水资源短缺已成为干旱、半干旱地区农业生产和生态环境建设的关键问题。揭示干旱、半干旱区农田和灌丛生态系统蒸散耗水规律及水分利用效率,对农田和灌丛生态系统的管理及水资源的可持续利用具有重要的指导意义。本研究以黑河中游绿洲春小麦农田和黄土高原北部灌丛(柠条和长柄扁桃)生态系统为研究对象,利用涡度相关法测定农田和灌丛生态系统碳、水、热通量过程,并分析水分利用效率变化特征,在此基础上探讨两种灌木林地条件下蒸散发及水分利用效率的影响因素及其环境响应机制,主要得出以下结论:(1)农田和灌丛生态系统条件下,各辐射通量分量和热存储通量分量均表现出明显的季节和日变化规律,其变化规律在不同植被类型条件下存在较大的差异。感热通量和潜热通量是净辐射的主要消耗项。0-5 cm土壤热存储通量在净辐射中所占的比重在两种生态系统条件下均最大;大气感热存储通量在农田生态系统中占净辐射的比重较大,而在灌丛生态系统中所占的比重较小。(2)农田和灌丛生态系统存在明显的能量不闭合现象,考虑热存储通量项后能显著提高生态系统的能量闭合度。土壤热存储通量对能量闭合度的贡献最大,其值介于9.04%-13.73%之间;大气潜热存储通量在农田生态系统的贡献度可达2.96%,而在灌丛生态系统则平均降低了0.06%的能量闭合度。(3)农田和灌丛生态系统蒸散发及水分利用效率具有明显的季节和日变化规律,不同植被类型下差异明显。净辐射、大气温度、0-60 cm平均土壤温湿度、饱和水汽压差和叶面积指数均对蒸散发和水分利用效率产生不同程度的影响,其影响程度在不同植被条件下表现出很大的变异性。(4)降水后蒸散发量显著增加但具有一定的滞后性,蒸散发量的增加幅度及滞后天数受降水量大小和降水时长的影响和限制;降水量的时空分布决定了灌木林地蒸散发量的大小和季节分配模式。(5)农田生态系统大约有273.41 mm的水分用于补给0-60 cm土层以下深层土壤水分或地下水;柠条林地蒸散发量高于降水量,水分处于严重亏缺状态;长柄扁桃林地蒸散发量低于降水量,水分能够满足长柄扁桃生长的需求。