ลักษณะภูมิอากาศ
             ลักษณะอากาศโดยทั่วไปร้อน และชื้น    อุณหภูมิเฉลี่ยสูงสุด 34.7 ^oC   และเฉลี่ย ต่ำสุด 22.9 ^oC  โดยปกติฝนตก ตลอดทั้งปีด้วยปริมาณ 1,785.7 มม. ฝนตกมากที่สุดในเดือน กันยายน เฉลี่ย 339.8 มม.  ฝนตกน้อย ที่สุดเฉลี่ย 3.0 มม. ใน เดือนธันวาคม  อากาศที่ร้อน ทำให้น้ำระเหยได้มากถึง 1,012.8 มม.หรือ 56.72 % ของฝนที่ ตกลงมาทั้งหมด อย่างไรก็ตาม การอยู่ใกล้ชิดติดทะเล ทำให้ความชื้นในอากาศค่อนข้างสูงตลอดปี คือเฉลี่ย 79.9% ดังแสดงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 ข้อมูลอากาศเฉลี่ยรายเดือน (พ.ศ.2516-41)

ลักษณะทางธรณีวิทยา
             ลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยาของพื้นที่ส่วนใหญ่  เคยเป็นพื้นที่ราบที่น้ำทะเล ท่วมถึง (flood plain) มาก่อน ต่อมา หินอัคนีที่หลอมละลายอยู่ภายในแกนโลก แทรกตัวขึ้น มาเป็นแนวเขา (mountainous area) บริเวณ เขายายดา-เขาท่าฉุด และ เบียดพื้นที่ ๆ  อยู่ข้าง  เคียงให้โก่งตัวขึ้นเป็นเนินเขาขนาดน้อยใหญ่ (rolling terrain) สลับกันไปมา

ลักษณะทางปฐพีวิทยา
             จากภูมิอากาศที่ร้อนและชื้นโดยทั่วไป ทำให้ดินบริเวณลุ่มน้ำระยองมีการพัฒนาตัวที่แตกต่างกันออกไปตามสภาพ พื้นที่   จากการจำแนกโดยสังเขปพบว่าแบ่งออกได้เป็นสามกลุ่มใหญ่ ๆ คือ  (1) พื้นที่เนินทรายหยาบริมชาย ฝั่งทะเล จำแนก ได้ว่าเป็นดินชนิด Quartzipsamments (2) พื้นที่ ราบน้ำท่วมขัง  พื้นที่ลูกเนิน และที่ลาดเชิงเขา มีลักษณะที่ใกล้เคียงกัน คือ เป็นดินชนิด Paleustults และ  (3) บริเวณที่เป็นภูเขาสูงชัน  จัดเป็นดินประเภท Slope complex    ซึ่งมีความหลากหลาย เพราะมี หินต้นกำเนิดดินหลายชนิดด้วยกัน อาทิเช่น แกรนิต (granite) ควอทไซด์ (quartzite) ไนส์ (gneiss) และชีสท์ (schist) 
 ทำให้พื้นที่ส่วนใหญ่มีการพัฒนาไปเป็นดินชนิด Paleusults  ดินชนิดนี้ อุ้มน้ำได้น้อย และดูดยึดธาตุอาหารเอาไว้ได้ต่ำ ทำให้ ในอดีตที่ผ่านมา พื้นที่ส่วนใหญ่ถูกปกคลุมไปด้วยป่าดิบแล้ง (dry-evergreen forest)   ไม้สำคัญทางเศรษฐกิจของป่าชนิดนี้  ได้แก่ ยางนา (Dipterocarpus alatus Roxb.)  ตะเคียนทอง (Hopea odorata Roxb.)  มะค่าโมง (Afzelia xylocarpa Craib.)  ตะแบกใหญ่ (Lagerstroemia calyculata Stapf.) กะบาก (Anisoptera glabra King.) และยมหิน (Chukrasia velutina W&A.) เป็นต้น  โดยมีป่า ดงดิบแทรกตัวอยู่ตามริมลำห้วย และป่าเบญจพรรณปรากฎตัว อยู่ตามสันเขาที่มีดินตื้น
