我国华北土石山区由于多年治理,森林覆盖率不断增加,然而,由于目前该地区森林存在着人工林面积较大,树种单一,中幼林、纯林比例较高,生物多样性较低,碳汇能力较弱等问题,因此,如何按照森林植被演替规律提高森林的健康水平,提高森林的生物多样性和土壤有机碳含量成为该地区面临的新问题。本研究主要是以北京市密云潮关西沟为研究对象,对华北土石山区森林植被演替规律和基于演替规律的群落结构、物种多样性和森林有机碳库等森林植被生态学特性进行研究,在此基础上提出了森林健康评价指标,并对潮关西沟研究区和八达岭森林健康试验示范区森林健康进行了初步评价,提出了八达岭森林健康试验示范区森林健康调控的技术方案,为华北土石山区森林健康经营,发挥森林生态系统的多种服务功能提供理论与技术支持。本研究采用野外调查和室内实验相结合,定性判断和定量分析相结合,对研究区进行了深入的调查研究,取得了以下主要成果:(1)经过调查,以吴征镒分类系统为基础,把潮关西沟的天然森林植被划分为3个植被型,17个群落类型。其中,温性针叶林有侧柏林;落叶阔叶林包括栎树林、栎树椴树林、山杨栎树林、黑桦椴树林、榆树椴树林、山杨榆树椴树林、山杨椴树林、臭檀林、栾树林、山杏丁香林和臭椿林;落叶阔叶灌木有荆条酸枣小叶朴灌丛、荆条三裂绣线菊灌丛、三裂绣线菊小叶朴灌丛、荆条酸枣灌丛和平榛灌丛。在该地区天然植被演替规律分析中,综合分析了封育时间、坡向、侵蚀程度、优势种组成变化、群落内主要树种的更新与枯树情况、以及群落组成树种的种群类型,初步得出的该地区植被演替序列为:白羊草群落→平榛灌丛→绣线菊灌丛→荆条灌丛→山杨林、榆树林→椴树林→黑桦林→栎树林。其中榆树林、椴树林和栎树林的主要优势种为春榆、蒙椴和柞栎。基于演替,分析了森林群落的组成与结构、生物量与土壤有机质变化。结果表明群落群落植被生物量随着演替的进程呈增加趋势,土壤有机质含量先升高后降低。(2)在多样性研究方面,通过对潮关西沟天然森林植被乔木、灌木和乔灌木的物种多样性进行了研究,结果表明:随着演替的进行,乔灌木的物种多样性并不总是增加的,在后期,多样性呈下降趋势。此外,还研究了该地区天然植被乔灌木的种间联结和生态位,在种对正联结方面,演替优势种中,种间正联结非常显著的有柞栎和蒙椴、柞栎和迎红杜鹃、蒙椴和山杨、蒙椴和白蜡、山杨和白蜡、春榆和