水土保持国家林业和草原局重点实验室

一、实验室概况

水土保持国家林草局重点实验室始建于1995年，其依托北京林业大学的水土保持与荒漠化防治学科。重点实验室主要以全国的主要自然分区为对象，开展了广泛的水土保持与荒漠化防治方面的基础理论和技术应用研究，在我国黄土高原区、北方风沙区、华北土石山区、长江上游区、西南石漠化地区、东北黑土区等水土保持重点地区布设了12个野外科学观测研究站。采用公共室内实验平台与野外科研基地为一体的实验室研究构模式，理论创新、技术研发和示范推广紧密结合，服务于我国生态环境建设与生态文明建设主战场，科技支撑退耕还林、防沙治沙、流域水土保持综合治理等国家重大生态工程建设和生态文明建设。对国内此类研究领域的发展起带头和示范作用，在我国林业生态环境建设中发挥重要的科技支撑作用。

针对我国生态环境建设的重大问题，重点实验室共设置3个主要学术方向和研究内容，分别为：流域治理方向、林业生态工程方向和荒漠化防治方向。

1.流域治理方向

流域治理既是本学科的核心研究方向，也是本学科的特色研究领域，其主要研究内容包括：

（1）土壤侵蚀动力学机制。包括土壤侵蚀成因机制与发展过程，不同区域土壤侵蚀发生发展特点及其变异规律，不同区域影响土壤侵蚀发生发展的自然因素特性、人为活动对土壤侵蚀的影响等。

（2）土壤侵蚀动态监测及预警预报。包括土壤侵蚀监测方法及其评价指标体系构建，土壤侵蚀模型开发与应用，山洪泥石流等突发性灾害的预警预报，水土保持效果、效益的监测与评价等。

（3）水土流失综合治理。包括水土保持的理论基础，水土保持调查与治理区划，面源污染评价及综合治理，保水节水技术研发与应用，清洁小流域规划与设计，流域可持续发展的技术支持体系与规划，流域可持续发展的调控机理、途径和方法等。

2.林业生态工程方向

林业生态工程是本学科的关键研究领域，其主要研究内容包括：

（1）退化生态系统修复理论和技术。包括立地类型的划分，退化生态系统植被恢复理论与技术，生产建设项目水土保持，林农复合生态系统构建。

（2）防护林的可持续经营。包括人工林退化的成因与影响因素，防护林健康经营理论与方法，林业生态工程功能监测与评价，防护林结构优化配置与功能调控。

3.荒漠化防治方向

荒漠化防治是本学科的重点研究领域。其主要研究内容包括：

（1）荒漠化过程与机制。包括风沙运动规律，风沙地貌的形成机制及演变过程，土壤风蚀原理与防控，沙尘暴的成因、危害、监测预报及减灾，盐渍化的成因机理等。

（2）荒漠化防治关键技术。包括流沙固定技术，盐碱地改良和利用技术，沙区优良适生植物引种栽培，草地改良与科学管理利用，多功能节水型植被防护体系的恢复与重建，不同荒漠化生态经济区综合治理的可持续经营技术模式，荒漠化地区水资源优化利用及水量平衡调控理论与技术等。

（3）荒漠生态系统功能评价。包括荒漠生态系统的碳循环过程与机制，土壤生物结皮的形成机理与作用，荒漠生态系统的生态环境功能评价，沙漠国家公园建设理论与规划，沙区人居环境安全评估与保障机制等。

二、实验室人员配置

实验室主任和学术带头人：

 

余新晓    水土保持国家林业和草原局重点实验室主任

男，1961年7月生。博士，教授，博士生导师。长期从事水文水资源、防沙治沙、防护林营建与经营等方面研究，先后主持“八五”、“九五”国家攻关专题、“十五”国家科技攻关课题，“十一五”和“十二五”国家科技支撑计划项目和课题、国家重点研发计划课题、国家自然科学基金（重点2项、面上3项）、国家重大基础研究计划项目（973）课题、国家公益性行业科研专项重大项目、国家引进农业先进技术项目（948）、北京市科委重大项目等项目和课题；先后荣获国家科技进步二等奖3项、国家技术发明二等奖1项，获教育部、北京市宁夏自治区、河北省、山西省等省部级奖励12项，获国家优秀教学成果一等奖、国家优秀教材一等奖等奖项。