              ในพื้นที่ป่าดิบแล้งธรรมชาติ  (dry  evergreen  forest)  ที่ผ่านการทำไม้และถูกทำลายโดยไฟป่าในอดีตที่ผ่านมา โครงสร้างของป่า ประกอบไปด้วยไม้  3  ชั้นเรือนยอด คือ ไม้ที่สูงมากกว่า 15.5, 8-15.5 และ ต่ำกว่า 8 เมตรลงมา ภายใน พื้นที่ 1 เฮกแตร์มีไม้ที่มีขนาดโต (ไม้ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางลำต้นที่ระดับความสูงเพียงอก หรือ 1.30 ม จากผิวดิน มากกว่า 4.5 ซม) จำนวน 80 ชนิด 1,169 ต้น   และมีไม้ขนาดกลาง (ไม้ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง ลำต้น  ที่ระดับความสูงเพียงอกน้อยกว่า 4.5 ซม     แต่มีความสูงของลำต้นมากกว่า 1.30 ม) ในพื้นที่ 16 ตร ม มี 35 ชนิด 6,218 ต้น/เฮกแตร์  และมีไม้ขนาดเล็ก (ไม้ที่มี ความสูงน้อยกว่า 1.30 ม) ในพื้นที่ 1 ตร กม มี 29 ชนิด จำนวน 45,500 ต้น/เฮกแตร์ ชนิดของพันธุ์ไม้เด่น ได้แก่ ไทร (Ficus annulata)  ขะเหย้า (Xerospermum intermedium) และขนุนป่า (Arthocarpus lauceifolius) 
             จากการอยู่ใกล้ทะเล  มีผลทำให้ปริมาณโซเดี่ยมในน้ำฝนสูง ประกอบกับระบบรากที่ลึกและหนาแน่นบนดินที่เต็ม ไปด้วยหิน กระบวนการชะล้าง (leaching) ธาตุอาหารเกิดขึ้นค่อนข้างรุนแรง ในสภาพป่าธรรมชาติ    ทำให้อินทรีย์วัตถุและ ธาตุอาหารต่าง ๆ   ตลอดจนค่า pH และ C.E.C. หรือ cation exchange capacity ของดิน มีน้อย เมื่อเทียบกับป่าชนิดเดียว กัน ในท้องที่อื่น กล่าวคือ  pH ของดินผิว หรือดินที่มีความลึก 0-30 ซม จากผิวดิน มีค่าเป็น 4.9 ในขณะที่ปริมาณอินทรีย์วัตถุ มีเพียง 2.96 %  และปริมาณฟอสฟอรัส โพแทสเซี่ยม แคลเซี่ยม  และ แมกเนเซียมมีค่าเท่ากับ 8.0, 82.3, 204 และ 81.33 ppm ส่วนค่า C.E.C. จะมีค่าต่ำเช่นกัน คือ 2.4 meq/100 gm
             สำหรับพื้นที่ ๆ  เป็นเนินทรายริมชายฝั่งทะเล   ส่วนใหญ่จะถูกปกคลุมไปด้วยป่าดงดิบ (evergreen  forest)     มี โครงสร้างป่าที่ประกอบด้วยไม้สี่ชั้นเรือนยอด คือ สูงมากกว่า 15.5, 9.5-15.5, 6.5-9.5 และต่ำกว่า  6.5 เมตร ลงมา ในพื้นที่ 800 ตร ม   จะมีไม้ทั้งหมด  19  ชนิด  จำนวน 142 ต้น/ไร่   ไม้ที่ปรากฏให้เห็นส่วนใหญ่เป็นไม้ตระกูลยาง  อาทิเช่น  ยางนา (Dipterocarpus alatus Roxb.) มะม่วงป่า (Mangifera caloneura Kurz.)  และพยอม (Shorea floribunda Kurz.) 
