黄土高原大规模植被恢复措施在控制区域水土流失、改善土壤质量等方面起到积极作用，但不合理的人工恢复植被格局也引起一些负面生态效应，如土壤干层、产水量减少、植被退化，出现“小老头树”等现象，合理植被格局的依据是植被承载力，土壤水分是制约植被恢复可持续性的关键因素。　　土壤水分的时空动态直接影响植被的生长、演替与分布，开展黄土高原区域土壤水分空间变异与动态模拟研究对于正确认识植被承载力，指导生态系统恢复与重建具有要意义。因此，本研究在黄土高原区域上设置样带，根据植被恢复类型和降雨梯度选择了92个样点，开展植被群落特征、土壤水分、土壤理化性质等的调查与测定。采用经典统计、权衡分析、随机模型模拟等方法在区域样带尺度上分析了不同土地覆盖下土壤水分空间变异、土壤水分与植被、土壤特征的交互作用，并模拟了样带典型植被的土壤水分动态和水量平衡变化。通过系统研究获得的主要结果和结论如下:　　1.样带上林地和灌丛下土壤水分相比草地和农田体现出更大的变异性，在年均降雨(MAP)小于520mm的地区林地和灌丛中层和深层(1-2m，2-3m)土壤水分已到达可利用土壤水分的下限，土地覆盖类型和降雨是影响样带土壤水分的重要因子。在0-3m的土壤剖面内，各层土壤水分均呈现出农田＞草地＞灌丛＞林地的顺序;各土地覆盖类型下剖面平均含水量与年均降雨显著线性相关(P＜0.05)，草地土壤水分受降雨影响更大;协方差的分析的结果表明降雨与土地覆盖对中层和深层土壤水分有显著性影响，但土地覆盖对表层(0-1m)土壤水分无显著影响;在MAP＜520mm的地区，林地和灌丛下的中层和深层土壤水分已处于接近或者低于土壤萎蔫点的水平。　　2.样带上土壤水分与植被、土壤特征之间的交互作用受到植被类型和降雨的影响。土壤水分(SM)、物种丰富度(SR)、土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)基本随降雨梯度呈现线性增长的趋势，但不同类型下各指标的变化速率不同;通过计算土壤水分与其他指标之间的权衡程度（均方根偏差，RSMD），反映土壤水分与其它各指标随降雨梯度变化速率的不一致性，衡量它们之间的交互作用，大部分样地中土壤水分与各指标（SOC、TN和SR）的权衡程度均不超过0.2，但部分样地的权衡程度较高，达到0.6;土壤水分与各指标的权衡程度与年均降雨呈显著正相关(P＜0.05，P＜0.01)，并且受到植被类型的影响;采用线性分段分位数回归的方法探究各权衡程度对降雨梯度的响应变化，发现SM-SOC之间的权衡关系在年均降雨为570mm处出现转折点，SM-TN之间的权衡关系在研究的降雨梯度带内未发现转折点，林地和草地中SM-SR之间的权衡关系分别在年均降雨为380mm和570mm处出现转折点，土壤水分对于土壤有机碳和物种丰富度的制约作用随降雨梯度带出现了转折变化，随着降雨的增加，土壤水分的制约作用减缓或者消失。　　3.运用随机土壤水分平衡模型，模拟样带两种典型植被（刺槐、长芒草）的土壤水分动态和水量平衡变化，发现两种典型植被土壤水分动态和水量平衡组分呈现显著差异。随机土壤水分平衡模型模拟的土壤水分概率密度与羊圈沟的监测结果具有较好的一致性;刺槐土壤水分动态相较于长芒草对湿润-干旱阶段交替变化响应更明显;样带上，刺槐和长芒草蒸散发组分随降雨梯度出现线性变化的趋势，刺槐水分压力下的蒸散发要显著高于长芒草，其不受水分压力影响的蒸散发要显著低于长芒草;刺槐受到的动态水分压力基本达到最大值1，显著高于长芒草;根据水分压力最小同时水分利用效率最大的最优性原则，建立了植被适宜性参数以评估植被适宜性，样带上除年均降雨为560mm的样点外，长芒草的适宜性参数的值都要小于刺槐，说明样带上长芒草的适宜性更高。　　4.根据研究结果，提出了黄土高原植被恢复的对策建议。从植被可利用水分可持续的角度看，在MAP＜520mm的地区，林地和灌丛不是黄土高原大规模植被恢复的适宜类型;从恢复物种的适应性角度看，在MAP＜560mm的地区，刺槐不是适宜的恢复物种;在植被恢复过程中应考虑植被恢复引起的生态效应，在较干旱地区，土壤水分会对物种丰富度维持和碳固定起到制约作用。