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冻融过程对土壤呼吸的“激发效应”在高纬度及高海拔地区普遍存在。气候变暖将加剧这些区域冻融变化，可能提高土壤呼吸对区域碳循环的贡献，但有关冻融过程对土壤呼吸的作用机理仍不明晰。由中国科学院西北生态环境资源研究院主持的甘肃省自然科学基金“冻融过程对祁连山青海云杉林土壤异养呼吸的激发效应机制”以土壤碳储量丰富、冻融普遍发生的祁连山青海云杉林为对象，采用原位观测与模拟冻融相结合的方法，围绕“冻融过程对土壤呼吸的激发效应机制”这一寒区生态系统碳循环研究中前沿科学问题开展研究。研究成果有助于提升对亚高山森林土壤碳循环过程的认识，并为准确评估青海云杉林碳汇功能提供依据，服务于区域的碳中和目标。 主要研究发现及创新点如下： (1)祁连山青海云杉林冻融期(11月-次年5月)土壤CO₂排放速率为0.96μmol·m^-2·s-1，生长季(6月-10月)土壤CO₂排放速率为3.69μmol·m^-2·s-1。随着海拔的升高，生长季土壤CO₂排放速率呈现显著的下降趋势(p＜0.05)，而冻融期土壤CO₂排放速率呈现显著的升高趋势(p＜0.05)。此外，青海云杉林冻融期土壤碳排放量为193.79-233.03g·cm^-2·year-1，对全年土壤碳排放量的贡献率达到21.96%-34.24%。全球范围内，温带森林冻融期土壤碳排放量平均为93g·cm^-2·year-1，对全年土壤碳排放总量的贡献率平均为13.25%。祁连山青海云杉林冻融期土壤碳排放量和对全年土壤碳排放总量的贡献均高于全球温带森林的平均水平，表明祁连山青海云杉林冻融期土壤CO₂排放不可忽略。 (2)野外原位观测表明，祁连山青海云杉林生长季土壤CO₂排放的温度敏感性为2.17，冻融期土壤CO₂排放对温度的响应更敏感，达到3.44。随着海拔的上升，冻融期土壤CO₂排放的温度敏感性呈现显著的下降趋势(p＜0.05)，而生长季土壤CO₂排放的温度敏感性没有显著变化。室内冻融模拟实验也发现未经过冻融处理的土壤CO₂排放温度敏感性仅为1.29，而经过冻融处理的土壤CO₂排放的温度敏感性显著提高，达到8.51。土壤CO₂排放的温度敏感性是指示土壤CO₂排放速率随温度变化的参数，青海云杉林冻融期土壤CO₂排放的温度敏感性显著高于生长季，表明在相同的增温背景下，青海云杉林土壤冻融期比生长季释放出更多的CO₂。 (3)室内冻融模拟实验表明冻融作用对青海云杉林土壤CO₂排放存在着明显的激发效应。冻结时土壤CO₂排放速率为1.13-17.93mg·cm^-2·h-1，融化时土壤CO₂排放速率增加至51.49-302.86mg·cm^-2·h-1。与未冻融相比，冻融作用导致土壤CO₂排放速率增加1.52-12.79倍。研究发现，冻结温度越低，冻结前土壤水分含量越高，冻融作用对青海云杉林土壤CO₂排放的激发效应越明显。除冻结温度和土壤水分外，土壤有机底物质量、土壤微生物活性也是影响激发效应的重要因素。 (4)室内冻融模拟实验还发现，随着冻融循环次数的增加，冻结期青海云杉林土壤CO₂排放速率没有显著的变化，但是融化期土壤CO₂排放速率从第1次循环的127.63mg·cm^-2·h-1显著降低到第9次循环的82.61mg·cm^-2·h-1，直至稳定(p＜0.01)。而随着冻融循环次数增加，土壤有机底物和养分有效性的降低是引起不同冻融循环次数之间土壤CO₂排放差异的主要原因。 总体上，该研究发现祁连山青海云杉林冻融期土壤碳排放量在全年土壤碳排放总量中占有重要份额，且冻融期土壤CO₂排放较生长季对温度变化的响应更敏感。近年来，祁连山区冬季增温趋势(0.5℃/10a)较生长季(0.33℃/10a)更明显，意味着冻融期青海云杉林土壤将排放更多的CO₂，冻融期土壤碳排放量比例将进一步增大。研究结果深化了对寒区生态系统碳循环过程的认识，并为准确评估青海云杉林碳收支提供了重要数据支撑。

