本项目通过基础分析、理论探索、机理分析、模型方法、方法应用等手段探讨了中国干旱半干旱地区植被与水循环的相互作用机理。首先对中国北方黄淮海地区水资源概况、水生态问题进行了基础分析，并对Budyko水热耦合平衡原理、Eagleson生态水文理论和二元水循环理论进行了理论探索；其次对黄河流域、海河流域和内陆河流域植被特征（NDVI、植被覆盖度）与水循环要素（降水量、蒸发量、径流量、土壤水分等）之间的关系，以及水热耦合平衡原理与蒸发互补原理之间的关系进行机理分析。在此基础上，提出Budyko水热耦合平衡模型中植被特征的数学表达，并基于Eagleson 生态水文理论分析植被与流域水文要素的动态平衡关系。在水热耦合平衡理论与生态水文模型的耦合研究的基础上，提出气候-植被-水循环预测模型，并探讨了未来气候变化条件下，特定气候变化情景下流域的生态水文响应。项目通过对所研究的耦合模型与分布式水文模型结果的对比，分析了流域水文模型中不同的土壤植被参数化方法对模拟结果带来的影响，同时基于覆被状况探讨了我国北方森林与草地植被系统的减碳效应。