利用人工植被防治沙害是国际上公认的沙区生态重建和沙害防治最有效的方法之一。而水分是影响荒漠生态系统结构稳定性和维持功能正常的关键因子,也是制约植被生长的最大限制因子,在防风固沙、遏制沙害等方面扮演着重要角色。在土壤-植物-大气连续体(SPAC)中,蒸腾作用是植物水分耗散的主要途径,参与并影响生态系统的物质循环与能量流动,同时受到土壤、植被和大气交界面的生物物理和环境过程的影响。光合作用作为生理代谢和物质积累的基本单元,对外界环境的变化很敏感,是分析植物生长和代谢对环境响应的重要环节。塔克拉玛干沙漠位于中国西北部,为世界第二大流动性沙漠,贯穿其中的沙漠公路防护林可有效的防治风沙侵蚀。本研究位于塔克拉玛干沙漠腹地防护林带,选择沙拐枣和梭梭两个树种,设置三个灌水量(W1=17.5L(株次)~(-1),W2=25L(株次)~(-1),W3=35L(株次)-~1),三个灌水周期(F1=10d,F2=20d,F3=40d),通过对林地土壤水分、植物茎流和光合特征的测定,综合研究了1)不同灌水处理下的防护林土壤水分动态;2)沙拐枣和梭梭在不同的灌溉制度下的蒸腾特征及水分利用特征;3)沙地植物在不同水分条件下的光合适应机理;4)塔克拉玛干沙漠公里防护林灌溉系统节水的适宜性和可行性。主要研究结果如下:(1)土壤水分动态在垂直深度上,依据土壤水分含量变化特征可将0-100cm土层分为3层,土壤水分速变层(0-30cm)、水分中变层和水分相对稳定层。水分中变层的下限和水分稳定层的上限与灌水量、植物类型和植物根系生长状况密切相关,应根据实际情况界定。在时间尺度上,灌水后浅层0-60cm土壤水分变化可以分为快速下降期(1-9d)、缓慢下降期(9-19d)、相对稳定期(19-39d)。60-200cm土壤水分含量在灌水后下降缓慢,下降速率明显小于0-60cm深度,200cm以下土壤水分对60-200cm土壤水分有补给。0-100cm土壤贮水量在灌水后第1-9天与天数呈三次多项式关系,拟合结果R~2均达到0.88以上。5-9月土壤0-300cm含水量均值来看,在10d灌水周期下沙拐枣和梭梭林地均为W3