本研究以山西灵空山三种典型天然林为对象,选取立地条件基本相似、林相整齐、具有代表性的辽东栎林、油松林、白桦—华北落叶松林各9块。在对研究区内各林分类型样地调查的基础上,选取角尺度（W）、混交度（M）、大小比数（U）、密集度（C）和林层指数（S）5个指标表征林分空间结构特征,通过年轮条估算林分生产力,采用冗余分析探讨天然林空间结构对林分生产力的影响,并基于林分结构综合评价指数（FSI）模拟优化结构较差的林分,为山西灵空山地区森林植被的恢复重建、保护及可持续经营提供理论依据。结果表明:（1）山西灵空山三种典型天然林中白桦—华北落叶松林树种组成较丰富,各林分类型平均胸径从高到低依次是:油松林、辽东栎林、白桦—华北落叶松林,其中白桦—华北落叶松林径级呈正态分布,油松林径级分布呈现倒“J”型,整体优于其余两种林分。林分平均高从高到低依次是:油松林、白桦—华北落叶松林、辽东栎林。（2）三种林分空间结构特征既相似又略有差别,相似之处在于三种林分均呈现聚集分布的水平格局以及中度混交状态,密集度持较高水平,垂直结构均较为简单。差别之处在于辽东栎林林木处轻微劣势状态,其余两种林分则呈中庸状态（U1=0.502,U2=0.471,U3=0.500）,其中白桦—华北落叶松林中白桦处于劣势状态,华北落叶松处于相对优势状态。此外,白桦—华北落叶松林树种隔离程度显著大于其余两种林分（P<0.05）。密集度优劣程度从高到低表现为:白桦—华北落叶松林>辽东栎林>油松林（C1=0.955,C2=0.994,C3=0.902）。垂直结构优劣程度从高到低表现为:白桦—华北落叶松林>辽东栎林>油松林（S1=0.408,S2=0.419,S3=0.530）。（3）空间结构二元分布能更精确的描述林分内优劣结构单元占比,可以作为依据进行相应抚育措施。三种林分角尺度-混交度、角尺度-大小比数二元分布特征规律基本相似,均以W=0.5为轴呈现明显的正态分布。混交度-大小比数二元分布存在较大差异,其中辽东栎林、油松林随混交度的增加,大小比比数相对频率值呈下降趋势,而白桦—华北落叶松林中白桦大小比数相对频率值随混交度增加呈先增加后降低趋势,华北落叶松则趋势不明显。（4）林分空间结构能有效解释林分生产力变化。辽东栎林林分生产力与U呈极显著正相关（P<0.01）,与W、C、M、S呈负相关,空间结构指标中U是其变化的主要驱动因子（解释度50.7%）;油松林林分生产力与U、C和M呈正相关,与S呈负相关,与W呈显著负相关（P<0.05）,空间结构指标中W是其变化的主要驱动因子（解释度57.1%）;白桦—华北落叶松林林分生产力与U、W和M呈正相关,与C和S呈负相关,空间结构指标中S是其变化的主要驱动因子（解释度29.3%）。（5）基于三种典型林分空间结构综合评价指数（FSI）来看,白桦—华北落叶松林FSI值最低,即结构相对较优,其次是辽东栎林、油松林,其中油松林1号、7号和8号样地空间结构最差,对其进行生态疏伐后,各样地角尺度均更接近随机分布（W=0.5）,混交程度也得到了改善,林分整体朝优势方向发展。