①课题来源与背景： 任务来源：该课题于2021年列入甘肃省自科学基金(项目编号：21JR7RA683)。 研究背景：土壤作为固沙林生态系统的组成成分和环境因子，为固沙林的生长发育、繁演生息提供了必要的环境条件。当前，二氧化碳导致的气候变暖已备受关注，通过植树造林扎实做好碳封存，减少二氧化碳排放量，成为今后完成碳达峰、碳中和任务的重要手段。固沙林是陆地生态系统的重要部分，在碳循环过程中，土壤呼吸占有关键性的地位，林地土壤呼吸动态变化将对全球碳平衡产生深远的影响。河西走廊固沙林作为治理沙化土地最持久、有效和经济的措施，其固碳潜力和固碳作用巨大。专门针对河西走廊人工固沙林地土壤水、肥、气、热耦合效应和土壤质量评价方面的研究还未见报道。因此，该项目以河西走廊人工固沙林地为研究对象，研究典型固沙林土壤的理化性质、温度和土壤碳通量的动态演变规律，探讨不同固沙林地水、肥、气、热主控因子间的耦合关系和相互影响机制，提出减轻土壤CO₂排放量和提升土壤质量的林地利用方式和管理措施，为提高固沙林生态系统稳定性和高质量发展提供理论依据。 ②研究目的与意义： 目的：通过进行“河西走廊人工固沙林地水肥气热主控因子耦合效应研究”，探讨河西走廊人工固沙林地水、肥、热主控因子动态变化规律，揭示河西走廊人工固沙林地土壤呼吸时空变异特征，初步阐明河西走廊人工固沙林水、肥、气、热主控因子的耦合关系和相互影响机制，为准确评价荒漠生态系统对全球气候变化的贡献提供参考依据。 意义：该研究将对进一步分析河西绿洲荒漠过渡带固沙植被的土壤碳排放和碳循环状况奠定基础，研究成果对于准确评价陆地生态系统对全球气候变化的贡献至关重要，在维持全球碳平衡方面具有重要的现实意义。 ③主要论点与论据： (1)在0-20cm土层，八步沙林场不同固沙林土壤含水量和容重随土层深度增加而增大，土壤孔隙度随土层深度增加而减小，各固沙林的表层土壤含水量均显著高于裸沙地。 (2)在0-10cm土层，八步沙林场土壤全量养分均以裸沙地最小，各固沙林表层土壤全氮、全磷分别比裸沙地高186.67%～554.67%、31.59%～192.11%；各固沙林土壤速效养分比裸沙地均有较大幅度增加，其中碱解氮含量增加最多；土壤pH值变化不大，白榆pH值最低，裸沙地pH值最高，各固沙林表层土壤pH值比裸沙地低7.91%～8.92%。 (3)不同固沙林土壤碳通量日变化规律呈单峰曲线，12：00～14：00达到最大值，之后土壤碳通量逐渐减小。 (4)大气温度、地表温度日变化趋势基本一致，浅层地温(5cm)日变化滞后于大气温度和地表温度的日变化，说明浅层地温变化主要取决于气象因子，与太阳辐射和地表覆被有密切关系。 (5)不同固沙林温度日变化特征与土壤碳通量日变化特征基本一致，且各固沙林土壤碳通量日变化差异显著，各固沙林土壤碳通量均大于裸沙地。 (6)各固沙林土壤碳通量均表现出明显的季节变化特征，不同季度白榆、沙枣、花棒、柠条和裸沙地(对照)土壤碳通量差异显著，大小依次为春季＞秋季＞夏季＞冬季，春季分别是冬季的6.04、8.89、10.50、6.55、9.1倍。 (7)白榆、沙枣、花棒、柠条和裸沙地(对照)土壤CO₂年排放量依次为881.30g/m²(白榆)＞831.66g/m²(沙枣)＞775.40g/m²(花棒)＞744.04g/m²(柠条)＞543.92g/m²(裸沙地)。 (8)固沙林土壤碳通量与浅层地温(5cm)、地表温度、大气温度、土壤肥力状况呈极显著正相关关系，相关系数达到57.2%以上；与土壤容重、pH值呈极显著负相关关系，相关系数达到60.0%，与表层土壤含水量呈正相关关系，但相关性不显著。 (9)土壤有机质与全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾呈极显著正相关关系，与容重、pH呈极显著负相关关系；受研究区干旱缺水影响，表层土壤含水量与各指标因子的相关性均不显著。 (10)大气温度、浅层地温(5cm)与地表温度呈极显著正相关关系，浅层地温(5cm)与大气温度相关性不显著。 (11)对土壤温度、土壤水分和土壤肥力等指标进行多元线性回归分析，固沙林土壤有机质和浅层地温(5cm)是影响固沙林土壤碳通量的主要因素，能够解释土壤碳通量变异的65.4%，而干旱区表层土壤水分对固沙林土壤碳通量的影响不显著。 (12)民勤风沙区不同固沙灌木林不同土层对土壤质量改良的效果不同，红砂和白刺对土壤质量的改善效果最好，黄花矶松改善表层土壤质量的作用大于中下层土壤。 ④创见与创新：探讨河西走廊人工固沙林地水、肥、热主控因子动态变化规律；揭示河西走廊人工固沙林地土壤呼吸时空变异特征；初步阐明河西走廊人工固沙林水、肥、气、热主控因子的耦合关系和相互影响机制。 ⑤社会经济效益，存在的问题：社会经济效益：研究不同固沙林地水、肥、气、热主控因子间的耦合关系和相互影响机制，提出减轻土壤CO₂排放量和提升土壤质量的林地利用方式和管理措施，改善生态环境，间接增加当地的经济效益。 存在的问题：项目研究内容多，经费预算较少，受到研究方法、地域等因素的限制，使得研究还不够系统和完善，该研究成果的应用普适性和制约性未充分试验论证。 ⑥历年获奖情况：无。

