防护林多种小气候效应的综合影响可使林带保护作物平均增产20%～30%，树高5～10倍范围内和有灾害性天气年份增产尤为显著。防护林小气候的作用不限于农作物，对防风固沙和水源涵养也有助益。其效应主要有：

动力效应。动力效应主要在于防风，效应大小与林带结构、高度、方向及地面状况等有关。

结构效应。防护林结构对动力影响程度通常用透风系数表示（见农田防护林）。风速大时枝叶顺风飘动，一般使阔叶林的透风系数增大；而针叶林在枝叶张开后透风系数减小。

高度效应。林带高度对防风效果有很大影响。防风距离一般随林带高度增加而延长，这是因为林带越高，背风侧湍流规模越大，从林带上空越过气流抬升越高，促使上层气流在离林带较远处才能向下传递，从而会延长林带防风距离。

方向效应。防风效应和林带与风向交角有关，靠近林带处（5～10倍树高）风向的影响尤为显著。交角为90°时有效防护距离最大。随着交角减小，有效防护距离缩小；但在90°～60°影响并不明显，小于60°后有效防护距离随交角缩小而明显减小。即使林带与风向平行，因林带具有很大的横向粗糙度，对风速仍有削弱作用。

热力效应。林带在一定防护范围内引起太阳辐射、温度等的变化，产生热力效应。

林带遮阳会缩短两侧日照时数，太阳辐射日总量减少。中纬度地区东西向林带收入太阳辐射能量，北缘约为旷野的20%，南缘约为80%。不论方位如何，越靠近林缘收入太阳辐射能量越少，林高2倍以远则影响甚微。林带附近太阳辐射变化较复杂。林带侧面被直射光照射地段内，林带将部分短波辐射反射到林缘地面；林带对有效辐射的影响范围为树高2倍左右，林缘附近有效辐射仅为旷野的50%～60%。

林带能改变附近热量收支的各分量。白天起增温作用，也可起降温作用，随地区气候不同而异。湿润地区影响林带防护范围内气温的主要因素是风速。有林带保护的地方，风速降低，气温就有所增高。半湿润地区植物蒸腾因叶面气孔调节作用而减弱。林带一方面因风速降低使气温升高，另一方面又因促进蒸腾而使气温降低，正负作用并存。在比较干旱的地区，林带促进蒸腾的降温作用较大；在严重干旱地区，林带促进蒸散的作用很小，风速减小成为决定性因素，因而促使气温升高。

水文效应。林带在一定防护范围内引起蒸散、湿度和地下水位等的变化，产生水文效应：①蒸散。湍流交换减弱可降低农田蒸散量10%～20%。网格面积愈小，蒸散量降低值愈大。灌溉地区采用小网格林带一般可节约15%左右的灌溉用水。②湿度。林带网格中空气湿度和土壤湿度比林带外高。日平均绝对湿度可比空旷地增加80～220帕，日平均相对湿度增加2%～3%，比林缘外土壤湿度平均高2%～4%。③地下水位。林带减小径流，使较多雨水渗入地下。高纬度地区还因增加冬季积雪而增加地下水。

动力效应、结构效应、高度效应、方向效应等还受近地层温度层结和地形、地面状况等的影响。近地层温度层结可影响上下气层空气动量交换，因而也影响林带背风面风速的恢复。大气处于稳定层结和中性层结时，上下气层空气动量交换微弱，风速恢复缓慢，防护距离较大；反之，大气处于不稳定层结时，上下层空气动量交换强烈，风速恢复较快，防护距离较小，甚至可相差20%以上。地形起伏引起风向和风速的局地变化，从而影响林带防护距离。向风坡风速增加，有效防护距离减小；背风坡风速减小，有效防护距离相应增加。地面粗糙时林带防护距离较小，反之则防护距离较大。