【目的】为了更好地评估森林生态系统的服务功能，【方法】本研究以山西省吕梁市交城县国有林场的主要林分类型为研究对象，在不同林分类型中分别设置3块30 m×30 m的标准地，通过标准地调查、枯落物样方调查和土壤剖面调查、取样，采用浸水法和环刀浸泡法研究了枯落物层和土壤层的水源涵养功能并运用差异性分析比较了不同林分之间枯落物层和土壤层的水源涵养功能的差异。【结果】不同林分类型的枯落物层厚度为4.10～7.21 cm，生物量为12.62～22.49 t·hm-2，最大持水量为77.48～129.80 t·hm-2，有效拦蓄量为55.87～90.07 t·hm-2，均表现为辽东栎天然林＞辽东栎-油松-白皮松天然混交林＞油松天然林，且枯落物持水量与浸水时间呈对数函数关系，吸水速率与浸水时间呈幂函数关系；3种林分类型的土壤容重和总孔隙度均无明显差异，但不同林分类型的非毛管孔隙度和毛管孔隙度在0～10和10～20 cm土层中均存在显著性差异；3种林分类型的土壤层有效持水量大小依次为辽东栎天然林(238.11 t·hm-2)＞油松天然林(97.67 t·hm-2)＞辽东栎-油松-白皮松天然混交林(87.44 t·hm-2)；枯落物层和土壤层总有效持水量为139.50～328.18 t·hm-2，大小规律为辽东栎天然林＞辽东栎-油松-白皮松天然混交林＞油松天然林，其中土壤层有效持水量贡献率达到61%以上。【结论】辽东栎天然林枯落物层和土壤层总水源涵养功能最强，辽东栎-油松-白皮松天然混交林次之，油松天然林最弱。