先后荣获第三届中国青年科技奖、国务院特殊专家津贴、林业部跨世纪青年学科带头人、国家有突出贡献中青年科学家、国家“百千万人才工程”第一、第二层次人选、“全国优秀教师”、“北京市优秀教师”、“全国野外科技工作先进个人”、“全国先进科技工作者”等荣誉称号。

兼任中国水土保持学会理事，水土保持生态修复专业委员会主任，教育工作委员会主任，青年学术研究会主任，规划与设计专业委员会副主任；中国南方水土保持学会副理事长；中国林学会理事，森林水文与流域治理分会理事长；中国国土经济学会常务理事；中国防沙治沙暨沙产业协会常务理事，副秘书长；中国生态学学会理事，生态水文专业委员会副主任等。

先后主持、参与科研项目32项；主持、参与教学、教改研究项目4项；获授权发明专利21项；获软件登记30项；以主持或参与编制国家、行业、地方标准共20项；以主编编写出版学术专著14部、第二作者或副主编编写出版学术专著10部；以第一作者或主编编写出版教材7部；发表学术论文共500余篇，其中SCI收录75篇、一区TOP期刊45篇。

经过多年潜心钻研，取得了丰硕的成果。他所取得的“防护林结构与功能调控机制”、“都市重要水源区水源保护林培育与经营技术”、“华北地区森林植被水资源调控技术”、“森林植被对PM2.5等颗粒物调控机制与防控技术”、“坝上高原及华北北部丘陵山地沙化土地治理与沙产业技术研究及示范”、“基于稳定同位素的典型森林生态系统水、碳过程及其耦合机制研究”等一系列重要的科研成果及技术集成体系，为我国的水土流失综合治理和林业生态工程建设提供了科学的理论与技术支撑，相关成果在我国北方土石山区得到大范围推广和应用，取得了良好的社会、经济和生态效益，为推动地方经济发展、服务行业需求、保障国家战略需要做出了重要贡献。

 

张志强    流域治理方向学术带头人

张志强，男，1967年9月24日生，内蒙古人，中共党员，博士，现任北京林业大学水土保持学院院长，教授、博士生导师。兼任中国学位与研究生教育学会常务理事、农林工作委员会副主任委员；全国林业硕士教育指导委员会委员、秘书长；北京市学位委员会委员；中国水土保持学会常务理事，《中国水土保持科学》副主编、《中国城市林业》编委会委员、《林业科学研究》编委；中国林学会会员。主要从事水土保持与荒漠化防治、生态水文学领域教学、科研和教育管理工作。主持国家科技支撑计划、国家重大水污染治理专项、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、重点国际科技合作计划、中奥政府间科技合作、中美科技合作、948引进外国先进技术、林业行业科技专项、教育部博士点基金等多项科研项目。研究成果先后获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步二等奖3项、三等奖1项；国家授权发明专利3项；参编或独著专著、教材14部，在国内外知名学术刊物发表包括第一作者、责任作者和合作作者论文180余篇。曾参与中国工程院水资源配置与生态环境建设重大咨询项目，主持完成了重庆市潼南区和荣昌区、江苏常州、辽宁辽阳、内蒙古通辽等地国家森林城市总体建设规划工作，以及北京延庆区、江苏南通、湖北黄石、山东邹城、四川攀枝花等地创建国家森林城市的评估工作，参与完成深圳市等省市现代林业发展指标研究与国家森林城市建设规划项目工作。

其主要科研成果为：系统研究我国北方生态水文过程对森林恢复的响应机制。创新性地基于嵌套流域、事件尺度观测和多尺度模型模拟，揭示我国北方流域径流对不同森林恢复响应的动力学机制与过程，阐明小面积比例植被恢复对丰水年份流域径流产生显著影响的过程与机理。拓展了MIKESHE分布式物理模型的应用区域，对其在我国北方干旱半干旱地区的应用和与其它模型耦合开展了研究，揭示了不同时空尺度干旱半干旱区降雨-产流机制与过程特征。量化我国北方典型树种蒸腾耗水过程及环境控制机制，确定不同立地条件下的通用蒸腾估算参数，明确典型树种的土壤及大气干旱响应和生理调控机制。

