在黄土高原半湿润区、半干旱区和半干旱偏旱区,以土壤水分持续严重亏缺为特征的人工灌木地土壤干燥化现象正在日益严峻地威胁着黄土高原人工灌木林的正常生长。在野外灌木林地深层土壤湿度实地观测基础上,应用美国研制的水土资源管理与植物生产力定量评价模型——WinEPIC 3060模型,模拟研究了1971～2000年期间黄土高原半干旱和半干旱偏旱区人工柠条和沙棘灌木林地水分生产力和深层土壤干燥化效应,评价了人工灌木林地生产力的稳定性,为黄土高原退耕还林和植被恢复重建提供了科学依据。取得的主要研究进展如下:(1)在黄土高原半湿润、半干旱和半干旱偏旱等3种类型区,11类灌木林地0～10m土层土壤湿度平均值为9.11%,除塬顶4年生沙棘林地外,其余10类灌木林地均已发生了土壤干燥化现象,平均土壤水分过耗量为485.0mm,平均土壤干燥化速度为47.7 mm/a。除林龄较短的灌木林地外,各类灌木林地在3m以下深层土壤湿度明显低于荒草地和土壤稳定湿度值,最大耗水深度接近或超过10m。(2)组建了延安、固原、海原等地WinEPIC模型逐日气象要素序列数据库、土壤剖面理化性状数据库和作物生长参数数据库。柠条林地逐年生物量和根层有效土壤含水量的模拟值与实测值的相关系数分别为0.678和0.675,均达到极显著水平,表明WinEPIC模型可以应用于黄土高原人工灌木林的水分生产力和土壤水分利用模拟研究。(3)在1971～2000年模拟研究期间,延安、固原和海原柠条林地逐年生物量模拟值的平均值分别为0.47 t/hm2、0.42 t/hm2和0.24 t/hm2,逐年生物量在9～14年生达到最大值后随降水量年际波动呈现出剧烈波动性降低趋势;延安、固原和海原沙棘林地逐年生物量模拟值的平均值分别为1.30 t/hm2、1.07 t/hm2和0.89 t/hm2,在8年生达到最大值后也呈现波动性降低趋势。3地柠条和沙棘林地分别在10～12年生和6～7年生之后年干旱胁迫日数呈现逐年波动性上升趋势。(4)在1971～2000年模拟研究期间,延安、固原和海原1～8年生柠条林地0～10m土层逐月土壤有效含水量模拟值在较高水平上呈现缓慢降低趋势,9～13年生逐年剧烈降低,此后在较低水平上随降水量变化而波动。1～13年生柠条林地0～10m土层土壤湿度逐年降低,土壤干层形成并逐年加厚,13～14年生时土壤干层厚度已经超过10m,此后2～10m土层土壤湿度保持相对稳定的干燥化状态。(5)在1971～2000年模拟研究期间,延安、固原和海原1～4年生沙棘林地0～10m土层土壤有效含水量模拟值缓慢降低,5～13年生显著降低,土壤干燥化过程强烈,此后较低水平上随降水量变化而波动。1～13年生沙棘林地0～10m土层土壤湿度逐年降低,土壤干层逐渐形成并且逐年加厚,13～14年生时土壤干层厚度已经超过10m,此后2～10m土层土壤湿度保持相对稳定的干燥化状态。(6)延安、固原和海原柠条林地和沙棘林地土壤水分持续利用年限分别为14～15年和13～14年左右。