M. Laiviņš ir pētījis dienvidtaigas tumšo skuju koku (Sibīrijas egle, Sibīrijas baltegle, ciedru priede) mežaudžu spontāno sukcesiju stadiju vaskulāro augu sugu sastāvu Rietumsibīrijā.
Pētījumi, kuros ir bagāts faktiskais materiāls (vaskulāro augu sugu un augu sabiedrību inventarizācija), Latvijā veikti dabas rezervātos, īpaši Moricsalā, kā arī dabas liegumos: aizsargājamās ezeru salās, Čužu purvā, Vērenes gobu un vīksnu audzē, Piešdangā lielās kosas augšanas vietā, Gaviezes āmuļu audzē un citur. Noskaidrots, ka vaskulāro augu taksonu skaitu Latvijas ezeru salās galvenokārt nosaka salas platība (61 % no faktoru īpatsvara, kas ietekmē sugu skaitu), salas relatīvais augstums (8 %) un salas izrobotība (7 %), kā arī citi nenoskaidroti vides faktori (24 %).
Uz apjomīgas augu sabiedrību aprakstu bāzes M. Laiviņš sistematizēja Latvijas meža augu sabiedrības. Kopā ar Aiziku Solomešču (Ayzik Solomeshch) Austrumbaltijai izdalīja jaunu platlapju mežu sabiedrību savienību Querco roboris-Tilion cordatae Solomeshch et Laiviņš (2015), kas mūsdienās ir fitosocioloģiskās nomenklatūras kodeksa valīds sintaksons.
Mainoties klimatam un bagātinoties meža augtenei ar augu barības vielām (slāpekli, fosforu, kalciju un citiem), mežaudzes flora bagātinās ar nezālēm un ruderālām sugām (ruderalizācijas process), graudzālēm (graminifikācijas process) un krūmu sugām (mežaudžu pārkrūmošanās process), kas būtiski maina mežaudžu zemsedzes un krūmu stāva sugu kompozīciju. Intensīvāk sugu sastāvs mainās oligotrofās augtenēs, kurās ir mazāk barības vielu, īpaši priežu audzēs. Priežu mežaudzēs paaugā un koku stāvā mūsdienās ienāk parastā kļava (Acer platanoides), kalnu kļava (A. pseudoplatanus), parastā liepa (Tilia cordata), platlapu liepa (T. platyphyllos), parastais ozols (Quercus robur) un citi. Ienāk arī Viduseiropas platlapju biomas rakstursugas, kas atspoguļo mežaudžu spontāno un pieaugošo nemoralizācijas procesu Latvijā.
Balstoties uz ilglaicīgiem pētījumiem pastāvīgajos parauglaukumos (vairāk nekā 70), noskaidrota platlapju audžu ievērojamā ražība, piemēram, 200 gadus vecu ozolu audžu krāja Zemgalē var sasniegt 705 m3/ha, esošais krājas pieaugums – 7,0 m3/ha/gadā. 130 gadus vecu mistrotu liepu audžu krāja Bižas ezera salā Andrupenē sasniedz 18 m3/ha, esošais krājas pieaugums – 13,3 m3/ha/gadā, 70 gadus vecas vīksnu audzes krāja Zemgalē sasniedz 634 m3/ha, esošais pieaugums – 10,6 m3/ha/gadā.
Veidojot un vadot autoru kolektīvu, ir sastādīts vietējo un Latvijā introducēto svešzemju kokaugu sugu (1481 taksons) atlants ar punktveida izplatības kartēm 5x5 km tīklojumā. Atlantā katram taksonam norādīts atradņu skaits Latvijā, svešzemju sugām – arī izcelsmes reģions un introdukcijas laiks Latvijā.