国家自然科学奖推荐书
( 2016 年度)
一、项目基本情况
学科评审组： 序号： 编号：
推荐单位（盖章） 或推荐专家 中国气象局 项目名称 中文名 英文名 自然植被生产力研究的新理论与方法─中国东北样带创建与模型发展 New Theory and Method for Natural Vegetation Productivity Research─ Establishment of Northeast China Transect and Model Development 主要完成人 周广胜、张新时、许振柱、王玉辉、贾丙瑞 1 学科分类 名称 2 3 所属科学技术领域 任务来源 具体计划、基金的名称和编号： 应用气象学 区域生态学 代码 代码 代码 气候变化区域响应 1701545 1804430 科技部、国家自然科学基金、中国科学院 国家自然科学基金重大项目，中国陆地生态系统对全球变化的反应模式研究(39393000) 国家自然科学基金重点项目，全球变化的中国东北森林－草原样带研究(39730110) 国家自然科学基金重点项目，中国东北样带典型生态系统的碳循环过程和机理(40231018) 国家杰出青年科学基金，中国东北典型植被－大气相互作用的综合观测与模拟研究(40625015) 973计划，我国北方典型生态系统对干旱化的响应和适应(G1999043407) 973计划，半干旱区地表生态和水文过程及其相互作用的研究(2006CB400502) 中国科学院知识创新工程，我国关键地区全球变化的生态安全机制与调控(KSCX2-1-07) 已呈交的科技报告编号： 无 项目起止时间 起始：1993年 1 月 1 日 完成：2009 年 6 月 30 日 国家科学技术奖励工作办公室制
二、推荐单位意见
（专家推荐不填此栏）
推荐单位 通讯地址 联 系 人 电子邮箱 推荐意见： 邮政编码 联系电话 传 真 推荐该项目为国家自然科学奖 等奖。 声明：本单位遵守《国家科学技术奖励条例》及其实施细则的有关规定，承诺遵守评审工作纪律，所提供的推荐材料真实有效，且不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形。如有材料虚假或违纪行为，愿意承担相应责任并接受相应处理。如产生争议，保证积极调查处理。 法人代表签名： 推荐单位（盖章） 年 月 日 年 月 日
三、项目简介
（限1200字）
气候变化已经严重地影响了人类赖以生存与发展的植被生产力，不仅反映在植物生理生态层次，而且在个体、群落/生态系统、景观、区域等层次都有反映。为全面准确地理解气候变化对植被生产力的影响，本项目针对中国气候与自然植被特点，重点创建气候变化对植被生产力影响的多时空尺度研究方法、发展自然植被生产力模拟的新理论与方法，揭示气候变化对植被生产力的多尺度调控机制，为植被可持续发展提供依据。项目成果创新性主要体现在：
(1)创建了国际全球变化研究的中国东北样带。项目针对中国气候与植被特点，创建了反映水分梯度的中国东北样带，提出了中国东北样带的关键科学问题。1993年8月在美国Marshall召开的国际地圈－生物圈计划(IGBP)国际样带学术会议上，该样带被IGBP接受并确定为首批启动的4条国际全球变化研究示范样带之一，成为中国第一条国际性的全球变化样带，并正式将该样带定名为NECT。基于中国东北样带，建立了从生态系统的叶-体-群(点)、NECT(线)及中国区域(面)的陆地生态系统生产力对气候变化多尺度响应的综合研究平台，包括多因子控制试验、原位控制试验、长期定位观测、样带考察和模型模拟等，为国际全球变化研究提供了示范技术。IGBP第36号报告突出介绍了NECT的研究；IGBP核心计划“全球变化与陆地生态系统(GCTE)”在其综合专著中用独立一章介绍了该样带的研究成果。
