黄土高原是我国典型的生态脆弱区,我国为保证该地区生态的可持续发展,实行了一系列的生态工程措施。退耕还林还草是一项科学性和地域性很强的生态系统工程,植被恢复过程中,随着地上生物量的增加,对土壤碳氮库和整个系统的碳氮循环的影响是有争议的。因此,本研究以碳、氮同位素为研究工具,分析其在黄土高原的分布以及影响因素,在理论上揭示植被恢复对碳氮循环的影响,在实践上对该区健康和可持续生态系统的建设有非常深远的意义。本研究以黄土高原南北样带为研究区,调查了样带内乔木样地、灌木样地和草地三种植被类型δ¹⁵N和δ¹³C的分布特征,并在植被恢复的典型地区六道沟流域采集所有现存的植被恢复植被种类和坡面土壤和植物叶片样品,使用了偏最小二乘回归、方差分析、地统计学和结构方程模型等方法,研究了样带不同植被类型δ¹⁵N和δ¹³C的分布和影响因素,分析了六道沟流域所有植被的δ¹⁵N和δ¹³C差异,揭示了坡面δ¹⁵N和δ¹³C的变化,探索了不同植被恢复年限对不同土地利用类型下δ¹⁵N和δ¹³C的影响。主要结论如下:（1）对黄土高原南北样带（杨凌-长武-安塞-米脂-神木）乔木林地,灌木林地和草地三种土地利用方式下,土壤和叶片δ¹⁵N和δ¹³C的含量进行测定和分析,研究结果表明:乔木林地、灌木林地和草本样地土壤δ¹⁵N的平均值分别为5.82‰、5.58‰和4.77‰;乔木林地、灌木林地和草本样地叶片δ¹⁵N的平均值分别为0.55‰、0.54‰和-0.97‰;乔木林地、灌木林地和草本样地土壤δ¹³C的平均值分别为-11.05‰、-12.73‰和-16.47‰;乔木林地、灌木林地和草地叶片δ¹³C的平均值分别为-27.43‰、-27.02‰和-27.97‰。土壤δ¹⁵N和δ¹³C远高于叶片δ¹⁵N和δ¹³C,乔木林地和灌木林地土壤和叶片δ¹⁵N和δ¹³C远高于草地。通过建立PLSR模型,揭示多年平均降雨量（MAP）、土壤全氮（STN）和土壤有机碳（SOC）是土壤δ¹⁵N的主要影响因素;MAP对叶片δ¹⁵N和土壤δ¹³C产生显著影响;叶片δ¹³C的主要影响因素是土壤碳氮比（SCN）。（2）通过对六道沟流域植被恢复现存植被进行调查,按照植物的不同功能分为6类:C₃-草本、C₄-草本、固氮草本、非固氮草本、灌木和乔木。分析不同功能型（PFTs）植物的同位素含量,研究结果表明不同PFTs植物叶片和土壤的养分和同位素含量差异显著。灌木样地土壤和叶片有机碳和全氮含量明显高于其他样地;C₄-草本的土壤和叶片有机碳含量最低。C₄-草本样地叶片的¹³C含量显著高于其他样地。叶片δ¹³C、土壤δ¹⁵N和叶片δ¹⁵N的变化趋势基本一致。大小顺序表现为灌木>乔木>固氮草本>C₃-草本>非固氮草本>C₄-草本。不同PFTs叶片δ¹³C与土壤δ¹³C呈正相关关系,土壤δ¹⁵N也随着叶片δ¹⁵N的增加而增加。（3）选取六道沟流域典型植被恢复坡面,研究坡位和剖面对土壤和叶片养分以及碳、氮同位素分布的影响。研究结果表明叶片有机碳随坡位的降低呈现逐渐增加的趋势,叶片全氮、土壤有机碳和全氮都呈现先增加后降低的趋势。叶片δ¹³C和δ¹⁵N随坡位的降低呈现先降低后增加的趋势,而土壤δ¹³C和δ¹⁵N则呈现先增加后降低的趋势。通过地统计分析得到坡面土壤和叶片δ¹³C和δ¹⁵N含量的半方差函数最优拟合模型。土壤δ¹³C为指数模型,土壤δ¹⁵N和叶片δ¹³C为球状模型,叶片δ¹⁵N为高斯模型。土壤有机碳和全氮随着土壤深度的增加先降低后趋于稳定;土壤δ¹³C和δ¹⁵N随着土壤深度的增加先增加后趋于稳定。（4）通过对六道沟流域不同植被恢复年限的土壤和叶片养分和同位素含量分析发现:随植被恢复年限的增加,乔木样地土壤全氮、灌木和草地土壤全氮和有机碳显著增加,乔木样地有机碳呈现先增加后降低的趋势;叶片有机碳和全氮在不同植被恢复年限间的差异不显著;所有土地利用类型下土壤和叶片δ¹⁵N、草地和灌木样地土壤δ¹³C随植被恢复年限的增加呈现先增加后降低的趋势;叶片δ¹³C在不同土地利用类型之间的差异不显著。通过建立SEM得出,植被恢复年限对草地土壤δ¹³C和叶片δ¹⁵N,灌木样地土壤δ¹³C和δ¹⁵N和叶片δ¹³C,乔木样地土壤和叶片δ¹⁵N的影响最大。