土壤水分作为黄土高原生态建设的限制性因子,其动态对研究气候变化背景下黄土高原的植被建设具有重大意义。但是土壤水分数据的获取需要耗费大量人力物力,现有的土壤水分模拟模型种类繁杂,其适用性尚需探讨。为解决无土壤水分资料或资料有限地区土壤水分数据的获取问题,本文采用基于水量平衡和概率统计理论的土壤水分随机模型,以山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站为依托,以晋西黄土区典型人工油松林、刺槐林、以及山杨X辽东栎次生林为研究对象,于2005—2015年连续11个生长季同步监测土壤水分、降水、土壤、生物等数据,解析森林水文过程,研究土壤水分特征。针对模型涉及的有关土壤(包括土壤孔隙度、土壤饱和导水率、吸湿系数、凋萎系数、水分胁迫开始点、田间持水量、土壤蒸发)、植被(根系层深度、冠层截留阈值、日最大蒸散量)和气候(降水量、降水频率)等参数,根据实测值,采用遗传算法进行参数优化,构建土壤水分模型,模拟土壤水分概率分布特征,评价土壤水分模型在黄土区典型森林生态系统的适用性,分析数据采样间隔对模型模拟效果的影响,并模拟不同降水条件下的土壤水分情况。主要研究成果如下:气象因子中的降雨量、土壤因子中的总孔隙度、林地蒸散量是影响土壤水分的主要因素,因此,可将其作为构建土壤水分模型的重要参数。2005—2015年各林地土壤水分均存在亏缺,植被生长受轻度到中度的水分胁迫。虽然经雨季降水补给,各林地土壤水分亏缺均得到一定程度的补偿,但补偿量远远不够。在研究区降水偏旱年,刺槐林地、油松林地甚至出现中度干层,且油松林地中度干层出现频率较高,影响植物生长。研究區满足Laio 土壤水分随机模型所有假设条件,可在研究区使用该模型模拟土壤水分动态。模型对研究区油松、刺槐、次生林地生长季根系层土壤水分的模拟效果较好,该模型适用于黄土区典型森林生态系统。在模型应用过程中,数据采样间隔对模拟结果影响不大,可以使用较长采样间隔的土壤水分数据率定模型,但建议采样间隔不超过10天,以减少土壤水分波动信息的丢失。参数中日最大蒸散量、生长季平均降水量、生长季降水频率在模型应用过程中表现出强烈的敏感性,建议在模型使用过程中注意对这3个参数的观测,以保证模型模拟结果的稳定性与可靠性。基于生长季多年平均降水量和生长季降水频率,通过模型可模拟不同降水类型年份土壤有效储水量,为研究区植被建设提供数据支持。