①课题来源与背景：《漳县林地生态循环种养模式研究与生产技术示范推广》项目是甘肃省科技厅2020年批复立项的甘肃省民生科技专项-脱贫攻坚专题项目(项目编号：20CX9NJ194)。项目依托林地资源和森林生态环境，充分利用林下土地资源和林荫优势，发展林下种植、养殖业，不仅可改良土壤的肥力，促进林木生长，而且林下的小气候增加了空气的湿度，便于林下动植物生长，提高林地生产的综合经济效益，使农林牧各业实现资源共享、优势互补、循环相生、协调发展。因此，发展林下生态循环种养业对改善农村人居环境，增加农民收入，实施乡村振兴战略具有重要意义。 ②技术原理及性能指标：围绕项目目标任务，合理布局乌龙头种植区域，林下紫花苜蓿、红豆草等种植区域，林下土鸡、中蜂等养殖区域，并对土鸡放养区域和中蜂养殖区域的环境承载量进行科学评估，避免盲目扩大养殖规模而导致环境超载，对生态环境产生影响。制定科学的实施方案，按步骤有序开展各项生产技术示范推广，总结制定出符合当地实际的林地生态循环种养布局规划和食用乌龙头栽培技术规程，为指导农户大力发展林地生态循环种养业提供技术支撑。性能指标主要为：一是总结制定符合当地实际的林地生态循环种养布局规划；二是开展乌龙头移栽定植、田间管理、采摘、加工等关键技术研究，总结制定《食用乌龙头栽培技术规程》；三是申请实用新型专利3件；四是带动24户农户养殖放养土鸡0.22万只、中蜂80箱，示范带动漳县林地生态循环种养业发展，带领项目区群众增加经济收入。 ③技术的创造性与先进性：该项目中推广应用的紫花苜蓿栽培技术规程、甘肃红豆草栽培技术规程、放养鸡饲养管理技术规程，是甘肃省地方标准，在省内处于领先水平；蜜蜂饲养管理准则为农业部发布的行业标准，在国内属于领先水平。该项目制定的《食用乌龙头栽培技术规程》，规定了食用乌龙头从苗木选择、移栽定植、田间管理、采摘、加工过程中应遵循的技术要点，经查询尚无行业标准或地方标准。经进一步修改完善后，可申报为甘肃省地方标准或企业标准，该技术规程在省内处于领先水平。 ④技术的成熟程度，适用范围和安全性：该项目推广应用的技术均为成熟技术，主要适用于种养业，其产品安全无公害。 ⑤应用情况及存在的问题：项目实施期间，在增加企业养殖效益的前提下，充分发挥带动作用，引导农户转变观念，采取向农户投放鸡苗、蜜蜂，公司回收产品的模式，通过技术指导和现场培训，辐射带动周边24户养殖户发展放养土鸡及中蜂养殖，其中9户农户发展放养鸡0.22万只，户均销售收入2.2万元；4户农户养殖中蜂80箱，户均销售收入11万元。同时，吸纳当地农户10人到公司进行季节性务工，人均年务工收入达到1.5万元。“企业+基地+农户”的发展模式有效解决了农民可持续增收这一重大民生问题。 存在的问题：一是对科学种植、养殖实用技术掌握不够，致使产品科技含量低、产业链条短、效益低下；二是缺乏现代企业管理和营销理念，主要产品以初加工为主，尚未开展精深加工，销售渠道单一，市场竞争和抗风险能力较弱；三是缺乏资金，在精深加工、品牌打造、市场营销等方面投入不足，且产品以自产自销为主，存在绿色生态农产品价格低廉、销路不畅等问题。 ⑥历年获奖情况：无。 ⑦成果简介：一是取得新型实用专利3件，专利名称和专利号分别为：一种兽用专用固体药喂药器，ZL 2021 2 2352534.9，授权日期2022年2月25日；一种畜牧兽医饲料混合装置，ZL 2022 2 3171078.9，授权日期2023年3月28日；便于清洗的蜂蜜过滤器，ZL 2023 2 1512300.9，授权日期2023年12月8日。二是总结制定出了《食用乌龙头栽培技术规程》，包括食用乌龙头移栽定植、田间管理、适时采摘、加工贮存等各环节应遵循的技术措施，为提高乌龙头产量，增加收入提供技术支撑。

