森林生态系统是陆地生态系统的重要组成部分之一，具有土壤保育、涵养水源、改善水质、保护生物多样性等多种生态系统服务功能。本研究以兴隆山三种人工林(华北落叶松(Larixprincipis-rupprechtii)，青海云杉(Piceacrassifolia)和油松(Pinus tabuliformis))和四种天然林(青杄(Piceawilsonii)，白桦(Betulaplatyphylla)，山杨(Populus davidiana)和杜鹃灌丛(Rhododendron community))为研究对象，评价不同森林生态系统的土壤保育功能、水源涵养功能和树木耗水特性及其与环境因子的关系。通过研究不同林分“叶片-凋落物-土壤”之间的养分循环过程，以及土壤理化性质之间的相互关系，来了解不同林分的土壤保育功能；通过检测不同林分的穿透雨、树干径流和土壤渗透液中酸性阴离子(NO3?， SO42?，Cl?)和金属阳离子(K+，Ca2+，Na2+，Mg2+，Fe3+，Pb2+，Cu2+，Cd2+)含量的变化，来评价不同森林生态系统的水源涵养功能；通过分析华北落叶松的耗水特性及其与环境因子之间的关系，来了解流域生态系统的水量平衡问题。具体研究结果如下：
　　(1)树木叶片-凋落物-土壤之间存在着耦合关系，土壤养分含量与叶片、凋落物的碳氮比和碳磷比有显著的相关性，较高的碳氮比(C:N)、碳磷比(C:P)阻碍凋落物的分解过程。三种人工林中，油松的叶片和凋落物层中有机碳、碳氮比、碳磷比均高于华北落叶松和青海云杉，而在四种天然林中，杜鹃灌丛和青杄显著高于白桦和山杨。因此，在三种人工林中，华北落叶松和青海云杉比油松能够显著提高土壤养分，在四种天然林中，青杄和杜鹃灌丛比山杨和白桦能显著提高土壤养分。此外，土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和速效养分(铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3?-N)、速效磷(AP)和速效钾(AK)显著提高了土壤持水量、总孔隙度和毛管孔隙度，降低了土壤容重，使土壤具有较大的孔隙度，能提高土壤的蓄水能力。
　　(2)针叶树种(青杄、华北落叶松、青海云杉和油松)在植被层对酸性阴离子和金属阳离子的富集能力强于阔叶树种(白桦、山杨和杜鹃灌丛)；所有林地的土壤渗透液中NO3?，Cl?，K+，Mg2+，Fe3+，Pb2+，Cu2+和Cd2+含量从土壤表层到深层都呈总体下降趋势，同时这些离子也集中在土壤表层(除了Cu2+和Cd2+富集在深层土壤)。所有林分土壤渗透液中SO42?，Ca2+和Na+含量均呈现由表层土壤向深层递增的趋势，且SO42?和Na+集中在深层土壤中，而Ca2+离子集中在表层土壤中。除油松林和山杨林外，其他针叶林土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量高于阔叶林，表明针叶林的土壤和凋落物层具有较强的离子清除和吸附能力。因此，在植被层，针叶树种对大气污染物的吸附和富集能力强于阔叶树种。在土壤层，青杄林、华北落叶松林和青海云杉林的污染物富集能力强于油松林，山杨林强于白桦林和杜鹃灌丛。
　　(3)华北落叶松在日尺度上，净辐射(Ra)、空气温度(AT)、空气湿度(AH)、饱和水汽压差(VPD)和风速(WS)在白天与树干液流速度呈显著正相关，而在夜间与树干液流流速无显著相关性。在月尺度上，净辐射(Ra)、空气温度(AT)、饱和水汽压差(VPD)和风速(WS)与林分耗水量呈显著正相关，而降水量(Pr)与林分用水量呈显著负相关。结果还表明，除阴雨天外，华北落叶松林在整个生长季节的日蒸腾量随着净辐射(Ra)的增加而持续增加，并且6月至10月，树木由于受到水分胁迫的影响，树干液流速度与气象因子表现出明显的滞后现象，而处于萌发和快速生长阶段的5月份，夜间耗水量和白天耗水量之间无显著相关关系。此外，由于兴隆山山地生态系统的气温相对较低，整个生长季节林分耗水量只有151.05mm左右，且没有出现明显的光合“午休”现象。
　　综上所述，人工林的土壤保育和水源涵养功能依次为：华北落叶松林＞青海云杉林＞油松林，天然林的土壤保育和水源涵养功能依次为：青杄林＞杜鹃灌丛＞山杨林＞白桦林。因此，在半干旱地区山地生态系统中，华北落叶松、青杄和青海云杉可作为适宜的人工造林树种，来提高森林生态系统的生态服务功能。研究结果可为半干旱山地森林生态系统的土壤保育、人工造林、水资源管理和森林资源恢复措施的实施提供理论指导。