周国逸长期从事生态系统生态学与生态水文学研究，在成熟森林固碳、森林水资源效应、常绿阔叶林结构变化等方向上取得了系统性创新成果。获国家自然科学二等奖1项和广东省自然科学一等奖3项（均排名第一），入选中国基础研究十大新闻（第一完成人）。以第一或通讯作者在Science，NSR，nature子刊，PNAS上发表论文8篇；发表的主要SCI论文250多篇(第一/通讯110多篇)，主要中文论著156篇(第一/通讯97篇)。论文总他引40000多次，其中SCI他引16500多次，CNKI他引23700多次。主要创新性学术成果如下：

（1）率先研发土壤有机碳计量新方法、发现成熟森林土壤固碳现象并揭示其机理，阐明中国陆地生态系统碳库现状与碳汇潜力。

（2）系统揭示了森林覆盖对水资源作用机制及时空尺度效应。

（3）发现常绿阔叶林群落结构对环境变化响应规律，并阐明其机理。

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