作为我国林业生态领域知名专家，参加工作30年来，立德树人，潜心科研，探索教育管理与实践，培养了大批科技人才，取得了重要科技成果，为我国林业教育与生态建设事业做出突出贡献。深入科尔沁沙地腹地开展防风固沙林试验示范技术研究，成果在三北防护林建设工程中推广应用，获国家和内蒙古科技进步二等奖各1项；都市重要水源区水源涵养林体系技术研究与示范成果，在密云水库与华北土石山区得到推广应用，取得了显著效益，获北京市科学技术二等奖；揭示我国北方大规模植被恢复对碳循环和水循环的影响机理，服务林业生态建设工程，获教育部自然科学二等奖；长期担任森林城市专家，推动我国森林城市建设；编撰东北亚森林恢复技术成果，由国际林联出版，将中国大规模生态恢复技术成果与国际同行分享。

 

程金花    流域治理方向学术带头人

女，1979年3月生。博士，教授，博士生导师。现兼任中国南方水土保持研究会理事。主要从事土壤侵蚀、流域治理、森林水文等方面的研究。已发表论文80余篇，其中SCI/EI 10余篇，主编参编学术专著6部，获授权发明技术专利2件，获计算机软件著作权登记9项。主讲国家级精品课、国家级精品资源共享课和国家级视频公开课“土壤侵蚀原理（双语）”。曾获北京市优秀教学成果二等奖1项，重庆市科技进步二等奖1项、三等奖1项，中国水土保持学会科技奖一等奖2项，梁希林业科学技术奖二等奖1项。

其主要科研成果为：在长江三峡花岗岩地区，首次建立了优先流系统模型，解决了研究地区呈集合状态优先流运动过程的数学表达，并揭示出优先流是导致小流域暴雨洪水过程陡起陡落的重要原因之一。在土壤侵蚀方面，揭示了北方土石山区雨滴击溅作用和植被覆盖条件下坡面径流水动力学特性及其产流产沙规律，明确了草本植物调控坡面土壤分离的侵蚀动力机理。在流域生态安全方面，构建了北京山洪预警模型，得到了北京山洪动态临界雨量。以上研究成果为我国山区流域生态安全防护提供了重要理论支撑和技术支持。

 

丁国栋    荒漠化防治方向学术带头人

男，1963年3月生。博士，教授，博士生导师。兼任中国治沙暨沙业学会沙漠科学考察专业委员会副主任委员、中国水土保持学会工程绿化专业委员会副主任委员、北京市沙产业协会副秘书长、北京林业大学边坡绿化研究所所长等职。长期从事风沙物理、荒漠化防治等方面的研究工作。主持和参加国家级和省部级科研课题20余项；主编、参编教材、专著10余部；发表学术论文100余篇；授权发明专利9项、实用新型专利3项、软件著作权登记1件；指导博士研究生12人、硕士研究生47人。

其主要科研成果为：在风沙运动和防沙治沙等方面成绩突出，提出了沙粒启动的“驻点升力”假说，为解析风沙运动过程提供了新思路、新方法，研究成果对于完善风沙物理学理论体系具有重要意义；系统揭示了植物和工程措施的防风固沙作用机制，成果广泛应用于我国北方干旱风沙区土地沙漠化防治实践，生态、社会、经济效益显著。

 

张宇清    荒漠化防治方向学术带头人

男，1971年9月生，农学博士，教授，现任北京林业大学水土保持学院副院长、博士生导师、宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站站长，《联合国防治荒漠化公约》履约专家、国家林业和草原局咨询专家、中国水土保持学会生态修复专业委员会理事、中国治沙暨沙业学会理事、中国治沙暨沙业学会国家沙漠公园专业委员会委员、北京林业大学学报编委等职。

长期从事荒漠生态学、荒漠化防治方面的教学科研工作，先后主持国家重点研发计划、国家自然科学基金、林业公益性行业科研专项、“973”“863”、第二次青藏高原科考等各类国家级项目、课题、专题10余项，出版专著、参编教材10余部，在林学、生态学、土壤学、地球科学等领域国内外著名期刊发表学术论文100余篇，获国家发明专利授权20件，向中央及有关部委、省市提交决策咨询报告8件，多次得到中共中央、国务院、国家林业和草原局领导正面批示。先后指导博士生20余人，硕士生40余人。

