植被与水文响应机制研究是流域生态水文过程研究的热点问题之一。为防治黄河淤堵、减少流域内水土流失以保障流域生态安全,自20世纪90年代以来,在我国黄土高原地区开展了大量植被恢复和小流域治理等生态工程,其中黄河内蒙古段右岸的十大孔兑（支流）是重点治理区域之一。而了解水分在植被–土壤–地表水–地下水之间的运移途径及规律对于准确评估干旱半干旱区典型流域生态恢复和小流域治理后植被与水文过程之间的响应机制,揭示干旱半干旱区流域生态水文响应关系,进而合理利用水资源至关重要。本文以黄河内蒙古段十大孔兑之一的西柳沟为主要研究区,以内蒙古典型内陆河–乌拉盖河作为对比流域,开展了从样地到流域不同尺度下植被与水文互馈关系研究。通过样地调查厘清河岸带植被物种的组成及空间分布,利用Person相关性分析及结构方程模型研究土壤因子对群落地上生物量与物种多样性之间的响应关系,以此明晰土壤因子影响地上生物量和物种多样性的共性特征;在此基础上,运用稳定性氢氧同位素技术以及水化学分析方法研究优势物种（如灌木、草本植物）的水分利用策略、地下水和地表水之间的转化关系及形成机制,解析该区域的水分运移规律;结合分布式生态水文模型模拟不同土地利用情景的生态水文过程,以期在植被恢复背景下评价植被与水文的响应关系。本研究得出如下主要结论:1)西柳沟和乌拉盖河流域以草原植被为主,河岸带优势植被主要为禾本科植物群落,群落地上生物量和物种多样性会随着与河道距离的增加而呈现减少的趋势。在西柳沟流域,取样深度为10 cm时,影响植被特征的土壤因子为总磷（STP）和总有机碳（TOC）,取样深度为100 cm时起关键作用的是总氮（STN）。水分梯度的不同,导致影响群落特征的表层（0-10 cm）土壤因子存在差异,但土壤含水量（SWC）始终与群落地上生物量呈正相关关系,且在两个流域呈现出相同的变化规律。SWC可直接作用于群落地上生物量（λ=0.2627,P＜0.05）,也会通过影响物种多样性（λ=0.7669,P＜0.001）而间接作用于群落地上生物量。2)西柳沟和乌拉盖河流域最初的水源皆来自于大气降水,受蒸发作用、水汽来源、海拔以及纬度的影响,地下水δD和δ18O值相对于土壤水和地表水更偏负,且乌拉盖河流域各水体的氢氧同位素值均大于西柳沟流域。河岸带土壤水受到地表水和地下水的补给,深层土壤水氢氧同位素更稳定。在生长季节,地表水会补给地下水,这种补给关系由上游至下游呈现出连续一致的规律;其中,西柳沟流域的地下水有76.87%来源于降水,23.13%来源于地表水补给;乌拉盖河流域的地下水同样来源于降水（65%）和地表水（35%）。3)西柳沟和乌拉盖河的地表水和地下水皆为弱碱性水和低矿化度水;地表水的水化学类型分别以Na-Ca-SO4-HCO3型和Ca-Na-HCO3型为主;地下水分别以Na-Ca-HCO3型和Ca-Mg-HCO3型为主。两个流域地表水和地下水的水化学成分均受水岩相互作用和蒸发浓缩过程控制的影响,主要表现为碳酸盐岩和蒸发岩的风化。地下水和地表水相似的水化学组分和相同的控制机制,进一步说明二者之间具有一定的水力联系。4)土壤水是河岸带植被主要利用的水源;在水分充足的河流河漫滩上,草本和灌木类植物主要吸收浅层土壤水,但当存在水分竞争时,灌木类植物和高大草本植物会吸收更深层的土壤水,出现水分利用的生态位分离;两个流域植物均表现出一致的用水策略。5)采用HEIFLOW模型模拟了西柳沟流域（2000～2018年）的生态水文过程,模型在该流域表现出较好的适用性,流域径流量和蒸散发的确定性系数（R~2）分别为0.67和0.83。2000～2018年间,流域植被覆盖度指数增加了60.02%,主要体现为耕地和林地,尤其是灌木林地的增加。土地利用/覆被变化使得流域径流深和蒸散发呈现增加的趋势,且降水与径流深、温度与蒸散发呈现显著正相关关系（P＜0.01）,其中年均降雨量为366.5 mm/a,年均径流深为30.7 mm/a,年均蒸散量为321.2 mm/a,储水量变化为14.6 mm/a,主要来自于流域地下水系统。6)模拟了3种区域土地利用/覆被变化情景（情景1:耕地转化为灌木林地,情景2:裸沙地转为灌木林地,情景3:耕地和裸沙地转为灌木林地）下西柳沟植被变化的生态水文响应。模型模拟结果发现,土地利用/覆被情景的设置显著增加流域蒸散发和径流深、降低地下水位和产水量并且对叶面积指数也有一定的影响。3种情景的径流深和蒸散发值比较接近,但情景2的叶面积指数最大（0.3731）、地下水位最高（1308.26 m）,且产水量最小（25.37 mm/a）,说明情景2可有效减缓植被耗水,提高水土保持能力,生态水文效应最佳。因此,情景2是该流域较为理想的一种植被恢复方式。研究结果对于丰富流域尺度河流景观生态学以及植被生态水文过程及其机制研究提供了理论支持,并为干旱半干旱区流域生态恢复与生态治理措施优化提供了理论参考与科技支撑。