在植被恢复过程中,退耕植物在长期适应环境的过程中,形成能够响应外部环境变化、并对生态系统有一定影响的植物性状,探明退耕过程中植物的适应与响应机制是改良和修复脆弱生态环境的核心问题。本研究在退耕还林工程背景下,以黄土高原不同降雨梯度下人工林刺槐和油松为研究对象,通过野外试验与室内分析相结合的方法,分析不同干旱条件下刺槐和油松林下群落结构、叶片的外部形态特征、内部解剖特征以及生理特征的变化,阐明影响刺槐和油松林下群落结构、叶片的外部形态特征、内部解剖特征以及生理特征变化的驱动因素,揭示刺槐和油松在不同降雨条件下的适应策略和适应能力,为农林复合系统中林分的优化提供科学依据。本研究的主要结论如下:(1)降雨量与造林树种对人工林的林下群落组成和结构产生影响。刺槐在所有的取样范围内有56种植物共2548株/从,隶属于25个科51属,而油松有62种植物共1281株/从,分别隶属于27个科57属。随降雨量的减少,人工刺槐和油松林下群落物种种类和数量逐渐减少,刺槐林下优势物种由耐旱性相对较差的蔷薇科向耐旱性较好的禾本科菊科过渡,而油松林下物种主要以耐旱性耐瘠薄能力较好的菊科、禾本科和豆科为主。(2)降雨量的改变影响造林树种叶片形态解剖结构,并且不同树种通过不同形态解剖结构的改变抵御胁迫。随降雨量的减少,刺槐叶片主要通过增加干物质含量、叶片厚度、上表皮和下表皮厚度、栅栏组织厚度和组织紧密度,减少比叶面积、组织疏松度来抵御干旱胁迫对自身的伤害。而油松叶片通过增加干物质含量、叶片横截面积、表皮层面积、树脂道面积和传输组织面积,减少比叶面积来抵御干旱对自身的伤害。(3)降雨量的改变显著影响造林树种叶片生理特征,并且不同树种通过不同生理特征的改变响应环境的变化。随降雨量的减少,刺槐和油松植物叶片相对含水量和叶绿素含量整体呈递减的趋势,并且刺槐的叶绿素含量变化幅度明显大于油松;脯氨酸、可溶性蛋白整体呈上升的趋势,并且在相同环境条件下,刺槐的脯氨酸含量显著高于油松,约为油松含量的2倍,而刺槐的可溶性蛋白含量明显低于油松;刺槐叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶三种酶的活性和油松过氧化物酶活性呈现出先升高后降低的趋势,并在452mm年均降雨量(MAP)达到最大值,而油松的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性呈现出上升的趋势;刺槐和油松丙二醛含量呈先升高后降低的趋势,而超氧阴离子含量呈上升的趋势;刺槐和油松叶片碳含量变化不显著,氮、磷及氮磷比值变化趋势不明显。在所选区域刺槐叶片氮含量/磷含量(LN/LP)值大于16,油松叶片LN/LP值小于14,说明在该区域刺槐可能受到磷元素的限制,而油松可能受到氮的限制。(4)土壤特性和气候因子显著影响人工林群落特征、叶片形态解剖结构和植物生理特征。随立地条件的改变,影响刺槐林下植物群落特征、叶片形态解剖结构和植物生理特征变化的主导因素分别为容重(BD)、MAP和年均温度(MAT)。影响油松林下植物群落特征、叶片形态解剖结构和植物生理特征变化的主导因素分别为MAT、BD和全氮(TN)。同时刺槐主要通过林下植物群落特征中属和种,叶片形态解剖结构中栅栏组织和植物生理特征中超氧阴离子(O~-)的变化来响应环境的改变。油松主要通过林下植物群落特征中科、属和种,叶片形态解剖结构中横截面积和植物生理特征中O~-的变化来响应环境的改变。通过对植物形态解剖特征和生理特征的综合隶属函数值分析发现,刺槐主要通过调节渗透物质、调整自身的外部形态特征以及保护组织结构来增强自身的抗逆性,而油松来主要通过调整自身的外部形态特征、保护组织结构以及维管组织来增强自身的抗逆性。(5)干旱胁迫对人工植被群落稳定性产生影响,并且不同造林树种通过不同适应策略响应环境变化。刺槐和油松群落稳定性随降雨量的减少呈先增加后降低的趋势。随降雨量的减少,刺槐整体适应性呈现出先降低后增加的趋势,分别在MAP为507 mm和365 mm时达到最小值和最大值,油松随整体呈现出先升高后降低的趋势,分别在MAP为600 mm和452 mm时达到最小值和最大值。并且在MAP为365 mm时,刺槐的综合隶属函数值大于油松,而在其他三个区域刺槐的灰色面积小于油松,说明刺槐在MAP小于452 mm受干旱胁迫影响大于油松。综合植物系统稳定性和植物适应性分析得出相较与刺槐,油松更有利于在MAP小于452 mm生长,而刺槐更适应与MAP较高的条件下。