本研究以秦岭南坡火地沟流域、秦岭北坡蒿坪流域为典型,通过分析秦岭南、北坡水源涵养林区小流域水质年际、季节性变化规律及其趋势,以及导致水质变化的主要原因,探讨森林生态系统水质效应年内与年际的变化特征,并运用主成分分析法对溪流水水质进行综合评价,筛选出水质最佳的月份,旨在为城乡供水水库蓄滞优质水的时机选择提供依据。结果表明:（1）秦岭南坡大气降雨月平均pH值以及月平均Cd、Zn、Pb浓度均高于北坡,NO₃^-、NH₄⁺、SO₄^2-则低于北坡。2008-2017年秦岭南坡大气降雨pH值、Zn浓度呈降低趋势,SO₄^2-、PO₄^3-、Na⁺、Ca²⁺浓度呈增大趋势,NO₃^-、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Cd、Pd浓度无明显变化趋势。2012-2017年秦岭北坡降雨pH值呈增大趋势,NO₃^-、NH₄⁺、SO₄^2-、Ca²⁺、Cd、Zn、Pd浓度呈降低趋势,PO₄^3-、K⁺、Na⁺、Mg²⁺浓度无明显变化趋势。相同年份秦岭北坡降雨pH值均小于南坡,NO₃^-、NH₄⁺、SO₄^2-、PO₄^3-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cd、Zn、Cd浓度均高于南坡。依据过去变化特征及其影响因素,预估秦岭南坡降雨pH值今后有降低趋势,SO₄^2-浓度有升高趋势,秦岭北坡降雨pH值则有升高趋势,NO₃^-、NH₄⁺、SO₄^2-浓度有降低趋势。（2）秦岭南坡溪流水pH值秋季较低,NO₃^-、SO₄^2-、PO₄^3-、Cd、Pd浓度春季较高,NH₄⁺、K⁺、Ca²⁺、Zn浓度秋季较高,Na⁺、Mg²⁺浓度冬季较高。秦岭北坡溪流水pH值秋季较低,NO₃^-、PO₄^3-、Cd、Pd浓度春季较高,Ca²⁺浓度夏季较高,NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Zn浓度秋季较高,SO₄^2-、Mg²⁺浓度冬季较高。秦岭南坡溪流水月平均pH值高于北坡,1-12月秦岭北坡溪流水NO₃^-、NH₄⁺、SO₄^2-、Cd、Zn、Pb浓度总体高于南坡。（3）秦岭南坡溪流水pH值以及NO₃^-、K⁺、Zn、Pd浓度年际变化呈降低趋势,SO₄^2-、PO₄^3-、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cd浓度呈增大趋势,NH₄⁺浓度无明显变化趋势。依据过去变化特征及其影响因素,预估秦岭南坡溪流水pH值和NO₃^-、K⁺、Zn、Pd浓度将有降低趋势,SO₄^2-、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cd将有增大趋势。2012-2017年秦岭北坡溪流水pH值以及PO₄^3-浓度呈增大趋势,NO₃^-、NH₄⁺、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺、Zn、Pd浓度呈降低趋势,K⁺、Na⁺、Cd无明显变化趋势。（4）除K⁺外,秦岭南、北坡在年际和年内森林对降雨pH值总体均有调升作用,森林对降雨中NO₃^-、NH₄⁺、SO₄²、PO₄^3-、Cd、Zn、Pd总体有吸附作用,降雨对森林中Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺总体有淋洗作用。2012-2017年秦岭北坡森林对降雨pH值的调升作用小于南坡,对降雨NH₄⁺的吸附作用大于南坡,对PO₄^3-的吸附作用小于南坡。（5）通过主成分分析法评价溪流水水质得出,在相同年份或月份,秦岭南坡溪流水水质均优于秦岭北坡。秦岭南坡溪流水水质在1月最佳,秦岭北坡溪流水水质在11月最佳。2015-2017年秦岭南坡溪流水水质处于较优水平。