主要科研贡献：1）定量阐明了中国北方固沙植被稳定性与气候因子的关系，基于最大和安全叶面积指数，提出了植被承载力阈值范围；2）明晰了我国主要沙漠、沙地的土壤细菌优势类群，划分了其主要的生态类型，明确了细菌及真核生物相互作用在区域和局部尺度上与非生物环境因子的关系；3）深入探索了荒漠土壤碳氮过程的微生物机制，发现了10余种具有固氮、固碳潜力的功能微生物，发现了荒漠土壤中非蓝藻类三个重要的异样固氮微生物属；4）基于控制实验和长期野外观测，明晰了典型固沙植物群落种间互作的水分、养分、微生物机制，揭示了种间互作对固沙群落演替的驱动机理；5）基于长期野外实验，揭示了氮沉降增加、降水变异等全球变化因素对典型固沙植物群落种群结构、稳态变化、群落演替的影响过程。上述成果对于增进荒漠生态系统的认知，推动和完善我国荒漠生态学的研究，提升荒漠生态系统的治理和管理水平，具有十分重要的意义。

 

查天山   林业生态工程方向学术带头人

男，1965年生，博士，北京林业大学水土保持学院教授。主要研究方向为植物生理生态过程、生态系统结构与功能对环境响应与气候变化适应。近年来主要研究植被生态系统关键生态过程及其对环境因素与气候变化的响应，特别是在北方森林、荒漠生态系统碳、水、热过程对生物与非生物因素相互作用与对气候变化敏感性与适应性方面做了大量研究。

曾任加拿大环境署气候变化研究所研究科学家，先后在芬兰、加拿大从事北方森林生态系统生态过程与气候变化研究十余年。主持和参加了加拿大气候与大气科学基金会（CFCAS）、加拿大自然科学与工程研究理事会（NSERC）、芬兰科学院、国家基金委资助的关于生态系统结构、功能过程对气候变化适应项目11项。回国后组建生态系统过程监测与模拟研究组，致力于干旱－半干旱区植被生理生态过程监测与模拟研究，已在宁夏盐池、北京建立一系列生态系统碳水循环、能量平衡、微气象、土壤环境和生物多样性监测系统，系统研究生态系统结构和功能对气候变化的响应。在国际著名期刊《Global Change Biology》、《New Phytologist》、《Agricultural and Forest Meteorology》、《Annals of Botany》、《Tree Physiology》等上发表相关研究成果学术论文百余篇。

其主要科研成果为：提出了利用叶绿素荧光参数检验荒漠植物对干旱的功能适应性理论与方法；提出了人类活动干扰（火烧、采伐）和气候变化（增温、干旱）对北方针叶林与草地生态系统碳水平衡的机理模式；构建了加拿大主要陆地生态系统过程与功能数据库；提出了北方森林生态系统各组分生产力分配模型；建立了毛乌素沙地典型半干旱灌木生态系统的碳-水-能量过程模型。

 

毕华兴    林业生态工程方向学术带头人

男，1969年4月生。博士，教授，博士生导师。现兼任中国水土保持学会水土保持生态修复专业委员会理事、中国林学会森林水文与流域治理专业委员会委员。主要从事森林水文、林业生态工程、农林复合等方面的研究。1996年博士毕业后一直坚持在教学和科研的第一线。主讲《水土保持学》等课程，深受学生和同行好评，先后被评为北京市师德先锋、北京市教学名师、、“我心目中的好老师”等荣誉和奖项。主持完成国家和部委科研项目30多项，先后获得中国青年科技奖、林业部科技进步二等奖、国家教委科技进步三等奖、北京市科技进步奖、中国水土保持科技技术一等奖、梁希科普奖二等奖等奖项，发表学术论文180多篇，出版教材或专著22部，获得授权专利10项、计算机软件登记7个、行业标准8项。

其主要科研成果为：针对黄土高原水资源严重短缺的现状，如何进行黄土区防护林体系的配置将成为林业生态工程建设的重点，创新性地提出以土壤有效水界限作为水分供应的起算值，基于水分供耗平衡确定了黄土区合理森林覆被率的计算公式；聚焦于黄土高原森林与水的关系，初步攻克了森林与水关系的尺度辨析和尺度转换，研究成果可为黄土区林业生态工程的合理配置提供重要理论和技术支撑。

三、管理系统

链接：水土保持学院重点实验室及科研平台：http://stbcsys.bjfu.edu.cn/

四、仪器设备

水蚀机理试验系统

水蚀机理试验系统是由清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室专家组设计，水槽长12.4m，宽30cm，高30cm，无极调坡范围0至1.5%，允许最大水深15cm。可以进行恒定流试验、非恒定流试验、清水试验、推移质运动试验、悬移质运动试验等。

