随着经济的发展,人们愈发意识到生态环境对人类的重要性。黄土高原气候干旱,水土流失严重,近年来,为保持水土,打造绿水青山,实施了很多水土保持生态修复工程。在黄土高原,水是生态系统结构建成和稳定的基础,是限制生态工程有效性的关键因子。耐旱植物油用牡丹作为一种高级油用类植物,合理种植,不但可以治理黄土高原地区的水土流失,恢复生态,而且可以用牡丹籽生产食用油,保障中国的食用油安全。因此研究油用牡丹的水分来源和用水策略,可为合理推广种植、发展油用牡丹产业、提高牡丹成活率提供科学依据。本文以不同生长年份的两种油用牡丹为研究材料,利用稳定氢氧同位素探究其生长期内的水分来源,并运用Hydrus-1d软件构造油用牡丹水分通量数学模型,揭示其耗水规律。主要的研究结果如下:(1)利用稳定氢氧同位素,测定了黄土高原一个代表点不同季节降雨、土壤水、地下水和油用牡丹组织内的稳定氢氧同位素分布规律。通过图解法与多源线性(Iso Source)模型判断了油用牡丹的水分来源,得到了不同季节不同生长年限的油用牡丹利用水分的来源。由于根系更加发达,成年期油用牡丹的用水策略比幼年期有更强的自主选择性。具体的,春季两种年份油用牡丹均倾向吸收浅层土壤水,但成年期油用牡丹较幼年期油用牡丹在相同土层的水分利用率更高。夏季,幼年期与成年期油用牡丹对0-10cm土层水分利用效率大致相同,但10cm以下土层,成年期的水分利用效率依次减少,40cm以上土层水分利用率达到64.7%,但幼年期却倾向跳过10-40cm土层,而利用40cm土层下的水分。秋季,在油用牡丹生长季的末期,两种年份的油用牡丹吸收各土层水分和地下水。两者之间的不同主要是成年期油用牡丹吸收40-60cm土层水分,并且对40cm土层以下及地下水的利用率均高于幼年期的油用牡丹。(2)通过分析油用牡丹吸收不同来源水分的贡献率、土壤含水率和它们之间的关系,得出贡献率越高的土层,含水量越低;最终通过讨论得到:在试验期间,油用牡丹均倾向吸收土壤含水量相对较低的土层,证明其耐旱不耐涝的特性。这对油用牡丹在黄土高原地区的耐旱种植提供了科学依据。(3)通过实验测定土壤物理指标(粒径、容重等)、油用牡丹生理指标(株高、叶面积指数等)以及当地气象数据,确定了土壤物理参数、根系吸水参数和潜在蒸散发。利用hydrus-1d软件建立了计算油用牡丹水分通量的一维数学模型,并根据实测的土壤含水率数据,反演校正了土壤物理参数,为区域土壤水分运移与植物水分通量的模拟提供了科学方法。(4)依据建立的模型,模拟了成年期与幼年期油用牡丹的耗水量,并与裸地条件下的耗水对比。最终得到不同立地条件下的蒸散发有很大差异,种植油用牡丹能更好的抑制地表蒸发;在生长期内,成年期油用牡丹的蒸腾量大于幼年期油用牡丹(210mm>142mm)。三种立地条件,下边界通量差异不大,而通过上边界通量的对比,得出该地区的水分满足油用牡丹的生长发育,并且尽管成年期油用牡丹生长发育需要更多的水分,但相较幼年期油用牡丹,它能够更好的涵养水源。