典型温带荒漠区－准噶尔盆地的原生植被具有类型、结构、功能上的独特性。是干旱区物种最丰富的地区之一，具有从小乔木、短命、类短命植物和一年生植物到生物结皮的多层片结构，起着保护天山北坡经济带的重要生态功能。过去几十年来，剧烈的人类活动和全球气候变化已经使该地区的自然环境发生了重大变化，并且这种变化还在继续。从本质上认识该区原生荒漠植被如何应对这种自然环境改变，对预测该区荒漠植被的未来至关重要，对人类如何保护和修复受损荒漠植被、维护绿洲生态系统的功能具有重要的理论与实践意义。 　　2002年～2007年，本项研究在中国科学院“百人计划”项目“干旱区植物对水、盐胁迫的响应：从叶片到生态系统(20036008)”、中国科学院知识创新重要方向项目“新疆山地－荒漠－绿洲物质平衡及其对空间生态格局的影响——以三工河流域为例(KZCX3-SW-326)”、国家自然科学基金项目“干旱区植物根／土与叶气界面水分传输协调性的实验研究(40471048)”的资助下，在我国典型的温带荒漠区－准噶尔盆地，研究团队以阜康荒漠生态系统国家野外观测研究站为依托，系统地开展了温带荒漠区在人类活动与全球变化双重影响下，水盐过程及其改变与相应的植被响应和适应研究。 　　主要研究内容包括：（1）近几十年来环境变化：包括土地利用变化、水文与水资源及其利用的变化、区域盐分等物质的迁移转化等基本事实的研究。（2）植被核心组分对恶劣环境的主动性适应研究：包括优势物种的资源自汇集功能及由此形成的优势种冠下“湿岛"与“肥岛”的研究；结皮的固氮功能及其对结皮本身和种子植物的生态学意义；生物结皮的独特用水策略；优势种的遗传性根系形态特征与资源利用策略；盐生植物的根际微环境改造功能等。（3）植被核心组分对环境改变的被动性响应与适应。包括优势种个体形态性适应：对降水的响应与适应、对地下水位的响应与适应、对土壤质地的响应与适应；植被结构性适应（结皮与种子植物间关系）、核心组分间的资源竞争、互惠与功能补偿等。 　　通过6年深入细致的野外定位实验、监测和区域尺度的取样调查工作，本项研究在准噶尔盆地荒漠原生植被对环境的主动适应、被动性响应与适应以及植被核心组分间的有机联系等方面取得了突破性的进展；在内陆河流域水盐环境变化与土地利用和植被演替关系方面取得了重要进展，在植物－水分关系一般规律的研究上有重点突破。本项研究共发表论文105篇，其中被SCI数据库收录22篇，被CSCD数据库收录83篇。SCI论文中，包括了发表于《Plant, Cell and Environment》、《Journal of Experimental Botany》、《Plant and Soil》、《中国科学》、《科学通报》、《自然科学进展》、《植物生态学学报》、《生态学报》等本领域顶级与主流杂志上的系列文章，表明该研究成果处于本领域国际前沿，在干旱区资源与环境领域产生了巨大的学术影响。 　　主要创新点如下： 　　1、在国际上首次实验证明了植物对水分条件改变的第三类调节：即在全生命周期，植物可以在无任何显著生理调节的前提下，实现形态性调节与适应。 　　报道该成果的文章于2005年发表于《Plant, Cell and Environment》第28卷492～499页。发表后两年多，该文已检索到7次引用。Maseda & Fernandez(2006)在发表于《Journal of Experimental Botany》的题为《保持湿润否则死亡：植物导水系统对环境响应与适应的三种方式》的综述文章中，三处引用该文以阐述本学科的最新进展，并将其作为第三种适应（响应）的唯一实验证据单独引用。 　　2、首次发现了当外界水分条件发生剧烈变化时，荒漠植物生理活动出乎预料的保持稳定，而个体形态（尤其根系形态）表现出强烈的可塑性。 　　研究发现：温带荒漠区植物群落的优势种柽柳(Tamarix spp.)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、琵琶柴(Reaumuria soongonica)等多年生荒漠灌木面对大气降水的剧烈变化，都表现出很强的生理稳定性，它们对水分条件改变的响应或适应主要表现在个体水平上。表明，对水分胁迫的长期适应使得荒漠植物的水分响应明显不同于一般植物：较强的个体形态可塑性，保证其叶片生理活动稳定在正常水平。认识这一点，对于预测荒漠灌木的未来是至关重要的。这方面研究的系列成果于先后发表于《Plant and Soil》、《Plant, Cell and Environment》、《生态学报》、《中国沙漠》等国内外本领域核心期刊，产生了相当的学术影响。 　　