1980年建立自然保护区的考察组完成对雾灵山的综合考察之后，于1981年开始对小五台山进行考察，同年12月提出了考察报告 小五台山的植被类型为夏绿阔叶林，按中国植物区划，小五台山植物区系属泛北极植物区中国–日本森林植物亚区华北地区 由于海拔高差大、地形复杂，植物种类繁多，成为华北地区植物区系的典型代表 小五台山是河北省植物种类最丰富的地区之一 据不完全统计有高等植物1350种，隶属于104科、486属 以菊科、禾本科、蔷薇科、豆科植物最多 该区内有国家重点保护植物胡桃楸(Juglansmandshurica)、野大豆(Glycinesoja)、膜荚黄芪(Astragalusmembranaceus)等 中国特有植物有虎榛子(Ostryopsisdavidiana)、蚂蚱腿子(Myripnoisdioica)和文冠果(Xanthocerassorbifolia)、臭冷杉(Abiesnophrolepis)又称臭松，是河北省稀有树种，仅在小五台山有少量分布 另外，还有成片的天然杜松(Juniperusrigida)纯林，在华北地区是罕见的
1982年5月，河北省农业区划委员会自然保护区专业组工作会议审议并通过了考察报告 1983年11月，河北省人民政府决定在蔚县小五台山国营林场和涿鹿县杨家坪国营林场及岔道林场山涧口林区的基础上建立小五台山自然保护区，按省级自然保护区管理，列为县级事业单位，归口省林业厅直接领导 保护区总面积22573．3公顷，主要保护对象为温带森林生态系统和珍禽褐马鸡 1984年1月组建"河北省小五台山自然保护区管理处"，1987年，省林业厅重新组建了该自然保护区的领导班子，加强了管理 同年，在杨家坪建400平方米褐马鸡人工饲养场，探索对褐马鸡的人工孵化 同年，该保护区与河北师范大学生物系合作对保护区的褐马鸡在种群数量、水平分布、垂直分布、生殖繁衍、生境转移、食性以及影响褐马鸡生活主要因素等方面开展了系统观测研究工作，同时进行了陆栖脊椎动物的研究工作 2002年3月晋升为国家级自然保护区
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