青藏高原东部黄土丘陵区人工群落发育和耗水的研究具有复杂及不可直接观测的特点,阻碍了其特征与功能的深入研究。该区人工林具有立地结构复杂、土壤贫瘠、树种单一等特点,典型造林树种有青海云杉(Picea crassifolia)、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)、青杨(Populus cathayana)、白桦(Betula platyphylla)和祁连圆柏(Sabina przewalskii)等。青海大通县位于青藏高原东部黄土丘陵区,兼有高寒区和黄土区的特征,气候高寒干燥,地形地貌土石交错,植被环境脆弱,是典型的水土流失发生区。经过近二十年来退耕还林和封山禁牧等生态工程的实施,该地区植被覆盖度与生态环境状况得到明显改善,但生态系统依然脆弱。本研究针对青藏高原东部黄土丘陵区主要树种发育及植被与土壤水分协调可持续问题,以青海大通县黄土丘陵区主要造林树种青海云杉(Picea crassifolia)、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)、青杨(Populus cathayana)和祁连圆柏(Sabina przewalskii)为研究对象,利用CNC503DR型中子仪和SFM1 SAP植物茎流计等先进试验仪器,同时运用统计学方法和多种处理分析软件,分析不同林龄、坡位条件下林分组成和稳定的关系,研究了主要造林树种在不同生长发育时期的林分结构和土壤水分合理利用分配情况。这一方面有助于该区植被建设中生态用水量的确定;另一方面其结果也将直接对今后该地区人工林改良、更新起到科学的指导作用,将有助于促进我国黄土丘陵区人工林近自然化发展、建设的科技水平。该研究主要结论如下:(1)大通县4种主要树种林下共发现高等植物84种,分属于30科,71属。其中菊科20种,豆科10种,禾本科7种;因此禾本科,菊科,豆科是该区的优势科。以植物多样性和群落生产力评价当地4种主要造林树种,在造林前期30年中:华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)(地上生物量最大为21.68kg/m~2)和青杨(Populus cathayana)(地上生物量最大为12.96kg/m~2)对当地生态群落建设和改善的效果最为明显,群落生产力相对最高。(2)通过土壤理化因子和植物多样性指数比较发现:土壤理化因子间和植物多样性指数间具有显著差异。但土壤理化指数和多样性指数之间没有明显差异性,说明表层植被还在进行强烈演替且植被改变土壤理化性质需要漫长的时间。(3)通过SFM1 SAP植物茎流计测得华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)和青杨(Populus cathayana)人工林样地日实际茎流量,然后得出:总体上华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)耗水量大于青杨(Populus cathayana),且耗水量最大的为2002年栽植的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)中坡样地(乔木耗水达到:269.991kg)。(4)通过用CNC503DR型中子仪对土壤水分的测定,得到2018年5月中旬至9月初土壤水分的亏盈值。发现4种主要树种林下土壤水分在生长季里随深度和时间的不同呈波动变化,但土壤含水量总体没有出现严重亏损。虽然1998年栽植的华北落叶松中坡亏损最严重(亏损值为0.094mg/cm~3),但当地冬春季降雨量(总和为0.1292mg/cm~3)完全可以弥补植物生长季的损耗,实现土壤水分正向健康发展。