(2)发展了自然植被生产力模拟的新理论与方法。提出了基于水分利用效率与光能利用效率及其相互作用模拟植被生产力的理论，发展了优于著名Chikugo模型的年尺度自然植被净第一性生产力模型，基于光能利用效率与水分相互作用的日尺度陆地生态系统生产力模型(EC-LUE)和包含林龄影响的材积源驱动森林生产力新模型，阐明了气候变化对NECT进而扩展到中国植被生产力影响的时空格局。论文单篇引用分别达217次、144次和70次。成果被收入政府间气候变化专门委员会(IPCC)第三次评估报告、中国国家气候变化评估报告《中国气候与环境演变》(秦大河主编，2005)和中国科学院大学研究生课程教材《全球生态学》。
(3)揭示了气候变化对植被生产力的多尺度调控机制。以NECT为研究平台，从气候变化各因子单独或联合作用出发，从分子、细胞/组织、器官、个体到生态系统、甚至区域层次阐明了干旱与增温综合作用下植被生产力的变化机制，发现植被对气候变化各关键因子联合响应的机制在于改变了叶片氮化合物的组分，特别是分配到可溶性蛋白质中的氮素比例，从而影响叶片氮素利用效率，导致光合能力、碳分配与生长等变化，给出了气候变化对植被碳氮关系影响的多尺度模式。成果被认为填补了高温和干旱联合影响研究的空白。
8篇代表性论文的SCI和CSCD他引869次，其中SCI他引508次，单篇他引最高达217次。20篇核心论文他引1459次，其中SCI他引804次。
四、重要科学发现
1. 重要科学发现（限5页）
气候变化对植被生产力的影响研究一直是大气科学、生态学、植物学和地理学研究的重点。气候是决定植被生产力及其地理分布最主要的影响因子，不同植被类型通过影响植被与大气间的物质(如H2O和CO2)交换和能量(如动量和热量)传输影响大气环流和气候变化，改变的气候又将影响植被生产力及其地理分布。20世纪以来，人类活动导致了植被覆盖的巨大变化，也引起了气候的剧烈变化，严重地影响了全球的碳水循环与食物系统，进一步引发了大气科学家与生态学家对气候变化对生态系统影响的关注。正因为如此，世界气候研究计划(WCRP)、国际地圈－生物圈计划(IGBP)及全球碳计划(GCP)均以不同形式将气候变化对植被生产力的影响列为重点研究内容。开展气候变化对植被生产力的影响研究不仅可为大气环流模式提供动态下垫面植被类型，以模拟植被变化的影响，还可通过植被生产力为碳水循环和食物系统的相关研究提供依据与参数。
本项目针对中国的气候与自然植被特点，旨在创建气候变化对植被生产力影响的多时空尺度研究方法、发展植被生产力模拟的新理论与方法，揭示气候变化对植被生产力的多尺度调控机制，为植被可持续发展提供依据。
1.1创建了国际全球变化研究的中国东北样带
(属地球科学与生物科学交叉领域，代表性论文：1；核心论文：9)
该样带是被IGBP所认可的研究气候变化对植被生产力多时空尺度影响的国际示范样带，是中国第一条国际性的全球变化样带。
气候变化不仅影响植物的生理生态特征，而且在植物叶片、个体、群落、生态系统、景观、区域等层次都有不同程度的反映。要全面准确地理解气候变化与陆地生态系统之间的相互作用，达到预测气候变化对陆地生态系统影响的目标就必须了解气候变化对陆地生态系统各个层次的影响，对不同时间和空间尺度的观测资料进行系统的集成分析。正是在这一形势下，全球变化陆地样带应运而生，它是由一系列沿着某种具有控制陆地生态系统结构、功能和组成，以及生物圈－大气圈的痕量气体交换和水分循环的全球变化驱动力：温度、降水和土地利用梯度变化的生态研究站点、观测点和研究样地组成的研究平台，其长度应不小于1000公里，以确保覆盖气候和大气模式以及决策尺度，并有足够宽度(数百公里)以涵盖遥感影像范围。样带的实质是采用空间代替时间的方法获取关于全球变化信息并进行深入研究的重要方法，可实现从小尺度过程研究到区域与全球水平研究的耦合。项目根据IGBP/GCTE（全球变化与陆地生态系统核心计划）样带设置要求，设定了中国东北样带的确切位置，即沿43?30′N设置，位于112??130?30′E、42??46?N范围内，东西长约1600km、南北宽约300km；由东向西呈显著的降水梯度，依次分布着温带针阔叶混交林、暖温带次生落叶阔叶林、松辽平原农业区、草甸草原、内蒙古高原典型干草原、荒漠草原等生态类型。土地利用格局表现为纯森林区－半林半农区－纯农业区－(城市/工业