对湖南会同不同年龄的杉木人工林群落，以重要值为定量值，按龄级用区系排队法和极点排序法进行了类型划分，把杉木林从新造林到37年生老龄林，共8个龄级(每5年为一个龄级)划分为7大群落类型，并分别阐明了各类型的外貌结构、物种组成，分析了杉木人工林林下植被演替特点。

对杉木林、阔叶林集水区的降水、穿透水、树干茎流水、地表径流水和地下水中化学元素的动态特征进行研究的结果表明，大气降水中元素含量与降水形态、降雨量大小有关；穿透水和树干茎流水中绝大多数元素含量增加2—24倍。杉木林的地表径流水中K、Ca、Mg、Fe、Cu元素含量高于穿透水；地下水中绝大多数元素含量低于穿透水和地表径流水。该项研究，可为森林生态系统物质循环和区域环境质量评价提供科学依据。

对会同集水区第二代杉木幼林林下地被物生物量进行了5年的定位研究，探讨了杉木幼林林下灌木层、草本层和死地被物层的生物量动态变化。结果表明，杉木幼林林下地被物生物量为1.50-3.85t/hm²，并随林龄的增大，林下灌木层生物量明显减少，其生物量大小顺序为根>茎>叶，草本层生物量的大小顺序为地下部分>地上部分。

对会同杉木幼林林下灌木层、草本层和地被物层中13种元素的含量、积累与分布特点进行研究的结果表明，植物体中营养元素含量，因植物种类不同和同种植物因器官不同而存在差异。主要营养元素积累量，在灌木层里的顺序为N>Ca>K>Mg>P，在草本层时而则为N>K>ca>Mg>P，而在死地被物层里又为ca>N>K>Mg>P。该项研究可为恢复和维护杉木林地力提供可靠依据。

根据杉木林集水区人为干扰前后连续定位观测资料，结合森林流域的特点，运用蓄满产流模型，分析杉木林集水区产汇流特征和机理，并对皆伐和间伐后径流动态进行对比研究。该模型具有较高的精度，并能精确地将壤中流从径流过程线中与地下水分割开来，皆伐区和间伐区以天为单位的模拟效率分别为95.7％和92.3％。杉木林冠和下层植被持水能力为1—2mm之间，经林冠截留后的净降雨在表土的渗透速度达3.0—14.Omm/min之间，地表径流在坡面汇流过程中大部分转变为壤中流和地下水。模拟结果表明，杉木皆伐后，包气带蓄水能力降低，壤中流汇流时间提前，地下水下渗速度减慢，暴雨总径流量增加18％；间伐后，包气带蓄水能力下降，壤中流汇流时间稍有提前，地下水下渗速度加快，调蓄作用比皆伐区大。杉木林生态系统通过地上部分调蓄、直接径流转化为地下径流、延缓壤中流汇流时间，达到减少洪水流量、降低洪峰、延长流时的效果。

本文以连续4年的数据，对第二代杉木人工林对温度的生态恢复进行了研究。结果表明：幼林对气温的调节恢复速率比较大，栽后第2年对气温的调节能力已恢复到成熟林的26％，4年后，已接近70％。幼林阶段，人为干扰(垦抚)可以削弱幼林对表土层土温的调节作用。自然条件下，在0—20cm土层内，幼林对土温的调节的恢复速率随土层深度增加而下降。而且对土温调节的恢复速率比气温慢。表明幼林林地恢复到成熟林林地的土壤的物理性能水平需要一般较长的时间。

以连续5年的测定数据，对第二代杉木人工林径流的生物调节功能恢复进行了研究。结果表明：1年生杉木幼林对径流和最大洪峰流量生物调控能力已具有成林9％和6％，4年生杉木幼林其生物调节功能已恢复到成林的34％和19％。径流的调节不单是植被的恢复起作用，其它因子，如林分高度与分布，土壤的根系分布和林内死地被物保持水分能力的变化等，也影响着径流的大小。亚热带地区杉木人工林皆伐后，紧接营造第二代杉木人工林，幼林对径流量的调节恢复到成熟林的程度大约需要10年以上的时间。

在湖南会同杉木人工林生态系统定位站试验区内，研究了第二代7年生杉木幼林的生物量和生产力，并与第一代同龄杉木幼林作了比较。结果表明，第二代杉木林比第一代杉木林生物量减少14.18t/hm²，净生产力减少2.04t／hm²·a,减少幅度达31.47％。应引起林业工作者的高度重视。

