红砂叶片水分吸收利用及生态水文意义研究

水分吸收和利用对干旱区植物的生存和发展至关重要，植物叶片吸收水分，包括露水、冠层截留和空气中的水蒸气，对干旱区生态系统的维持和发展具有重要的意义。在内陆干旱区，植物叶片吸收水分途径发生条件及其利用机制尚不清楚。各种水分形式（冠层截留、露水、水汽等）都是干旱区比较稳定的水分来源，对干旱区生态系统的植物有贡献作用。我们以内陆干旱区超旱生植物红砂为研究材料，结合野外调查，通过植物生理学、同位素示踪等相互补充的研究方法，探讨内陆干旱区植物叶片吸收水分途径发生的条件、水分来源、利用规律及其生态水文意义。研究结果将扩展干旱区水文过程对生态过程驱动的认识，为干旱区水文学研究和生态系统可持续发展提供新的理论依据。

水分是干旱地区最重要的限制因子，水分吸收利用对于干旱区植物的生存和发展至关重要。我们以内陆区超旱生灌木红砂为研究材料，结合野外调查和室内控制实验，利用植物生理学、同位素示踪等相互补充的研究方法，探讨内陆干旱区植物叶片吸收水分的发生条件、利用规律及其运移途径，结果如下：（1）小强度2mm降雨后，红砂叶片吸收截留雨水，叶片中的18O向大气水汽中的18O逐渐接近，而同时红砂茎和根中的18O一直保持基本稳定的状态，且与土壤20-40厘米水分中的比例相近.（2）环境湿度较大的情况下，红砂叶片可以吸收大气中的水汽，产生负蒸腾的现象，负蒸腾与其他环境因子有关，在野外叶面温度为35℃时红砂叶片在相对湿度为50%的情况下出现负蒸腾；在室内温度为20℃时红砂叶片在相对湿度为60%的情况下出现负蒸腾。（3）利用简易装置对红砂周围环境进行加湿，发现环境加湿的红砂的光合高于对照，蒸腾低于对照。对不同环境湿度下红砂叶片酶活性研究发现，随着周围环境湿度的增加，SOD、CAT、APX、GR等抗氧化酶活性不断下降。（4）在人工气候室内，环境温度设置为20℃，相对湿度设置为60%以上，红砂茎中出现持续的“负茎流”现象，植物体内水分运移方向变为叶-茎-根。自然界中其他荒漠植物在生长季中也存在“负茎流”现象。（5）测定发现红砂的核型公式为2n=2X=22=4m+14sm+4st。通过荧光原位杂交技术发现红砂有4对45S rDNA杂交位点，都位于短臂末端。随着降水减少和环境干旱程度加深，红砂染色体多倍化现象增加。上述结果证实了超旱生灌木红砂叶片具有吸收水分的能力，叶片吸收的水分可用于提高光合效率和降低干旱胁迫。在特定的环境条件下，红砂叶片吸收的水分可以向下传输到茎和根部。干旱区植物在生长季可能普遍存在“负茎流”的现象，干旱区植物叶片吸收水分可能是干旱区植物一个重要的水分来源途径。