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水是荒漠植物生存和生长的关键限制因子。小降雨事件(<5 mm)在准噶尔盆地年降雨频次中占有很大比重(>80%),并且发生间隔较短(<10 d)。相比于偶发的、难以预测的大降雨,小降雨可能是干旱区植物较稳定的水源之一。曾有研究显示雾、露等叶湿润事件中,一些植物可通过叶片吸收水分。本研究将思路拓展到小降雨上,拟揭示荒漠植物对小降雨事件可能的利用策略。实验在准噶尔盆地南缘原始生境中开展,模拟了1mm和6mm人工降雨,通过原位监测的方法对比了4种植物功能型(短生活史草本植物、长生活史草本植物、非潜水灌木和潜水灌木)共28种植物对大、小降雨的生理响应。 结果表明,多数草本植物的净光合速率(PN)、气孔导度(gs)和蒸腾速率(Tr)在1mm降雨过后保持稳定或增加,但增幅小于6mm降雨,瞬时水分利用效率(WUE)即使在6 mm降雨下所受影响也不大。对灌木来说,1mm降雨过后,PN的响应种间差异较大,gs和Tr不变或增加,WUE保持恒定或显著降低到与6mm降雨接近的水平。用“相对有效性”衡量1 mm降雨的效应,发现非潜水灌木的gs-相对有效性和潜水灌木的WUE-相对有效性分别高达71.8%和76.5%。实验结果证实了荒漠植物能够利用小降雨提供的水分。 1mm降雨不能被植物根系吸收,故叶面吸水可能是有效的途径。本研究对各物种的离体叶片进行了吸水能力测试。按照植物功能型、植物生活型、叶面类型和叶质地属性将植物分类,对比各分类单位的单位面积叶片吸水量(LWUC)和叶片相对含水量增量(Rw)。结果显示草本植物的LWUC和Rw比灌木高。进一步用关联度分析法寻找植物功能性状与植物对小降雨响应之间可能的联系,发现叶面毛的疏密程度与植物蒸腾作用关系较大。叶面毛可以截留水分供植物直接吸收,或通过影响蒸腾耗水而在荒漠植物利用小降雨中起到积极作用。在所研究的物种当中,多数草本植物有叶面毛而多数灌木无叶面毛,因此草本植物和灌木可能分别直接和间接地从小降雨事件中获益。 为了解不同降雨模式对植物生理特性和生物量分配的影响,以4种一年生草本植物地肤(Kochia scoparia)、滨藜(Atriplex patens)、盐角草(Salicornia europaea)、短柱猪毛菜(Salsola lanata)为研究对象,测定其在不同人工降雨模式下,叶片光合特性和生物量分配情况。在温室中模拟了4种降雨模式,即在湿润和干旱两种条件下分别施行每周两次小降雨和总水量相等的一次大降雨。结果发现降雨量主导着植物总生物量和各部分生物量,而降雨频次增多趋使植物加大对地下生物量的分配。本研究主要结论为:小降雨对荒漠植物具有生理有效性,对维持荒漠生态系统的生物多样性具有重要意义;植物在不同降雨模式下表现出光合响应和生物量分配对策。研究结果有助于我们理解并预测全球变化背景下,荒漠植物对降雨变化的生理响应和形态适应。