【目的】建立杉木、马尾松和栎类3个树种的单木各组分相容性生物量模型系统，为实现湖南主要树种模型的科学化和标准化以及精准预估森林生物量提供技术支撑。【方法】基于湖南省3个主要树种468株伐倒木数据（杉木160株、马尾松153株和栎类155株），分别比较单木6个组分生物量（地上、地下、树干、树皮、树枝和树叶生物量）基础模型并寻求拟合指标最优模型，进一步比较不同起源（天然林和人工林）的生物量模型，并选择引起参数差异显著的起源作为哑变量，构建比例控制的非线性联立方程组预估单木各组分生物量。【结果】3个树种单木各组分生物量基础模型的拟合结果表明，地上B₁、地下B₂、树干B₃和树皮B₄这4个组分生物量模型的自变量选择胸径和树高，树枝B₅和树叶B₆生物量模型选择胸径、树高和冠幅；以起源为哑变量的模型显示，杉木的地上生物量B₁（平均预估误差MPE较基础模型降低1.16%）、马尾松的地下生物量B₂（MPE降低4.65%）、以及栎类的地上生物量B₁（MPE降低3.24%）和地下生物量B₂（MPE降低29.13%）均表现出天然林的生物量要显著高于人工林的生物量；以起源为哑变量的单木生物量模型系统的拟合效果较佳，3个树种地上生物量模型的决定系数R²均超过0.90，平均预估误差MPE低于4%；而地下生物量模型的R²同样均在0.90以上，其MPE则低于14%。【结论】以起源为哑变量的单木各组分生物量模型拟合效果最好，其次是非线性联立方程组相容性模型系统，拟合效果最差的是基础模型。虽然模型系统的拟合效果略劣于哑变量模型，但模型系统能解决单木各组分生物量的相容性和可加性，且它们参数之间的差异不大，因此优先推荐采用相容性模型系统来预测湖南省杉木、马尾松和栎类3个树种的单木各组分生物量。