本文选择黑河流域祁连山水源涵养林区为研究区域，在进行大量野外观测试验的基础上，以山区植被带水热平衡为主线，对祁连山水源涵养林的气候和水文效应及生态功能进行了研究。从水平和垂直两个方向上比较了水源涵养林内和林外小气候特征的差异，旨在阐述特定的气候环境孕育了典型的山区植被，而典型植被的生长发育反过来又对其生存的气候和水文环境产生着影响。从植被影响大气降水分配格局的角度出发，分不同植被类型观测和估算了系统的蒸散发，并以此为基础，概算了试验流域的水量平衡，分析了出山径流的形成过程。从植被冠层影响土壤-植被-大气系统能量输入、降雨淋溶作用带来林地养分输入及森林生态系统的碳固存等方面入手，探讨了水源涵养林和气候、水文及生态的相互作用过程，并对水源涵养林的生态功能的价值进行了初步评价。主要结论如下：　　 1.祁连山水源涵养林具有降低气温、增加湿度的气候效应。在水平方向上，林内空气温湿度低于林外；在垂直方向上，从近地表到冠层气温和湿度随高度而降低；净辐射和蒸发潜和风速则随高度而增加。林冠下净辐射和蒸发潜同林冠上的比值均在0.4左右，恰好同观测点的林分郁闭度值0.6相对应，说明太阳短波辐射能量传输经过林冠层的吸收后，就已经衰减了大半。　　 2.祁连山水源涵养具有增加降水量的气候效应。在同一海拔的阴坡森林区，林内降水量同林外相比增加1.8％；在同一海拔、不同坡向，阴坡森林区比阳坡草地区降水量大5％左右；在同一坡向、不同海拔，降水量随海拔升高增加，其中在森林上线梯度较大。　　 3.祁连山森林区降水特征在时间分布上表现为季节性降水为主，84.5％集中在雨季(5-9月份)；从量级上看以小雨为主，85％的日降水量＜10mm；从形态上讲以降雨为主，占93.5％。祁连山森林区河川径流特征参数中离差系数Cv较小(0.2左右)，不均匀系数C1较大(0.5左右)，说明径流量的年际变化较小，年内变化较大，径流量90％左右集中在雨季。　　 4.在林旁草地试验中，将基于小时数据的Penman-Montieth方程模拟结果同Lysimeter的测算结果和同期的降水量比较发现，Lysimeter对于累积蒸散量的测量结果更切合实际。在夏雨季供水条件相对充足时，Penman-Montieth方程计算的累积蒸散同Lysimter测量的累积蒸散值相比非常接近。此外，在月统计尺度上，用Φ20cm水面蒸发器测得的蒸发潜预测草地月实际蒸散量也具有相当的可靠性。　　 5.流域水量平衡的结果显示：2005年排露沟流域降水输入中有81.4％用于蒸散；1.4％储存于土壤中；17.2％汇集成河川径流。径流概算值同实测值相比较误差为11.6％。对径流贡献最大的是位于海拔2930～3240m的青海云杉林带，占43.7％；其次是海拔3350m以上的高山灌丛和裸岩带，占20.7％；而占流域面积1/3以上的牧草地对流域径流的贡献率只有11.9％。　　 6.祁连山水源涵养林具有改善土壤结构、增加林地养分和碳固存作用的生态功能。亚高山灌丛草甸土和山地灰褐土容重小、非毛管孔隙度高、土壤结构良好、渗透能力强。降水经过林冠以后，淋溶导致透过雨中离子总量增加一倍，因此向林地输入大量的养分。净初级生产力NPP的估算显示，森林草原植被带在祁连山区五个自然植被带中固碳功能最强；参照生态系统服务功能的综合评价方法，对祁连山水源涵养林生态效能进行了综合评价。　　 7.因SVAT模型参数化的需求，测算了排露沟流域灌丛和草地生物量；估测出青海云杉叶面积指数和活动层的反射率。　　 8.SHAW能量平衡结果显示：下垫面接收到的净辐射能量的62.1％耗于下垫面同大气之间的湍流热交换；而用于驱动系统蒸散发的潜热通量仅占34.5％，据此，祁连山区半阴坡草地生态系统的波文比约为1.8。水量平衡结果显示：研究时段上总降水量609.6mm，SHAW模型模拟的系统总蒸散量为568.2 mm，占93.2％，同lysimeter实测的累积值非常接近；模拟结果也说明祁连山区草地对河川径流的贡献很小。