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中期总结会在京召开,项目执行期限为5年

2019年8月27日 - 林业政策

图片 1“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图片 2“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图片 3“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图片 4张守攻常务副院长出席会议并讲话图片 5靳芳出席并讲话图片 6课题组专家汇报图片 7课题组专家汇报图片 8专家质疑并提出建议图片 9专家质疑并提出建议图片 10专家质疑并提出建议图片 11专家答疑并致谢图片 12项目首席科学家、我院副院长刘世荣主持

2月6-8日,国家重大基础研究规划项目――“西部典型区域森林植被对农业生态环境的调控机理”年度总结会议在我院科技报厅召开。

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。

2002年12月,以国家林业局为依托部门的国家重大基础研究发展规划项目“西部典型区域森林植被对农业生态环境的调控机理”正式启动。项目针对西部地区主要的农业生态环境问题--即水土资源与环境问题展开研究,其核心为解决森林植被与水的相互关系。项目共由7个课题组成,我院刘世荣研究员为项目首席科学家。

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。

该项目共9个主要承担单位,其中包括:中国林业科学研究院、中国科学院水利部水土保持研究所、中国科学院沈阳应用生态研究所、中国科学院地理科学与资源研究所、兰州大学、北京林业大学、北京师范大学、南京大学、南京林业大学。项目参加人员85人,其中研究骨干39人。

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。

项目执行期限为5年。根据科技部对项目实行的“2+3”管理模式,前2年执行期限为:2002年12月-2004年8月。中期评估后,再执行后3年的计划任务。

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。

项目主要研究内容集中在国内外相关学术界多年来普遍关注但尚有争论的学术问题及区域生态环境建设亟待解决的科学问题,如森林植被对流域径流的影响,森林植被水文生态功能的形成机制,生态过程和水文过程的耦合关系和尺度转化,退化生态系统的恢复重建,以及区域农业生态安全评价和设计原理等方面。本项目研究将大大促进水文学、生态学、土壤学、林学等相关学科的交叉、发展和完善,如生态水文学、森林植被稳定性、区域生态安全评价和设计原理,可逐渐形成全新的结合区域特点的农业生态环境建设的理论体系,使我国在这些学科领域达到国际前沿水平。

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-径流响应并取得较好效果。

本项目力求在以下两个方面取得重大突破:森林植被调控区域农业水土资源与环境的尺度效应和作用强度;典型区域农业生态环境安全的森林植被恢复重建和农林景观优化配置模式。从而实现:

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。

1)通过研究不同时空尺度下森林植被的系统结构、系统功能、系统环境之间的互动关系,阐明森林植被对区域农业生态环境的调控机制;揭示农林景观格局的生态耦合过程及区域生态环境效应;发展区域生态恢复与重建的理论与方法,实现林学、生态学、水文学、土壤学与信息科学等多学科的交叉和发展。

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