1998年5～10月在山西省方山县北京林业大学径流林业试验场，采用KADEC-U2型自记土壤温度仪，对刺槐林地3种集水处理坡面的土壤进行2、10、20和50cm深度土壤温度的连续全天观测。结果表明：各处理坡面土壤生长季平均容积热容量为：拍光坡面1.444J·cm-3·K-1，拍光+地衣坡面1.394J·cm-3·K-1，自然坡面1.273J·cm-3·K-1；平均导热率依次为0.352，0.344，0.311J·（cm.℃.min）-1；平均土壤热扩散率为0.244～0.247cm2·min-1。拍光压实后喷涂引植地衣、苔藓，可有效缓解地表裸露后产生的负影响，在生长季可降低表层均温0.2～1.5℃，降低最高表层土温2.7～4.0℃，降低表层土温日较差2.5～3.7℃，降低土壤热通量11%～25%，有效降低土壤蒸发4%～15%。实行拍光压实兼喷涂引植地衣、苔藓的集水造林技术，经济实用，对土壤水热环境的负面影响小，适于推广。

2000年在山西方山，采用LI-6200光合测定系统和LI-1600稳态气孔仪，对不同集水措施试验地的刺槐、侧柏和苹果的生理指标进行了实地观测，并辅以相同树种实地盆栽苗木水分胁迫条件下的林木生理指标观测，研究了林木净光合速率、羧化效率、水分利用效率与土壤含水量的定量关系｡结果表明：维持刺槐､侧柏和苹果净光合作用的最佳土壤含水量分别为17.13%､15.9%和16.11%，三树种维持叶片水分利用效率的最佳土壤含水量依次为13.23%、10.66%和12.38%；羧化效率最高时的土壤含水量临界值依次为15.7%、15.5%和15.8%；土壤水合补偿点分别为4.55%、3.91%和4.49%｡上述三树种蒸腾速率所适宜的土壤含水量分别为18.82%、19.70%和16.33%｡根据集水造林的基本构思，可选取维持最佳叶片水分利用效率的土壤含水量临界值作为集水造林林木密度调控的土壤水分阈值和林木需水量的低限计算条件｡这一指标可量化为刺槐10%～13%，苹果10%～12.5%，侧柏9.5%～11%｡

通过计算分析集水造林条件下刺槐林的林木生产力和水分生产潜力，结果表明：林分群体的水分生产效率，特别是蒸腾和蒸散的水分生产效率，随密度的增大呈对数递减趋势；低密度拍光处理林分的理论潜在开发潜力可达90%以上，基本达到了目前技术经济水平条件下当地刺槐的最大生产能力，是今后径流林业的发展方向。

通过对1998-1999年5-10月2个生长季不同密度刺槐林的连续观测，研究林地土壤水分运动规律及年际变化特征。结果表明：春季不同密度刺槐林地的土壤水分差异较小，并有随林分密度增大而减小的趋势，林分密度越小土壤深层储水量越高。不同密度的刺槐植树带随着林分密度的增大，渐渐隐现出干早、半干旱地区成林的土壤干化现象，而且随着降水的减少和林木个体水分消耗的递增，林分内水分供需矛盾越来越显著。对于自然集水斜坡面积在8m2以上的刺槐植树带内，深层土壤水分能得到较好的补偿。随着林分密度的增大，林下植被种类和数量越来越少，逐步由中生植物向旱生植物过渡，其生物总量、盖度、长势和植物体含水量也随之降低，反映出林地土壤的水分环境容量随林分密度变化的特征。

为了给退耕还林工程建设的树种选择提供依据，2002～2003年，通过实地观测并应用Penman-Monteith方程和定位通量法，对青海大通黄土高寒区自上世纪80年代陆续退耕还林后营造的青海云杉（Picea crassifolia）、紫果云杉（Picea purpurea）、华北落叶松（Larix principis-rupprechtii）、白桦（Betula platyphylla）、青杨（Populus cathayana） 和沙棘（Hippophae rhamnoides）进行了林木耗水特性研究。结果表明：两种方法测算林地蒸散的月平均相对误差是5.7%。成龄林的青杨沙棘混交林、白桦纯林、青杨灌木混交林和白桦青海云杉沙棘混交林的生长季蒸散总量为488～538mm，其中蒸腾量占蒸散总量的74%～79%，林地土面蒸发总量占蒸散总量的10%～12%，林地无地表径流产生；处于中幼龄生长阶段的紫果云杉、青杨、华北落叶松、青海云杉混交林林分的平均蒸散总量为450～510mm，其中蒸腾总量占蒸散总量的45%～69%，林地土面蒸发总量占蒸散总量的16%～44%，地表径流量占林地降水量的1%～6%。大部分林分6～8月的蒸腾耗水量占全年的80%。