针对黄土高原人工林结构不合理、生长不良及可持续性差等问题，重点聚焦定西龙潭流域立地条件下整地方式和林分结构调整对人工林水碳耦合效应，小流域尺度林分结构空间优化格局识别及生态效应，以及区域及国家尺度上的人工林生长衰退特征及林分调整的水碳效应。结果表明:1)立地条件下，间伐明显提高人工油松林的净降雨量、降雨利用效率和生物量，且间伐显著提高林地浅层土壤含水量和土壤表层细根生物量，而对深层土壤水影响较小。与反坡台油松林相比，间伐能显著改善鱼鳞坑油松林的土壤水分条件。2)小流域尺度上，油松鱼鳞坑的土壤多功能性高于油松反坡台。油松—反坡台小区的减流减沙效益最高，鱼鳞坑和反坡台的土壤含水量均显著大于对照样地，鱼鳞坑土壤含水量显著大于反坡台。3)区域上，由于撂荒及损坏的梯田区域的还林及农林混合种植模式的推广实施，黄土高原坡改梯整地工程下用地转移类型主要是耕地与草地林地化；人工林生长和导水功能的解耦现象导致生长发生衰退且具有空间南北分异特征；全国尺度上人工林间伐显著增加了表土层和底土层有机碳含量，轻度和中度间伐均显著增加了表土层和底土层有机碳含量，重度间伐下有机碳的降低可能与枯落物和根系密度的降低有关，另外干旱半干旱区域(低经度、高纬度、低降雨、低年均温)人工林间伐会产生比湿润区域更高的土壤碳收益效果。