本文以华北土石山区侧柏、油松、五角枫和栓皮栎等当地乡土树种为研究对象,开展野外人工模拟降雨试验,研究坡面尺度林分对冠层截留和地表产流产沙的影响、单株苗木冠层结构对截留的影响,以期探讨华北土石山区最佳防护效益的植被类型和配置、林分结构和水资源空间分布量化关系及拦截降水的最优冠型,为华北土石山区防护林的营造和管理提供一定的理论依据。主要结论如下：(1)降雨条件、植被及其结构配置均影响坡面的产流特性,如产流强度、产流持续时间、产流量和径流系数等；(2)降雨强度增加,产沙量明显增加；大雨强时,裸地小区的产沙变幅大于其他有植被小区；栽植植间距小的林分减沙效益更佳,表现为1m×1m油松＞1m×lm侧柏＞1.5m×1.5m侧柏＞1.5m×1.5m油松,且雨强较小时效益更明显；雨强越大,对土壤团粒体的击溅作用越大,单位时间内产沙量和产沙变幅越大,达到稳定状态所需历时越短；在60min的降雨历时下,累积产沙量与降雨历时之间呈增加的二次多项式关系；不同雨强径流中泥沙含量大小表现为48.40mm/h>78.48mm/h>25.92mm/h。(3)随降雨历时的推移,林冠层累积截留量和对应的降雨量呈明显的正线性关系；不同林冠层截留率随降雨历时的变化趋势符合幂函数曲线：随雨强的增加,截留率一般减小,且雨强较大时,林分冠层截留量和叶面积指数、郁闭度关系并不明显。(4)单株苗木冠层截留率均随雨强增加下降；雨强不变时,随降雨量增加截留率表现出快速下降、缓慢下降和相对稳定的阶段性变化；针叶树截留率明显大于阔叶树的截留率,当雨强发生变化时,针叶树截留率变化差异较明显；对于同一个冠层,就拦截降雨和保护土壤的贡献度而言,冠层上部结构较下部结构更大；针叶树和阔叶树的冠层截留量变化和各自单位冠层厚度上的冠层面积变化分别呈指数函数关系和对数函数关系；截留量与叶面积指数相关关系显著。