在甘肃泾川县官山林场中沟小流域,以林龄25年以上的人工刺槐林为研究对象,采用林分结构调查法、室内浸泡法、土壤剖面调查法、及土壤水分-物理性质测定等方法,按不同林分密度划分为6个密度(750株/hm2、1227株/hm2、1600株/hm2、2196株/hm2、3780株/hm2、4563株/hm2),研究不同林分密度条件下林地枯落物层与土壤层的生态水文特征,揭示不同密度人工刺槐林枯落物层的持水性特征、土壤物理特性、持水能力及渗透性特征,深入了解人工林植被与土壤及枯落物生态水文功能相互关系,为该地区合理经营人工林利用有限的水资源,科学建设森林植被提供理论参考,主要研究结论如下:(1)6种密度人工刺槐林枯落物的总蓄积量变动范围在8.09~13.40t/hm2之间,随着林分密度的增加,林下枯落物呈现先增大后减小的趋势,林下未分解层蓄积量占总蓄积量的百分比大致呈现逐渐增加的趋势,其变化范围为41.00%~62.83%,而半分解层所占比例逐渐减小,变化范围为37.17%~59.00%。不同林分密度枯落物的未分解层和半分解层的持水过程基本相似,不同密度刺槐人工林枯落物持水速率与浸泡时间的幂函数关系较为显著。各样地枯落物总有效拦蓄量的变动范围为:8.03~33.4 t/hm2,整体表现为随着林分密度的增加,有效拦蓄量呈现先增大后减小的趋势,且未分解层比半分解层有效拦蓄量高。(2)随着林分密度变化,不同林分密度土壤平均容重总体表现为750株/hm2>1227株/hm2>1600株/hm2>2196株/hm2>4563株/hm2>3780株/hm2;土壤总孔隙度与非毛管孔隙度均值分别为3.96~12.00%、44.60~53.07%,其变化趋势与容重均值相反。在0-40cm不同林分密度土壤容重、总孔隙度及非毛管孔隙度差异显著(P<0.05),40cm以下土层各样地土壤容重、总孔隙度与非毛管孔隙度差异不显著(P<0.05)。各样地最大持水量在20~40cm与40~60cm土层差异显著(P>0.05),分别表现为3780株/hm2>4563株/hm2>2196株/hm2>1227株/hm2>750株/hm2>1600株/hm2和4563株/hm2>2196株/hm2>1227株/hm2>3780株/hm2>750株/hm2>1600株/hm2。(3)不同密度人工刺槐林各时段内平均渗透速率最高的是密度为4563株/hm2刺槐人工林,密度为750株/hm2刺槐人工林样地最低。各个人工刺槐林样地土壤初渗率由高到低依次排序为4563株/hm2>3780株/hm2>2196株/hm2>1227株/hm2>750株/hm2>1600株/hm2,土壤稳渗速率最高的是密度为4563株/hm2刺槐人工林(3.40 mm/min),密度为750株/hm2刺槐人工林(0.82 mm/min)最低。(4)各人工刺槐林样地土壤水分在生长季前期(即展叶期)较为稳定,且随着林分密度的增大表现为先增大后减小的趋势;进入生长季之后,土壤含水率逐渐表现出亏损,且到生长季后期除密度为1600株/hm2样地,其它几个均表现出一定程度的亏损,密度为4563株/hm2样地甚至出现中度土壤干化现象。(5)综合分析枯落物与土壤层的最大持水量和有效持水量,得出土壤层所占林地总量比例的96%以上,因此土壤层是林地调节降水和滞留水分的主要场所。采用坐标综合评定法对不同林分密度刺槐人工林枯落物层与土壤层生态水文功能综合评价的结果为4563株/hm2>3780株/hm2>2196株/hm2>1600株/hm2>1227株/hm2>750株/hm2,其结果与土壤层的评价结果一致,表明土壤层是林地水文调节功能发挥的主要场所。