本研究以黄土高原水蚀风蚀交错区六道沟小流域作为研究区,选取典型沙生灌木柠条、沙柳为研究对象,通过采集植物根系,分析两种灌木在不同土层深度根系形态特征,明确它们在干旱半干旱环境下根系分布差异;通过测定研究区降水、土壤水及植物木质部水δD和δ¹⁸O值,分析它们各自的组成特征及相互关系;运用直接对比法和SIAR模型量化各土层土壤水对植物的贡献率,探究两种植物在不同月份的主要吸水深度、水分来源及对不同土层深度土壤水的竞争情况。主要研究结果如下:（1）在0～100 cm土层深度范围内,柠条细根主要分布在30 cm土层深度以下,其根重密度和根长密度随土层深度的增加呈相同变化趋势,比根长和根比表面积变化趋势相同;沙柳细根主要分布在0～30 cm土层,其根重密度和根长密度均随土层深度的变化呈先减小后增大的趋势,比根长和根比表面积呈波浪式分布。（2）研究区多年大气降水线(LMWL:δD=7.69δ¹⁸O+6.14（R²=0.96,n=91）)的斜率和截距明显小于全球大气降水线。2018年5～9月,逐月d值均小于全球平均值10‰,其中5、7、9三月为正值,6、8两月为负值。土壤水线(SWL:δD=5.71δ¹⁸O-15.61,R²=0.87)的斜率和截距均明显小于当地大气降水线的。柠条木质部水线(δD=7.57δ¹⁸O-9.30,R²=0.87)的斜率和截距均介于当地大气降水线和土壤水线之间。沙柳木质部水线(δD=2.58δ¹⁸O-52.08,R²=0.60)的斜率和截距均小于土壤水线。（3）不同采样日期,土壤水δD、δ¹⁸O值随土层深度的增加变化趋势相近,均随土壤深度的增加变化幅度减小。0～20 cm（浅层）土层土壤水δD、δ¹⁸O值比20～300 cm土层更加富集。0～20 cm（浅层）土层土壤水δD、δ¹⁸O值呈季节性差异,5、6月较为富集,7月较为贫化,8、9月又较为富集。（4）在植物生长初期（5、6月）,沙柳对浅层（0～30 cm）土壤水的相对吸收比例明显高于柠条,而对中浅层（30～60 cm）和中层（60～140 cm）土壤水的吸收,柠条高于沙柳,柠条和沙柳对深层（140～300 cm）土壤水的吸收比例相差不大;7、8月份,柠条和沙柳对各土层土壤水的相对吸收比例差别不大;9月份,沙柳对浅层（0～30 cm）和中浅层（30～60 cm）土壤水的相对吸收比例略高于柠条,而对中层（60～140 cm）和深层（140～300 cm）土壤水的吸收,柠条略高于沙柳。