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蒸散发是陆地生态系统水分耗散的重要途径，与陆地植被总生态系统生产量密切相关。干旱区陆地生态系统水文过程的动态变化取决于植物水分利用和植物水分利用效率。识别地表植被水分来源，明确地表生态系统中非生产性（裸地蒸发）与生产性水分损失（蒸腾）的相对量，是探明干旱地区水分耗散过程的关键。本文结合相关气象资料和实测数据，研究了塔里木河流域降水δD和δ18O时空变化特征，分析了大气降水同位素分馏特征和影响因素;结合当地大气水线特征，对不同林龄胡杨和柽柳的蒸腾进行了水源分割，定量确定了蒸腾耗水的来源。利用蒸腾和蒸发同位素特征不同对不同地下水埋深地表蒸散发组分进行水文分割，并结合水量平衡方法验证了同位素方法分割结果;结合植物生长指标测定以及同位素特征值定量识别不同地下水埋深地表蒸散发及其组分的耗水来源。主要研究结果如下: (1)塔里木河流域地区大气降水线方程(LMWL)为δD=6.92δ18O+5.58(n=38，R2=0.94)，斜率和截距分别为6.98和5.58，均显著低于全球、全国以及新疆地区大气水线。该地区大气降水同位素特征具有明显的年际变化和月际变化，呈现出5-6月份低，7-8月份高的特点，δ2H和δ18O的变化过程基本一致。塔里木河流域降水δ18O和δD与空气温度存在正相关关系，温度效应较为明显，相关方程分别为:δ18O=0.78T-17.88(R2=0.35，n=38)和δD=5.46T-119.03(R2=0.36，n=34)。大气降水的氘盈余变化范围为-15.23‰～24.24‰，均值为8.25‰，小于全球降水线方程的截距10，氘盈余变化范围较大说明大气降水水汽来源区湿度和蒸发非平衡分馏程度变化大。 (2)研究区植物水和土壤水的降水偏离值分别为-8.57和-6.88，与地下水的降水偏离程度(-1.89)存在显著差异(P＜0.05)，表明大气降水补给各水源过程中会发生生态水分分离现象，存在两个不均一、不完全混合的水源库，分别维持植物需水耗水和地下水补给。不同林龄胡杨和柽柳水分利用来源存在差异，吸水层位随林龄增加而加深。胡杨幼苗和成熟木主要利用0-60cm浅层土壤水，利用比例达到53.4％，平均吸水深度为33.77cm;成熟胡杨和柽柳幼苗可能存在水分竞争关系，二者主要水分来源均为30-100cm土壤水和地下水，具体利用比例略有差异，平均吸水深度分别为65.71cm和46.54cm;成熟柽柳则主要利用深层土壤水和地下水，利用比例达到61.9％。无论在幼苗阶段或成熟阶段，柽柳水分利用层位均低于胡杨，对干早环境的适应性更强。 (3)整个试验阶段胡杨的蒸腾量随地下水埋深增加而增加，且占地表蒸散量的比重不断增加，最大值达到77.55％，蒸散量达到最大值62.62mm。当地下水埋深浅于100cm时，土壤蒸发比重较高，植物水分耗散仅来源于表层土壤，可消耗量小，使得土壤蒸发成为浅地下水埋深条件下主要的水分耗散形式，胡杨蒸腾占地表蒸散的比重低于或近似于50％，地表耗水以土壤蒸发为主;当地下水埋深低于100cm时，地表水分耗散形式以植物蒸腾为主。柽柳蒸腾量在100cm地下水埋深处达到最大值，且后期蒸腾量远高于前期期。试验前期，柽柳的蒸腾蒸散比重(mt/me)均低于50％，各地下水埋深下柽柳地表蒸散发以土壤蒸发的形式为主;试验后期，当地下水埋深低于100cm时，地表耗水以植物蒸腾为主。与胡杨相比，试验前期柽柳地表蒸散发量低于胡杨，且蒸腾量较小，mt/met的值较低。