电感耦合等离子体发射光谱仪（5100）

电感耦合等离子体发射光谱仪是一台针对ppm级检测的仪器，主要检测0.01-200ppm之间的金属元素浓度。主要用于土壤、植物、水等样品中Fe、Zn、Cu、Cr、Pb等金属元素的定性和准确定量分析。

全自动化学分析仪（SmartChem 450、SmartChem 200)

全自动化学分析仪使用经典的比色法，利用机器人技术，全自动取样针把试剂和样品精确地加入比色杯中，搅拌混匀，反应，然后利用高精度双光束数字检测器测量吸光度。可用于测定土壤、植物以及水中的总磷、磷酸盐、总凯氏氮、总氮、氨氮、硝氮、亚硝氮，土壤和植物中的全硫、有效硫、钙、镁、有机物、尿素等，水中的COD、挥发酚等。

液态水同位素分析仪(GLA431-TLWIA)

液态水同位素分析仪采用高分辨率的直接吸收激光光谱测量原理，可以精确测量液态水样中的¹⁸O/¹⁶O和D/H的同位素比率。

元素分析仪（vario MACRO cube)

元素分析仪有CHNS模式和O模式两种模式，CHNS模式下可以同时完成C/H/N/S元素的测定。主要用于测定土壤、植物、环境样品等固体样品中的C/N/O/H/S等元素的含量。

总有机碳分析仪（vario TOC SELECT)

总有机碳分析仪是将样品中的碳通过高温燃烧或和酸反应转化成CO2，再通过红外检出。主要用于测定水、土壤等样品中的总有机碳、总碳和总无机碳的含量。

二氧化碳同位素分析仪（CCIA-912）

二氧化碳同位素分析仪主要是同总有机碳分析仪联用，能全自动化测量植物和土壤等样品的稳定性碳同位素13C的含量，并能实现样品自动稀释和在线标定。

酶标仪（Tecan）

该酶标仪为全波长多功能酶标仪，具有吸收光、荧光和化学发光监测模式，可用于土壤微生物和植物生态系统中各类酶含量的测定。

激光粒度分析仪（MS 3000）

激光粒度分析仪采用激光衍射技术测量粒度，当激光束穿过分散的颗粒样品时，通过测量散射光的强度来完成粒度测量，然后数据用于分析计算形成该散射光谱图的颗粒粒度分布。主要用于测定土壤粒度分布。

