摘要
木本植物体内长距离的水分运输对植物生存、生长和发育至关重要，是木本植物水分生理学和生理生态学的研究热点。水力效率及水力安全等水力性状是反映植物水分适应机制的关键特征。水是影响生态系统结构和功能的关键驱动因素，特别是在水分缺乏的干旱区尤为重要。在干旱区，地下水是多种荒漠植物可利用的重要水源之一。为认识地下水埋深变化对荒漠植物水力功能性状的影响，本研究在新疆古尔班通古特沙漠以优势种梭梭（Haloxylonammodendron）为研究对象，利用从沙漠边缘向腹地中心地下水埋深逐渐增加的自然地形条件，选取四个地下水埋深深度(3m、7m、10m、14m)，并在同一地下水埋深深度依据群落样方调查数据，将梭梭基径划分为3个水平(Ⅰ级＜6cm、6cm＜Ⅱ级＜10cm、Ⅲ级＞10cm)，分别代表不同树龄大小。通过野外植被调查、原位测定以及室内分析相结合的手段，探明梭梭个体生长和种群动态对地下水埋深变化的响应，比较分析不同地下水埋深梭梭生理性状、水力性状和木质部结构性状的差异，阐明梭梭水力功能性状对地下水埋深变化的响应规律，揭示荒漠灌木与环境的相互作用关系及其适应策略。研究结果为评价和预测地下水埋深变化背景下，荒漠植被动态变化提供水力学理论依据，为干旱荒漠区的植被恢复、保护和重建以及地下水资源管理提供重要参考。主要获得以下研究结果: (1)梭梭生长分布:地下水埋深对梭梭种群密度具有显著性影响(P＜0.05)，在地下水埋深3m、7m和10m处，具有稳定的种群密度，基径0-8cm的个体较多，种群更新良好，属于增长型种群;然而在地下水埋深14m处的种群密度显著低于3m、7m和10m处(P＜0.05)，仅为175±14.43株/ha，幼树的个体较少，种群呈衰退型。梭梭的平均基径、冠幅半径、冠幅面积、冠幅体积、根冠比在不同地下水埋深之间均无显著性差异（P＞0.05）。 (2)梭梭同化枝生理性状:随地下水埋深的增加，梭梭同化枝的蒸腾速率、含水量和黎明水势减少，瞬时水分利用效率增加;而净光合速率、气孔导度、气孔限制值和正午水势等生理参数无显著变化。 (3)梭梭枝条水分运输有效性和安全性:梭梭的木质部自然栓塞(PLC)较高，最高可达到69％;随地下水埋深增加，Ⅱ级梭梭的比导水率减少，而Ⅲ级梭梭的比导水率增加，其通过增加导管直径和大导管所占比例维持水分运输效率。在地下水埋深3m、7m、10m处的边比导水率和叶比导水率均表现为:Ⅱ级＞Ⅲ级，而在14m处则表现为是Ⅱ级＜Ⅲ级。随地下水埋深增加，Ⅱ级和Ⅲ级梭梭的P50变化趋势不一致;在同一地下水埋深，Ⅱ级和Ⅲ级基径之间的P50均无显著性差异(P＞0.05)。 (4)梭梭非结构性碳水化合物:3m、7m和10m处同化枝淀粉含量显著高于14m，而可溶性糖含量显著低于14m。随地下水埋深增加，同化枝淀粉含量减少、可溶性糖含量和总非结构性碳水化合物含量(NSCs)增加;梭梭枝条的淀粉和可溶性糖含量在不同地下水埋深之间差异显著性不同，枝条总非结构性碳水化合物在不同地下水埋深处无显著差异;随地下水埋深增加，不同基径梭梭的枝条可溶性糖含量和NSCs的变化趋势不一致。 (5)水力性状之间及其与关联性状的关系:PCA分析结果表明，叶性状和非结构性碳水化合物是区分地下水埋深14m与3m的关键性状;性状网络关系分析结果表明，地下水埋深对梭梭水力性状网络的复杂性具有影响作用，随着地下水埋深深度的增加，性状网络越复杂，净光合速率、叶面积、水分利用效率和胡伯尔值等性状与其他性状连接最多且关系最为密切，是性状网络中的核心性状。 综上所述，地下水埋深的持续增加会进一步限制该区域梭梭幼株的生长，不利于其种群的健康发展。地下水埋深变化对梭梭枝条的水分运输效率和安全的影响不显著，对NSCs含量变化影响显著。梭梭通过提高可溶性糖含量维持其渗透压，有助于保持相对稳定的水分传输的有效性和安全性。由此可以看出，在地下水埋深发生改变时，梭梭具有高效的自我协调与适应能力，通过构建水分与碳获取的最优策略，以维持正常的生理活动。
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