自然地理学：在森林水文方面，发现和揭示了森林水文影响的尺度效应，表现为森林导致的年蒸散率增加量随流域面积增大而增加，坡面上表现出显著的尺度效应。在生物地理方面，发现栓皮栎北方分布限界的形成不受碳限制或养分限制所驱动，竞争在决定栓皮栎生长方面发挥着主导作用，验证了胁迫梯度理论。在生物多样性方面，揭示了中国特有种子植物在不同地理空间单元上的多样性的地理空间分布格局，分析了气候因子对特有植物区系分布区类型空间分布格局的影响，阐明了中国特有种子植物区系属的分布区类型沿水热梯度的变化规律；确定中国特有种子植物的多样性热点地区及其保护优先区。

黄土高原土地利用的径流影响及其空间尺度效应

Spatial scale effect of land use impact on runoff in the Loess Plateau

黄土高原土壤侵蚀治理成效显著，但流域径流也大幅减少，危及供水安全，其中植被作用很大，需林水协调管理。以往研究集中在样地和流域，尺度差别很大，需深入认识尺度效应并寻找尺度转换技术，以准确评价和决策。

中国林业科学研究院王彦辉研究员及其团队在国家自然科学基金重点项目（批准号：41230852）资助下，开展了植被水文影响的多尺度研究，揭示了森林水文影响的尺度效应机理。研究表明，增加森林植被会提高蒸散和减少产流，但其作用存在尺度差别；林地和非林地的年蒸散率均随流域面积增大而降低，森林导致的年蒸散率增加量随流域面积增大而增加；坡面森林的水文影响（土壤湿度、蒸散分量、样地产流）具有坡位差异和尺度效应，森林蒸散和产水受气候、植被、立地等水文要素的综合影响，利用水文要素和森林水文影响的样地测定值上推估计坡面均值的技术可显著改善森林坡面产流的估计精度。

这些成果支持了中国科学院生态水文学科发展咨询项目，参与了中央财经领导小组重大课题《我国水安全战略》和《生态文明建设》的调研报告并得到国家领导人批示，国家林业局专门部署了旱区林业“量水而行“政策；获梁希林业科学技术奖及宁夏科学技术进步奖的二等奖。相关研究成果发表在Journal of the American Water Resources Association、《生态学报》等期刊。