黄土高原地区的大规模植被恢复有效地发挥了控制水土流失、改善土壤质量、提高作物产量和提高生物多样性等多项生态系统服务功能。然而，这种以人工植被为主导的大面积植被恢复由于没有充分考虑土壤水分的时空动态，造成了诸多生态环境问题。可以说该地区的植被恢复是以消耗有限的土壤水资源为代价的。除了降水外，土壤水分成为半干旱黄土丘陵沟壑区维持植被生长的重要有效水源，而有效土壤水分的不足严重制约了植被的生长及植被恢复的可持续性。　　 为系统研究半干旱黄土丘陵沟壑区植被恢复对土壤水文环境的影响，探寻可持续性人工植被恢复方式，选取了位于黄土高原西部的甘肃省定西市龙滩流域为典型研究区，根据植被、地形和管理措施等布设了87个样点，开展土壤理化性质、土壤水分和植被生长动态的长期定点监测。采用经典统计、典范对应分析、分类与回归树模型等多种量化方法分析了典型植被(农地、撂荒草地、天然草地、苜蓿、柠条、山杏、油松、侧柏)下土壤理化性质和土壤水分监测数据，探讨了土壤理化性质、浅层(0～2 m)、深层(2～8 m)土壤水分对大规模人工植被恢复的响应。取得以下主要结论：　　 1.相比农地和天然草地，人工植被恢复模式并没有显著改善土壤物理结构，但却有效提高了土壤中有机质、全碳、全氮和速效氮的含量。不同植被土壤容重和粘粒含量并无显著差异；植被恢复对土壤碳、氮含量的提高主要集中在0～20cm土层，对20～40 cm并无显著影响，土壤碳、氮含量则随土层深度增加而逐渐降低。同时发现，不同人工植被对土壤养分含量的提高作用没有显著差异。　　 2.人工植被恢复造成了0～8.0 m土壤水分的过度消耗，有效土壤水分不足且难以补充，其主要原因是种植密度过大。降雨对土壤水分的补充作用有限，主要发生在0～0.4 m层次；在0.4～1.0 m深度，降雨对农地、撂荒草地和苜蓿草地土壤水分有较为明显的影响；在1.0～2.0 m层次，降雨对所有指标土壤水分均没有影响。人工植被对0.4 m以下土层造成的水分过耗具有持久性和难恢复性。同时研究发现，不同人工植被的土壤水分仅在0.4～2.0 m存在显著差异，由此表明人工植被恢复中不同的物种选择所造成的深层土壤水文效应基本一致。通过构建指数CSWDI(土壤水分相对亏缺指数)和PCSWDI(样地土壤水分相对亏缺指数)，定量评估了主要植被对土壤水分的消耗程度及其剖面特征。　　 3.基于分类与回归树模型，发现植被是影响0～2.0 m深度土壤水分时空变异的主要因素，能解释42.9％～61.5％的土壤水分空间变异及33.9％～45.6％的土壤水分时间动态。环境因子对土壤水分时空变异的影响随土层深度的增加而有所差异，表层0～1.0 m深度土壤水分受土壤(容重、有机质)和地形(坡度、坡向、相对海拔)等因子影响相对较大，而1.0～2.0 m深度土壤水分的时空变异则主要由植被类型不同所造成。　　 4.结合土壤水分和植被调查，发现植被生长状况是影响该地区深层(2～8 m)土壤水分空间变异的主要因素，地上植被生长越好，深层土壤水分含量越低。坡位和坡向仅能影响浅层(0～2.0 m)土壤水分，对深层土壤水分则无显著影响；坡度能影响到深层土壤水分，坡度越大，土壤水分含量越低。人工植被的生长弱化了地形对土壤水分的影响，导致地形驱动下的深层土壤水分空间变异不同于浅层土壤，使得深层土壤水分含量及其空间变异主要受植被生长状况的影响。　　 5.有效的管理措施能改善土壤水分状况。锄地、覆膜等耕作管理措施等能分别改善浅层土壤结构、减少土壤物理蒸发，可有效提高0～8 m深度的土壤水分含量。水土保持集水措施能有效拦截降水、增加入渗，对深层土壤水分亦有显著影响。半干旱黄土丘陵沟壑区人工植被恢复中，合理控制密度是该地区土壤水分可持续利用及植被恢复的关键；尤其对于耗水量较大的人工植被，需辅以科学的水土保持集水措施和耕作管理来维持植被恢复的可持续性。