五、研究成果

代表性研究成果1 名称	类别	成果为第一完成单位	成果为第一完成单位	本室固定人员参加名单	所属研究方向
生态恢复水-碳耦合过程及其对全球气候变化的响应	基础研究	北京林业大学	是	张志强、及金楠、陈立欣、王平、许行	流域治理
植被生态系统作为陆地生态系统中重要的碳库，是自然界中物质和能量交换的主要载体，在调节全球碳水循环、减缓全球气候变化、涵养水源、保持水土和提供生物质能源等方面发挥着至关重要的作用。因此，长期以来植被恢复和建设成为保持水土、改善生态环境问题的根本性措施，国家先后启动了“三北”防护林工程、退耕还林还草工程等一系列林业生态工程，近些年水土流失问题得到了良好控制、生态恢复效果显著。截至2021年，我国人工林面积已经达到7954.28万公顷，高居世界首位。尽管大量的人工林可以为2020年9月我国提出的碳达峰、碳中和目标提供有力支撑；然而，大面积的生态恢复将加剧水资源的消耗，从而导致部分缺水地区的耗水量已接近水资源承载力阈值。因此，植被恢复生态效益的形成与提升关键依赖于植被与大气间水-碳的耦合变化，而这些过程对气候变化的响应机制极为复杂，尤其在极端气候事件发生时，生态系统水-碳耦合变化的生物物理调控机制仍不清楚。 研究团队采用长期定位观测、多源数据融合、模型模拟相结合的方法，旨在（1）揭示全球气候变化对生态恢复碳水耦合和径流变化过程的影响机制，（2）阐明人工林生态系统水-碳耦合过程适应变化环境的生物物理调控机制，（3）刻画不同植被类型的生态系统服务功能形成机理，以期为生态恢复奠定了重要理论基础。主要科学发现为： （1）在全球和区域尺度上，利用整合分析、元分析和空间替代时间的方法，揭示全球气候变化对生态恢复过程的影响机制，首次揭示了温带常绿林和落叶林资源利用效率随林龄的变化规律及其生物物理调控机制；建立了评估热浪事件对不同恢复阶段生态系统的稳定性和适应性影响评价新方法。 （2）探明了典型生态系统水-碳耦合过程的生物物理调控机制，创新性地量化了散射辐射、晴空指数对人工林生态系统水-碳耦合过程的影响机制，推导了生态系统尺度上边际水分利用效率的理论公式，发现了欧美杨树人工林生态系统尺度上气孔最优理论的临界条件，揭示了北方杨树人工林在水分充足条件下的强耗水和低水分利用效率形成机理，为我国北方干旱缺水地区大规模杨树防护林建设提供理论依据；基于本研究发现的夜间液流占总液流量比例的趋同性现象，明确了胸径跨树种、跨林龄解释夜间液流的重要作用。量化评估了夜间液流的生物物理调控机制，突破性地改进了夜间液流拆分的概念模式。 （3）揭示了不同植被类型的生态系统服务功能形成机理，定量评价了生态恢复的水文调节、土壤保持、固碳减排、空气净化等方面生态系统服务功能。基于物理过程的分布式生态水文模型，量化了生态恢复过程中不同生态系统水文效应的空间差异，并自主研发了从能量驱动的角度来计算根系固土的机理模型（FBM-W模型），系统评估了植被恢复对水文调节、土壤保持的影响。量化了不同空间尺度下生态恢复措施空气净化效能，并阐明各空间尺度下的主要影响主要因素。 以上成果分别发表在《Global Change Biology》、《Agricultural and Forestry Meteorology》、《Environmental Pollution》、《Environmental Research Letters》、《Plant and Soil》、《Journal of Hydrology》、《Science of the Total Environment》。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

代表性研究成果2 名称	类别	成果为第一完成单位	本室固定人员参加名单	所属研究方向
京津冀地区水源涵养林构建关键技术	教育部科技进步二等奖	北京林业大学	余新晓,牛健植,贾国栋,樊登星,马岚,张振明,张学霞,伦小秀	流域治理
本成果基于“理论创新-方法建立-技术突破-集成应用”四位一体研究，遵循“确定营建区域—近自然营建—功能提升高效经营—综合效益评价”技术流程，系统诊断分析京津冀地区土地覆被状况，探明京津冀地区水源涵养关键区域适度覆被区域；构建水源涵养林近自然营建技术，优选抗旱低耗水适宜树种，确定低耗水适宜密度和混交比，实施不规则整地技术，以减少对土壤的干扰，针对不同微立地类型及土壤条件，实施有针对性的抗旱栽植技术；综合考虑京津冀地区土壤、立地条件，构建水源涵养林精准对位配置技术，获得水源涵养林优化配置结构；构建水源涵养林功能提升高效经营技术，进行水源涵养林全生命周期适宜密度和结构动态调控，促进其在生长全过程中涵养水源功能持续发挥；研究构建了水源涵养林生态效益评价指标体系，系统分析了水源涵养林生态系统服务功能，实施水源涵养林生态效益综合评价技术，促进实时掌控水源涵养林营建及经营状况，明确其生态功能效益。 研究成果针对京津冀地区生态环境脆弱，水资源短缺，营建的水源涵养林由于营建过程中没有针对区域立地及土壤条件筛选树种，营建及经营过程没有实时监控植被结构及功能变化，导致部分水源涵养林质量低下，无法持续发挥其涵养水源功能等问题，以提高水源涵养林质量和持续促进其功能效益发挥为目标，系统开展了“理论创新-方法建立-技术突破-集成应用”四位一体研究，提出了水源涵养林适宜营建区域确定技术、水源涵养林近自然营建技术、水源涵养林精准对位配置技术、水源涵养林功能高效经营技术、水源涵养林生态效益综合评价技术，建立了京津冀地区水源涵养林构建关键技术体系，技术方法和技术成果为我国重大林业生态工程建设提供了科学技术支撑和服务。 本研究研建的水源涵养林构建关键技术体系已在京津冀地区以及内蒙、山西水源涵养林营建、重大林业生态工程中广泛推广应用，累计推广应用范围 909 万亩，对区域水源涵养林提质增效起到了重要作用，促进林木成活率达到 95%以上、保存率达到 93%以上，区域土壤含水量提高 6-8%，生境质量提高5%-10%，促进植被生态用水量减少 5%-10.3%，流域有效用水量增加 5.7%-31.6%。项目实施期间，为促进技术推广，举办各类培训班 28 次，培训技术及管理人员 4500 余人，有效增加农民技术能力，提高劳动就业率，生态、经济和社会效益显著。

