全球气候变化日益加剧，对半干旱沙地降水格局有着剧烈的影响。受到这种影响，无论是降水的数量、分布还是地下水埋深的波动都会发生较大的变化。深刻认识和了解这些变化对植被和植物的生长发育的影响，对沙地水资源合理利用、植被持续恢复与管理及沙地生态环境建设都有着重要的理论指导意义。特别是在沙漠化发展得到初步遏制，植被处在不同恢复程度的科尔沁沙地开展这方面的研究工作则更是具有巨大的实践意义。本实验通过人工模拟降雨实验改变降雨量、降雨强度以及降雨频度，研究降水格局的变化对科尔沁沙地植物萌发、幼苗建成、地上部与地下部的生长发育状况以及繁殖的影响。通过人工模拟控制地下水埋深，研究不同水位条件下半干旱沙地芦苇和小叶锦鸡儿地上部生长发育状况和根系的生态特征，如根长密度、根系重量、粗根与细根的比例、在剖面上根系的分布状况等，初步揭示沙地关键水文过程改变对植物生长的影响过程，以期阐明沙地植物对全球气候背景下降水格局和地下水埋深变化的响应机理。现将主要的研究结果摘要如下:　　(1)科尔沁沙地的春季萌发期，沙地一年生植被的种子并非因为每次的降雨量小就不能萌发，而是会高效利用每次降雨，直到种子吸收足够萌发所需的水分才能萌发，本实验经过连续两年的观测，在春季萌发期，尖头叶藜的种子对降雨方面的需求是当降雨量累积大于8mm时才开始萌发。小降雨模式下，高强度、低频次的处理，尖头叶藜萌发的数量和幼苗期的地上生物量的积累大于低强度、高频次处理，但是其单个植株的高度和冠幅则小于低强度、高频次的处理;以上指标在高强度、低频次的处理下则呈现相反的趋势。　　(2)保持总降雨量不变，小降雨模式不仅在苗期会影响到尖头叶藜的萌发，同时会影响到尖头叶藜在整个生育时期的生存对策、水分利用效率和生物量的积累。萌发期的沙地植被的水分利用效率与每次降水强度呈正相关，但是整个生育期的沙地尖头叶藜水分利用效率与每次降水强度呈显著的负相关关系。小降雨模式还会影响到尖头叶藜生物量的分配。保持总降雨量不变，高强度、低频次的处理中其植被地上部与地下部生物量的分配比例为1∶1，且根系多集中在10-20 cm土层。而低强度、高频次的处理，其根冠比在0.67左右，且根系多集中在0-10 cm的土层。　　(3)小降雨模式影响到了沙地一年生植被的生存对策，低强度、高频次的处理，幼苗萌发采取的分批萌发类似K-对策，即通过壮大逐渐萌发少数植株的株高和冠幅，以“质”取胜。而高强度、低频次的处理和自然对照的幼苗萌发策略类似r-对策，即通过大批萌发维持较高密度以“量”取胜。不同生育时期，不同的小降水模式可以影响植被的生产力产生变化。在苗期，高强度低频次的小降水模式能促使植被大量萌发之后并完成幼苗建成，而在生长发育后期，低强度高频次的小降水模式则可以提高植被的水分利用效率从而积累较多的干物质。　　(4)总雨量倍增和倍减实验中，每次降雨量小于4mm的小降雨模式均会显著降低沙地一年生植被密度。总降雨量减半的情况下，只有每次降雨4mm的处理能显著地提高水分利用效率和植被生产力，而在总雨量加倍的情况下，本实验中的小降雨模式均会降低沙地一年生植被的水分利用效率和生产力。总降雨量减半的情况下，8mm处理的生物多样性指数最大;总降雨量加倍的情况下，4 mm处理的生物多样性指数最大。　　(5)本实验中的四种极端降雨模式都能显著提高沙地一年生植被的生产力。四种极端降雨模式强烈影响到一年生植被的地上部分和根系干物质的分配情况。总雨量加倍的极端降雨模式下，其一年生植被的水分利用效率是最低的。本实验的结果再次证明了科尔沁沙地一年生植被的密度，生物量和生物多样性不是简单地由降雨总量决定的，而是由每次降雨强度和降雨次数分布的组合情况决定的。　　(6)沙地芦苇的形态特征受地下水埋深的影响时表现出非常大的适应性。较浅(80-180 cm)的水位条件更利于沙地芦苇的生长;但是在40 cm的浅水位下表现出了对沙地芦苇生长的抑制作用，沙地芦苇会通过减小蒸腾光合、减少叶面积等措施来实现对逆境的适应。　　(7)地下水埋深在40 cm到120 cm之间时随着水位深度的增加，一年生芦苇根冠比逐渐增加，而当水位大于120 cm时则随着水位深度增加，根冠比又会逐渐减小。地下水埋深的变化对沙地芦苇粗、细根的长度和根长密度有显著影响。本实验的5个水位处理中，当水位在80 cm与120 cm时，沙地芦苇的粗、细根的长度最长，而其粗、细根的根长密度在地下水埋深为80 cm时最大。　　(8)科尔沁沙地两年生小叶锦鸡儿对地下水埋深的改变表现出较强的生态适应性。在本实验五个水位处理中，水位为120cm的条件下株高、冠幅最大。小叶锦鸡儿的垂直根长与地下水深度呈正相关。而且地下水埋深的变化还影响到了小叶锦鸡儿的根冠比。地下水埋深越深，根系的生物量占总生物量的比例越小。　　(9)地下水埋深的变化影响小叶锦鸡儿根系的分布。40 cm条件下的所有根系都分布在0-20 cm的土层中。在80 cm，120 cm，180 cm条件下，超过30％的根系重量分布在0-20 cm土层中，另外的30％分布在20-60 cm的土层中，最后的30％分布在靠近地下水的土层中;而超过50％的根系长度分布在接近地下水埋深的20 cm土层中。　　(10)地下水埋深的变化也影响了小叶锦鸡儿的粗、细根的长度和根长密度。在80cm的水位处理下，其粗根与细根的重量几乎相等，而其余处理条件下总表现为粗根重量大于细根的。细根的根长密度在地下水埋深为80 cm时最大，在40cm条件下最小。粗细根的生物量和根系长度上的表现反映出不同水位下粗细根在功能上的差异性。