水分是影响植物生长、生活和分布的关键因子,尤其是在干旱半干旱地区。对干旱半干旱地区植物进行水分来源分析,有助于理解该地区植物对干旱环境的适应。毛乌素沙地不仅是我国沙地的重要组成,也是一个气候、植被和地貌等多层次生态过渡地带。目前,对毛乌素沙地的研究主要集中于沙漠化土地的防治与恢复,对植物水分利用策略及固沙植被组合还未有较多研究。因此,本文以毛乌素沙地南缘主要人工固沙植被沙地柏(Sabina vulgaris)、油蒿(Artemisia ordosica)、羊柴(Hedysarum leave)和紫穗槐(Amorpha fruticosa)为主要研究对象,使用直接线性相关法和多源线性混合模型对其氢稳定同位素进行分析,探究4种人工固沙植物生长季不同阶段水分利用策略及对降水的响应。主要研究结果如下:(1)在生长季不同生长阶段,4种类型固沙植被恢复区土壤水分含量差异显著,生长旺季显著高于生长季初期、末期。生长季初期和生长旺季,土壤水分含量随土层深度的增加表现出先升高后降低的趋势,生长季末期土壤含水量随着土层深度的增加变化不明显或有所减少。不同类型固沙植被恢复区土壤水和植物样中δD值差异明显,生长旺季植物样δD值低于其他两个生长时期,表层土壤水δD值较集中,随土壤深度加深δD值下降,且δD值差异较大。对植物水分利用来源和比例的分析表明,生长季期间油蒿的水分利用来源主要为0~40 cm浅表层土壤水和100 cm以下土壤水及地下水。羊柴生长季初期和生长旺季与同时期油蒿水分利用来源较为一致,而生长季末期利用不同深度土壤水分的比例较为平均。沙地柏生长季初期以40~60cm土壤水为主要水分来源,生长旺季主要水分来源深度下移至80 cm以下,生长季末期水分来源较为平均。紫穗槐除生长旺季水分来源较为平均外,生长季初期、末期主要利用80 cm土层以下土壤水。四种固沙植物对80 cm以下土壤水均有不同程度利用,但紫穗槐和沙地柏主要利用深层土壤水,羊柴和油蒿对深层和浅层土壤水分均有利用。为避免固沙植物水分利用之间发生竞争,紫穗槐和沙地柏、油蒿和羊柴不宜混合搭配。(2)降水后4种人工植被恢复区土壤水和水分利用效率均有显著变化。土壤表层含水量增加,显著高于其他土壤深度,水分随时间推移逐渐下渗,二次降水第一天后深层土壤水增加,显著高于表层及其他土层。土壤水同位素降水前表层δD值较高,随土壤深度增加逐渐降低。植物茎水与表层土壤水同位素δD值雨后随降水同位素δD值变化,每次降水后同位素组成向降水同位素值靠近。深层土壤水同位素δD组成受降水和植物水分利用共同影响。降水后固沙植物水分利用策略发生不同程度改变。降水前油蒿主要利用0~60 cm土壤水,其余三种植物主要以60 cm以下土壤水及地下水为主要水分来源。降水后油蒿增加了对40 cm以下深层土壤水的利用,在土壤水恢复至降水前后转而利用表层土壤水,沙地柏、羊柴和紫穗槐雨后表层土壤水贡献率增加,紫穗槐主要利用0~40 cm土壤水,沙地柏增加了40~60cm深度土壤水贡献率,羊柴同时利用表层土壤水和地下水。