             จากการอยู่ชิดติดทะเล  การขึ้นและลงของน้ำทะเลและการระเหยน้ำของดิน  ก่อให้เกิดการ ตกผลึกและการสะสม ของเกลือชนิดต่าง ๆ  ที่เป็นองค์ประกอบของน้ำทะเล อันได้แก่ CaCO₃, CaSO₄.2H₂O และ NaCl แต่ฝนที่ตกชุกบนพื้นที่ ๆ  เป็นเนินทรายภายใต้การปกคลุมที่มีระบบราก หนาแน่น ทำให้เกิดการชะล้างเอาเกลือ เหล่านี้ออกไป ยังผลทำให้ค่า pH ของ ดินส่วนใหญ่อยู่ในระดับ ที่เป็นกลาง คือ 6.5 
              แม้ว่าจะมีการร่วงหล่นของซากเศษเหลือของพืชในปริมาณที่มาก แต่สภาวะที่เหมาะสมกับกิจกรรมของจุลินทรีย์ ในดิน  ทำให้การย่อยสลายเป็นไปอย่างรวดเร็ว เช่นเดียวกับการดึงกลับขึ้นไปใช้ของต้นไม้ธาตุอาหาร  ส่วนใหญ่จึงสะสมอยู่ เฉพาะภายในต้นไม้ และบางส่วนของดินผิวเท่านั้น ดังนั้น ในส่วนลึกของชั้นดินจึงมีธาตุอาหารอยู่น้อยมาก    ปริมาณอินทรีย์ วัตถุในดินมีค่าเฉลี่ยเพียง  0.8  % ปริมาณฟอสฟอรัส  โพแทสเซี่ยม  แคลเซี่ยม แมกเนเซี่ยม และโซเดี่ยม มีอยู่ในชั้นดินลึก 0-70 ซม  โดยเฉลี่ยประมาณ 4.4, 24.2, 283.6, 22.2 และ 82 ppm  ตามลำดับ  โดยมีค่าของ C.E.C. ของดินผิว เฉลี่ยเพียง 3.65 meq/100 gm

ลักษณะพืชพรรณ
       ป่าดิบแล้งหลังการทำไม้ที่ห้วยหินดาด แบ่งเป็น  3  ชั้นเรือนยอด  คือ น้อยกว่า 8 เมตร., 8-15.5 เมตร.  และมากกว่า 15.5 เมตร.  พันธุ์ไม้เด่นในป่า  ประกอบด้วย   ขนุนป่า ตานดำ ลำแพนเขา ไทร สีชวง  ปริก  คอแลน และขะเหย้า   ภายในป่ามีปริมาณธาตุอาหาร หลัก คือ ไนโตรเจน/ฟอสฟอรัส/โพแทสเซี่ยม   หรือ N/P/K  เท่ากับ 1,017.54/13.44/173.54 กก./ไร่ ประมาณครึ่งหนึ่ง หรือ  50% อยู่ในดินผิว    ส่วนที่เหลือจะกระจายอยู่ในไม้ชั้นบน ไม้ชั้นรอง ไม้พื้นล่าง และซากพืชที่ผิวดิน เท่ากับ 43, 4, 2 และ 1 % ตามลำดับ ในแต่ละปีจะ มีการดูดซับธาตุอาหาร ขึ้นไปจากดิน เป็นจำนวน 30.75/1.83/17.98 กก./ไร่  และปล่อยกลับ คืนให้กับดินในรูปของการร่วงหล่นของซากพืช เท่ากับ 23.24/1.19/10.94 กก./ไร่ ที่เหลือจะ ถูกนำมาสร้างเป็นส่วนต่าง ๆ ของต้นไม้  เกิดเป็นความเพิ่มพูนรายปี  (annual  increment) ของเนื้อไม้ คิดเป็นน้ำหนักแห้งเท่ากับ 1,443.52 กก./ไร่/ปี   จากที่มีอยู่เดิมในป่า ประมาณ 17.97 ตัน/ไร่
             ความแน่นทึบของหมู่ไม้ ทำให้ประชาชนส่วนใหญ่เข้าใจผิด คิดไปว่าเป็นผลมาจาก ความสมบูรณ์ของดิน     ทำให้มีการบุกรุกทำลายป่าไม้เพื่อใช้ประโยชน์ที่ดินทำการเกษตร หลังจากนั้นไม่นาน  พื้นที่จะเสื่อมสภาพลงอย่าง รวดเร็ว  ประชาชนจึงพยายามรักษาระดับ การผลิต ของตนด้วยการขยายพื้นที่ทำกินออกไปด้วยการแผ้วถางพื้นที่ ่ป่าแห่งใหม่   พื้นที่ ป่าไม้จึงเริ่มลดลงจากพื้นที่ราบไปยังพื้นที่ๆ เป็นลูกเนิน และต่อเนื่องไปยังภูเขาที่สูงและชัน

