因受自然条件的影响和制约,我国生态环境较为脆弱,加以长期以来的人口压力和人类活动的强烈影响,导致我国生态系统退化,水土流失、沙漠化等各种生态问题突出。尤其在我国西部生态脆弱区,这些问题尤为严重。　　 为改善我国生态状况,长期以来各级政府注重生态脆弱区的生态改善和保护,在西部地区投入大量的人力和财力进行生态恢复,其中植树造林是生态恢复的主要途径之一。　　 虽然这一措施在区域生态改善方面取得了一定的成效,但也存在着很多问题,尤其是人工林地建设对水资源的影响以及物种适应性方面,如:在干旱半干旱地区部分人工林建设后造成土壤干层出现,以及由于环境适应性不佳一些造林树木在多年生长之后变成小老头树的现象,这些问题的出现导致人工植被恢复的不可持续。目前,对于干旱和半干旱地区植树造林措施的合理性尚存很大争议。　　 本论文以陕北黄土高原作为研究区域,选择该地区常见耐旱速生固氮造林树种一刺槐(Robinia pseudoacacia L.)作为研究对象,以区域水分梯度为主线,沿纬度梯度选取31块样地进行群落结构、刺槐种群特征和个体径向生长、土壤水分和养分、植物叶片营养元素和抗旱生理指标(水分特征和渗透压调节,抗氧化酶系统和膜质过氧化以及光合色素含量变化)等方面的调查和实验,旨在探讨(1)区域土壤水分的空间分布及人工林地对土壤水分的影响;(2)区域尺度刺槐人工林群落多样性、种群特征和刺槐个体生长现状;(3)从叶片营养元素含量方面探讨刺槐资源利用特点及在干旱胁迫下的资源使用策略;(4)分析流域和区域尺度刺槐生理指标变化,以探讨其干旱适应策略评价其有效性。通过以上研究希望为该地区人工植被恢复提供科学依据。　　 通过多年野外调查和实验研究,本论文得到以下主要结论:　　 1.陕北地区植物可用水资源主要来自于土壤水分,由于地下水埋藏较深,而上坡种植的刺槐林很难接收地表径流,加之该地区造林无人工灌溉措施,降雨几乎是该地区土壤水分的唯一来源,基本可反映植物可获得水资源量的大小。区域上降雨量可解释1m深土壤水分变异的61％。　　 2.在整个区域,1m深土壤水分与林龄呈显著负相关,但在不同降雨量范围内二者关系有所不同。在降雨量充足地区(降雨量=617mm),造林后土壤结构的改善可增加土壤水分含量;随降雨量降低(降雨量=509mm),林木蒸腾耗水会造成土壤水库的消耗,而随着林木老化可能逐渐恢复;而在降雨量极其匮乏地区,(降雨量=352mm)土壤水分含量较低,不能被植物所利用,因此随林龄增加土壤水分无明显变化趋势。　　 3.刺槐生长对20-60cm有效根密集区土壤水分消耗明显。　　 4.刺槐林下植被多样性表现出南北低中间高的趋势;随降雨量减少刺槐人工林密度、郁闭度随之降低;干旱胁迫使刺槐径向生长受到影响,同时缩短了径向生长旺盛期的长度。　　 5.刺槐叶片单位质量氮含量(Nmass)高而比叶重(LMA)低,代表一种资源的快速利用和消耗以获取更多生长的资源使用策略,在资源条件较好的环境下具有明显优势。而在资源相对匮乏的条件下,不利于短缺资源的有效利用。　　 6.LMA与单位面积氮含量(Narea)之间正相关关系反映了植物在干旱条件下以降低养分利用效率和提高建造成本为代价,从而提高水分利用效率的生存策略。然而,随着干旱胁迫的加重LMA与Narea之间的正相关关系变得不显著或者呈现负相关。这种转变意味着对于高LMA叶片来说,光合潜力降低的同时建造成本反而更高,这可以解释干旱胁迫下小老树的形成。　　 7.在区域尺度上,降低饱和含水量和失水速率对刺槐干旱适应性有重要意义;流域尺度上饱和含水量变异缩小有助于植物减轻干旱胁迫,而增加脯氨酸和可溶性糖含量只在轻度干旱胁迫下起作用;重度干旱胁迫下脯氨酸和可溶性糖含量降低对刺槐干旱适应性不利。　　 8.干旱胁迫下过氧化氢酶活性(POD)的降低很可能导致膜质过氧化胁迫加重,对物种生长和存活极为不利;然而北部干旱胁迫较严重地区膜质过氧化的缓解可能由于极度干旱条件下生物体其它抗旱机制的激发。　　 9.干旱胁迫下刺槐降低叶绿素含量而维持类胡萝卜素在正常水平,这有利于叶片减少光能的吸收和增加过剩光能的耗散,有利于缓解干旱胁迫下诱发的氧化胁迫,是物种适应干旱胁迫的重要措施,然而叶绿素的降低使叶片光合潜力受到影响,生长速率变慢。　　 为避免土壤干化在北部地区应尽量避免建造刺槐人工林。对于现有老化林地可适当采伐助其更新,采伐林龄由南向北逐渐缩短,南部在17年左右,北部在9年左右。