优化农村人居环境、改善农民生活质量是我国生态文明建设和新型城镇化建设的重要内容。本研究建立了农村人居复合生态系统理论框架，并以农村污水、垃圾、粪便、秸秆所组成的废弃物代谢子系统为研究对象，选取经济条件和气候形成差异梯度的北方三个农村--北京门头沟区水峪嘴村、河南省信阳市郝堂村、吉林省农安县苇子沟村为案例进行了实证研究。本文建立了我国农村人居环境评价指标体系，系统分析了我国农村人居环境的现存问题及其生态学根源，构建了基于复合生态系统理论的农村人居生态基础设施关键技术筛选框架，并结合三个案例村的特点进行关键技术筛选的实证研究。通过各案例村不同类型技术整合和集成的示范工程运行效果以及优化设计，模拟和评估集成后的人居生态基础设施系统在水资源节约、营养物质闭合循环、温室气体减排、经济成本节约、创造就业等方面的综合效益。最后，本文提出了我国北方不同类型农村人居生态基础设施建设的适应性管理与调控对策，以期为北方农村人居环境建设提供技术支撑和理论参考。