การใช้ประโยชน์ที่ดิน
               แต่การทำลายป่าดิบแล้งเพื่อใช้ประโยชน์ที่ดินรูปแบบต่าง  ๆ  ส่งเสริมให้โซเดี่ยมที่ติดมากับน้ำฝนตกลงสู่พื้นดิน มากขึ้น และมีการสะสมอยู่ภายในชั้นของดิน  การร่วงหล่นของซากพืชในสวนยางพารา และสวนผลไม้    ตลอดจนการเผา พื้นที่เพื่อเตรียมปลูกมันสำปะหลัง ทำให้อินทรีย์วัตถุ และธาตุอาหารต่าง ๆ ถูกปลดปล่อยให้กับดินมากขึ้น อาทิเช่น โพแทส- เซียม แคลเซียม และแมกเนเซียม  ธาตุอาหารเหล่านี้จะถูกน้ำฝนชะล้างลงมาสะสมในส่วนลึกของชั้นดินได้มากน้อยเพียงใด ขึ้นกับความลึกของระบบราก และระดับลึกของการไถพรวน โดยจะส่งผลให้ค่า C.E.C. ในส่วน ลึกของชั้นดินเพิ่มมากขึ้นไป ด้วย  สำหรับฟอสฟอรัสที่ดินผิวจะมีปริมาณลดลงเมื่อพื้นที่ป่าไม้ถูกทำลายและใช้ประโยชน์  ยกเว้นสวนผลไม้  ซึ่งอาจเป็น เพราะการใส่ปุ๋ย หรือสารเคมีชนิดต่าง ๆ 
             การทำลายป่าทำให้การชะล้างน้อยลง    การสะสมเกลือทะเลเพิ่มมากขึ้น      เช่นเดียวกับการเพิ่มของแคลเซี่ยม  โซเดี่ยม  แมกเนเซี่ยม   และฟอสฟอรัส   รวมไปถึงความเป็นด่างของดิน   ส่วนปริมาณอินทรียวัตถุและโพแทสเซี่ยมในดิน จะมีค่าเฉลี่ยลดลง  อย่างไรก็ตาม   การปลูกสร้างสวนป่าไม้สน ประดิพัทธ์ กะถินณรงค์ และกะถินยักย์  จะช่วยเพิ่มอินทรีย- วัตถุ ฟอสฟอรัส โพแทสเซี่ยม แมกเนเซียม และความสามารถในการแลกเปลี่ยนประจุบวกให้กับดิน และปริมาณแคลเซี่ยม กับโซเดียมในปริมาณที่แตกต่างกันออกไป   โดยเฉพาะอย่างยิ่งการปลูกสวนสนประดิพัทธ์จะช่วยทำให้สมบัติของดินใกล้- เคียงป่าธรรมชาติมากที่สุด
             เมื่อพื้นที่ป่าไม้ถูกทำลายเพื่อใช้ประโยชน์ที่ดินทำการเกษตร   ทำให้ผิวดินเปิดโล่งกับอากาศดินจะเสื่อมค่าลง ทั้ง ความสมบูรณ์ และระบบการระบายน้ำ  กล่าวคือ ความสามารถในการดูดซับน้ำฝนของผิวดิน (infiltration)  จะลดลง โดย เฉลี่ย  48.63 %    และการระบายน้ำของ ดินผิว (permeability) ที่ลึก 0.50 ซม. จากผิวดินจะลดลง โดย เฉลี่ย 40.81 % 

ลักษณะทางอุทกวิทยา
            ลักษณะทางอุทกวิทยา    พบว่า   เรือนยอดของป่าไม้สามารถสกัดกั้นน้ำฝนที่ตกลงมาแต่ละครั้งได้สูงสุด   (inter- ception capacity) เท่ากับ 13 มม. ในขณะเดียวกันซากพืชที่ผิวดินมี ความสามารถสูงสุดในการดูดซับน้ำฝน เอาไว้ได้ 0.20 มม. จากน้ำฝนที่ตกลงมาทั้งหมดเหนือ พื้นที่ลุ่มน้ำป่าธรรมชาติ  จะกลายเป็นน้ำไหลในลำธาร 16.17 % โดยมีส่วนประกอบ ที่เป็นน้ำไหลจากดินชั้นบน  (upper  interflow)   น้ำไหลจากดินชั้นล่าง  (lower  interflow)   และน้ำใต้ดิน (groundwater flow) เท่ากับ 3.69, 37.12 และ 59.19 % ตามลำดับ ทั้งนี้ จะไม่ปรากฏว่ามีน้ำไหลบ่าหน้าดิน (surface runoff) เลย

