在全球干旱程度不断加剧的背景下,研究黄土高原半干旱地区主栽树种和品种的抗旱生理生态机制是提高人工林经营水平和森林生产力的基础。杨树生长速度快、适应环境能力强,被广泛地应用于黄土半干旱区人工林和植被恢复中,且其丰富的遗传变异和对环境的可塑性使其在不同品种间形成多样的生理、结构和生长等方面的干旱响应策略,但是,不同程度干旱胁迫下的抗旱机制仍需深入研究,干旱胁迫下树木生理、结构和生长特性间的相关关系与相互作用仍存在很多争议,树木碳-氮-水资源间的关系还有待系统阐明。本研究以群众杨(Populus×popularis 35-44)和碧玉杨(Populus×euramericana cv‘BYu’)为试验材料,采用盆栽称重法模拟不同程度土壤干旱胁迫,通过比较干旱胁迫下两种杨树光合性能和水分利用及传输对干旱胁迫的适应性响应、叶形态结构的调节模式、叶养分分配和利用策略,进而整合叶结构和叶生理的耦合机制对植株生长的影响及其抗旱性表现,阐明了两种杨树的抗旱途径和主要机制,明确了决定杨树抗旱性的关键性指标,揭示了杨树应对干旱胁迫的碳-氮-水资源权衡策略,对杨树抗旱生理生态研究具有重要意义,对培育和克隆抗旱性强的杨树品种提供了科学依据,对提高杨树人工林的经济与生态效益具有实践意义。主要研究结果如下:1.群众杨的光合性能、水分利用和传输能力、叶养分成分的含量较碧玉杨强,但对重度干旱胁迫更敏感,叶脉密度和气孔密度间“此低彼高”的配置策略可以最大化提升光合固碳能力并且减少用于叶脉构建的碳投资成本,会优先把资源分配到生长以提高生产力;碧玉杨具有高蒸腾耗水和低水分利用的特点,光合性能和水分传输能力较群众杨弱,但对重度干旱胁迫具有耐旱优势,叶养分含量低,但叶养分利用更高效、更耐旱,叶脉密度和气孔密度间“此高彼低”的配置策略可以最大限度提高水分运输和减少水分散失,表现出很强的资源获取和逆境适应能力。2.干旱胁迫下,相较群众杨而言碧玉杨的叶面积与叶脉密度间关联更紧密,叶脉密度的调节与叶氮的利用间匹配更积极,叶脉密度和气孔密度间的配置更高效,是其叶面积调节、叶脉构建、气孔调控、叶养分利用和光合固碳、水分利用、水力传输、水分平衡等叶形态结构-生理特性为获得最大碳固定所采取的抗旱表型和机制。3.两种杨树的抗旱途径和优势有明显差异,抗旱能力更强的碧玉杨,叶形态结构和叶氮的利用对干旱的调控更积极,结合重度干旱胁迫下光合特性发挥一定耐旱优势,有利于光合功能与水分输导的耦合,以维持植株生物量的有效积累;抗旱能力较弱的群众杨,叶光合、水分生理特性在正常供水下表现更好,但对中度和重度干旱胁迫敏感性高,尤其叶形态结构对干旱的调控相对迟钝,叶养成的利用策略在干旱胁迫下也不具优势,因而不利于植株生物量积累的有效维持。4.与杨树抗旱性关联最大的是叶营养成分的含量与利用机制;其次是植株生物量积累机制,其中茎生物量积累是关键的抗旱指标;再次是以气孔密度、叶脉密度和叶面积为代表的叶形态结构机制;最后是叶水分与光合生理机制,其中根导水率较叶导水率与杨树的抗旱能力关联更紧密,而净光合速率是衡量杨树抗旱性的首要叶光合生理指标。5.两种杨树间碳-氮-水资源的平衡制约、耦合权衡关系表现在:光合生产与叶营养成分的利用之间存在叶碳-氮资源的制约关系、水分利用效率与碳收益之间存在叶碳-水资源的耦合关系、光合氮利用效率与水分利用效率之间存在叶氮-水资源的平衡关系。总之,干旱胁迫下,碧玉杨在叶结构与叶生理上的耦合响应机制,呈现出叶碳-氮资源的耦合关系、叶碳-水资源的制约关系、叶氮-水资源的平衡关系,其叶结构调控积极的抗旱优势,为抗旱分子研究提供了可参考的切入点。