黄土高原的土壤水储量和植被恢复之间相互影响，其状态变化是生态学、土壤学和地理学关注的热点，也是该区生态文明建设的重要基础性工作。本研究利用黄土高原土壤水储量和降雨量之间的关系，建立归一化土壤水分指数(NSWI, Normalized Soil Water Index)，通过土壤水分指数的动态变化和对应降雨量的年变化，推断2001-2016年黄土高原土壤的逐年干湿趋势；结合地表水量平衡近似方程和植被冠层温度(LST, Land Surface Temperature)之间的关系，建立植被胁迫指数(PSI，Plant Stress Index)对2003-2014年黄土高原植被所受的季节和月度水热胁迫进行评估；通过4种来源的实际蒸散发(AET, Actual Evapotranspiration)数据，建立AET和总初级生产力(GPP, Gross Primary Product)之间的线性关系，结合降雨量数据，对2001-2015年的黄土高原最大可承载GPP和GPP超载量进行评估；建立植被健康指数(VHI, Vegetation Health Index)、2m土壤水储量(SWS, Soil Water Storage)、LST和GPP以及植被地上生物量(AGB, Aboveground Biomass)的线性关系，计算植被最优生长环境下对应的VHI、SWS和LST，估算黄土高原最大可承载GPP&AGB和GPP&AGB超载量；最后对所有的方法进行汇总分析，判定出黄土高原的植被超载地区。本研究主要结论如下：
　　(1)黄土高原土壤干燥化的趋势受年降雨量的影响较大，2001-2016年土壤(土层深度：0-0.01m、0-0.1m和0-2m)干燥化和湿润化的趋势交替出现；东部地区植被所受的水热胁迫比西部地区轻；植被夏季受的水热胁迫比其他季节高；2003-2014年1月和4月北部地区PSI显著增加，东部地区PSI减少。
　　(2)通过估算误差和决定系数筛选出相对可靠的最大可承载GPP或AGB估算结果，发现通过VHI&SWS&LST估算出的黄土高原最大可承载GPP在降雨量小于200mm的地区在343.33-357.51gC/m2之间(降雨量200-400mm：313.63-333.14gC/m2；降雨量400-600mm：579.43-601.62gC/m2；降雨量大于600mm：858.43-888.18gC/m2)；通过VHI&SWS&LST估算的黄土高原最大可承载AGB在降雨量小于200mm的地区为0.10kg/m2左右(降雨量200-400mm：≈0.50kg/m2；降雨量400-600mm：≈1.64kg/m2；降雨量大于600mm：≈2.28kg/m2)。
　　(3)对黄土高原地区植被超载区的汇总，发现降雨量400-600mm的地区是发生植被超载现象最严重的地区，其中的超载面积占黄土高原超载总面积的39.1%；其次为降雨量大于600mm的地区，所占的总超载区的比重为32.2%；降雨小于200mm地区植被虽然所受的水热胁迫较大，但是发生超载现象的地区仅占总超载区面积的3.0%(年降雨量200-400mm：25.7%)。
　　(4)对黄土高原地区的植被超载趋势为正向的地区占该区总面积的50.0%以上，其中退耕区超过70.0%的地区发展趋势为正向，退耕区的大部分在向着超载或者严重超载的方向发展。植被超载趋势为正向的地区在400-600mm降雨量条件下占黄土高原总正向发展地区面积的60.3%(降雨量200-400mm：22.1%；降雨量大于600mm：17.0%；降雨量小于200mm：0.6%)。