土壤特性具有时空变异性,人类活动对土壤质量的时空变异具有深刻影响。退耕还林还草是人为改良生态环境的一项重要措施,土壤理化特性、气候环境状况、植被类型及其生物学特性对该措施的有效性具有深刻影响,因此,充分把握这些因子的综合影响趋势,因地制宜地进行植被恢复工程显得十分重要。针对这一现象,本研究以黄土高原不同植被恢复年限下的人工柠条地、刺槐林地,以及同一年限不同植被覆盖下的土壤为研究对象,通过对土壤物理性质、化学性质和生物性质的时间演替规律及其空间变异特征进行研究,旨在探明植被恢复年限下人工柠条林地、刺槐林地和同一年限不同植被覆盖下的土壤质量动态变化规律,系统阐明在这两种植被覆盖下的土壤生态系统功能及其物理、化学、生物指标的时空动态变化特征。因此,本研究既是刺槐、柠条以及其它人工林对土壤生态功能的影响研究,也是植被与土壤互动作用下土壤特性的动态变化研究,对合理退耕还林具有重要的理论意义和参考价值。通过对黄土高原植被恢复的总体状况进行实地考察之后,本文选取典型的安塞纸坊沟流域为研究对象,对不同植被恢复年限下的人工柠条地、刺槐林地,以及同一年限不同植被覆盖下的坡面进行土壤样品的采集、各指标的实验室测定、数据整理分析之后,主要得出以下3个方面的结论:(1)柠条、刺槐时间演替过程中的土壤性质变化规律随植被恢复时间的延长,不同指标表现出不同的变化趋势。在土壤物理指标之间,柠条植被下的土壤容重整体上呈减小趋势,土壤含水量无明显变化趋势;刺槐林地的土壤容重和含水量均呈先增加后减小的趋势。在土壤化学指标中,柠条、刺槐林地的土壤有机质、全氮、矿化态氮、速效磷和速效钾均呈增加趋势,而土壤pH值为减小趋势,且刺槐林地的减小幅度较柠条大;全磷在刺槐林地呈现增加趋势,在柠条林地呈减小趋势。土壤酶活性与养分密切相关,由于刺槐林地的土壤养分优于柠条地,所以除蔗糖酶活性之外,其它3种酶的活性均是刺槐地大于柠条地。由相关性分析可知,蔗糖酶活性和脲酶活性的变化可用来衡量刺槐林地土壤质量随植被恢复年限的变化状况,并且蔗糖酶活性优于脲酶活性;柠条林地则可以用碱性磷酸酶活性、过氧化氢酶活性和蔗糖酶活性来衡量土壤质量随柠条生长的变化状况,且用碱性磷酸酶活性最具代表性。(2)坡面尺度不同植被覆盖下土壤性质的空间变异特征随着坡长的增加,不同植被覆盖下的砂粒、粉粒、粗砂粒及容重均呈现出波浪式变化趋势,而土壤含水量则表现出剧烈的波浪式变化趋势。在柠条、刺槐和坡耕地土地利用下,除pH值最低外,刺槐林地的有机质、全氮、全磷及各种速效养分含量均为最大值,柠条地除全磷和pH值低于坡耕地之外,其它养分含量居中。刺槐、柠条和坡耕地在坡面尺度下,沿坡面土壤养分的变异程度除全磷处于弱变异性之外,其它均处于中等变异性。刺槐林地中脲酶、碱性磷酸酶,过氧化氢酶和蔗糖酶活性与柠条和坡耕地相比均处于最活跃状态,4种酶活性分别是柠条林地酶活性的2.6、1.6、1.1和2.5倍,是坡耕地的6.1、6.4、1.3和37倍。在刺槐、柠条和坡耕地三种植被下,几种酶活性顺序为刺槐﹥柠条﹥坡耕地。根据Nielsen的划分标准,除过氧化氢酶在三种植被下处于弱变异性,坡耕地的蔗糖酶处于强变异性之外,其它均为中等变异,说明蔗糖酶活性在坡面尺度上受植被影响最大。(3)不同植被覆盖下的土壤质量特征不同植被对土壤物理指标的影响程度不同,柳树对土壤容重影响最大,柏树有利于土壤颗粒组成的良性循环,同时在保水性方面也优于其它几种植被。柏树地土壤养分特别是氮素较其它林地高,而各林地全磷含量差异不明显。不同植被下,同一种土壤酶活性不同,同一植被不同酶活性也不尽相同。土壤脲酶活性表现为柳树﹥柏树﹥铁杆蒿索芭﹥柠条﹥小叶杨﹥对照,过氧化氢酶与植物根系有关,其活性大小顺序为小叶杨﹥柠条﹥柳树﹥柏树﹥铁杆蒿索芭﹥对照,碱性磷酸酶活性顺序为,柳树﹥柏树﹥柠条﹥小叶杨﹥铁杆蒿索芭﹥对照,表征碳循环的蔗糖酶活性大小顺序,柏树﹥柳树﹥柠条﹥小叶杨﹥铁杆蒿索芭﹥对照。