代表性研究成果3 名称	类别	成果为第一完成单位	本室固定 人员参加 名单	所属研究方向
全球变化对典型固沙植物群落演替的驱动机制	基础研究	是	张宇清、佘维维、秦树高、赖总锐、冯薇	荒漠化防治
植被建设是防治土地荒漠化的重要手段。过去六十年来，我国在北方沙区营建了约600万公顷的人工固沙植被，这些植被在防治风沙危害、控制荒漠化、促进生态修复和重建、改善人居环境等方面，发挥了极其重要的作用。然而，在全球变化和人为干扰因素叠加的影响下，这些固沙植被的演替方向、稳定性、生态服务功能的动态变化情况，目前并不明晰。阐明上述问题，对于确保我国北方防沙带生态安全、制定科学的生态建设和生态系统管理政策至关重要。 本项成果依托在毛乌素沙地建成的大型野外典型固沙植物群落氮素和水分添加、功能群去除长期控制实验平台，经过多年的连续定位观测和实验研究，发现典型固沙植物群落中不同功能群植物对优势固沙灌木表现出不同的种间作用响应，这种异步性特点有助于保持系统在全球变化下的相对稳定性；在降水增加和氮沉降的作用下，前期先锋固沙灌木由于受到草本植物的强烈竞争，表现出退出的趋势，促进了人工固沙植被向草原植被的演替；生物土壤结皮与固沙灌木的共存状态，在草本植物生产力达到一定阈值后开始退出，在固沙灌木庇护下，草本植物的大量定殖，打破了生物土壤结皮耐阴程度和光限制之间的平衡，是驱动群落状态变化的重要机制。 上述成果刊发在Journal of Ecology、Plant and Soil等国际著名期刊上。

代表性研究成果4 名称	类别	成果为第一完成单位	成果为第一完成单位	本室固定人员参加名单	所属研究方向
青藏铁路沿线植被生态恢复与铁路沙害防治技术及应用	应用基础研究	北京林业大学	是	周金星等	水土保持与荒漠化防治
青藏铁路安全运营，是党中央、国务院和全国人民关注的重大问题。铁路沿线植被生态恢复和沙害防治面临重大的技术瓶颈，工程措施维护成本高、效益低，适生植物繁育难度大。但是宏观研究多，具体试验和技术研究少，缺乏可以直接应用的技术措施，同时缺乏对青藏铁路线域生态经济系统问题的整体性和战略性研究，没有形成全线域植被恢复、沙害防治的整体思路和方案，远远不能满足青藏铁路生态保护和建设的现实和长远需要。 研究团队受原铁道部委托，自2001年开始对青藏铁路沿线进行植被土壤等综合考察，后受国家自然科学基金委员会、国家林业与草原局、西藏自治区林业与草原局等部门项目资助，围绕铁路修建与运营中出现的植被退化、土地沙化与铁路沙害等问题，对青藏铁路沿线地貌、水文、土壤、植被、荒漠化状况、鼠害、野生动植物资源生态现状进行调查和研究，为分析线域生境组成、群落特征及生物多样性变化规律奠定基础，为青藏铁路沿线植被恢复提供理论支撑。 主要技术内容与创新如下： （1）铁路沿线乡土适生植物材料筛选与快繁技术。在青藏铁路格拉段1142km沿线建立长期监测平台揭示了沿线各路段优势物种与群落特征，将沿线科学划分为6大生态区，确定了各区植被恢复适生植物材料；筛选出35种可广泛用于沿线植被修复与重建的优良植物材料，包括巴青披碱草、青海冷地早熟禾等耐沙埋草本植物；攻克高山柳、砂生槐等20余种适合高海拔地区的优良木本植物材料快繁技术，为铁路沙害防治与植被恢复提供了优良植物材料。 （2）铁路沿线植被生态保育与恢复技术。构建了铁路线域封育围栏促进工程迹地自然恢复、氮添加促进沿线草地自然恢复、基于元胞自动机的外来植物空间扩散及控制技术、生态防控草原鼠害等高寒植被生态系统保育技术体系；研发覆膜保墒、生物活性肥改土、高寒木本植物种植、裸露沙地植被快速恢复技术，攻克了高寒冻土区木本植物成活难、保存率低的技术瓶颈。 （3）铁路沿线沙害综合防治技术体系。界定了铁路沿线严重沙害路段、铁路沙害分布时间，阐明了铁路沙害形成的动力条件与发生规律；量化了河谷、沙化草甸和湖滨等区域对青藏铁路沙物质来源的贡献率；阐明了典型路基、桥梁等不同断面的风沙蚀积机理与过程；首次提出了“源头控制”、“固、阻、输”耦合的铁路沙害综合防治技术体系，为青藏铁路安全运行提供了技术保障。 国内外影响的主要证据： 项目组在西藏自治区林科院建成乡土植物材料选育、生产中试线1条，扩繁中试基地200亩，培育了乡土树种苗木300万株，广泛应用在铁路沿线及山南、拉萨、林芝、日喀则、那曲等地造林绿化、防沙治沙、退耕还林、山体绿化等重大项目上，推广面积达到数万亩。培养基层技术人员300余名；在海拔4000m以上建立4个铁路沿线灌草植被恢复试验示范基地1000亩，在沙害最严重路段78.8km建立了4个铁路沙害综合防治示范区，成果在705km的线路得以推广应用。为青藏铁路公司节约成本达3500万元。

