水分是决定干旱区植物生存、生态系统结构与功能的关键因子，影响着生态系统生态过程的各个环节。众所周知，由于水分匮缺，尤其是淡水资源缺乏，荒漠区植物长期面临着生存的生理极限，尤其是荒漠植物引种到素有“死亡之海”之称的塔克拉玛干沙漠，加之长期的咸水灌溉，必将影响植物正常生长，甚至对植物产生毒害，探明植物对极端环境的响应和适应是确保人工植被可持续发展的关键。

  中科院新疆生态与地理研究所李从娟副研究员以塔克拉玛干沙漠极端环境下的人工防护植物为研究对象，对不同干旱胁迫下梭梭和沙拐枣生理生态响应及其生存机制进行了深入研究。

  研究结果表明：在极端干旱的塔克拉玛干沙漠，咸水灌溉（其矿化度在2g L-1～29.7g L-1）是确保防护林植物正常生长的唯一水分来源。但是，长期的咸水灌溉，必将影响植物的正常生长，甚至对植物产生毒害，同时引起土壤的盐渍化。然而人工防护林的建立，降尘，灌溉等输送的物质对土壤质地变化的影响，以及植物对土壤的反馈作用，加速了土壤中各种物质的转化，从而改善了土壤的营养条件，其化学、物理、生物、形态和矿物等内外属性也发生相应变化，促使风沙土向成土方向的演变过程。对塔克拉玛干沙漠公路防护林建林8年以来咸水灌溉对防护林土壤演变和植物生长的影响的研究结果表明：土壤表层（0-10 cm）有显著的养分和盐分聚集（8 mS cm-1）现象，但是在根系分布最多的40-60cm 土壤层，土壤盐分却不超过1 mS cm-1，这说明到目前为止，咸水灌溉并未对植物的生长产生盐害甚至毒害，这与植物自身的根系调节作用是分不开的。这些研究结果进一步揭示：地下咸水作为唯一的水资源为塔克拉玛干沙漠地区植物的生长提供了必备的水源，同时有利于防护林下土壤的演变和养分积累。

 此外，随着干旱胁迫的加剧，灌溉周期的增大，两种植物的光合和水分生理均受到不同程度的抑制现象，尤其是在8周和12周的灌溉周期下；此外，随着干旱胁迫的加剧，老叶脱落现象也逐渐加重，整个植株的光合能力必将因叶片的巨大脱落而减弱。在干旱环境中植物对低水平资源的适应除了包括改变叶片结构、增加根的同化分配比例，降低生长速率和器官周转速率也是适应干旱胁迫的一种反应。这种情况必将导致植物地上、地下部分分配严重失衡，也就是地上部分光能产物远远不能满足地下巨大根系对养分的需求，迫使植物“饥饿而死”。通过不同灌溉周期下植物的响应及存活的研究，得出4周的灌水周期是既能保证植物正常生长，又是相对节水的灌溉周度，有利于沙漠公路防护林的可持续发展。

　　该研究是新疆生地所特色方向二：干旱区荒漠环境保育与绿洲可持续发展的重要内容。研究成果对于干旱区荒漠化防治与生态恢复及干旱区生物多样性保护与意义重大，为中亚干旱区生态文明建设提供了重要的理论支撑，系列研究成果分别发表在Soil and Tillage Research（2015）, Agriculture, Environment and Energy(2015), PLoS ONE(2017), Journal of Arid Land (2018)等期刊上。