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。

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。

采用双环法，通过130场田间的浑水与清水入渗对比试验，对两种土壤质地的刺槐、侧柏人工林地的浑水入渗性能进行了研究。结果表明，含沙径流——浑水可显著削弱人工林地土壤的入渗性能，降低天然降水与土壤水的转换能力及人工林涵养水源的作用，其削减能力随着入渗水流含沙量、泥沙中小于0101mm物理性粘粒含量的增加或入渗历时的延长而增大，并受到土壤质地的强烈影响。在土壤质地相同条件下，人工林地浑水的入渗能力随人工林树种的不同而异。刺槐林地土壤入渗能力大于侧柏林地；与相同立地退耕还林后仅1a的新造林地相比较，退耕还林后13a生的侧柏林地，土壤浑水入渗和清水入渗能力均减小；但退耕还林后13a生的刺槐林地，清水入渗能力明显增强，浑水入渗能力因入渗水流特性不同而异。通过LevenbergMarquardt非线性参数拟合，求得了两种土壤质地条件下，3种林分积水型浑水与清水入渗的通用模型。该模型既可用于清水入渗预报，又可用于不同含沙量和泥沙粒度组成浑水入渗能力的预测。

为探索人工林地含沙径流入渗性能，以便客观评价人工林的水源涵养作用，指导集水造林整地工程设计，采用双环法，对2种土壤质地带上刺槐人工林地的浑水入渗性能，以及含沙量和泥沙粒度对土壤入渗性能的影响进行了研究。结果表明，含沙径流可显著削弱人工林地土壤的入渗性能，降低天然降水与土壤水的转换能力，其削减能力随着入渗水流含沙量、泥沙中小于0101mm物理性黏粒含量的增加或入渗历时的延长而增大，并受到土壤质地的强烈影响。