坝上高原及华北北部山地是我国重要的生态功能区和京津冀地区重要的生态屏障区。二十世纪六十年代,该区域开始了以农田防护林为主的大规模的防护林体系建设。针对该区域土壤侵蚀严重、防护林结构不合理、功能低下的问题,本文以典型树种防护林小叶杨纯林（Populus simonii Carr.）、樟子松纯林（Pinus sylvestris var.mongolica）、落叶松纯林（Larix principis-rupprechtii）、樟子松杨树混交林、沙棘（Hippophae rhamnoides Linn.）林、杨树×柠条（Caragana Korshinskii Kom.）混交林为研究对象,以防风固沙、水源涵养、生物多样性、减少风蚀扬尘为主导防护功能,在研究区设置了280余块20m×20m的标准地进行调查,并通过收集森林二类调查数据,开展了典型树种防护林结构与功能关系的研究,结合立地与生长,构建了典型防护林立地-生长-结构-功能多元耦合模型,以期为林分尺度上防护林多功能结构调控提供科学依据。本文主要研究结果如下:（1）研究区主要树种防护林多分布于坡度较缓的区域,土壤为砂质壤土。小叶杨分布区域土壤的全钾和有效钾含量高于樟子松和落叶松分布区域,土壤呈弱碱性。樟子松和落叶松分布区域土壤氮和磷的含量高于小叶杨分布区域,土壤呈弱酸性。（2）小叶杨、樟子松、落叶松人工林都为纯林,且多为单层同龄林。林分的直径分布和树高分布多呈正态分布、偏态分布和多峰分布。随着林龄的增加,小叶杨人工林的林分平均胸径和林分断面积显著增加,林分密度和叶面积指数呈现降低的趋势。混交林与纯林相比,直径分布范围较大,且较连续,直径分布出现了反“J”型分布。混交林的树高分布以多峰分布为主,为典型的复层林。研究区的混交林为弱度混交或中度混交,多为团状或随机分布。灌木林有沙棘、柠条、枸杞等,以灌木纯林居多,盖度为25%～75%。（3）对典型树种防护林的防风固沙、水源涵养、生物多样性、减少风蚀扬尘功能进行研究,结果显示:以农田作为对照,小叶杨人工林有效降低2m高度风速,灌木林有效降低0.2m高度风速,平均防风效能小叶杨林（29.8%）>灌木林（17.3%）>草地（4.25%）,日输沙率农田(83.4 kg ha-1 d-1)>小叶杨林(67.5 kg ha-1 d-1)>灌木林(51.7 kg ha-1 d-1)>草地(25.9 kg ha-1 d-1)。随着林龄的增加,小叶杨、樟子松、落叶松人工林的水源涵养功能呈现先增加后降低的趋势,以中龄林的水源涵养功能最高。草本的生物多样性随着林龄的增加呈现增加的趋势。小叶杨人工林对PM10的阻滞效果较好,能有效降低PM10在林后的扩散速率,对PM2.5和PM1的阻滞效果一般。（4）采用Pearson/Spearman相关和偏相关分析,对典型树种防护林的结构因子、单个功能因子、综合功能指数的影响因素进行分析。林分平均胸径与海拔、林龄、全氮、全磷显著正相关,与密度、全钾显著负相关。林分断面积与密度、有效钾显著正相关。防护林的防风固沙功能与枝下高呈正相关关系,与密度呈负相关关系。草本生物多样性指数与郁闭度、叶面积指数呈负相关关系。浅层土壤（0-40cm）的水源涵养功能因子与土壤化学性质、粒径组成的相关性较强。综合功能指数与林分断面积、土壤氮磷含量、粘粒、粉粒含量呈极显著正相关关系,与砂粒含量呈极显著负相关关系。防风固沙与减少风蚀扬尘功能之间存在协同关系,与水源涵养功能和林下草本生物多样性之间存在权衡关系。（5）在对结构因子、功能因子的影响因素进行分析的基础上,运用逐步回归的方法分别对小叶杨人工林、樟子松人工林、落叶松人工林、樟子松杨树混交林、沙棘林、杨树柠条混交林建立了一系列立地-生长-结构模型,立地-生长-结构-单个功能模型,立地-结构-生长-综合功能指数模型,模型可以解释因变量60-80%的变异。采用方差分解分析计算了结构因子和立地因子单独部分和共同作用下对功能因子的影响权重。以小叶杨人工林为例,结构因子和立地因子分别解释防风固沙功能指数55.5%和21.8%的变异,解释水源涵养功能指数20.6%和44.1%的变异,解释生物多样性指数44.3%和20.7%的变异,解释综合功能指数29.2%和45.2%的变异。（6）本文通过建立功能因子和林分蓄积量的关系,间接建立功能因子和林分密度的关系,在此基础上针对小叶杨、樟子松、落叶松人工林编制了以防风固沙、水源涵养、生物多样性为功能导向的密度控制图。针对不同功能防护林,总结提出了防护林多功能结构调控模式,防风固沙林乔灌草垂直结构调控模式和水源涵养林近自然林分结构调控模式。为以生态功能为导向的防护林多功能经营提供了理论和技术支持,具有一定的现实意义。同时总结了两项防护林多功能结构调控技术:纯林改造技术和垂直层次促进技术。本文的研究为以生态功能为导向的防护林多功能结构调控提供了理论和技术支持,具有一定的现实意义。