荒漠草原是最干旱的草原类型,也是防止荒漠扩张的第一道生态屏障。降水是荒漠草原植被主要的水分来源,气候和土壤决定了荒漠草原景观类型。特别是降水-地表覆被-土壤水分构成的地气界面是荒漠草原生态系统中最关键的组成部分。深入研究土壤水分对降水的响应过程,对于调控地表覆被、科学恢复植被,促进大气降水向土壤水的有效转化具有重要理论价值。本文以宁夏盐池县荒漠草原的3种土地覆被类型——沙地、天然草地和柠条林地为研究对象,通过自动气象站、土壤水分仪多年观测获得大气降水和土壤水分数据,并开展包括植被结构、土壤剖面和物理性状为主的土地覆被结构调查,在此基础上,运用有序聚类法、Morlet小波分析、交叉小波与小波相干分析、相关分析等方法,研究了降水年际变化及分布,探讨了不同土地覆被类型土壤水分的时空动态、影响因子、与降水量在时频域中的相互关系,对比分析3种土地覆被类型在不同量级和不同季节对降水的响应规律。主要结果如下:(1)降水特征。1954～2017年盐池县年均降水量波动较大,总体上没有明显的趋势性变化,降水年内分布具有一定集中性或异常集中性,且集中性趋于减弱。春、夏、秋、冬四季的多年平均降水量分别占年总降水量的16.42%、57.98%、24.24%、1.37%。<5 mm的小降水事件占全年降水事件的57%以上,但其降水量仅占总降水量的15.74%;≥10 mm的降水事件每年仅发生6～10次,但其降水量占全年总降水量的50%以上。38a、56a和6a左右的周期震荡分别为年降水量变化的第一、二、三主周期。(2)土壤水分变化特征。沙地、天然草地和柠条林地3种土地覆被类型的土壤水分变化的剖面空间特征、时间变化特征和类型间既有一致性又有差异性。3种土地覆被类型土壤水分垂直变化分为土壤水分弱利用层(0-20 cm)、土壤水分利用层(沙地20-150cm、天然草地和柠条林地20-200cm)和土壤水分调节层(沙地150-250cm、天然草地和柠条林地200-250 cm)。沙地土壤水分在剖面上由上到下基本为增长型动态,天然草地和柠条林地土壤水分基本表现为增多、减少、增多的变化,土壤剖面均由上至下稳定性增大。土壤水分的季节变化分为稳定期、积累期、消退期和恢复期。在较浅土层中,月均土壤水分9个月左右的小周期变化明显,并随土层加深逐渐消失,土壤深层23～36个月的较大周期震荡表现明显。3种土地覆被类型土壤含水量与容重呈极显著或显著负相关,与总孔隙度呈极显著或显著正相关,与毛管孔隙度和饱和含水率均呈正相关,天然草地和柠条林地土壤含水量与粗砂粒含量呈显著负相关。(3)土壤水分对降水的响应。不同等级的单次降水对土壤水分影响显著。相同覆被类型下,0-10 cm 土层土壤水分对降水响应迅速,波动较大,Ⅱ～Ⅴ级降水都能够引起该层土壤水分变化;深层次的土壤水分在一定程度上受降水量和降水前土壤水分的影响较大。不同覆盖类型下,沙地土壤水分对所有降水的响应最迅速而剧烈,受降水影响的土层最深;柠条林地对降水的响应比天然草地快,但响应的土层深度相同。3种土地覆被类型在不同季节对降水的响应不同。以11～14 mm的单次降水为例,春季,土壤水分对降水响应的深度最浅,均在10 Ccm 土层以内;夏季,降水后土壤水分增幅最大:秋季,土壤水分响应的深度最深,土壤水分升高后能较好的维持。不同土地覆被类型的土壤水分和降水量有2个比较显著的共振周期,分别是5～8个月和9～16个月的共振周期。沙地0-20 cm 土层、天然草地和柠条林地0-10 cm 土层土壤水分与降水量同时变化或略滞后(7天)于降水量,土层越深,土壤水分对降水量的响应越滞后,土壤深层土壤水分和降水量的共振关系更为复杂。结论:盐池县降水具有干旱、半干旱区降水典型的脉动和分散特征,降水呈现为年内大降水事件主导,年际变化大,多周期的波动的综合结果。沙地、天然草地和柠条林地3种主要土地覆被类型的土壤水分变化表现出沙地对降水响应最敏感、柠条林地次之、天然草地响应最滞后的特征:3种土地覆被类型的土壤水分对夏季降水响应显著、对秋季降水的响应层次最深。降水是3种覆被类型土壤水分的主要来源,大降水事件主导土壤水分,二者之间具有5～8个月和9～16个月的共振关系。