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为综合评价南亚热带退化人工林系统在恢复过程中的结构与功能动态及其整体恢复效果，本文采用生态系统过程模型与能值分析相结合的办法，以广东鹤山站马占相思林、针叶林和乡土混交林三种人工林恢复模式为研究对象，模拟评估了它们的物质循环与能量流动的能值综合动态特征，探讨了它们的自组织发展规律，从而为南亚热带退化生态系统的恢复提供参考。
为促进能值及其转换率的正确计算，本研究首先将容易导致重复计算错误的反馈流、分支流和联合产物流及其耦合网络流分成了7种类型，并根据能值计算规则提出了相应的预处理方法，同时以虚拟的复杂网络流为例，阐述了能值计算预处理过程，并构建了简单易操作的矩阵法计算其能值转换率。
同时，基于三种人工林系统的水文、土壤、气候和生理生态参数等历史观测数据，通过Biome-BGC模型模拟了它们的生物量、土壤有机质和蒸发散等组分库和流在1985-2007年间的动态变化，并与其实测值进行了成对样本t-检验，结果表明模型模拟结果可靠。然后，引入能值分析方法，进行不同时间尺度下的可更新环境资源能值核算，结果表明不同时间尺度对能值计算结果有影响，但最大差异仅为2.55％，其影响并不显著。三种人工林系统实际利用的蒸发散能值占可获得雨水能值的平均比值，只从生长初期的13.2％增加到生长后期的46.6％。因而，须用蒸发散代替降雨量作为系统的可更新能值投入，从而有助于系统真实能值投入的计算，也解决了时间尺度的效应问题。
在解决上述能值计算问题和模型模拟的基础上，通过一系列能值综合指标的计算，分析发现三个人工林系统具有相似的能值生产效率和能值功率动态变化特征，即生长初期生物量快速发展，其能值总生产效率增加了2倍左右，而在生长后期土壤有机质开始积累，且其能值总生产效率增加了5.6倍左右，此时生物量以最优化而非最大化的效率在生产。三个人工林系统的能值功率从1985年的5.55E+14sej/ha/yr增加到了1991年的9.90E+14sej/ha/yr，然后在9.97E+14sej/ha/yr周围呈波动变化。因此，生长前期能值功率的最大化是通过生物量生产的最大化来实现，而生长后期能值功率的最大化是以土壤有机质的积累并只维持生物量中等程度的生长为特征，而且，在系统能值功率最大化的背景下，三个人工林系统各组分之间呈现不同步发展的特性，如生物量、凋落物和土壤有机质，而各个组分的不同步性发展又是为了系统能值功率的最大化。最大能值功率原则像一只无形的手一样引导着人工林系统的自组织发展，并据此可为南亚热带退化系统的人工林恢复提供参考，如人工林树种的选择和施肥对启动人工林快速恢复的重要性。
另外，为了从能量动力学角度探求人工林系统自组织发展背后的能量规律和限制，本研究采用Minimodel模型模拟了各人工林组分过程的能值流、库及其动态变化，并比较了Minimodel和Biome-BGC模型模拟结果的异同，结果表明Minimodel模型总体上能较好地模拟三个人工林各个库的动态变化特征，说明系统的能量行为与其物质生产特征总体上保持一致，不过由于Minimodel模型只基于能量动力学方程而未考虑到系统具体的生理生态过程，模拟的生物量中有较多年份出现了负增长等与实际不太一致的情况。