祁连山位于欧亚大陆中心，是我国高大山系之一，环境独特、生态系统脆弱，是我国的重点区域和自然保护对象。祁连山水源林在维持整个河西走廊社会-经济-生态复合系统的健康和稳定，以及祁连山各条内陆河径流总量稳定方面起着决定性的作用。在祁连山水源涵养林林分结构中，各种相同或不同的结构彼此关联、相互依从，决定着森林功能的发挥。如果森林结构组成不良或资源量不足，就不能发挥良好的功能，从而严重制约本地区水资源供需，对经济社会发展会产生不利的影响。本文依托国家林业局公益性行业科研专项“典型森林生态系统样带监测与经营技术研究（200904022）”和“西北高寒山地针叶林碳氮水耦合观测、模拟与应用技术（201104009-08）”项目，在祁连山西水林区开展水源涵养林结构与功能研究，进一步拓展和完善水源涵养林结构和生态功能关系的研究技术体系，以期为祁连山水源涵养林建设和生态环境可持续发展提供科学依据。研究内容包括祁连山西水林区青海云杉林群落结构特征、种群结构特征、空间结构特征以及青海云杉林保育土壤功能、涵养水源功能等，主要研究成果如下：青海云杉群落成层现象明显，可划分为乔木层、灌木层、草本层及苔藓层4个层次。乔木层是群落的最主要层次，整体而言其垂直高度结构复杂性要大于灌木层和草本层，苔藓层较为发达；青海云杉种群胸径级频率分布呈“倒J”型，胸径级随个体数的变化符合对数方程y=-219.32ln（x）+482.67（R2=0.9638，P＜0.01），胸径分异指数为0.48，种群个体胸径差异属明显分异；青海云杉DBH≥1cm对应的树高结构多度呈“单峰”形，主要集中在高度级小于4-6m，占到总多度的60.00%，高度偏小，小树较多，中树占有一定的比例，大树较少；青海云杉树高级频率分布呈“间歇”型，不同高度级与个体数之间可用二次方程y=0.975x2-31.23x+285.1（R2=0.603，P＜0.01）进行较好的描述，树高分异指数为0.55，高度差异属明显分异；胸径和树高两者之间符合对数方程y=5.912ln（x）-4.2493（R2=0.603，P＜0.01）；青海云杉冠幅级与个体数之间可用三次方程y=5.3176x3-91.759x2+408.88x-173.87（R2=0.8355，P＜0.01）进行很好的拟合，冠幅分异指数为0.53，种群个体冠幅差异亦属明显分异。总体上看，青海云杉幼苗较为丰富，天然更新能力强，目前表现为成熟稳定型种群。青海云杉直径分布为典型的异龄林直径结构，顶级群落呈单种聚集，空间隔离程度为零度混交，直径大小比数和树高大小比数平均数均为0.49，生长上处于中庸状态，大小分化程度一般，角尺度呈正态分布，其平均值为0.526，从林分水平分布格局上看，青海云杉分布是团状分布，开敞度大小为1.667，生长空间很充足。通过对青海云杉林保育土壤功能研究表明，青海云杉林林地的土壤容重平均值均在0.74g/cm3以上，由表层到底层变异系数在39.02%～14.46%之间。说明植被对上层土壤容重的影响较大；林地土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度平均值分别为63.86%、49.02%和13.72%，表明祁连山西水林区青海云杉具有较好的透水性；土壤总孔隙度平均值表现为灌木青海云杉林>藓类青海云杉林>草类青海云杉林>青海云杉更新地>无林地；在青海云杉林分布的海拔梯度上，0-40cm土层土壤有机质、全氮及全磷平均含量高海拔高于低海拔，而且高海拔与低海拔差异显著（p<0.05）；土壤全钾和速效钾含量则是高海拔低于低海拔，差异亦显著（p<0.05）；速效磷含量随海拔升高没有明显的变化规律，而且海拔间的差异不显著（p＞0.05）；土壤pH值大小随海拔的升高不断减小，但海拔间的差异不显著（p＞0.05）；在不同土层深度，0-10cm土层土壤有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾平均含量均大于10^-20cm和20-40cm土层含量，而且0-10cm土层含量显著大于20-40cm土层含量（p<0.05）；土壤pH值大小和全钾含量则随土层深度增加，其数值不断增加，pH值在0-10cm土层与20-40cm差异显著（p<0.05），全钾含量在不同土层差异均不显著（p＞0.05）；土壤养分和pH值的相关性分析表明，在碳、氮、磷、钾营养元素循环中，土壤pH值和土壤有机质可能作为首要限制因子来影响青海云杉群落养分供应。青海云杉林林冠截留、茎流和穿透水量分别是139.1、1.97和253.14mm,林冠截留率、茎流率、穿透率分别为35.28％、0.049％和64.21％，当林外降水量大于0.8mm时才观测到林内穿透雨，而大于12.60mm时，才观测到树干茎流；不同森林类型枯落物层现存量，青海云杉林为33.12T/hm2，其中以藓类云杉林最大为45.68T·hm^-2·a-1，云杉林更新地最小为22.04·hm^-2·a-1，灌木云杉林和草类云杉分别为34.19T·hm^-2·a-1和30.57T·hm^-2·a-1。青海云杉林各有林地蓄积量、最大持水率（饱和持水率）和最大持水量以灌木云杉林为最高，分别为34.19t/hm2、149.11%、117.88t/hm2（相当于11.79mm水深）；各有林地均高于无林地。在降水条件下，枯落物层开始截留降雨到吸水饱和的全过程分为截留阶段、渗透阶段和饱和阶段；青海云杉林林地各层饱和持水量均值分布在72.16%～149.11%之间；非毛管持水量均值在10.37%～18.43%之间。土壤非毛管持水量分布规律为藓类云杉林＞灌木云杉林＞草类云杉林＞更新林地＞无林地；有林地土壤入渗速率均高于无林地。无林地的渗透系数K10最小值为0.6mm/min,有林地土壤渗透系数从大到小的顺序灌木云杉林、藓类云杉林、草类云杉林、更新林地、无林地。土壤渗透系数（K10）分别比无林地提高了了54.83倍、44.0倍、32.6倍、11.3倍。无论在旱季还是雨季,有林地各土壤表层、中间层次和底土层各层土壤含水量都明显高于无林地,各土层含水量均值大小表现为:灌木云杉林>青海云杉林>草类云杉林>云杉林更新地>无林地。