附生植物是森林生态系统的重要功能组分，其独特的非土壤依赖性与三维分布特征，使其成为维系全球生物多样性、维持生态系统功能的关键类群。而且因附生植物处于贫瘠、波动的林冠生境中，对环境变化非常敏感。该项目在云南-NFSC联合基金重点项目和多个国家自然科学基金面上项目的支持下，基于云南复杂多样的森林类型，利用多学科交叉融合与创新技术集成，系统阐明了附生植物多样性分布格局及其对环境变化响应机制，创建了基于附生植物指示环境变化的技术体系，取得如下重要的科学发现： （1）首次系统地解析了附生植物多样性三维分布格局，突破传统水平格局研究的局限性。该项目依托林冠塔吊平台和微气候立体观测网络，研究发现附生植物物种组成和系统发育结构随树高梯度的分层变异规律，揭示微气候垂直分异是其生物多样性垂直格局形成的关键驱动力；认为原生林与斑块状次生林的镶嵌分布格局是提高附生植物多样性的重要因素。扩展到区域尺度，发现附生植物多样性沿纬度和海拔梯度呈现“单峰型”分布格局。研究系统阐明了附生植物在不同尺度上垂直与水平梯度上的分布格局，在国际上率先量化了三维生境异质性对森林附生植物多样性格局的塑造作用，为提升生物多样性分布格局的认识和理解提供了新视角和新证据。 （2）创新性地揭示了附生植物对环境变化的响应机制，拓展生物多样性理论。该研究首次发现附生植物的种内“资源共享”机制，拓展了传统群落生态学以“竞争”为核心的认知框架。附生植物的种内克隆整合策略与资源共享机制、不同类群间资源周转与养分生态位分化，附生植物互作网络在应对异质生境和维系自身群落多物种共存中发挥关键作用。还首次提出磷限制是驱动热带半附生榕树杀死其宿主树的一个关键因素，揭示附生植物生物固氮作用对干热胁迫的响应机制，阐明附生植物通过功能性状调整与资源利用权衡应对环境变化的生存策略。这些发现拓展和丰富了生物多样性理论，也为全球变化背景下生物多样性保护与管理提供科学依据。 （3）创建了以附生植物为主指示环境变化的框架与方法，推动生物监测方法革新。针对附生植物对环境变化高度敏感的特性，基于不同森林环境下不同附生植物类群物种组成、功能性状、网络关系等研究，结合附生植物对气候变化和氮沉降响应模式、机制与临界阈值的模拟分析，创建了以附生植物为主进行森林健康和环境变化多层级灵敏监测、预警和指示的框架与方法，并筛选出一批对气候变化、氮沉降等响应灵敏、易识别的附生类群，丰富和发展了利用指示生物进行环境变化指示与未来预警的方法与体系。 该项目在New Phytologist, Journal of Ecology, Soil Biology and Biochemistry, Biological Conservation等国际主流植物学和生态学期刊上发表论文16篇，成果已被Trends in Plant Science, Nature Communications, Global Change and Biology等国际重要学术期刊引用，谷歌学术总他引393次，WOS他引累计294次（其中SCI他引238次），在国内外相关领域产生了重要影响。培养研究生18名，其中2人获得中国科学院院长优秀奖，1人获得云南省优秀博士论文奖；项目组成员2人晋升为正高职称，1人晋升为副高级职称，1人次入选为“云南省中青年学术和技术带头人”，2人入选中国科学院“青年创新促进会”。

1.项目研究的目的意义：河套盆地位于内蒙古西部，属于较大型沉积盆地，资源潜力大。“十四五”期间，为保障国家能源安全，推动油气增储上产，加大了内蒙古西部油气勘探开发力度。该区优质储层埋藏深，地层胶结物含量低，疏松弱压实、孔隙度高、渗透率大、油气活跃，常规深层固井、钻井液、钻井提速提效技术不适用，亟需开展弱成岩储层深井钻完井技术攻关。 2.取得了3项创新点：创新点一：针对井温高、温差大、弱成岩储层承压能力差等固井难题，研发悬浮稳定型降失水剂等固井关键处理剂，兼顾井筒压裂对水泥石要求，构建形成了抗高温高强度低弹模高密度水泥浆体系、高温强度衰退抑制性油井水泥体系、耐高温硅酸盐水泥浆体系、超高强度韧性水泥浆体系和超高温高效冲洗隔离液体系；研发固井数字仿真软件，构筑了固井工程信息化平台；研发固井工具附件及针对性工艺方法，形成配套工具工艺，固井质量优质率提高30.5%。创新点二：针对井温高、井壁易失稳、储层污染等钻井液难题，自主研发微纳米级固壁剂、堵漏剂等关键处理剂，构建弱成岩地层抗温200℃固壁封堵储保钻井液体系，创新形成复合弹性介质缝洞堵漏技术并成功应用，井径扩大率由项目开展前的17.2%降低至10%以内，应用井表皮系数均小于0，堵漏一次成功率由42%提高至85%。创新点三：针对轨迹控制难、复杂多钻井时效低等钻井提速难题，研发瞬时减压短节、可旋转智能扶正器等提速提效工具，以及如针对膏盐层扩眼不固井技术，形成了大扭矩螺杆＋提速工具＋异形齿钻头+针对性工艺方法“四合一”钻井提速提效工艺技术。钻井周期缩短了60.6%，提速降本效果显著。 3.