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采用以水分平衡原理为基础的“单株平衡测定法”，对黄土高原半干旱区人工林地土壤水分变化及林木耗水规律，进行了为期两年的定位观测研究。结果表明：（1）黄土高原半干旱区不同树种林地及荒坡土壤含水量很低，接近于凋萎湿度。2002年5月，6m深土壤含水量平均在4.97%～5.57%之间；2003年5月为4.65%～6.40%。年降水作用仅发生在地表至2m左右土层内，在1.8～4.0m有明显的土壤干化现象，含水量保持在凋萎湿度。各树种林地及荒坡土壤水分差异不大，且仅发生在降水作用层2m以上。2002年5月，6m深土壤储水量各植被类型各立地在390～433mm之间，经2003年丰水年补充后，2003年10月底为456～526mm。（2）土壤干层的存在，是黄土高原半干旱区各研究树种林地及荒坡土壤水分分布的普遍规律，主要是由特殊气候条件而造成水分长期亏损的积累结果，并非林木生长的必然现象。（3）林冠的遮蔽和枯落物的覆盖，对减少林地蒸发有着重要的作用，经测定，16年生的油松林，在生长季林冠减少地面蒸发最大达104.12 mm，厚2cm的枯落物阻止地面蒸发高达102.19mm。（4）在黄土高原半干旱区，在降雨达到600mm的丰水偏涝年份，16年生的油松人工林，在生长季节（5-10月），在半阳坡立地，单株平均耗水2178.48kg，阴坡、半阴坡相近为1568.96kg；在2002年的平水年，生长季（6-10月）半阴坡耗水1412.24kg。16年生半阴坡樟子松在2003年耗水1189.60kg，在2002年耗水707.02kg。26年生半阳坡柠条在2003年耗水1049.12kg，2002年耗水865.64kg。16年生新疆杨在2003年耗水1384.32kg。（5）新疆杨的蒸腾效率最高，为3.63，油松次之，为1.81～2.26；应平茬复壮而未平茬的柠条林最小，仅为0.36。同一树种蒸腾效率随立地水分条件而变化，水分条件愈差，蒸腾效率亦愈低。