水是荒漠生态系统的首要限制因素，影响着生态系统生态过程的各环节。荒漠区植物在应对水分缺乏的环境压力时，表现出不同的适应策略。近20年来全球气候变化以及人类活动的加剧，导致古尔班通古特沙漠南缘原始盐生荒漠地区的降水与地下水位正在发生显著的改变；这些改变正导致荒漠植物用水策略的适应性变化，其种间差异性影响着荒漠植物群落组成与生态系统碳水平衡。本研究以中亚荒漠关键种多枝柽柳Tamarix ramosissima和梭梭Haloxylon ammodendron为对象，在生理生态、个体形态与群落水平上整合研究两个优势种对自然生境水分条件改变的响应与适应。　　 实验于2004-2006年生长期开展，在地下水位于2.9m至4.5m之间波动的典型原始生境，追踪自然降水过程的同时，设置双倍和无降水2个人工降水梯度。观测生境水分条件变化时光合作用、蒸腾作用、叶水势和瞬时水分利用效率等生理活动的响应；研究根系分布和地上生物量累积等个体形态特征的适应性改变；利用涡度相关系统测定群落碳水通量，并辅以土壤CO2通量测定，估算群落初级生产力与叶面积指数的季节变化；从而揭示不同水平上多枝柽柳与梭梭的用水策略和碳同化维持机制。　　 实验数据表明，多枝柽柳和梭梭用水策略迥异，不同的根系功能型决定了前者的生存依赖地下水，后者生存依靠直接大气降水。深根系与气孔调节是多枝柽柳碳水平衡适应环境水分状况的两个关键机制：柽柳成熟植株生理与个体水平的水分平衡和碳获取均依赖于相对稳定的地下水源，特殊的气孔行为体现其以高水分消耗为代价，将碳获取最大化的适应对策；群落蒸腾耗水依赖于地下潜水层的供给，并且在生态系统H2O通量中占重要比例；群落碳同化能力的季节变化是光合有效辐射和地下水位共同影响下光合作用物候学特征的体现；降水造成的浅土层水分状况变化对多枝柽柳碳水平衡没有显著影响，而地下水位下降将危及其生存。梭梭主要利用降水形成的浅层土壤水维持生存；极为有效的形态调节和较强的气孔控制是其维持光合能力以及适应降水变化的主要机制；适量增多且在生长期内均匀分布的降水可以对梭梭光合作用、生物量累积和生态系统碳蓄积产生明显正效应，这预示梭梭可能在未来种间竞争和群落演替中占有优势。　　 本研究表明，荒漠区灌木应对水分胁迫和环境水分有效性的改变时，具有高效的自我协调与适应能力：在个体水平上的自我调节，主要通过改变形态特征来实现，体现为吸收根表面积和同化器官面积之间动态平衡的主动维持；群落水平上的动态主要是个体变化所致，生理调节作用对此的直接贡献微弱；生理生态、个体形态与群落水平的适应机制相互协调，共同构成用水与碳获取的最优策略。全球气候变化条件下不同根系功能型荒漠植物的响应特征和适应策略的多水平研究，为预测荒漠生态系统的动态变化提供了关键的理论依据；生理、个体、群落水平整合研究是了解全球变化背景下生态系统过程与植物适应性的有效和必要途径。