“西部典型区域森林植被对农业生态环境的调控机理”中期总结会在京召开


“西部典型区域森林植被对农业生态环境的调控机理”中期总结会在京召开


“西部典型区域森林植被对农业生态环境的调控机理”中期总结会在京召开


张守攻常务副院长出席会议并讲话


靳芳出席并讲话


课题组专家汇报


课题组专家汇报


专家质疑并提出建议


专家质疑并提出建议


专家质疑并提出建议


专家答疑并致谢


项目首席科学家、我院副院长刘世荣主持

　　4月12日，以国家林业局为依托，我院主持的科技部973项目“西部典型区域森林植被对农业生态环境的调控机理”项目，在我院科技报告厅举行了为期一天的中期总结会，旨在检查各课题工作状态和研究前景，为项目的中期评估做好准备。中期总结会由项目首席科学家、我院副院长刘世荣主持，张守攻常务副院长及国家林业局科技司靳芳副司长出席会议并讲话。会议还邀请了冯宗伟、李文华、蒋有绪三位院士和王礼先教授及闻大中、张芝利、于贵瑞、马克平四位研究员等领域专家和咨询专家出席。参加会议的还有项目专家组成员及领域专家咨询组责任专家、项目外同行专家、项目依托部门的管理专家及相关部门负责人。

　　作为国家科技部重点基础研究发展规划项目，本课题包括了“森林植被对坡面水文过程与水量转化的调节机理”、“森林植被对土壤侵蚀过程的调控机理”、“森林植被调控区域农业水土资源与环境的尺度辨析与转换”、“森林植被对区域洪涝灾害和水资源的调节作用”、“生态用水与森林植被定向恢复调控”、“农林复合景观的生态耦合关系及水土资源优化配置”、“区域农业生态环境评价与生态环境安全格局”等七个子课题，联合了全国十几所相关大学科研院所研究人员。参加项目中期总结会的专家在审阅课题中期总结报告、听取课题负责人汇报的基础上，对课题工作状态和研究前景进行讨论评议。两年来各课题负责人和科研人员相互交流、协作，发扬科研精神、克服野外艰苦条件开展了大量室内外调查研究工作，较好的完成了课题前期计划科研任务。

　　第一课题：“森林植被对坡面水文过程与水量转化的调节机理”是整个项目的基础，其为后面课题提供必要的基础数据背景资料。该课题建成了先进的野外研究站点，全面启动了研究计划，研究中突出植被耗水与植被结构的关系、生态水文过程耦合机理等重点，获得实测数据近93万个，完成了阶段任务，实现了预期目标，在多个方面取得了研究进展。本课题着重研究了动态林水相互关系和空间异质性影响机理。监测了近20种植被的结构特征及立地环境，国内首次连续精细监测树径变化；测定了泾河流域12个树种和1个草种的水分利用效率特征，为干旱地区造林应用提供了依据；研究了12种植被的坡面生态水文过程，提出并应用“多株平衡法”，比较了不同覆盖的地面径流曼宁系数；测定了7种树木生长期单株液流，经尺度转化估计林分蒸腾量，并初步分析了与环境因子的关系；为构建小流域生态水文模型实测了大量数据，确定了相应模型结构。课题主要创新之处：发现多个树种夜间树干液流比例很大，树干水容和树体储水量变化对林木蒸腾和水分传输有很大调节作用；建立了华北落叶松林分日蒸腾模型，模拟了密度影响。确定了林分蒸散组成，并考虑了与植被结构的联系。发现密度减少蒸散作用远比预期小；测定了森林土壤大孔隙，发现石砾含量对土壤孔隙度影响很大。

　　第二课题“森林植被对土壤侵蚀过程的调控机理”主要任务是黄土高原区植被对土壤侵蚀作用定性、定量研究，阐明植被对土壤侵蚀调控的内在机理。两年研究中，课题完成了主要技术改造、技术更新、室内和野外试验方案设计、野外勘察、综合试验场地观测及典型小流域遥感影像资料收集等工作，并收集了研究区域室内及野外实验基础数据并在野外台站和室内全面开展实验观测工作；阐明了黄土高原子午岭森林群落演替、结构特征演化及植被自然恢复过程中植物多样性的变化规律；初步揭示了根系强化土壤抗冲性能的机制，明确了不同森林植被类型植物抗冲性效应模型；在搞清黄土的基本物理特性的基础上建立了黄土的本构模型，以及根系本构模型和根土复合体的本构模型；对典型小流域的背景资料、数据进行了收集与整理，并完成了相关图件制作。课题创新性的建立了利用REE示踪技术监测坡面水蚀空间分异演变过程的实验技术, 为建立具有物理基础的土壤侵蚀预报模型提供了有效的研究手段；同时提出了根系表面积密度的概念，明确了根系强化土壤抗冲性的机制，丰富了森林植被根土作用层控制土壤侵蚀的动力学理论。