ความเป็นมา
         สถานีวิจัยลุ่มน้ำห้วยหินดาด ได้จัดตั้งขึ้นมาในปี พ.ศ.2512  ด้วยวัตถุประสงค์ แรกเริ่ม  คือ  การวิจัยเพื่อค้นหาชนิด พันธุ์ไม้ ที่เหมาะสมสำหรับการปลูกเพื่อฟื้นฟูสภาพป่า หลังการทำไม้ และการทำไร่เลื่อนลอย ดังนั้น งานในระยะแรกจึงเป็น เพียงการติดตั้งเครื่องมือ  การเก็บวัดข้อมูลอากาศ  การสร้างบ้านพัก  และแปลงทดลอง พันธุ์ไม้บริเวณเชิงเขายายตา และ เขาท่าฉุด  โดยพันธุ์ไม้ที่ปลูกส่วนใหญ่เป็นพวก  ไม้ซ้อ  กระถินณรงค์  ประดู่   จามจุรี สีเสียด  และสัก
             ต่อมาในปี พ.ศ.2518 งานวิจัยได้มุ่งเน้นไปที่การศึกษาลักษณะทางอุทกวิทยาของ ป่าธรรมชาติ พื้นที่ทำการเกษตร ประเภทต่าง ๆ และสวนป่า โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อ  (1) เพื่อศึกษาผลกระทบและพยากรณ์ถึงสิ่งที่จะเกิดขึ้นเมื่อมีการทำลาย ป่าไม้ และใช้พื้นที่ทำการ เกษตร   และ  (2) ค้นหาชนิดพันธุ์ไม้ที่เหมาะสมกับการปลูก เพื่อปรับปรุงพื้นที่ลุ่มน้ำที่เสื่อมโทรม
             อย่างไรก็ตาม  ความต้องการใช้ประโยชน์ที่ดิน ยังมีค่อนข้างสูงจวบจนปัจจุบันอันเป็นผลสืบเนื่องมาจากการเสื่อม สภาพของพื้นที่บริเวณที่ทำการเกษตร และการล้มเหลวของระบบการตลาด   ดังนั้น  ในปี พ.ศ.2522 รูปแบบของการศึกษา วิจัย  จึงได้รับการปรับปรุงให้ ให้มุ่งเน้นไปที่รูปแบบของ “ป่ากินได้”   หรือ “food  bank” ซึ่ง เป็นรูปแบบของการผสมผสาน กันของพืชเศรษฐกิจชนิดต่าง  ๆ   จนมีโครงสร้างเหนือผิวดินที่คล้ายคลึงกับป่าธรรมชาติ    โดยมุ่งหวังที่จะใช้ทดแทนป่า ธรรมชาติที่เสื่อมโทรมภายในลุ่มน้ำ  ทั้งนี้  นอกเหนือไปจากจะเป็นการฟื้นฟูสภาพ-แวดล้อมของพื้นที่แล้ว ยังนำมาซึ่งรายได้ อย่างเพียงพอต่อประชาชนในท้องถิ่นอีกด้วย
             ฉะนั้น   แผนการศึกษาวิจัยจึงได้เปลี่ยนแปลงไปอีกครั้ง เป็นการศึกษา  (1)  ระบบการหมุนเวียนของน้ำและธาตุ อาหารของป่าธรรมชาติและพืชเศรษฐกิจชนิดต่าง ๆ    (2)   นำพืชเศรษฐกิจที่ผ่านการศึกษามาแล้วว่ามีผลดีต่อการฟื้นฟู พื้นที่   และก่อให้เกิดรายได้ที่เพียงพอ มาทดลองปลูกผสมผสานกัน    ตรวจสอบผลกระทบทางอุทกวิทยา  ควบคู่กันไปกับ การให้ผลผลิตและรายได้     และ (3) นำแบบจำลองคณิตศาสตร์ชนิดต่าง ๆ   อาทิเช่น  การวิจัยขั้น ดำเนินการ (operation research)     และ/หรือ การจำลองเหตุการณ์ (simulation model)   มาเป็นเครื่องมือในการคัดเลือกหารูปแบบที่เหมาะสม ของป่ากินได้ของพื้นที่นั้น ๆ ต่อไป