本文研究了杉木中心产区和扩大栽培区杉木人工林能量积累和分配规律。结果表明：会同11年生杉木人工林固定能量16833×10⁸J/hm²，朱亭11381×lO⁸J/hm²，能量在林分各组分的分配比大小依次是茎>根>叶>枝；茎中能量分配比，会同大于朱亭，枝叶中能量分配比，朱亭大于会同；林分固定能量值随密度增加而减少；减少的能量主要是减少茎中的积累量；林木固定能量的垂直分布中，地表层和林冠2/3高处分配的能量最多，表明一个系统内，凡是对水分和养分供求最迫切的地方，也是能量流向和聚集最多的地方；朱亭杉木林光合固能的经济效益(对茎材而言)比会同少20％，其枝叶的光合能力只有会同的70％。

对不同干扰方式下杉木人工林土壤水分的动态特征进行研究，结果表明，杉木林皆伐后，林地蓄水能力减弱，土壤水分变幅增大，各层次间土壤含水量差异变小；杉木林闻伐后，林地土壤水分变幅减小；在0～30cm土层，对照区和间伐区土壤含水量高于皆伐区，而变幅则低于皆伐区；在较深的根系分布层，则情况相反。人为干扰程度越大，不同层次土壤水分变化相似性越大，对土壤水分再调节能力越差。依据土壤水分变化标准差值、标准差检验界限和垂直变异系数，将土壤水分垂直分布划分为：土壤水分速变层、土壤水分活跃层、土壤水分次活跃层3个层次。提出了林地土壤水分季节变化阶段划分的蒸降比和平均日蒸发散指标，并将季节变化划分为相对稳定期、补偿期和损耗期。三个集水区不同坡位土壤水分变幅和垂直差异大小为山坡>山麓>山洼；间伐后对不同坡位的水分调节作用均较大。

运用动态数据分析和谐波理论，模拟和分析杉木林地不同干扰方式下土壤水分周期性变化。结果表明，杉木林地土壤水分变化序列由一确定的周期分量与非确定的随机分量迭加而成；周期分量是气象因子周期性变化的反映(主周期)，或是林木需水规律和气象因子周期性变化的综合性反映(次周期)；随机分量反映了随机性的气象因子波动对土壤水分的影响。对皆伐区、对照区和间伐区土壤水分变化过程的模拟显示，该组合模型能以较高精度模拟在长时期内土壤水分的动态变化过程。间伐区周期性振动最剧烈。对照区次之，皆伐区最小；随着土层深度增加，各集水区土壤水分周期性振动明显减弱。

对湖南省会同县杉木人工林3种不同林地类型(未成林造林地、已郁闭林地、采伐迹地)的林地CO₂释放量的动态研究表明：①未成林造林地、采伐迹地CO₂释放量都明显高于已郁闭林地，未成林造林地略高于采伐迹地；②林地CO₂释放量与各层土壤温度、湿度在一定范围内呈线性正相关，与土壤C/N比也有明显的线性正相关；③林地CO₂释放量昼夜变化有一定规律性;④不同处理方式(火烧地、未烧地)的林地CO₂释放量在一定时间范围内有明显差异。

会同集水区杉木林土壤微生物的生态分布随集水区林木年龄不同而变化。调查结果表明：细菌总数随杉木年龄增大呈逐渐减少趋势，放线菌、真菌则呈逐渐增大趋势；生理类群微生物中，硝化细菌以8年生杉木林地最多，采伐迹地最少，固氮菌在30年生杉木林地最多，厌纤分解菌则随杉木林年龄增大而增多。可见集水区杉木林土壤微生物的生态分布与林地环境因子有关。土壤微生物的动态规律对林地土壤肥力和植物营养有很重要的意义。

根据对8个龄级杉木林下植被变化情况的调查结果，研究了杉木人工林群落学演替过程中物种多样性的变化趋势，探讨杉木林群落物种多样性与稳定性的关系。各龄级杉木林群落的物种多样性指数为2.2—3.5，均匀度为O.64—O.85，生态优势度值为O.04—0.18。该项研究，为开展生物多样性保护和持续利用提供科学依据。

本文根据生态定位研究站观测所取得的数据，对第二代7年生杉木林生态系统中生物地球化学循环进行了研究。结果表明，集水区由降水输入的N、P、K、ca、Mg元素总量为58.110kg/hm²·a，径流输出为42.290kg/hm²·a，净积累15.820kg/hm²·a，说明集水区杉木幼林生态系统处于输出为主的生态恢复过程。

本文以连续多年的测定数据，应用空气动力学原理详细探讨了小集水区杉木人工林的动力效应及其参数的基本特征。结果表明：杉木人工林零平面位移长度9.52—9.95m；冠层粗糙度2.32—2.53m；冠上表面的混合长度O.274m；冠内O.099m；枝叶阻力系数O.367；冠内风速削减因子1.98；乱流切应力与摩擦速度随冠层深度衰减，各动力参数与气流的运动速度，尤其与温度层结以及林分结构特征的关系极大。杉木人工林由于林冠的存在，枝叶对气流的阻滞作用，使得林冠上表和冠内空间的湍流性质和乱流传输的特征很不相。而且，集水区的湍流形成和发展中，由于区内风速微弱，冠层吸热的热力升腾和重力场的作用占有很重要的位置。

