为探讨造林整地工程对人工幼林系统坡面水沙输移中的作用及程度，从产流、汇流的机制与理论模型出发，对旱区人工幼林系统地表径流调控的关键途径进行了分析。结果表明，在降雨特性、地形、土壤3大影响坡面产流、汇流的因素中，地形因素是人工调控的关键。在当前技术、经济条件下，通过造林整地，改变微集水区坡长、坡度乃至坡形，是最简单而有效的人工调控手段。对20个不同整地方式人工幼林地田间径流小区和未整地空白对照径流小区的观测表明，鱼鳞坑、水平沟、反坡梯田3种造林整地工程，虽可有效地削减径流向系统外部环境的输移，但其调控径流能力远未达到工程设计要求，其地表径流输移的削减率，在39192%～65111%之间，削减率与集水坡长成反相关，3 种整地方式中，以反坡梯田整地的削减率最大。造林整地径流小区与传统直线型坡面径流小区对比观测，难以揭示整地对微区坡面产流影响的实质；造林整地工程设计中所期望的拦泥蓄水作用，则因忽略了含沙径流入渗、整地对微区地形与产流、产沙的影响等而被大幅削弱。

采用旱棚人工控水，对侧柏、刺槐不同水量全生长期均衡供水条件下，2～3年生幼树的生理需水规律、蒸腾耗水与土壤水分的关系进行了研究。结果表明，刺槐蒸腾耗水量随土壤供水能力的增大而增加。其中以生长前期和生长盛期耗水为主，约占年蒸腾耗水量的8015%；刺槐年均生理需水量是侧柏的5113倍。侧柏蒸腾耗水量在土壤相对含水率为40%～100%有一峰值。当土壤相对含水率≤87184%时，蒸腾耗水量随土壤相对含水率增加而增大；反之则减小。侧柏蒸腾耗水量以生长盛期最大，约占年蒸腾量的46127%，生长后期次之，生长前期较小。并求出了两树种蒸腾耗水的土壤水分应力订正函数及在非充分供水条件下实际蒸腾耗水的时间2水分函数。

通过分层分段挖掘法K对13龄刺槐、侧柏人工林，根区有效根长密度和根重密度的空间分布进行了研究L结果表明，尽管刺槐根系分布深度是侧柏的2倍多K但平均有效根长密度只有侧柏的44.5%，在垂直方向上，两树种有效根系主要分布在0～60cm土层内K然而最大有效根长密度却均位于距地表0～30cm 以内，其中K刺槐0～30cm区域内有效根长占总有效根长的51.58%K侧柏占58.38%M刺槐有效根干重占总有效根干重的63.01%K侧柏占71.09%，两树种根系密度分布均随土层深度增加而呈指数形式递减L在水平方向上K刺槐有效根系密度呈二次抛物线型分布、最大有效根长或根密度以距树干30～90cm处最大，侧柏有效根系密度则随着距主干距离的增大而减小，非线性参数拟合分析表明K采用RD=EXP，A+BX+CZG函数模型K能较好地反映人工林根系密度的空间分布。

从产流、汇流的机制与理论模型出发，结合理论分析与微型径流小区观测，对反坡梯田造林整地工程在改变微集水区地形特征，以及由此而引起坡面产流状况发生变化的内在机制进行了研究。结果表明，反坡梯田造林整地工程可显著增大微集水区的平均坡度。其增幅与斜坡水平距成反相关，与田面水平宽度成正相关。集水区斜坡水平距每减小1m，微集水区平均坡度增加0.5°～7.0°，集水区斜坡水平距越小，增幅越大；田面水平宽度每增加1m，平均坡度增加2.5°～ 11.5°。在斜坡水平距一定时，微集水区平均坡度虽然随着原地面坡度和田面水平宽度的增加而增大，但增幅与原地面坡度的增幅基本一致。在造林允许的坡度、坡长范围内，集水区斜坡水平距对产流总量影响最大，而地面坡度还具有提高坡面产流率的作用。产流量与坡长、坡度均成正相关。反坡梯田造林整地对坡面产流的作用机制，在于造林整地缩短了坡长、改变了坡形、增大了微集水区的平均坡度，从而使微区坡面的产流、产沙状况发生了变化。依据传统径流小区观测资料，不考虑整地对微区地形与产流的影响，由此设计的造林整地工程，难以达到预期效果。

通过旱棚人工控水，对不同生长阶段谐变供水条件下，供水量与供水方式对侧柏幼树蒸腾耗水、水分利用效率的影响、幼树不同生长阶段对水分的敏感性等问题进行了研究。结果表明，幼树总耗水量随年均土壤供水能力和幼树各生长阶段供水模式的不同而变化。在平均有效水供给能力较低或单一阶段土壤相对含水率不超过87184%时，幼树蒸腾耗水量随中后期——生长盛期和生长后期供水量的增加而增大；相反，在平均有效水供给能力较高或单一阶段土壤相对含水率超过87184%时，幼树蒸腾耗水量则随着中前期——生长前期和生长盛期供水量的增加而增大。在年均土壤供水能力基本相同时，不同生长阶段供水量的分配对侧柏幼树蒸腾耗水有较大影响。综合分析表明，生长盛期供水对蒸腾耗水的贡献最大，生长后期次之，生长前期最小。侧柏幼树不同生长阶段对水分的敏感性，以生长盛期和生长前期最大，生长后期较低。但生长后期适度减少水分供应，具有一定的促长作用。使侧柏幼树达到最佳水分利用效率的土壤供水水平为: 生长前期土壤相对含水率75196%，生长盛期73176%，生长后期69152%。并建立了侧柏幼树的时间水分生产函数。