以华北石质山地侧柏林为研究对象, 运用氢稳定同位素(δD)技术, 结合大气、土壤的温湿度, 探讨雨季和旱季降雨对不同深度土壤温湿度动态及水分运移的影响。结果表明:土壤温度在雨季随降雨产生先减小后增大, 随土壤深度增加而降低, 而旱季初期则随降雨持续减小, 且随土壤深度的增加而升高。雨季和旱季, 土壤湿度随降雨先增大后减小, 且均随土壤深度的增加而下降。雨季前期土壤湿度较低时, 中雨可使表、中层土壤湿度增加较多, 且该层土壤水δD贫化, 即降雨优先补给表、中层土壤;而前期降雨充足时, 中雨使下层土壤湿度增加较多, 而所有土壤水δD均贫化, 即降雨可较快入渗到深层土壤。大雨使所有土层湿度增加且差异较小、δD贫化, 即降雨可迅速入渗全部土层。旱季初期, 中雨使表层湿度增加较多, 即使前期土壤湿度较低时, 雨后全部土壤水δD均贫化, 即中雨也可较快入渗到深层土壤, 进一步补给地下水。表层枯落物水δD值受降雨δD值直接影响, 随降雨产生先贫化后富集;而浅层、深层地下水δD值皆较稳定, 几乎不受短期降水影响, 可为干旱季节植被生长提供重要水源。

目的 探究刺槐人工林生产力和内在水分利用效率(iWUE)的影响因子及其对气候变化的响应。 方法 使用过程模型Biome-BGC对我国半湿润区内比较干旱的陕西省白水县和比较湿润的河南省民权县的刺槐人工林模拟净初级生产力(NPP_s)，并用实测净初级生产力(NPP_m)数据进行验证，根据模拟结果计算生态系统内在水分利用效率(iWUE_s)。分析两地刺槐人工林的生态系统与树轮iWUE变化趋势的差异。 结果 两地刺槐年际生物量均随年龄增大而首先迅速增加，具有明显的幼龄效应，随后逐步稳定并在一定范围内波动；在不包含幼龄林数据时，两地刺槐人工林NPP_s与NPP_m呈极显著正相关(P＜0.01)，树轮年际内在水分利用效率(iWUE_m)则均呈波动上升趋势。白水县刺槐林的iWUE_s与iWUE_m呈极显著负相关(P＜0.01)，但民权县刺槐林的iWUE_s与iWUE_m呈显著正相关(P＜0.05)。 结论 温度是影响iWUE_m的关键因子，年降水量和大气CO₂浓度是影响生物量的关键因子。Biome-BGC 模型能较好地模拟幼龄林以后的刺槐人工林的NPP，在半湿润区内湿润程度不同地点之间，刺槐人工林的生长关系一致，但碳水关系比较复杂。

采用分层挖掘法，对株行距为3 m×8 m的核桃-决明子复合模式中的根生物量、总根长密度、吸收根的根长密度和根系直径等进行了调查。结果表明：核桃单作的总根长密度比核桃间作的高7%左右，且在各个土层中吸收根的根长密度都高于核桃间作，而二者的总根生物量和根系直径则差异较小。决明子单作的根系直径比间作决明子的大27.73%，但二者的根长密度和根生物量则差异不大。在核桃-决明子复合模式中，核桃总根生物量和吸收根长均占复合模式总根量的一半以上，其中，在水平方向上，决明子在树行南侧2.5、4.0 m位置根系分布最多，而树行南北1.5 m范围内则较少；核桃根系则主要分布在树行两侧1.5 m范围内。垂直方向上，核桃在30~80 cm土层中的根生物量和吸收根长分别占其总量的64.79%和61.17%，而59.54%的决明子根系分布在0~20 cm土壤中。

目的 旨在通过研究不同果药复合模式的种间水分竞争/互惠关系，为太行山南麓低丘山区高效果农复合模式筛选提供理论依据。 方法 采用稳定碳同位素方法，结合热扩散探针等技术，研究核桃-菘蓝/决明复合系统的水分利用效率（WUE）、耗水量和土壤含水量等，以期量化其种间水分关系。 结果 复合系统的土壤含水量比单作核桃和单作作物地块的均有较大提高，单作核桃的土壤含水量也高于单作作物。菘蓝的WUE均随着其生长逐渐减小，而决明的WUE则是2012年随生长增大、2013年减少。单作核桃、单作菘蓝/决明的耗水量均高于间作核桃、间作菘蓝/决明，其中，在2012年和2013年，单作核桃的耗水量分别是间作核桃的1.11、1.07倍，单作菘蓝的耗水量分别是间作菘蓝的1.83、1.96倍，单作决明的耗水量分别是间作决明的2.26、2.60倍。在复合系统中，核桃的耗水量在2012年与药材相当，2013年则高于药材。核桃树行中间处菘蓝和决明的总耗水量均显著高于其他位置（除了2013年菘蓝及决明开花期分别略低于其他位置处）。在2012年，间作系统的总收入分别是单作核桃和单作药材的1.47、1.24倍，在2013年为1.24、1.49倍。 结论 核桃药材复合系统提高了土壤含水量，降低了总耗水量；复合系统的产量土地当量比达到1.9左右，比单作系统明显提高。虽然复合系统的核桃产量比单作核桃有所减少，但加上药材收入后，总收入为单作系统的1.2倍以上，增加了经济收益。因此，核桃-菘蓝/决明复合系统适合在该区推广。

目的 分析不同地区刺槐径向生长、内在水分利用效率(WUE_i)对气候因子响应的差异，确定影响其生长和水分利用的主导因子，为我国刺槐人工林在气候变化背景下的管理经营提供参考。 方法 在河南民权(MQ)与陕西白水(BS)两地，利用树木年代学方法建立刺槐轮宽年表，测定树轮稳定碳同位素值(δ¹³C)，计算刺槐年际间的WUE_i，结合气象资料分析刺槐径向生长与WUE_i对气候响应的差异。 结果 两地刺槐林龄相似且民权刺槐轮宽随着林龄的增加呈线性下降趋势，白水呈“升-降”曲线变化。两地刺槐的胸高断面积增量(BAI)变化趋势相似，均呈“升-降”的曲线。民权刺槐的δ¹³C和WUE_i均低于白水刺槐。Pearson相关结果显示：月尺度上，两地刺槐标准化年表(STD)指数主要与夏季降水和干旱指数(SPEI)显著正相关(P < 0.05)，且白水刺槐与上年11月平均降水、SPEI显著负相关(P < 0.05)；民权刺槐WUE_i与当年3月和8月的平均温度、最高温度显著正相关(P < 0.05)，白水刺槐WUE_i与当年3、4月、上年及当年6、7月平均温度、最高温度和最低温度显著正相关(P < 0.05)。路径分析模型表明，年尺度上，白水县刺槐STD指数与平均降水、平均温度存在显著正效应(P < 0.05)，而民权刺槐对气候因子响应不显著；两地刺槐WUE_i均与平均温度存在显著正效应(P < 0.05)。 结论 平均降水是两地刺槐径向生长的主导因子，白水刺槐生长对平均降水的敏感性高于民权刺槐，平均温度是两地刺槐WUE_i的主导因子，白水刺槐WUE_i较民权刺槐对温度变化更敏感。