在干旱和半干旱地区，沙漠化是土地退化的主要形式。植被建设是防治风沙危害，促进沙化土地恢复，构建风沙区生态屏障的主要措施和有效途径。相对于草本，灌木更能忍耐和适应风蚀、沙埋以及干旱等非生物因素的胁迫和放牧干扰，并且对土壤养分要求相对较小，灌木种在群落中的存在有利于退化沙地系统的生态恢复。土壤水分是沙区植被系统格局和过程的驱动力，水文过程控制着植物的生长、植被演替和景观分异等主要过程。固沙植被建立初期，旱生灌木和沙障有效地减轻了沙面的强烈风蚀，确保了沙面物理环境的稳定，使大气降尘和养分在沙面沉积，为草本植物的定居和繁衍创造了适宜的生境。植物的生长大量利用了土壤水，致使无多余的水分向深层发生渗漏，使原有沙丘的水量平衡被新的平衡所取代。这种水量平衡关系的改变直接影响到植被的组成、盖度和生物量，进而驱动了植被的演替，在沙丘恢复的早期和晚期生长着不同的固沙灌木。

本研究选择科尔沁沙地优势固沙灌木黄柳（Salix gordejevii）和小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）为研究对象，通过干旱胁迫强度（对照CK；中度干旱MD和重度干旱SD）控制实验，以植物水力性状为切入点，旨在通过分析干旱胁迫对黄柳和小叶锦鸡儿水力性状和水分利用策略的影响，揭示科尔沁沙地优势固沙灌木的环境适应性差异及其在沙丘植被恢复过程中优势地位转变的潜在生理机制。

研究结果表明：在中度和重度干旱胁迫下，黄柳的生存状态指数显著低于小叶锦鸡儿（图1），这暗示着黄柳在水分限制的生境中退出，小叶锦鸡儿则占据优势地位。双因素方差分析发现，干旱胁迫和物种对气体交换、水力安全、水力效率和水分状态性状的影响显著（图2），说明黄柳和小叶锦鸡儿在应对干旱胁迫时采取的策略不同。黄柳的P_50为-1.3 MPa，小叶锦鸡儿的P_50为-2.3 MPa（图3），更负的P_50值意味着植物具有更强的栓塞抗性和抗干旱能力，在干旱或水分匮乏的环境中通常表现出更好的水分利用效率和生理稳健性，能够更好地生存。在重度干旱胁迫下，黄柳的水力效率（木质部导水率（K_s）、叶片比导率（K_1）和叶片水力导度（K_leaf））显著降低，而小叶锦鸡儿的K_s、K_1和K_leaf随干旱胁迫强度增加并未发生显著变化（图2）。通过多模型推理进行方差分解发现，水力效率（K_s、K_1和K_leaf）分别解释了黄柳（图4a）和小叶锦鸡儿（图4b）生存状态指数的47.3%和62.2%。黄柳较高的栓塞抗性（P_50= -1.3 MPa）导致干旱胁迫下水力效率下降，而小叶锦鸡儿较低的栓塞抗性（P_50= -2.3 MPa）能够在干旱胁迫下维持稳定的水力导度是沙丘固定过程中两物种优势地位转变的主要原因。

本研究结果可为科尔沁沙地人工固沙灌木植被建立过程中更好地遵循适地适种原则提供科学依据，服务于北方干旱沙地生态系统中固沙植被的可持续管理。

该成果发表于环境科学与生态学一区Top期刊Journal of Plant Ecology（2025年IF=3.9）。中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站博士研究生程莉为第一作者，李玉霖研究员为通讯作者。本研究得到内蒙古自治区防沙治沙科技创新重大示范工程“揭榜挂帅”项目（2024JBGS0005）和国家自然科学基金项目（32071845）的资助。

        原文链接：https://doi.org/10.1093/jpe/rtaf030

图1 不同干旱胁迫强度下黄柳和小叶锦鸡儿生长相关性状（a-c）和生存状态指数（d）的变化以及不同干旱胁迫强度下黄柳（e）和小叶锦鸡儿（f）生存状态指数的雷达图。不同大写字母表示同一物种在不同干旱胁迫处理间差异显著。“*”表示同一干旱胁迫处理下不同物种之间差异显著。（通过比叶面积SLA、比根长SRL、生长速率GR这三个与植物生长相关的性状，构建了生存状态指数LSI这一指标，生存状态指数的大小是用这三个性状标准化之后围成的面积来表示，是一种综合评价指标，能够指示植物的健康状况，揭示植物生长的变化趋势，并反应植被演替的方向。）

图2 黄柳和小叶锦鸡儿功能性状对不同干旱胁迫强度的响应。不同大写字母表示同一物种在不同干旱胁迫处理间差异显著。“*”表示同一干旱胁迫处理下不同物种之间差异显著。（气体交换性状：A，净光合速率；gs

图3 黄柳（a）和小叶锦鸡儿（b）栓塞脆弱性曲线图

图4 多种预测因子对黄柳（a）和小叶锦鸡儿（b）生存状态指数的影响。模型结果呈现所有预测因子的标准化回归系数及其95%置信区间，同时展示各因子的解释方差占比以表征其相对重要性。若置信区间未跨越零值，则表明该回归系数在0.05显著性水平上具有统计学意义。