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黄土高原水蚀风蚀交错带自然环境和地形地貌独特，是黄土高原土壤侵蚀最严重的区域，必须采取相应的植被措施进行治理。该区又是典型的干旱半干旱地区，有限的土壤水分决定了其植被承载力十分有限。该区还林还草生态环境建设急需科学的规划来指导实践，不能无序和盲目地进行。为了生态和谐，研究这一区域的最大植被密度就很有必要。然而，由于植被密度对土壤水分变化以及土壤水分胁迫对植被生长影响的关系复杂，目前，土壤水分植被承载力还难以量化。现有经验模型、概念模型，甚至物理模型，因为没有考虑土壤水分亏缺的影响及其反馈，不能反映土壤-植被-大气系统水热循环实际情况，因此在实践中难以应用。
本论文在综合水文和生物地球化学过程模型的基础上，在黄土高原水蚀风蚀交错带建立了土壤水分植被承载力过程模型(SWCCV)。通过六道沟小流域试验验证了典型植被(柠条、沙柳、苜蓿)不同生长阶段和不同土壤类型下的水分循环、蒸腾、密度效应、土壤水分胁迫、根系吸水等过程，本模型具有较好的预测效果。
SWCCV模型的主要特点有：1采用双层蒸散发子模型将植被蒸腾和土壤蒸发分离计算，考虑风对植被蒸腾和土壤蒸发的影响。2将冠层分为受光叶和遮光叶的双源模型，分别考虑它们的蒸腾、辐射传输和光合作用。3考虑土壤水分亏缺条件下，土壤水分对植被蒸腾和光合作用的限制作用，以及用对分区间法循环求解土壤水分限制下的植被承载力。4根据水分、C、N循环的特点，模拟的时间步长分别为小时和天。5利用改进的Molz-Remson根系吸水模型预测土壤各层水分动态分布。
本文的主要结论有：
在SWCCV模型应用中，各种参数如土壤水力参数、植物冠层导度等参数通过简单实用的方法求取。采用Burdine模型预报土壤导水参数、土壤水分扩散率。应用热脉冲技术测定了每种灌木3株枝条生长季的小时树干液流动态，同时测量了土壤水分和环境因子。结果表明，沙地柠条冠层导度与水气压亏缺成对数相关(f(VPD)=cln(VPD)+d)，而沙柳冠层导度与水气压亏缺成冥指数相关(f(VPD)=eVPDf)；它们都与太阳辐射成指数相关(gcmax=aexp(bRn)，gcmax=0.0029exp(0.0008Rn))。当相对可提取水分高于0.4时，它们的冠层导度都基本保持不变，反之，当土壤水分大于凋萎点时，冠层导度成线性下降。
采用无量纲的相对敏感性系数来判断六道沟小流域土壤和地理参数、气候参数、植被参数变化对SWCCV模型结果的影响。由参数敏感性分析发现，模型对土壤质地、土壤表层的密度、土壤深层水分背景值、CO2浓度、生长期气象参数、植物叶碳氮比、初始植被密度、羧化反应的叶氮含量和植被能忍受调萎点的天数等易测量的参数比较敏感，在实际应用中要尽量准确测定。对于较难测量和误差较大的参数敏感性较低，如植被生理参数、深层土壤属性等。因此模型具有一定的稳定性和实用性。
通过柠条、沙柳、苜蓿小区模拟和实验结果对比可以看出，本模型能很好地预测坡面各层土壤水分值、植物LAI和NPP的动态变化。在同一初始条件下，土壤水分植被承载力模拟能很好的反应不同小区土壤水分背景值的差异性并能根据这种差异有效地调整植被密度。当柠条平均茎C=0.88kg/丛时，黄绵土高密度柠条林分(6500丛/hm2)，模拟所能承载柠条密度为2100丛/hm2，低密度柠条林分(1700丛/hm2)，模拟所能承载柠条密度为3400丛/hm2；沙柳平均茎C=0.94kg/丛时，沙地高密度沙柳林分(6000丛/hm2)，模拟所能承载沙柳密度为2800丛/hm2，低密度沙柳林分(2570丛/hm2)，模拟所能承载沙柳密度为3600丛/hm2；黄绵土高密度苜蓿(地上植物量为3.36t/hm2)，模拟所能承载苜蓿植物量为2.58t/hm2，黄绵土低密度苜蓿(地上植物量为2.18t/hm2)，模拟所能承载苜蓿植物量为2.87t/hm2。由以上的模拟结果可以看出，各种实验小区的现有人工植被都存在一定的不合理性。
通过分布式的SWCCV模型对六道沟小流域进行植被承载力模拟，流域的柠条平均承载力为3.46t/hm2，流域的沙柳平均承载力为4.23t/hm2，流域的苜蓿平均承载力为1.57t/hm2。由流域各种特征因子和植被承载力的统计关系表可以得出，除沙柳表层水分以外，植被承载力与其它各种因子都在0.01水平上显著相关。土壤水分与植被承载力相关系数大小关系为：深层土壤水分＞中间层土壤水分＞表层土壤水分。柠条和苜蓿承载力与高程和坡度成负相关，沙柳与高程成正相关，与坡度成负相关。影响这些相关性的主要可能因素是土壤质地、高程及其坡度决定的土壤水分供给关系。
根据六道沟小流域不同植物生理差别和该区植物生长的主要限制因子土壤水分，提出生态恢复应根据现有的研究成果，按照因地制宜、限制因子权重的大小逐步细化的原则，依次进行宜林宜草、林草结合、林草选种、林草量化的治理方案。构建的土壤水分植被承载力过程模型，它的运行反应了土壤水分和植被生长的物理机制，为小流域植被建设量化和细化提供了新的工具及其有效实施提供了有力保障。