摘要全球气候变化引起极端干旱事件频发,导致黄土高原人工林生产力下降,死亡风险提高,但该区域典型树种应对极端干旱环境的生理特征变化能否提高树种抗旱性能还未可知.选取了该区域广泛分布的四个典型树种:刺槐(Robinia pseudoacacia)、丁香(Syringa reticulata)、辽东栎(Quercus liaotungensis)和油松(Pinus tabulaeformis)为对象,研究各树种根系在极端干旱过程中的水力特征、非结构性碳水化合物(NSC)含量和纹孔膜孔隙变化及其之间的相关关系.结果显示:(1)在干旱胁迫20 d后刺槐、丁香、辽东栎和油松根木质部导水率下降至 0.08 kg m-1 s-1 Mpa-1、0.22 kg m-1 s-1 Mpa-1、0.09 kg m-1 s-1 Mpa-1 和 0.71 kg m-1 s-1 Mpa-1,栓塞程度达到97.2％、43.2％、63.1％和22.7％.(2)随着水力功能降低,刺槐、辽东栎和油松的根木质部NSC总量先增加后降低.刺槐和辽东栎根木质部内NSC总量在干旱胁迫30 d后分别比初始状态显著增加了 57.9％和85.5％,但在干旱胁迫50 d后分别比初始状态增加了 23.5％和47.4％.油松在干旱胁迫50 d时根木质部内NSC总量比初始状态显著增加了41.2％,在干旱胁迫70 d后比初始状态显著降低了 8.2％.随着水力功能降低,丁香根木质部内NSC总量在干旱胁迫30 d和50 d时分别显著降低了 20.2％和15.5％.(3)在极端干旱过程中各植物的纹孔膜由于所处的水分环境及渗透势的变化导致其孔隙先降低后增加.在干旱胁迫50 d后4个树种的纹孔膜孔隙收缩为初始状态的0.04-0.60倍,但在干旱胁迫70 d后纹孔膜孔隙增加为初始状态的0.42-1.38倍.这表明当极端干旱胁迫发生后,刺槐根木质部将首先面临水力失败的风险,丁香根木质部可能面临碳饥饿风险,而油松根能够存活最长时间.研究阐明了各植物根系对极端干旱胁迫的响应机制,为人工林的管理抚育提供科学依据.