3、认识和发现了荒漠灌木和结皮生物对水、肥资源的自汇集／自采集功能以及根系对植物微环境的改造功能。 　　建群种梭梭、白梭梭等对水、肥资源的自汇集功能，使得其树冠下形成“湿岛"与“肥岛”。这对这些物种成为统治该地区植被的主要物种起到了关键与核心作用。生物结皮的固氮功能，促进该区土壤的发育，它不仅为结皮提供营养，还惠及其它植物（如短命植物等）。盐生、沙生植物根系／根际对微环境的改造功能，是这些植物能在干旱、贫瘠、盐碱条件下生存的重要原因之一。这方面的成果发表在《Gederma》、《Journal of Arid Envrionment》、《科学通报》、《中国科学》等国内外本领域核心学术期刊。 　　4、提出了适度干扰有利于维持荒漠种子植物与维管束植物生长发育观点。 　　过渡发育的生物结皮将导致种子植物多样性和均匀度的降低，并与种子植物在环境资源的利用上产生一定程度的竞争。但是，对生物结皮过度的破坏，如过度放牧等人类干扰，将造成严重的环境后果。实验研究结果表明，该区域生物结皮破损率达到80%以上时，任何类型生物结皮（包括藻类、地衣和苔藓结皮）都将丧失抗风蚀能力，造成稳定地表的活化。但破损率控制在30%以内时，可以达到良好的抗风蚀效果，同时不抑制种子植物的发育。 　　5．量化了内陆河流域绿洲区土地利用变化与区域土壤盐渍化的关系，建立了绿洲－荒漠交错带植被与地下水的耦合关系。 　　三工河流域的研究结果证实，长期的土地开发，增加了区域景观的多样性的同时加剧了土地破碎化。土壤盐分运移具有明显的滞留和迁移特征，在绿洲上部为绿洲下游区域盐分的汇集发生源，地下水位每抬升1米，造成区域地表积盐区增加144.45hm^2。如果保持现有植被状态，在地表水来源固定而大量超采地下水的水资源利用模式下, 则扇缘带上部地下水位呈持续下降, 冲积平原呈上升的趋势。这方面研究的系列成果于先后主要发表在《Ecological Modelling》、《Environmental Monitoring and Assessment》、《Environmental Geology》、《中国科学》、《生态学报》、《水利学报》等国内外本领域核心期刊。

　　典型温带荒漠区－准噶尔盆地的原生植被具有类型、结构、功能上的独特性。是干旱区物种最丰富的地区之一，具有从小乔木、短命、类短命植物和一年生植物到生物结皮的多层片结构，起着保护天山北坡经济带的重要生态功能。过去几十年来，剧烈的人类活动和全球气候变化已经使该地区的自然环境发生了重大变化，并且这种变化还在继续。从本质上认识该区原生荒漠植被如何应对这种自然环境改变，对预测该区荒漠植被的未来至关重要，对人类如何保护和修复受损荒漠植被、维护绿洲生态系统的功能具有重要的理论与实践意义。 　　2002年～2007年，本项研究在中国科学院“百人计划”项目“干旱区植物对水、盐胁迫的响应：从叶片到生态系统(20036008)”、中国科学院知识创新重要方向项目“新疆山地－荒漠－绿洲物质平衡及其对空间生态格局的影响——以三工河流域为例(KZCX3-SW-326)”、国家自然科学基金项目“干旱区植物根／土与叶气界面水分传输协调性的实验研究(40471048)”的资助下，在我国典型的温带荒漠区－准噶尔盆地，研究团队以阜康荒漠生态系统国家野外观测研究站为依托，系统地开展了温带荒漠区在人类活动与全球变化双重影响下，水盐过程及其改变与相应的植被响应和适应研究。 　　主要研究内容包括：（1）近几十年来环境变化：包括土地利用变化、水文与水资源及其利用的变化、区域盐分等物质的迁移转化等基本事实的研究。（2）植被核心组分对恶劣环境的主动性适应研究：包括优势物种的资源自汇集功能及由此形成的优势种冠下“湿岛"与“肥岛”的研究；结皮的固氮功能及其对结皮本身和种子植物的生态学意义；生物结皮的独特用水策略；优势种的遗传性根系形态特征与资源利用策略；盐生植物的根际微环境改造功能等。（3）植被核心组分对环境改变的被动性响应与适应。包括优势种个体形态性适应：对降水的响应与适应、对地下水位的响应与适应、对土壤质地的响应与适应；植被结构性适应（结皮与种子植物间关系）、核心组分间的资源竞争、互惠与功能补偿等。 　　通过6年深入细致的野外定位实验、监测和区域尺度的取样调查工作，本项研究在准噶尔盆地荒漠原生植被对环境的主动适应、被动性响应与适应以及植被核心组分间的有机联系等方面取得了突破性的进展；在内陆河流域水盐环境变化与土地利用和植被演替关系方面取得了重要进展，在植物－水分关系一般规律的研究上有重点突破。