成果产生的价值：在河套盆地推广应用239口井，平均井深5328米，平均钻井周期33.5天，较应用前缩短60.6%；平均完井周期46.5天，较应用前缩短47.2%，经济效益显著。河探101井完钻井深7125米，创内蒙古自治区井深最深纪录；河套盆地累计上交超4亿吨石油地质储量，新建产能200万吨，新增原油产量195.85万吨，建成内蒙古自治区最大油田。 该成果授权专利33件，其中发明专利27件；发布标准28项，其中国家标准2项，行业标准1项；登记软件著作权3部；发表论文25篇；多次获得华北油田公司级科技进步一等奖；培养成了一支弱成岩深井高效钻完井技术团队。2018年至今在内蒙古自治区累计投资超70亿元，累计上缴利税17.05亿元，对保障国家能源安全、支撑内蒙古自治区经济建设和能源结构优化做出了重要贡献。

人工林土壤退化是全世界面临的重要生态环境问题。针对中国南方人工林树种单一、地力衰退严重、碳汇功能弱及生态效益低等突出问题，自2005年以来，在福建省财政林业专项、福建农林大学自选课题的资助下，在福州、漳州等地以及林业基层单位进行相思类树种资源调查的基础上，进行长期定位观测，陆续开展相思树种土壤培肥功能、碳吸存功能、适应性评价和退化山地生态修复技术集成的研究及应用，揭示了相思树种土壤培肥的内在机理，确立了相思树种的“高碳汇”地位，提出了适合中国东南沿海退化山地生态修复和重建的合理模式，为中国南方退化山地森林生态重建及树种结构调整优化提供技术支撑。 成果在4个方面取得重大突破： （1）基于宏观-微观等多维度相结合的角度揭示了相思树种土壤生态修复的内在机理。系统开展了相思树种长达17年的定位调查研究，揭示了相思树种对土壤理化性质、土壤酶活、土壤微生物组成的动态变化规律，从生境和凋落物基质质量双重角度诠释了影响相思树种凋落物分解和养分释放的控制因素，对不同相思树种的土壤培肥功能进行综合评价，筛选出适宜在福建东南沿海退化山地营造的相思类树种。 （2）确立了相思树种的“高碳汇”地位，研制出退化山地固碳增汇的调控技术体系。首次采用“残差呼吸法”揭示了影响土壤呼吸及碳排放的驱动因子，区分出无根呼吸、根系呼吸和凋落物层呼吸对于土壤呼吸的相对占比，系统研究并估算了相思人工林的固碳潜力，建立了退化山地高碳汇经营模式及调控技术，有效提升了退化山地的碳吸存能力，为福建东南沿海退化山地开展“高碳汇”人工林经营指明方向。 （3）构建了相思树种的生态适应评估技术体系。创新性采用生态化学计量学及内稳性模型等相关理论，构建了不同相思树种的内稳性模型，明晰了相思树种生长的养分限制因子及适应退化生境的生存策略，为“适地适树”引种相思树种、科学指导施肥提供科学依据。 （4）集成了退化山地生态修复及碳功能提升技术。基于土壤修复、碳功能提升、生态适应三者耦合关系构建了多种配置模式，集成了退化山地生态修复及碳汇功能的提升技术，针对性地提出了适合南方退化山区林地生态修复和重建的合理模式，平均土壤肥力水平提高20%，碳吸存能力提高20%-30%，显著提高了退化山区低效林的经营管理成效。 应用推广及效益情况：该成果技术针对性、创新性强，集成的退化山地生态修复及碳汇功能提升技术对中国南方低效林改造具有明显的带动作用。成果已在福建省内福州、宁德、漳州、泉州等市（县）推广应用，在福建省漳州龙海林下、九龙岭、云霄园岭、漳浦中西、平和天马以及宁德霞浦等国有林场获得应用，建设试验示范林约25000多亩，新增产值达4363万元，年增收节支可达1700万元,发表论文16篇，授权国家专利5项，成果整体达到国际先进水平。在项目的示范带动下，实现了低效林改造及退化山地生态修复功能的全面提升，产生了显著的经济、生态和社会效益。

1.课题来源背景：该项目为国家自然科学基金地区科学基金项目，项目编号31960334，经费39万元，实施年限为：2020.01-2023.12。 2.研究的目的与意义：干旱区绿洲边缘防护林带是维护绿洲生态安全的重要屏障，其土壤水分特性具有极高的变异性，由于长期定位观测数据的缺乏，定量研究荒漠植被及人工植被变化与土壤水分过程的局限性大，对植被与土壤水分的机理尚未得到充分研究，制约防护带天然植被与人工植被的恢复与重建。该项目利用民勤国家野外站十多年来的土壤水分与植被的定位观测数据，结合遥感等手段，研究民勤绿洲防护带植被演变过程与土壤水分的耦合关系，揭示土壤水分与植被变化的规律，找出能反映植物对土壤水分响应的性状指标、阈值响应点，在理论上回答雨养人工植被建设和天然植被生态恢复中，土壤水分过程影响植被格局与结构的基础性科学问题，研究成果将为中国荒漠绿洲生态防护体系构建、干旱区内陆河流域绿洲的生态治理提供重要的科学依据与技术支撑。 