近年来,我国开展了大量水土保持工作以解决黄土高原地区水土流失严重的问题。其中退耕还林还草工程可以有效减少入黄泥沙量、改善区域生态环境。而黄土高原人工植被生长效果常受到水分制约,研究退耕还林还草后流域植被水分的供需关系至关重要。本文选取黄土高原中部马莲河流域作为植被恢复典型区,使用生态水文模型和双源蒸发模型,分别计算植被水分需求量和供给量及两者时空匹配程度,以期通过评价退耕还林还草后植被水分供需关系,为优化林草恢复政策提供理论参考。结果如下:(1)建立了植被水分供需匹配度评价体系。以植被生长良好状态下的需水量为需求侧,以研究区气候及下垫面条件下的植被可用水量为供给侧,使用时空匹配度作为评价指标,建立植被水分供需匹配度评价体系。该评价体系将水分供需匹配程度分为五个等级,分别为极好、好、一般、差、极差。该体系可以识别研究区何时何处植被水分供需平衡、何时何处水分供需存在矛盾,从而给流域林草恢复提供合理建议。(2)构建了适用于黄土高原地区的生态水文模型和双源蒸散发模型。本研究所构建的RHESSys模型在黄土高原典型流域模拟效果及功能优于单纯的水文模型。率定期目标函数纳什效率系数NSE为0.763,决定系数R~2为0.764;验证期纳什效率系数NSE为0.705,决定系数R~2为0.727。RHESSys模型能更加精细地模拟植被恢复背景下黄土高原的生态水文过程,SW双源蒸散发模型可以计算植被水分需求侧水量,为植被水分匹配度计算提供有效的方法支撑。(3)计算了马莲河流域植被需水量和植被可用水量,利用时空匹配度指标定量地评价了植被水分供需关系,并指出了马莲河流域所存在的问题。研究区全年植被需水量为569.37 mm,南部需水量大,北部需水量小。马莲河流域多年平均可用水量为294.28mm,年内分配差异大,夏季占54.55%,冬季仅占4.45%。2000～2018年,马莲河流域植被水分供需年尺度时间匹配度为0.62,月尺度时间匹配度为0.63,以子流域为单元的空间匹配度为0.65,匹配度评价等级为好。总体上,马莲河流域水资源可以支撑现状条件下植被正常生长,但在局部还存在一些问题:南部果园和经济作物的面积大、长势好,导致该地区植被需水量过大,匹配度评价等级为一般,区域水资源勉强可以支撑现状条件下植被正常生长;流域可用水量年内分配极不均匀,导致流域北部虽然全年匹配度评价等级为好,但1～4月匹配度评价等级为差。(4)在水分供需关系评价的基础上,提出适用于马莲河流域的林草恢复建议。根据流域气象、水文、植被情况及水分供需匹配度评价,提出以下建议:(1)马莲河流域1～4月植被可用水量小,应选择种植1～4月耐旱、需水量小的植被;(2)流域中部环县、华池县水分匹配度评价等级为好,可加大林草恢复力度;(3)流域南部合水县、宁县、正宁县匹配度评价等级为一般,要维持南部地区植被现状,不建议在该地区进行新的人工林种植;(4)流域北部定边县1～4月匹配度评价等级为差,需要调整种植结构,适当减少流域北部经济类作物种植面积,改种1～4月耗水量小的草本植物等。