以位于山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站所在的蔡家川流域作为研究区域,采用2003年10月21日的Quick Bird影像,提取了研究区的土地利用现状。在研究区域内选取4种不同类型的人工林,调查不同密度林分中乔木的生长状况、草本的生物多样性、枯落物的持水性、土壤的物理特性、降雨时林分内产流产沙量等影响水土保持林生态效益的因素。运用SPSS软件对各项参数进行层次分析和主因素分析,得出各因素影响水土保持林生态效益的权重,建立水土保持林生态效益评价体系,推导出适用于评价该地区水土保持林生态效益指数的计算公式,并利用研究区的实测数据进行检验。利用该计算公式对研究区的水土保持效益进行评价,得出该现有水土保持林生态效益分布图。研究结果表明,林龄相同的条件下,林分的密度对林分生长状况有显著影响。刺槐纯林密度为1325株／hm2、油松林密度为1733株／hm2、侧柏刺槐混交林密度为2089株／hm2时,林分生长状况最佳。在同一林分中,林下草本植物多样性指数和均匀度指数随着林分密度的增加有逐渐减少的趋势。当刺槐林密度为1325株／hm2、油松林密度为1733株／hm2、侧柏刺槐混交林密度为2089株／hm2时,三种林分内草本植物多样性指数分别为2.26、1.88、3.11,均匀度指数分别为0.72、0.63、0.8,是所调查的油松林、刺槐林、侧柏刺槐混交林中地表草本植物多样性指数最高、均匀度指数最大的。不同林分的郁闭度和林下生境差异极大,侧柏刺槐混交林、刺槐林、油松林林下草本植物多样性指数变化范围分别在2.89-3.11、2.01～2.26、1.66～1.88,均匀度指数变化范围0.78-0.8、0.64-0.72、0.58-0.63。侧柏刺槐混交林林内草本植物多样性指数和均匀度指数明显高于油松纯林和刺槐纯林。侧柏刺槐混交林与油松纯林、刺槐纯林比较,混交林林下枯落物储量明显大于纯林。刺槐林下枯落物未分解层所占比例最小,占总储量的29.89%；油松林林下枯落物未分解层所占比例最大,占总储量的54.25%；混交林林下枯落物未分解层占总储量的31.25%。枯落物最大持水率由大到小的排列顺序依次是刺槐林(213.47%)>侧柏刺槐混交林(172.78%)>油松林(147.91%)>侧柏林(135.76%),说明阔叶林林下枯落物的持水性优于针叶林。刺槐林地土壤非毛管孔隙度,表层0-20cm达9.77%-10.56%,20-40cm土层为6.16%-8.02%,40-60cm土层为5.5%～7.14%。而油松纯林0-20cm、20-40cm、40-60cm土层的非毛管孔隙度分别为8.81%～10.43%、5.84%～7.94%、3.05%～6.25%。侧柏刺槐混交林0-20cm、20-40cm、40-60cm土层的非毛管孔隙度分别为4.85%-7.08%、4.05%～6.12%、4.25%-5.15%；刺槐林地土壤各层非毛管孔隙度大于侧柏林和侧柏刺槐混交林。各林分林地表层土壤饱和导水率分别为：刺槐林6.07mm／s、油松林7.04 mm／s、侧柏刺槐混交林6.21 mm／s。刺槐林对降雨的截留率保持在17.27%-20.66%,油松林对降雨的截留率保持在7.23%-14.46%,次生林对降雨的截留率保持在10.44%-18.55%。不同林分的径流模数和侵蚀模数差异很大,径流模数分别为：草地(830.54 m3·km-2)、人工油松林(665.36 m3·km-2)、人工刺槐林(520.7 m3·km-2)、次生林(459.6m3·km-2)；侵蚀模数分别为：草地(1304 t·km-2.a-1)、人工油松林(840.77 t·km-2·a-1)、人工刺槐林(694.86 t·km-2·a-1)、次生林(600.2 t.km-2·a-1)。混交林内径流模数和侵蚀模数是最小的,对降水的拦蓄效果是最好的利用测定的造林模式、草本生物多样性指数、非毛管孔隙度、土壤饱和导水率等等10个指标,采用层次分析法,在确定个指标权重的基础上建立的生态效益指数计算公式为：