目前，对植物特征与环境要素关系的综合研究已成为生态学研究的热点。横穿腾格里沙漠的沙坡头铁路雨养生物防护体系已有半个世纪的历程，在保护包兰铁路的畅通运行中起到极为重要的作用。在人工植被系统中，半灌木油蒿由于其独特的形态结构、生理生化特征和繁殖习性，能够很好地适应沙地环境，在人工植被中越来越占据主导地位。因此，本研究以沙坡头不同年代种植区如1956、1964、1981、1987年种植区和流沙区优势植物油蒿为研究对象，在干旱年(2004)和极端干旱年(2005)，通过测定土壤状况如土壤养分、水分含量和优势植物油蒿叶片特征如稳定碳同位素分辨率(△)、叶片氮、磷、钾、灰分、水分、脯氨酸、可溶性糖含量季节变化及调查植被动态，分析了油蒿叶片特征与土壤环境和气候条件之间的关系，对该人工植被系统的演替阶段及可持续性进行了初步探讨，结果表明： 1)沙坡头人工植被区土壤水分储存量和土壤水分动态结果表明，在人工植被建立30年以后，土壤水分状况逐渐好转：人工植被系统经过近50年的发展演变，1956年种植区土壤含水量显著高于1964年种植区；且土壤养分随着固沙年限的增加而增加。说明在固沙近50年人工植被系统的土壤环境向比较健康的方向发展。 2)油蒿叶片特征如N、P、K、脯氨酸和可溶性糖含量因环境因素的变化而变化：极端干旱条件(2005年)引起油蒿叶片N和P含量显著增加，而导致K含量和△显著降低。且在极端干旱年干旱高温引起油蒿叶片脯氨酸和可溶性糖含量的大量累积。表明在干旱胁迫下，油蒿通过累积P、脯氨酸和可溶性糖等渗透调节物质来增强其抗旱性。同时，极端干旱环境导致油蒿蒸腾作用下降，叶片△降低，通过木质部流对K的吸收运输降低。 3)、不同年份影响油蒿叶片特征的主导环境因素不同，在干旱年油蒿叶片N、K、灰分、水分及△随50和100cm土层土壤水分的增加而增加，在土壤水分条件最好的流沙区最高，在水分最低的1964年种植区最低。同时油蒿叶片P和K含量与地面温度和平均气温极显著负相关。表明在干旱年，干旱区植物生理活动对土壤水分的依赖很强，且温度也是影响油蒿叶片P和K含量的主要限制因子。而极端干旱年气象因子尤其是温度是影响油蒿吸收养分的主要限制因子，油蒿N、P和K含量随地面温度和平均气温的升高而降低，油蒿叶片△随50cm和100cm土层土壤含水量的增加而增大，但水分对其贡献较2004年有所减弱。而极端干旱年人工植被区土壤P、K含量的增加促进油蒿叶片碳同位素分馏。 4)沙坡头人工植被系统经过多年的演变，固沙区灌木盖度随固沙时间的动态变化趋势表明在大约27．0年之前，灌木盖度表现出由增加一最高一降低的趋势，而在大约27．0年之后，灌木盖度又呈降低一最低一逐渐增加的变化趋势。 综上所述，油蒿通过累积P、脯氨酸和可溶性糖等渗透调节物质来缓解环境胁迫，且不同环境要素对油蒿叶片特征的贡献有所不同，说明不同气候条件下对油蒿叶片生理、生化和生态特征的控制作用具有多因子复杂性。人工植被系统经过近50年的发展，油蒿群落仍在固沙区起着极为重要的作用，因而研究油蒿的生理生态特征及其群落的演替方向，具有重要的理论和实践意义。在进一步的研究中，对干旱条件下油蒿水分利用及其对干旱胁迫的适应性机理的研究将对合理的植被建设具指导意义。