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土壤水作为水资源的重要组成部分,在地表和大气之间的物质、能量交换和多种尺度的水分运动过程中具有重要作用,也是黄土高原植物生长发育的主要限制因子,其时空变化对土壤侵蚀、水-热-溶质耦合运移以及土壤-植被-大气连续体中的物质迁移过程具有重要的影响。不同土壤、植被类型条件下,土壤水分的分布及被消耗强度、深度均有所差异,这导致了黄土高原土壤水分具有显著的空间分异特征,而黄土高原土壤水分的空间分布反过来又决定着植被类型及其生长状况的空间布局。因此,必须遵循土壤水分的时空分布规律因地制宜,才能保证植被恢复的可持续性。本论文探究了黄土高原植被恢复过程中不同植被类型下土壤水分数量及其变化过程,为黄土高原土壤水分可持续利用提供科学依据。选取黄土高原北部水蚀风蚀交错区六道沟流域三种立地条件的样地,分别利用宇宙射线快中子探头法（CRNP）及TDR法在2016年至2018年测量其土壤含水量及其分布,利用无人机测量样地生物量,SPACSYS模型模拟生物量变化,分析土壤含水量的动态变化及其与植被之间的相互作用关系。所得主要结论如下:1、2016年和2017年,在坝地黄土、坡地黄土和风沙土三样地中TDR法测得的平均土壤含水量与CRNP测得的土壤含水量变化趋势一致,二者之间线性关系的相关系数依次为:坡地黄土>风沙土>坝地黄土,通过烘干法验证CRNP的准确性较高(RMSE=0.068 cm3 cm-3),并证明了CRNP在土壤水分分布不均匀地区测量土壤平均含水量的必要性。三样地CRNP-SWC（CRNP所测得的土壤含水量）随时间的变化趋势相似,且CRNP对土壤含水量的变化非常敏感,土壤质地的影响可以忽略。2、三样地0～30 cm平均土壤含水量在2018年生长季中的变化均为中等变异,土壤水分空间分布变异程度顺序为坡地黄土>风沙土>坝地黄土。在测量前期不同测次之间Spearman秩相关系数小,从7月份开始测次之间的相关关系大部分为显著。从相关系数数值来看,坝地黄土样地各测次的相关系数基本为最高值。三样地中较干点（MRD<0）和较湿点（MRD>0）的数量大致相等,但风沙土样地和坡地黄土样地各测点偏离MRD=0线程度更高,说明两样地中各测点土壤水分离散度更高。而土壤水分空间分布的时间稳定性顺序为坝地黄土>风沙土>坡地黄土。3、地表植物生长增加了近地表环境的氢元素含量,影响CRNP对土壤含水量的测量且其N0校准方法受到取样时源区内生物量的影响,因此当取样时的生物量代表监测期间的平均条件时其N0能降低RMSE。在本研究中,最具代表性的N0将RMSE从0.121 cm3 cm-3降低至0.068 cm3 cm-3。随着土壤水分空间变异性的增加,CRNP测量值对区域平均土壤含水量的代表性逐渐降低。在降雨期间,植被及地表枯枝落叶层对基于CRNP的土壤含水量的变化有显著影响,而在没有降雨的裸土条件下,由CRNP测量的土壤含水量与土壤中埋设的TDR法测量的土壤含水量非常相近。4、采取了三种植被校正方法对三样地的CRNP-SWC进行校准并比较,利用这三种方法调整得到的土壤含水量降低了基于CRNP的含水量与基于克里格插值法得到的土壤含水量之间的RMSE,其中Veg-N0法结合植被空间分布校正在三样地应用的RMSE顺序为坡地黄土<风沙土<坝地黄土,而未经植被空间校正的Veg-N0法与未经过和经过植被空间校正的Veg-N/N0法、Veg-WSWC法的RMSE的顺序均为风沙土<坡地黄土<坝地黄土。在将生物量进行空间分布校准后,三种植被校正方法所得的RMSE均有所下降,且Veg-N0校正法RMSE最低,为0.031 cm3 cm-3。利用无人机遥感获取准确的植被分布及生物量,提升了CRNP的植被校正精度。经土壤水分和植被空间分布影响校正的CRNP测量精度的提高,有利于制定黄土高原和世界其他缺水地区的植被可持续管理战略。5、利用SPACSYS模型模拟了坝地黄土和坡地黄土样地的土壤含水量和植被生长过程,土壤含水量模拟值与测量值之间RMSE均低于0.1 cm3 cm-3,但与CRNP-SWC之间的RMSE高于与TDR-SWC之间的RMSE。深层土壤含水量的模拟值与测量值之间的RMSE均在0.05 cm3 cm-3以下。生物量模拟结果与CRNP的植被校正方法结合起来,利用Veg-N0法校正后的RMSE为0.071 cm3 cm-3,虽高于无人机测量的结果,但考虑到其能够获取长期的生物量日变化,且成本低、工作量小的优点,模型模拟可以获取、预测生物量的动态变化,结合无人机静态测量,可以获取复杂地表生物量动态变化数据。6、通过分析几种典型植被覆盖下0～400 cm的土壤水分变化,发现浅层（0～50cm）土壤含水量随时间变化剧烈,但基本表现为草地>农地>灌木>乔木,而深层（50～400 cm）土壤含水量除农地外均亏缺。坝地黄土和风沙土样地之间土壤质地的差别导致两样地中柠条覆盖下各深度土壤含水量差异较大。以TDR法为代表的点测量法无法表征黄土高原地区破碎地表的平均土壤含水量,证明了CRNP应用的必然性,植被的高生物量和空间分布的差异均会导致CRNP测量土壤含水量的误差,使CRNP-SWC对区域平均含水量的代表性降低,但CRNP对平均土壤含水量代表性依然高于TDR法等点测量法。在植被已经得到一定程度恢复的坝地黄土样地,柠条等高耗水植被的种植密度应根据土壤水分状况确定,风沙土样地土壤水分低,供水能力低,高耗水植被的引种密度和面积需进行测量。