土壤水是连接地表水和地下水交换的纽带,在土壤-植被-大气连续体（SPAC）中扮演着物质循环和能量流动的重要角色,对维持区域生态系统功能起重要作用。本文聚焦于毛乌素沙地,以氢氧同位素分馏理论为基础,通过实验站野外定点取样、室内实验、模拟计算等过程,分析2021年降水、土壤水、地下水、植物水之间的交换,利用Lc模型法和C-G模型法对表层、中层和深层土壤水蒸发剩余比例进行定量估算,最后分析沙蒿与沙柳的吸水特性,借助Iso Source和Mix Siar模型量化沙柳对各层土壤水的利用比例。主要研究结论如下:（1）研究区三水氢氧稳定同位素组成的波动幅度大小为:降水＞土壤水＞地下水,其中降水补给土壤水,土壤水补给地下水,土壤水是植被吸水水源。采样期降水δ18O值介于-19.51‰～1.15‰,表现出春夏富集而秋冬贫化特征,模拟水汽源于西风带大西洋水汽、极地水汽和局地再循环水汽等。沙蒿地与沙柳地土壤水稳定同位素组成相近,δ18O值分别介于-11.43‰～2.19‰和-11.39‰～4.27‰。地下水稳定同位素分布特征相对稳定,δ18O值介于-9.34‰～-6.82‰。采样期土壤水空间尺度与时间尺度蒸发比例大小存在差异,沙蒿地:（0～40cm）＞（40～100cm）＞（100～160cm）,夏季＞冬季＞春季＞秋季,沙柳地:（0～40cm）＞（100～160cm）＞（40～100cm）,秋季＞冬季＞夏季＞春季。（2）研究区降水氢氧稳定同位素特征与降水量大小共同论证了土壤剖面稳定同位素曲线蕴含着清晰的降水入渗补给土壤水过程,03～10月降水形成的剖面可保存至翌年03月,直到新降雨事件覆盖更新滞留土壤水。当月降水对剖面同位素的影响限于上层土壤,下层剖面同位素保留上月同位素信息。以单日大降雨16.8mm（05月）为例,基于同位素理论和传感器实测数据共同论证雨后15天,沙蒿地降水入渗深度为75cm,沙柳地为60cm。（3）基于瑞利分馏公式推导的Lc模型法与C-G模型法估算了研究区土壤水蒸发剩余比例,通过沙柳地实测传感器数据验证,C-G法较Lc法估算值准确度高。C-G法（δ~2H）估算表层和中层土壤水蒸发剩余比例最为准确,其值分别介于0.27～0.47和0.38～0.55。自然条件下两种模型对湿度因子的敏感性高于对温度因子。（4）根据地质雷达扫描根系结果,沙蒿与沙柳根系主要分布在距地表0～60cm和0～100cm范围内。图解法定性分析出时空转换下,沙柳在土壤0～120cm深度内灵活的转换主要吸水层位,利用Iso Source与Mix Siar模型定量计算出沙柳月度对各层土壤水的利用比例,其中后者的计算结果较为可信。沙柳在03、04、05、06、07、09月,分别主要利用40～80cm、0～40cm、40～80cm、120～160cm、80～120cm、0～40cm的土壤水。根据实测沙蒿根系水与土壤水稳定同位素、根系分布、含水量等数据,推测了沙蒿依靠侧根吸收浅层土壤水的特性。