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草地植被建设是半干旱区生态恢复的重要内容,而该地区季节性降水的不均衡（春夏少雨,秋季降雨较为集中）导致草地生长受限。因此,探讨半干旱区典型牧草对水分胁迫与复水过程的响应机制,对该地区生态系统维持与恢复建设具有重要意义。本研究选取半干旱区典型牧草:红豆草（Onobrychis viciifolia Scop.）、沙打旺（Astragalus adsurgens Pall.）、草木樨（Melilotus albus Medic.ex Desr.）、披碱草（Elymus nutans Griseb.）、黑麦草（Lolium multiflorum Lam.）为研究对象,在2015年对红豆草、沙打旺、披碱草、黑麦草进行了持续的干旱试验,监测了土壤水分下降时各牧草光合生理参数的变化,探讨了牧草的土壤水分有效性阈值;在2016年通过对红豆草、草木樨、披碱草、黑麦草进行干旱及旱后复水处理,研究了牧草的生长、叶片水分、光合和叶绿素荧光等生理生态指标对土壤水分变化的响应规律,得出的主要结论如下:（1）红豆草、沙打旺、披碱草、黑麦草的叶片光合生理指标(净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（gs）、水分利用效率（WUE）、胞间CO2浓度（Ci）及气孔限制值（Ls）具有明显的水分临界效应。基于光合生理响应确定的4种牧草的灰钙土的水分有效性阈值下限（土壤相对含水量（RWC））分别为11.7%-20.2%、15.5%-25.5%、17.2%-27.2%和24.6-35.8%,灰钙土最适宜水分有效性阈值分别为71.2%-82.8%、72.1%-84.2%、79.3%-85.1%和76.7%-85.6%。（2）在水分胁迫下,牧草地上形态指标（株高、叶面积、地上部分干重、根冠比）呈明显下降,而地下形态指标（地下部分干重）则明显上升;叶片水分状况（叶水势（LWP）、叶片相对含水量（LRWC））明显下降;随着干旱程度的加剧,红豆草和草木樨的光合生理指标（Pn、Tr、gs、WUE）先升高后下降,披碱草和黑麦草（Pn、Tr、gs、WUE）则持续下降;叶绿素荧光指标中,最大荧光（Fm）、PSII最大光化学效率（Fv/Fm）、PSII潜在活性（Fv/Fo）、PSII实际光量子效率（Yield）、光化学猝灭系数（qP）均呈下降趋势,叶片初始荧光（Fo）和非光化学猝灭系数（NPQ）呈上升趋势。（3）复水后,4种牧草形态指标显著恢复,各牧草的光合和叶绿素荧光等生理指标均能恢复至正常水平,并出现不同程度的补偿效应,但恢复所需时间不同,豆科牧草（红豆草和草木樨）需3-4周,而禾本科牧草（披碱草和黑麦草）仅需1-2周。（4）4种牧草抗旱性排序为:红豆草>草木樨>披碱草>黑麦草。从抗旱机理上来说,红豆草和草木樨属于高水势延迟脱水型牧草;而披碱草和黑麦草属于低水势忍耐脱水型牧草。