黄土高原,虽是中华民族的摇篮、古文明的发祥地，却也是世界最大的黄土堆积区，在我国甚至世界上都属于水土流失最严重的地区，也属于生态环境最脆弱的地区。该地区气候干旱，不仅水资源缺乏、水土流失严重，而且可调配水资源极度匮乏。土壤水分是该地区植物生长和发育的主要限制因子，而大气降水是其唯一的来源，在这些地区研究土壤水分变化规律，其重要性和迫切性不言而喻。为揭示该地区土壤水分动态变化机理，进一步深入研究人工柠条林生长对土壤水分的影响，在黄土丘陵半干旱区的上黄生态试验站进行了土壤水分垂直变化的研究。本文在分析2002年至2006年黄土高原丘陵半干旱区宁夏回族自治区固原市原州区河川乡上黄生态试验站多年生柠条林地和多年撂荒地的土壤水分监测资料的基础上，研究了黄土丘陵半干旱区多年生柠条林地的土壤水分垂直变化特征，采用室分析方法，建立了柠条林地土壤水分随深度变化的数学模型：WC=ae^-k₁h-ce^-kh+f其中：a>0，c>0，k₁>0， k>0。该模型为通用模型，在不同降水条件下有不同的参数条件和表达式：（1）降水充足条件下，模型参数要求满足k> k₁>0。（2）对于含水量很低的干旱土壤，有降水进入时，模型参数要求满足k₁> k>0。（3）在较长时间没有降水补给时，模型简化为WC=-ce^-kh+f， c>0， k>0。（4）土壤吸附力极强时，土壤水分既不能被蒸发（或蒸发量很少），亦不能被植物根系利用，当有降水进入土壤时，土壤迅速吸附，浅层土壤水分得到补充，模型简化为：WC=ae^-k₁h+f， a>0，k₁>0。通过应用上述模型对实测数据进行拟合，拟合优度R2符合统计学要求，拟合误差较小。结果表明：1、对2002年到2006年的柠条林地土壤水分资料分析结果表明，雨季始末的土壤水分差异较大，这种差异主要集中在0-210cm，丰水年（2003年）这种差异延伸到270cm，在偏旱年份，生长季开始到雨季来临时段和雨季结束到生长季末时段，浅层（0-50cm）土壤水分有一定的变化，深层土壤水分几乎没有变化。而丰水年降水量比较大，土壤水分入渗量大，导致下一年生长季初土壤含水量较高，一直到雨季来临，土壤水分在0—270cm差异都很大。2、在同一时段、相同土层下，撂荒地土壤水分明显高于柠条林地，撂荒地最大入渗深度为2.3m，0-390cm土层深度内，撂荒地土壤储水量明显多于柠条林地储水量，二者之差在丰水年及其以后的一年初期差异减小，其他时段则在1600mm上下波动。3、根据上述土壤水分变化规律，建立了土壤水分随土壤深度变化（垂直变化）的数学模型，以反映不同降水条件下人工柠条林地土壤水分的垂直变化随时间演化过程，通过与实测数据进行拟合，其拟合优度符合统计学要求，表明它能够客观地反映降水入渗垂直变化过程。4、利用上述模型对同一时段和同一深度的撂荒地土壤水分和柠条林地差值垂直变化也可以很好地进行模拟，与实测数据进行拟合，取得了良好结果，拟合度符合统计要求。上述研究结果，为合理经营黄土丘陵半干旱区柠条人工林地，建立稳定植被提供了很好理论基础，对可持续利用、合理经营和管理柠条林地土壤水资源具有重要意义。