「死海」裡面的活植物，看梭梭和沙拐棗的「極限挑戰」

故事的開端要從上世紀50年代說起，我國科學家在位於塔克拉瑪干沙漠北緣的庫爾勒附近發現了石油，80年代末、90年代又相繼在沙漠腹地發現了更大的油礦。為了解決石油勘探開發的道路交通問題，將已開採的油田「串」起來，我國於1995年修築了第一條在流動性沙漠中的等級公路——塔里木沙漠公路，這條全長522公里的沙漠公路貫穿塔克拉瑪干大沙漠，其中沙漠段長446公里。然而，由於該區惡劣的自然條件，沙漠公路建設初期長期被風沙所埋，因此防護沙漠公路迫在眉睫。

沙漠公路建設初期嚴重的沙埋和沙塵暴現象

建成沙漠公路難，但是維護它的長久安全運行更是難上加難。為了防止沙漠公路被風沙侵襲、掩埋，中科院新疆生態與地理研究所沙漠團隊的科學家們經過幾十年努力拚搏與科學創新，殫精竭慮地為沙漠公路修建一條長436公里，寬70至80米，總面積達3128公頃的「綠色長龍」。這條「綠色長龍」就是聞名遐邇的塔里木沙漠公路防護林，成為縱貫「死亡之海」的綠色屏障。

「綠色長龍」防護下的沙漠公路

沙漠公路沿線部分區域梭梭和沙拐棗的生長和存活狀況

由於這裡年平均降水量不足30mm，而蒸發量卻高達3600mm，常年風沙肆虐，黃沙漫天，幾乎沒有植物能夠在這裡存活，即使是耐鹽、耐旱、耐高溫的沙漠植物也望而卻步。於是科學家們就利用沙漠中高礦化度的水進行灌溉引種，最先報名參加「敢死隊」的是梭梭和沙拐棗。他們「不畏艱險、艱苦奮鬥」，高礦化度的水又苦又咸，有的能堅持到8或者12周喝一次，有的4周就忍不住喝一次。梭梭和沙拐棗挑戰生命極限的勇氣固然可嘉，但卻無法擺脫長期鹹水灌溉導致的副作用。鹹水灌溉的周期對這些沙漠引種植物的生理機制到底有什麼影響？「敢死隊先鋒」梭梭和沙拐棗又是如何適應沙漠極端環境的？怎樣的灌溉周期更加有助於梭梭和沙拐棗從艱難的生存環境中順利突圍？回答這些問題，可以幫助我們了解更多沙漠引種植物的生長秘密，為確保沙漠公路人工防護林的可持續發展提供重要參考。

為了探尋這一科學奇蹟的奧秘，中國科學院新疆生態與地理研究所李從娟博士在國家自然科學基金、中科院青促會及「萬人計劃」後備人選青年科技創新領軍人才等項目的共同支持下，在老一輩科學家的帶領和指導下，深入研究了不同鹹水灌溉周期下塔里木沙漠公路防護林植物的生理生態響應及其生存機制。

李從娟博士以塔中沙漠植物園為實驗場地，以「敢死隊先鋒」梭梭和沙拐棗為研究對象，分別考察1周、2周、4周、8周、12周等5個鹹水灌溉周期下兩種植物的生理生態響應及其生存機制。

用灌水法採挖獲得沙拐棗龐大的根系

黎明前植物同化枝水勢的測定

研究結果表明：伴隨著灌溉周期的增大，乾旱程度加深，梭梭和沙拐棗的光合及水分生理會遭受不同程度的抑制。當灌溉周期設定為8周和12周的時候，這種現象尤其明顯。此外，愈演愈烈的乾旱脅迫會加劇植物老葉的脫落，老葉脫落使得植株形容萎靡，光合作用的能力也每況愈下。然而，「敢死隊先鋒」絕非浪得虛名，它們會因勢而變，通過改變葉片結構、增加根的同化分配比例、降低生長速率和器官周轉速率等方式，來適應乾旱極端生存環境。當然，悲劇是無法避免的，這種情況會導致植物地上、地下部分分配嚴重失衡，也就是地上部分光合作用產生的養分遠遠不能滿足地下巨大根系的需求，導致許多根系只能「望梅止渴」，植株也在「焦急無望」中「饑渴而死」。

通過對5個灌溉周期下植物生理響應機制及其存活情況的比較，研究結果發現4周的灌水周期最為合理，一方面可以保證「敢死先鋒隊」的正常生長，另一方面又是相對節水的灌溉周期，這對於乾旱缺水的沙漠環境而言，無疑將有利於沙漠公路防護林的可持續發展。

來源：中國科學院新疆生態與地理研究所

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