3.主要论点与论据： (1)民勤荒漠绿洲植被覆盖对地下水和降水变化的响应：民勤绿洲地下水位呈现“漏斗”状，绿洲内部地下水埋深最大，石羊河流域综合治理工程使地下水位下降得到控制，但较深层地下水位(15米以下)分布面积仍在增加，地下水位恢复任重道远；10米的地下水位是民勤绿洲植被生长的生态地下水临界值；NDVI和年降水量变化均呈现逐年上升趋势，民勤绿洲降水量的逐渐增加对植被的恢复具有一定作用。 (2)不同类型白刺沙堆土壤水分变化特性：民勤绿洲荒漠过渡带天然降雨集中在6-9月，在没有降雨的情况下，随着沙堆的演化和不断固定，土壤结皮的形成抑制深层土壤水分的蒸发，保持土壤含水量相对稳定，天然降雨有利于补给浅层土壤水分含量。 (3)民勤绿洲防护林带植被空间分布和面积变化：1996-2016年20年来，民勤绿洲低覆盖度面积不断减少，生态环境不断改善，防风固沙林面积出现先快速增加后缓慢增加的趋势，这与保护天然植被，大力开展人工造林建立防护林息息相关。 (4)绿洲防护带白刺灌丛演替过程中群落变化特征：沙丘运动状态越稳定，植被发展与多样性表现更加良好；固定沙丘白刺灌丛群落种间多呈负相关，流动沙丘白刺灌丛群落多呈正相关；不同白刺沙丘固定状态展现了白刺灌丛群落演替的不同阶段，固定沙丘灌丛为白刺灌丛顶级群落，半固定和流动沙丘灌丛群落均未达到顶级群落；民勤白刺灌丛群落演替方向呈循环演替，流动沙丘白刺灌丛群落部分样地呈现正向演替，固定、半固定、流动沙丘白刺灌丛群落年间动态变化并不显著，群落演替方向显著性较低；民勤地区降雨量总体升高，降水时程分布均匀化，降雨量的增加是民勤地区白刺灌丛群落正向演替趋势的重要推动因子。 (5)不同退化阶段柽柳群落土壤理化性质及微生物特性变化特征：地下水位下降和土壤旱化是民勤绿洲边缘柽柳种群退化的最主要的因子，柽柳种群临界地下水位在7m以内；柽柳灌丛导致土壤有机质、盐分的富集，而且在柽柳灌丛退化后，这种富集效应依然不同程度的存在。 (6)民勤绿洲边缘防护带典型固沙植被群落变化特征及其对降水波动的响应：梭梭、柽柳种群盖度对上年度降水总量、10-12月、本年度1-5月降水量响应明显，白刺、沙拐枣种群盖度对本年度3-6月降水量的响应明显，一、二年生草本盖度和种数量对本年度6-7月降水量的响应明显，植被根系深度决定了对降雨的响应。 ④、特色与创新：(1)利用长期定位观测样地的土壤水分和植被观测数据资源开展绿洲防护带植被生态与土壤水文过程的耦合是该项目的特色；(2)在干旱区雨养条件下长期定位观测的基础上开展防护带植被演变与土壤水分关系研究，找出绿洲过渡带土壤水分与防护带植被相对稳定的阈值响应点，掌握民勤绿洲防护带变化趋势，为绿洲边缘防护带构建提供技术支撑；(3)丰富生态水文学、防护林学等学科理论。 5.社会经济效益，存在的问题：无。 6.历年获奖情况：无。 7.成果简介：水分是干旱区生态系统中最关键的要素之一，其中土壤水分作为干旱区生态系统运转的核心和养分循环、流动的载体，综合反映了生态系统的水文过程和生态过程，推动着土壤-植被-大气连续体中物质的流动和循环，干旱区土壤水分的动态变化也严重影响到绿洲生态恢复与植被重建工程的可持续性。该项目利用长期观测的民勤绿洲边缘防护带植被变化数据，研究防护带植被与土壤水分的耦合关系及机制，从绿洲防护带变化过程、防护带植被变化与土壤水分相关性的视觉揭示绿洲防护带植被与土壤水分的关系，探明了绿洲防护带的变化趋势以及驱动机制，研究成果不仅对于维持绿洲生态系统的稳定性具有重要意义，而且有助于预测水分变化对绿洲边缘生态系统的影响趋势，为绿洲生态建设提供科学依据。

课题来源与背景：森林是陆地生态系统的主体，在维护区域生态平衡具有不可替代的作用。森林储存了全球陆地生态系统约80％以上的碳，是陆地生态系统最大的碳库。森林通过光合作用、呼吸作用、截流作用、蒸散发等参与到大气圈和陆地圈的能量、碳、水交换，在地球表层起到了缓冲器和碳汇的作用，在延缓温室效应、遏制全球变暖、应对气候变化等作用得到世界的公认，森林生态系统强大的碳汇功能和作用，成为实现“双碳”目标的重要路径，也是最为经济、安全、有效的固碳增汇手段之一。广西壮族自治区地处中国南部，跨北热带、南亚热带和中亚热带3个生物气候带，发展林业条件十分优越，森林资源丰富，植被类型多样，是中国重要的速生丰产用材林和短轮伐期工业原料林基地、国家储备林基地，木材产量多年来稳居全国第一位，保障了国家木材战略安全。