本项研究共发表论文105篇，其中被SCI数据库收录22篇，被CSCD数据库收录83篇。SCI论文中，包括了发表于《Plant, Cell and Environment》、《Journal of Experimental Botany》、《Plant and Soil》、《中国科学》、《科学通报》、《自然科学进展》、《植物生态学学报》、《生态学报》等本领域顶级与主流杂志上的系列文章，表明该研究成果处于本领域国际前沿，在干旱区资源与环境领域产生了巨大的学术影响。 　　主要创新点如下： 　　1、在国际上首次实验证明了植物对水分条件改变的第三类调节：即在全生命周期，植物可以在无任何显著生理调节的前提下，实现形态性调节与适应。 　　报道该成果的文章于2005年发表于《Plant, Cell and Environment》第28卷492～499页。发表后两年多，该文已检索到7次引用。Maseda & Fernandez(2006)在发表于《Journal of Experimental Botany》的题为《保持湿润否则死亡：植物导水系统对环境响应与适应的三种方式》的综述文章中，三处引用该文以阐述本学科的最新进展，并将其作为第三种适应（响应）的唯一实验证据单独引用。 　　2、首次发现了当外界水分条件发生剧烈变化时，荒漠植物生理活动出乎预料的保持稳定，而个体形态（尤其根系形态）表现出强烈的可塑性。 　　研究发现：温带荒漠区植物群落的优势种柽柳(Tamarix spp.)、梭梭(Haloxylon ammodendron)、琵琶柴(Reaumuria soongonica)等多年生荒漠灌木面对大气降水的剧烈变化，都表现出很强的生理稳定性，它们对水分条件改变的响应或适应主要表现在个体水平上。表明，对水分胁迫的长期适应使得荒漠植物的水分响应明显不同于一般植物：较强的个体形态可塑性，保证其叶片生理活动稳定在正常水平。认识这一点，对于预测荒漠灌木的未来是至关重要的。这方面研究的系列成果于先后发表于《Plant and Soil》、《Plant, Cell and Environment》、《生态学报》、《中国沙漠》等国内外本领域核心期刊，产生了相当的学术影响。 　　3、认识和发现了荒漠灌木和结皮生物对水、肥资源的自汇集／自采集功能以及根系对植物微环境的改造功能。 　　建群种梭梭、白梭梭等对水、肥资源的自汇集功能，使得其树冠下形成“湿岛"与“肥岛”。这对这些物种成为统治该地区植被的主要物种起到了关键与核心作用。生物结皮的固氮功能，促进该区土壤的发育，它不仅为结皮提供营养，还惠及其它植物（如短命植物等）。盐生、沙生植物根系／根际对微环境的改造功能，是这些植物能在干旱、贫瘠、盐碱条件下生存的重要原因之一。这方面的成果发表在《Gederma》、《Journal of Arid Envrionment》、《科学通报》、《中国科学》等国内外本领域核心学术期刊。 　　4、提出了适度干扰有利于维持荒漠种子植物与维管束植物生长发育观点。 　　过渡发育的生物结皮将导致种子植物多样性和均匀度的降低，并与种子植物在环境资源的利用上产生一定程度的竞争。但是，对生物结皮过度的破坏，如过度放牧等人类干扰，将造成严重的环境后果。实验研究结果表明，该区域生物结皮破损率达到80%以上时，任何类型生物结皮（包括藻类、地衣和苔藓结皮）都将丧失抗风蚀能力，造成稳定地表的活化。但破损率控制在30%以内时，可以达到良好的抗风蚀效果，同时不抑制种子植物的发育。 　　5．量化了内陆河流域绿洲区土地利用变化与区域土壤盐渍化的关系，建立了绿洲－荒漠交错带植被与地下水的耦合关系。 　　三工河流域的研究结果证实，长期的土地开发，增加了区域景观的多样性的同时加剧了土地破碎化。土壤盐分运移具有明显的滞留和迁移特征，在绿洲上部为绿洲下游区域盐分的汇集发生源，地下水位每抬升1米，造成区域地表积盐区增加144.45hm^2。如果保持现有植被状态，在地表水来源固定而大量超采地下水的水资源利用模式下, 则扇缘带上部地下水位呈持续下降, 冲积平原呈上升的趋势。这方面研究的系列成果于先后主要发表在《Ecological Modelling》、《Environmental Monitoring and Assessment》、《Environmental Geology》、《中国科学》、《生态学报》、《水利学报》等国内外本领域核心期刊。