度或同化枝直径可以表征荒漠植物的水分利用效率，叶片越厚或同化枝直径越大，越有利于植物高效利用水分，轴状光合器官植物的WUE高于叶状。分析了荒漠植物光合器官的功能性状特征及其相互关系，提出比叶体积是反映荒漠植物叶性状的重要指标。揭示了荒漠植物的生理调控机制，将荒漠灌木分为抗旱型、耐旱型和御旱型3种类型, 抗旱型为退化叶植物，其叶片退化，以同化枝进行光合作用；耐旱型为肉质叶植物，具有发达的贮水组织；御旱型为旱生叶植物，具有典型旱生叶结构特征。通过荒漠植物生理需水量及耗水规律研究，提出了不同荒漠地区可根据荒漠植物生理需水和耗水特征系数与区域潜在蒸发量计算生理需水量和总耗水量。通过荒漠植物叶片和群体水平水分利用效率比较，得出群体水平WUE显著高于叶片水平WUE。开展了不同荒漠类型植被生产力分析，表明黑河流域荒漠植被生产力受到N素限制，C3和C4荒漠植物联生助长等种间正相互作用关系是生物调控提高群落水分利用效率和生产力的有效途径。