多年来，广西的森林面积、蓄积、生态服务功能稳步提升，实现森林保护与木材供应双赢，生态与产业步入高质量发展的轨道，广西丰富的森林生态资源优势，为林业碳汇研究提供了保障。 研究目的和意义：广西森林生长快，固碳释氧能力强，对降低温室气体的浓度，应对气候变化，抵消工业碳排放，拓展经济社会发展的环境容量，实现全区节能、减排、降碳目标具有重要的地位和作用。该软件收集了国家标准、行业标准、地方标准和相关参数，集成数学统计和分析、空间数据库技术、数据可视化技术等，开展基于天空地协同的多尺度森林碳储量和碳汇核算、基于遥感反演直接估算、基于机器学习的碳储量和碳汇核算研究，对精准计量广西森林生态系统碳储量和碳汇具有重大意义。 主要论点与论据：该成果收集了国家标准、行业标准、地方标准和相关参数，集成了广西区域内样地和单木尺度的连续监测碳储量数据，实现了对碳储量和碳汇空-天-地多源数据的核算与验证统一管理，为区域尺度评估碳储量和碳汇提供了数据和技术支撑。 成果的主要内容包括： 1、国家标准、行业标准、地方标准和相关参数数据管理：实现了广西区域内土壤和植被碳储量核算参数的管理； 2、多源传感器数据的存储与管理：基于物联网技术实现因子自动采集与多源异构数据的协同处理，以确保监测数据的高效收集和整合，传感器观测数据不但数据量大、类型多，而且具有连续性、时序性等特点。一个森林生态系统的观测会使用大量、多种类型的传感器，且绝大部分布设在野外，在数据的获取、传输、存储等方面存在着许多技术挑战。该系统依据TCP协议，布设了一套自动采集和管理传感器的平台，根据布各类传感器的生产厂家、工作机理、采集内容、固件版本、现场编组等各种问题进行整合，保证上传数据的一致性和合理性； 3、雷达数据的存储和管理：系统内对激光雷达数据的管理分为区域（林分）和单木尺度。系统能可视化林分区域激光点云数据，并按照栅格大小来分析平均树高、郁闭度等因子，协助用户来定量评价啊区域尺度的碳储量变化。针对单木点云数据，成果通过树木定量结构模型来处理，将大量的点云数据结构化，提取胸径、树高、材积和冠幅等单木因子，实现了不砍树的情景下高精度获取单木因子。 4、森林资源调查数据管理：关于调查的数据，成果也是分为单点和样地尺度来进行数据管理。调查的数据包括林木、灌草和土壤数据，这些数据是提供区域尺度反演的基础。 5、森林生态系统碳储量和碳汇核算：针对区域森林生态系统碳储量和碳汇核算，系统集成了基于林业小班、样地调查、遥感反演和机器学习多种核算方法，针对同一区域，用户能使用不同的核算方法进行碳储量核算和对比。 创见与创新： 1、整理了碳储量和碳汇核算方法，对于某区域碳储量和碳汇核算，系统能实现基于样地调查、小班林分累计、遥感反演和机器学习四种方法进行碳储量和碳汇核算，计算结果更加科学合理； 2、采用统一的工业化通信方式和协议，实现了对多源传感器数据的联网管理，从数据采集端开始整合了数据格式，实现了多源传感器数据的高质量、高效率存储和管理； 3、实现了大区域的激光点云数据的可视化和智能化管理，让用户能够随时随地的浏览这些数据； 4、实现了对多种森林资源调查数据的统一管理，用户不需要去了解各个森林资源调查的流程，在系统内能浏览统一格式的森林生态系统数据。 社会经济效益和问题：还未应用。

森林生态系统碳汇效应机制及对气候变化的响应是科学研究的热点，也是实施“双碳”战略的重要部分。在国家973计划、国家基金委-云南省政府联合基金和国家基金面上等项目的支持下，该项目选择了云南代表性森林生态系统(热带雨林和橡胶林、亚热带常绿阔叶林、温带亚高山针叶林和干热河谷稀树灌草丛)为研究对象，构建了森林生态系统通量联网观测平台，以揭示云南森林生态系统碳汇效应机制及对气候变化的响应为目标，重点关注森林生态系统大气-森林-土壤连续体中的大气-林冠界面和大气-土壤界面的碳收支，系统地对森林生态系统碳储量和碳汇效应机制及对气候变化的响应开展了长达20年的联网研究，得到了大量具有科学意义的研究成果。重要科学发现如下： (1)研究表明云南森林生态系统具有较大的森林碳储量和碳汇潜力；得出云南森林净生态系统碳交换量(NEE)的定量数值(均为碳汇)和变化特征(热带雨林具有特殊年变化)；发现云南森林碳汇在冷湿地区较强，干热地区则反之。(2)NEE对温度和水分变化具有较好的响应，气候变化背景下云南湿冷地区森林碳汇能力将增强，干热地区森林碳汇能力将减弱。森林生态系统光能利用效率(LUE)受降水变化的调控，未来云南森林LUE变化具有很大不确定性，将影响到NEE评估。