本文选择晋西黄土区蔡家川流域5种不同林分密度(1125,1475,1900,2675,3050株/hn2)的刺槐林作为研究对象,通过对各林地进行气象资料收集、每木检尺、树干解析以及土壤水分状况测定,研究了不同密度刺槐林各林龄阶段(3—30a)单株和林分各生长指标(单株胸径、单株树高、单株材积、单株生物量、林分蓄积量、林分生物量、林分生产力)的生长规律、不同季节和不同年份(2005—2018年)土壤水分时间变化特征,并分析了土壤水分与林木生长的相关关系,建立了刺槐人工林水分生产函数,探索了基于水分生产函数的林分密度调控,为确定研究区现有土壤水分条件下,刺槐林不同林龄阶段的适宜林分密度提供理论支撑。主要结论如下:(1)研究区土壤水分的年际和季节变化与年降水量保持一致,土壤水分季节变化分为平稳期、波动期、积累期和消退期4个时期;林分密度对0—200 cm 土层的土壤储水量的月变化和年变化均具有显著性影响(P<0.05),其中,低密度(1475株/hm2)刺槐林的土壤储水量显著高于高密度(>1900株/hm2)刺槐林:随着林龄的增长(3—30a),林分密度对刺槐单株胸径、树高、材积总生长量的抑制作用逐渐增强,其中对胸径和材积的影响程度最为明显。(2)在1125～3050株/hm2的密度范围内,林分密度对刺槐各生长指标(单株胸径、单株树高、单株材积、单株生物量、林分蓄积量、林分生物量、林分生产力)均具有显著性影响(P<0.05)。对于单株林木而言,林分密度越大,胸径、树高、材积总生长量和单株总生物量越小,平均生长量与连年生长量的交点出现年份越早(即快速生长期越短);对于刺槐林分而言,林分密度越大,林分总蓄积量、总生物量和生产力越大。(3)根据林龄、林分密度和年土壤储水量,分别构建刺槐单株胸径、单株材积、单株生物量、林分蓄积量、林分生物量水分生产函数,明确了年土壤储水量与林木生长量之间的相关关系。经过分析计算可知,为达到研究区供水和耗水的水量平衡,建议研究区今后的刺槐林分生长经营目标以刺槐林分蓄积量年增量不高于2.6 m3/hm2为宜。以此经营目标为例,利用水分生产函数计算得出刺槐林10-25 a林龄范围内适宜林分密度范围如下:林龄为10a的适宜林分密度为2106株/hm2;林龄为15 a的适宜林分密度范围为1350～1419株/hm2;林龄为20 a的适宜林分密度范围为985～1072株/hm2;林龄为25 a的适宜林分密度范围为771～863株/hm2。综上所述,利用以林龄、林分密度和年土壤储水量构建的水分生产函数可以有效确定刺槐林各龄阶的适宜林分密度范围,为研究区刺槐林密度调控提供理论指导。