荒漠植物以其独特的根系生长发育格局和水分利用策略来适应严酷环境。根系活性和空间分布特征是影响荒漠植物水分来源和水分利用的关键。本研究以典型荒漠灌木梭梭(Haloxylon ammodendron)、沙拐枣(Haloxylon ammodendron)和泡泡刺(Nitraria sibirica)为研究对象，基于植物根系调查和稳定同位素技术，研究了植物根系生物量的分布特征，确定了植物水分来源及其季节变化特征，探讨了荒漠植物水分来源和对典型降水事件的响应规律，主要结论如下:　　1.荒漠植物根系分布　　荒漠植物根系的分布在年龄梯度上、物种之间和生境之间都存在显著差异。梭梭属于超旱生小乔木，其根系随着年龄的增加而逐渐向深层土壤中延伸。其中，5年梭梭超过50％的根系分布在0-0.5m的浅层土壤中;10年梭梭的浅层根系生物量占总根系生物量的25％左右，深层根系生物量不足15％，是梭梭根系发展过程中由浅根系向深根系发展的过渡阶段。20年和40年梭梭1.5m以下的深层根系占24.9％和33.4％，且根系可深达地下水水位处;沙拐枣属于超旱生灌木，其根系可深至3.0m以下的深层土壤中。沙拐枣根系在0-0.5m表层土壤中的比重为47.38％，而在1.5m以下深层土壤中的分布仅占16.83％。泡泡刺通常以灌丛沙堆的形式存在，抗旱能力较强。在沙质生境下的泡泡刺根系可深至3.0m以下，而砾质生境下的泡泡根系相对较浅，最深可达2.0m左右。泡泡刺根系在沙质和砾质荒漠生境下的表层根系比重分别为66.25％，70.64％，1.5m以下的深层根系比重分别为10.22％，4.02％。　　2.不同水源的稳定同位素特征　　荒漠区植物所能利用的水源主要为降水、土壤水和地下水。降水稳定同位素表现出了显著的温度效应和季节变化效应，冬季降水δ18O值最小，而在夏季降水δ18O值较大。区域大气降水线方程为:δD=7.262δ18O+2.317(R2=0.925)，全球大气降水线相比其斜率和截距显著偏小，d-excess值的季节变化特征表明水汽来源的季节差异较大，且云团的运移过程中受到局地气候因素的影响较大。土壤水稳定同位素因蒸发作用和降水入渗而存在较大的变异。土壤深度在0-0.5 m范围内的表层土壤水δ18O值存在较大的变异性，在0.5-1.5 m之间的中间层土壤水变化相对较小，大于1.5 m的深层土壤水分和地下水季节变化不显著。随着土壤深度的增加土壤水δ18O值逐渐减小，且逐渐接近相对稳定的地下水δ18O值，但是深层土壤水δ18O值与地下水δ18O值仍存在一定的差值，说明深层土壤水并非完全来源于地下水。不同年龄梭梭林地的土壤水δ18O值差异不显著，但是不同的荒漠类型下土壤水δ18O值的变化存在显著差异。沙质荒漠区土壤水稳定同位素对降水事件逐层响应，下层土壤的响应具有显著的滞后性，说明降水入渗具有自上而下活塞式下渗的特征;砾质荒漠区表层土壤水分对降水脉动迅速响应，且深层土壤水能够在大的降水发生后迅速响应，说明该区降水入渗可能存在优先流。　　3.植物的水分来源　　植物水分来源和水分利用模式是揭示荒漠植物适应干旱环境和物种间共存机制的重要方面。荒漠植物的水分来源受植株年龄、物种、生境、降水和地下水变化等因素的影响。在人工梭梭林地，随着年龄的增加，梭梭的主要水分来源由降水逐渐转变为地下水。5年梭梭60％以上的水分来源于0.5m以内的表层土壤中，且季节变化显著，降水后该层的贡献率可达86.3％;10年梭梭对表层土壤水分的利用率在20％左右，且季节变化显著，对地下水的利用率可达50％，降水后，对表层土壤水的利用率可达42.5％，而对地下水的利用率相应的降低至27.3％;20年和40年梭梭对地下水的利用率可达80％以上，而降水后对表层土壤水的利用率最大仅为14.5％。因此，人工梭梭林在成长的过程中，随着年龄的增加，其水分来源逐渐趋于利用稳定且丰富的深层水源，即深层土壤水和地下水。　　沙拐枣δ18O值与深层土壤水δ18O值较为接近。主要水分来源于深层土壤水和地下水，其贡献率分别为58.29％和23.51％，且在24.8mm降水后表层土壤水的贡献率的最大值也不足15％，说明沙拐枣水分主要来源于深层土壤水和地下水，对降水的利用率较小。沙质荒漠生境下的泡泡刺与沙拐枣生长在同一区域中，但是它们的水分来源存在显著的季节变化特征，且对降水响应显著。沙质生境下的泡泡刺在降水较少的春季和秋季50％以上水分来源于地下水，在降水较多的夏季可利用较多的表层土壤水，24.8mm降水过后表层土壤水的贡献率可达36.5％，而地下水的贡献率减少至12.4％。砾质生境下泡泡剌仅靠降水生存，其水分来源存在显著的季节变化特征，降水后表层土壤水的贡献率可达41.3％，随着降水后土壤水分的变化，其主要水分来源逐渐的移向下层土壤。　　4.植物对降水和地下水变化的适应策略　　降水和地下水是荒漠植物主要的水分来源。梭梭属于典型的超旱生小乔木，幼年时期，其水分来源受降水的控制，但是随着年龄的增加，深层根系比重不断增大，其主要水分来源逐渐转变为地下水。这一转变过程使得梭梭水分来源由稀少且变率较大的降水转变为稳定且丰富的地下水，从而保证了人工梭梭林的可持续发展。沙拐枣属于超旱生灌木，其根系在深层土壤中的分布比例不足20％，小于成年梭梭，大于泡泡刺，但是其70％以上的水分来源于深层土壤水和地下水，且对降水的利用较小，而同生境下（沙质生境）的泡泡刺根系在表层和深层土壤中都有分布，且在降水较少时，可以利用地下水来维持其生存，降水增加时，可以大量利用降水，即具有典型的二态性根系特征。因此，同生境下的沙拐枣和泡泡刺的水分利用存在显著的空间上的分割，从而避免了两种植物对有限水资源的激烈竞争。砾质生境下地下水水位深至11.5m左右，泡泡刺无法利用地下水，仅能依靠降水来生存。因此，砾质生境下泡泡刺通过发育比例较高的表层根系，以及密度大且斑块小的灌丛来最大限度的获取降水。