　　 第三课题“森林植被调控区域农业水土资源与环境的尺度辨析与转换”研究重点是不同尺度上植被对区域农业资源环境调控作用及如何实现不同尺度之间的转换，为大尺度评价提供理论方法。课题利用基础资料结合3S技术开展了细致深入研究，发现在黄土高原小流域中，农地为主流域、低覆盖度森林流域、高覆盖率森林流域的雨季径流总量和洪峰流量依次降低。短历时高强度的暴雨在各类小流域中形成的洪水过程相似，暴雨后涨水快，洪峰出现后在较短时间内开始消退，退水过程持续时间较涨水过程长，而大尺度流域洪峰出现的时间滞后于小尺度流域。此外研究构建了嵌套森林流域分布式降雨-径流模型，并应用于水文尺度转换研究；在国内外首次从分形理论出发，将函数递归算法应用于自相似河网降雨-径流响应（过程）并取得较好效果。

　　第四课题“森林植被对区域洪涝灾害和水资源的调节作用”在前2年建立了项目研究所需的、相对完备的典型流域气象、水文、植被及地形等基础数据库，并在项目内实现分类共享方式；建立和完善了典型流域长期研究基地和半定位观测点，配合遥感数据进行了典型流域的样带、样线的地面观测，并初步构建了大尺度生态水文模型框架；利用稳定同位素进行的径流时空分配和主要森林植被类型的水分转化过程的研究取得初步成果，在大尺度生态水文模型构建、应用主风向效应指数模拟山区地形条件下降雨的空间分布、稳定同位素技术应用等方面具有创新性，完成了项目中期前的计划任务。

　　第五课题“生态用水与森林植被定向恢复调控”立足于恢复生态学和植被生态学等相关学科的前沿及交叉领域，严格按照项目要求及课题任务书中规定的内容开展了研究工作，通过调查、测定和实验分析，积累了大量的基础数据；调查了不同演替阶段森林植被的组成与结构特征，分析了环境因子在森林恢复过程中的变化规律，揭示了森林植被恢复演替的机制；对驱动种的概念进行了扩充，分析了驱动（阻滞）种和替代功能群对森林植被演替过程的作用机理；在估算不同演替阶段、不同类型植被生态用水的基础上，分析了不同生态工程措施的生态水文效应；研究了典型物种的生态适应性和植被恢复的适宜性。这些成果为植被定向恢复和重建过程中物种的选择、群落的构建和景观中植被类型的配置模式提供了理论基础。为达到破碎化生境下植被的有效恢复，本课题提出了植被恢复演替中引入驱动种的思路，对驱动种的概念进行了扩充，同时深入分析了其在植被动态变化过程中的作用机理；按照植被恢复过程中环境条件的变化和主要植物物种和功能群类型的适应性变化，提出了依据不同生境条件选择不同的物种（含生态型）和功能群替代组合的植被恢复模式。这在植被恢复的理论研究中具有明显的创新性，同时这些成果对于加快我国西部地区植被的有效恢复具有重要的指导意义。

　　第六课题“农林复合景观的生态耦合关系及水土资源优化配置”.本课题在以上课题数据资料及研究成果基础上建成了包括植被、气候、土壤、水文、地形、土地利用、遥感影像和社会经济等因素的泾河流域综合数据库平台，为最终区域生态环境评价和设计提供数据基础；揭示了植被—降水匹配性是植被影响土壤侵蚀的关键因素，而人为活动则是引起植被—降水匹配性降低的主要因素；在ARCINFO平台上开发了土地利用适宜性评价软件同时构建了基于集水区划分的双尺度生态环境评价模型框架，找到了沟通生态水文过程尺度与区域评价尺度鸿沟的简单、实用的方法。

　　第七课题“区域农业生态环境评价与生态环境安全格局” 基本完成了数据库平台建设和生态环境评价模型的构建。数据库平台建设方面，数据类型丰富、时间宽度长、时空分辨率高，为以后的生态环境评价和规划奠定了良好基础。课题提出的基于生态水文过程的空间明确的评价模型难度虽大，已取得了明显的进展。课题取得了突破性进展，包括：从植被—降水匹配性研究植被影响土壤侵蚀的关键作用；以生物气候学原理确定自然植被分布，作为生态恢复潜力的主要参考依据；编制了地理信息系统支持的评价软件；以及提出了能实用性地解决研究和评价尺度之间转换的双尺度模型。这些突破性进展中，从植被—降水匹配性研究植被影响土壤侵蚀的关键作用，及人为活动是破坏这种匹配性的观点具有独创性，其它及方面的突破性进展也具有明显的创新性。

　　经过两年的研究工作，项目整体取得了较大进展，获得了大量基础数据和本底材料，初步阐明了植被恢复的动力机制和植被对水土资源的调控作用和内在机理及对洪涝灾害的作用，建立了区域农业生态环境评价的基本体系框架。两年中，项目发表代表性论文125篇，其中SCI收录24篇，申请国家专利两项，为国家提出宏观建议一项，出色地完成了项目的既定目标。项目专家组对各子课题研究进展及阶段性创新成果进行了评议。与会专家对各子课题两年的工作给予了充分肯定，认为研究工作充实，成果显著，对国家宏观政策制定具有一定理论参考价值。