建立会同县杉木全林整体生长模型，该模型描述会同杉木林分主要数量因子之间的关系，其中包括密度指数的计算、断面积模型、平均高与优势高模型和平均高与形高模型。并对其适用性进行了检验。

研究了杉木中心产区和丘陵扩大栽培区中不同立地类型、不同密度、不同生育阶段杉木人工林叶面积指数的变化规律。结果表明：杉木人工林叶面积指数与年龄存在二次抛物线关系，林分年龄为19年时达到最大值。随林分密度增大叶面积指数增大，最终趋于一定数量水平。立地条件越好，叶面积指数越大。间伐对林木的生长量有着积极作用，叶面积指数能很快恢复到原有的数量水平。

研究了杉木人工林林分蓄积量与生物量之间的关系，并在会同杉木人工林全林整体模型基础上，提出了会同杉木人工林生物量全林预估模型为W=a₁EXP{a₂L^a₃[1—EXP(—a₄s^a₅O>)^a₆FH} 该模型精度除根之外，均在96％以上；成对数据比较假设检验结果各器官都有|t|0.05。(55)，可以认为预估值与实际值没有显著差异，能满足森林经营要求。

对湖南沅陵天然次生自栎林内9种营养元素(N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、zn、Cu)的积累、分配和生物循环进行了研究。结果表明，9种营养元素在系统中的总积累量为192．08t/hm²。系统乔木层营养元素的吸收量为O.179t/hm²·a，归还量为O.125t/hm^{2,/sup>·a，平均循环比率为O.7。该项研究，可为培育人工混交林提供基础数据。}

对湖南沅陵县以白栎为主的天然次生针阔叶混交林的生物量和营养元素含量进行了研究。结果表明，平均年龄24年，密度为2800株/hm²的林分生物量为150.77t/hm²。其中乔木层生物量为112.65t/hm²，净生产力为8.7t/hm²·a。林分主要组成树种之间及各林木不同器官之间的营养元素含量均存在差异。

对12年生黧蒴栲林9种营养元素的积累、分布进行研究，结果表明：该林分大量元素的年均积累量为81.59kg/hm²·a，其中K占51.5％，N占31.6％，微量元素为2.756kg/hm²·a，其中Fe占53.6％，Mn占38.7％；叶片中大量元素的积累量均高于其它器官；每生产lt干物质需大量元素10.25kg，微量元素346.2g。

对不同密度湿地松林的年凋落物量、林地凋落物现存量及其元素含量和养分归还量进行分析测定，结果表明：湿地松林的年凋落物量为6191.5—7123.9kg/hm²·a，林地凋落物现存量为9.75—17.4 t/hm²，年凋落物养分归还量为90.43—105.09kg/hm²·a，它们均随密度的增大而增加。林地凋落物养分的总贮量为191.16—281.89kg/hm²，在密度为300株/hm²左右其总贮量最高。这说明森林凋落物是一个庞大的养分贮存库，并受林分结构的控制，对它进行科学管理，对于维护林地地力，提高森林生产力具有重要的意义。

马尾松天然林随年龄生长过程的生物量及养分积累分布进行研究，结果表明：12—31年生林分中，25年生林分生产力最高，为9.07t/hm²;树叶中养分含量以21年生最高，表明此时林分正在生理旺盛期; Ca主要积累于树皮中;每生产1t干物质，12年生林分需大量元素3.763kg，21年生林分需4.695kg。

通过分析大量的马尾松样地及样木资料，证明了马尾松4个组份生物量与树干材积相关紧密，用胸径和树高能很好地预估单木生物量；用Richards生长函数模拟单木生物量的生长过程效果好；用林分平均直径、平均高和林分密度能较好地控制林分生物量的变化，而对马尾松纯林林下植被的生物量则应分别9种林分类型，用其盖度来预测。

根据调查资料，建立了马尾松水土保持林的林分生长、产量预测、林分密度效应和水文功能预测等模型。在此基础上，应用林分的结构决定林分功能的原理，结合决策优化的数学方法和计算机模拟手段，研制了马尾松水土保持林的经营调控模拟软件，求出了檵木一马尾松水土保持林在不同经营目标要求下的最适经营策略。研究结果显示，随着林分直径、树高和生物量的增加，林分拦蓄防水和涵水能力增强，地表径流和土壤侵蚀模数减小，水保功能的综合等级相应提高，但同一立地条件不同经营目标条件下的林分生物量和水文效益有较大差异。