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未来全球变化，尤其降水变化的进一步加剧，将对毛乌素沙地陆地生态系统分布格局和生产力带来巨大影响。为了预测未来变化，提出合理的对应策略，实验选择毛乌素沙地3种优势灌木、半灌木为研究对象，人工控制4种降水量水平来探讨水分平衡对全球降水量变化的响应。结果表明，沙地蓄水量和不同沙层深度含水量季节变化明显受到不同施水量和3种植物种类的影响。3种植物沙地蓄水量和不同深度沙层含水量随着施水量的增加逐渐增大，并且不同施水量和植物沙地含水量随深度增加逐渐增大。在同一施水量处理下的蓄水量和同一深度含水量均大体为杨柴(Hedysarum mongolicum Turcz.)>沙柳(Salix psammophila C.Wang et Ch.Y.Yang)>油蒿(Artemisia ordosica Krasch.)；3种植物的蒸发量和蒸腾量季节变化明显受到施水量的影响。随着施水量的增加，即157.5、315.0、472.5和630.0 mm，蒸发总量依次为123.66、258.68、376.30、458.57 mm；蒸腾总量，油蒿分别为50.80、68.93、108.39、163.36 mm；沙柳分别为47.37、68.17、93.65、135.97 mm;杨柴分别为46.73、67.37，86.07、109.64 mm。蒸发量显著大于蒸腾量。