主要从事树木年轮高分辨(年内)稳定同位素记录和树木径向生长的控制机制和模型模拟研究。基于过程模型方法探究控制树木年轮代用指标（稳定同位素分馏和径向生长）的环境和生理生态因素及其过程，为利用树轮代用指标重建气候环境变化和植被模型改进提供理论支撑。在国内外已发表学术论著50余篇，其中SCI期刊收录40余篇（第一和通讯作者论文13篇）。取得的创新性成果有：

①首次在国内建立了树轮年内高分辨率稳定同位素分析样品处理方法，为揭示树轮同位素记录的季节性气候信息和稳定同位素分馏机理提供了新的研究思路。采用该方法与稳定氧同位素（δ18O）分馏模型结合，发现西南季风影响区树轮年内δ18O变化可记录季风期降水的δ18O变化，给出了国内树轮稳定同位素研究的新方向，成果发表于地学顶级期刊《Earth and Planetary Science Letters》；

②创新性地耦合树木年轮宽度过程模型（VS_Lite）和树轮δ18O机理模型，并将之应用到年内-早晚材-年分辨率的树轮δ18O记录综合模拟研究，阐明了不同分辨率稳定同位素记录的气候信号和驱动因子异同，拓展了树轮稳定同位素记录在全球变化研究中的科学内涵，相关研究成果发表在植物学顶级期刊《New Phytologist》；

③运用树木生长机理模型（VS_Lite）对中国半干旱区及其周边地区33个样点针叶树种径向生长特征及其对气候变化响应机制开展系统研究，开创性的量化了1960-2013年间温度和土壤湿度对于该区域树木生长的相对贡献，并结合气候预警资料，对2014-2100年该区域树木径向生长进行了预测，为中国半干旱区衰退中的森林生态系统以及实现林业可持续科学发展提供了有力的理论支撑。相关研究成果发表在农林科学顶级期刊《Forest Ecology and Management》。

④创新性地耦合树轮宽度过程模型（VS_Lite）和生态记忆效应模型，定量研究了当前和过去气候环境要素对于树轮宽度的影响，并成功应用于中国温带地区。相关研究成果发表在农林科学顶级期刊《Agricultural and Forest Meteorology》。

曾小敏,倪萍,刘晓宏,王文志,李瑶,王文超,Decline in tree-ring growth of Picea mongolica and its intra-annual eco-physiological responses to drought and CO2 enrichment in semi-arid China:Journal of Forestry Research,2024.4.2,35:66

李瑶,曾小敏,刘晓宏,Michael N. Evans,徐国保,Paul Szejner,倪萍,A Seasonally Varying Tree Physiological Response to Environmental Conditions: Results From Semi-Arid China:Journal of Geophysical Research: Biogeosciences,2023.7.17,128:e2023JG007455

曾小敏,Michael N. EVANS,刘晓宏,Drew M.P. PELTIER,詹思敏,张凌楠,杨保,Process representation of conifer tree-ring growth is improved by incorporation of climate memory effects:Agricultural and Forest Meteorology,2022.10.7,327:109196

曾小敏,曾小敏,王文超,刘晓宏,安文玲,张凌楠,Temporal evolution of the influence of atmospheric circulation on regional cloud cover as revealed by tree-ring δ18O in southwestern China:Global and Planetary Change,2021.11.5,208:103690

李瑶,曾小敏,倪萍,王文超,刘晓宏,树木年轮年内高分辨率稳定同位素记录:方法、进展和展望:应用生态学报,2021.10.20,32(10):3743-3752

曾小敏,倪萍,李瑶,王文超,孙诗雯,王佑玉,常昀新,陶萧筱,侯明月,刘晓宏,Short-term resin tapping activities had a minor influence on physiological responses recorded in the tree-ring isotopes of Chinese pine (Pinus tabuliformis):Dendrochronologia,2021.10.11,70:125895

[曾小敏参与重点项目认定主持T2级项目1项]基于树轮多指标耦合的黄土高原树木生长变化特征及未来趋势研究,基金委

基于树轮多指标的气候遗产效应及其机制研究——以秦岭中部典型针阔叶树种为例

树轮宽度和稳定氧同位素代用资料系统模型的改进和应用研究——以藏东南地区为例,陕西师范大学

采脂对黄土高原油松径向生长和稳定同位素比率的影响及其机制探讨,陕西省科技厅