代表性研究成果5 名称	类别	成果为第一完成单位	本室固定人员参加名单	所属研究方向
漓江流域水陆交错带生态修复关键技术	中国水土保持学会科学技术奖二等奖	是	王冬梅，信忠保，史常青	生态修复
漓江位于广西的北部,南岭的南部,是我国最典型的自然景观旅游产业发展的流域。近几十年来漓江流域的生态安全问题突出，水陆交错带生态系统日趋退化。同时随着城市化发展步伐加快，人类对漓江河流地貌破坏的规模和强度越来越大，漓江水陆交错带首当其冲，其自然植被退化严重，滩地砾石大面积裸露，景观美观度急剧下降，直接影响到桂林的生态价值和旅游价值。针对漓江流域生态系统退化的关键问题，以漓江水陆交错带退化生态系统修复和景观优化为目标，项目选择漓江流域桂林城区至阳朔县水程83km的水陆交错带，以典型退化区域生态系统为研究对象，从水陆交错带景观退化过程和调控途径、适生植物的选育及退化景观修复模式与示范、生态修复的植物配置技术、生态修复技术体系的构建与集成示范以及生态修复效果综合评价技术等5个方面开展攻关研究。 项目基于漓江水陆交错带的水文-植被-土壤的空间分异规律，确定了微立地类型的划分指标，首次提出了漓江水陆交错带立地类型划分方法。针对不同退化特点，通过土壤-植被-水文相关关系研究，厘清了漓江水陆交错带生态退化过程和调控途径。针对水陆交错带冲刷强度大、干湿交替频繁、植被生长困难等问题，从土壤的淤积与固持、植物的筛选及种植方法、快速绿化及凋落物分解吸收等关键环节进行技术改良和研发，提出了多种水陆交错带困难立地植被恢复的方法与技术，集成了兼具生态效益与景观效益的植被恢复技术体系；基于漓江水陆交错带的现有植被配置型式，分析典型植被配置型式的主导功能，构建了不同立地植被配置型式的生态修复模式；通过影像解译，完成了漓江流域水陆交错带典型河段的植被景观现状图，提出了一系列生态修复技术，完成了漓江流域水陆交错带植被景观优化图；从稳固效果、植被恢复效果、截污效果、景观效果等方面综合评价了水陆交错带不同护岸措施，对漓江流域护岸措施现状进行分级，为当地决策提供了科学依据。 项目在理论与技术研究的基础上，建立了一个沿江300米的典型生态退化水陆交错带生态修复示范区，植被覆盖得到显著提高；课题技术成果在广西、浙江、北京、河北及陕西等地水陆交错带进行应用，推广效果优良，得到了应用单位的一致认可。对喀斯特地区流域生态退化水陆交错带的生态恢复起到了很好的示范及推广作用。