热带雨林生态系统呼吸(Re)是调控NEE季节变化的主导因子，集中换叶和降水的干雨季巨大差异，导致Re强烈的季节性变化是NEE变化的主要原因。土壤温度和细根生长与分解的不同决定了热带雨林和橡胶林土壤CO₂和CH₄通量差异。中低海拔相对较高的温度和较低的降水引起干旱胁迫，降低了微生物活性效率，导致土壤异养呼吸和温度敏感性(Q10)下降。(3)揭示了强降雪事件对亚热带常绿阔叶林碳汇的影响及机制，强降雪后亚热带常绿阔叶林GPP、Re和NEE均降低，但生态系统固碳能力具有较强的恢复能力；指出强降雪干扰对生态系统碳平衡的影响更为严重和持久；LAI的降低是导致GPP比Re显著下降的关键控制因素，从而导致碳汇强度的降低。 自然增温实验结果显示随着温度升高，土壤异养呼吸显著增加，将影响Re。利用模型模拟不同增温情景下云南森林植被类型碳储量和碳汇潜力变化，指出温度升高0.5-1.5℃时森林碳汇潜力将增加(升温0.5℃时最大)；但升温至2.0℃时，森林碳汇潜力将急剧下降。 该项目成果发表在国际权威期刊，8篇代表性论文中有1篇GCB(IF=11.6，生态学领域前2%)，2篇Sci Total Environ(IF=9.8，环境科学领域前10%)、1篇AFM(IF=6.9，林学领域前2%)。20篇论文总影响因子83.2，8篇代表性论文总影响因子54.7；受到了国内外同行的广泛关注，被国际权威期刊(Nature子刊、Environ.Sci.Technol.、GCB、AFM、SBB、Sci Total Environ等)引用。20篇论文总被引278次(他引207次)，SCI总被引188次(他引140次)。8篇代表性论文总被引183次(他引135次)，SCI总被引141次(他引104次)，最高单篇总他引42次，SCI他引36次。成果为准确评估森林碳储量和碳汇潜力，把握森林生态系统碳汇效应，实现“双碳”目标提供了支持；入选ChinaFlux十大科学进展；为建设版纳、哀牢山、元江和丽江通量站及进入国家和云南省野外台站，建成具有国际水平的中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFlux)提供了支撑。主办2届国际学术研讨会，扩大了对外影响。培养博士后4人，博士15人，硕士20人(获得国家奖学金、中国科学院优博、院长奖学金、朱李月华优秀博士奖学金和国科大优秀毕业生等荣誉)；5人晋升为正高，10人晋升为副高，构建了活跃的全球变化研究团队。

①课题的来源与背景：该研究课题的产生，源自于对桉树与乡土树种异龄混交林生态效益评估的迫切需求。课题组遭遇了一项严峻挑战，即缺乏一种兼具系统性、科学性与准确性的评估方法。这一现状导致在森林管理和决策过程中，缺乏坚实的数据支撑，进而影响了决策的科学性和有效性。 ②研究的目的与意义：该研究旨在构建一个科学、精确的评估体系，以提升对异龄混交林生态效益的评估水平。借助该体系，以期能为混交林的管理提供科学依据，进而推动生态经济的发展和资源的可持续利用。该研究不仅具备重要的理论价值，而且在实践中也展现出广泛的社会效益和经济效益。 ③主要论点与论据：该系统通过科学的评估手段，能够清晰地认识到异龄混交林在生态效益方面的显著优势。该系统运用先进的评估技术和方法，对生态效益进行量化评估，是提升评估科学性的有效途径。该系统构建的评估体系不仅限于生态效益评估，还能为混交林管理提供科学依据。其应用将促进生态经济的发展，推动资源的可持续利用，从而实现环境保护与经济发展的双赢局面。 ④创见与创新：创新点在于开发了一个专门针对异龄混交林生态效益的评估体系，填补了该领域的空白。该系统整合了多种评估方法和数据，提升了评估的科学性和准确性。此外，该评估体系的应用范围广泛，不仅适用于生态效益评估，还能为混交林管理提供科学依据，从而推动生态经济的发展和资源的可持续利用。 ⑤社会经济效益：通过该研究开发的评估体系，可以显著提升混交林管理的科学性和效率，促进森林资源的可持续利用。同时，该体系还能带动相关产业的发展，如林业、生态旅游等，进而促进当地经济的增长。此外，通过提高公众对生态环境保护的认识和参与度，推动社会的可持续发展。 存在的问题：在开发和维护过程中仍面临一些挑战。首先，开发和维护评估体系需要专业的技术支持和资金投入。其次，在评估过程中可能存在不确定性和误差，需要不断优化系统功能和性能，以确保评估结果的准确性和可靠性。 ⑥历年获奖情况：无。