中国科学院沈阳应用生态研究所简介

1中国科学院沈阳应用生态研究所一、研究所简介中国科学院沈阳应用生态研究所的前身是中国科学院林业土壤研究所，成立于1954年，由东北林业研究所筹备处、东北土壤研究所筹备处、中国科学院长春综合研究所农产化学研究室土壤微生物部分合并组成，是以林业、土壤、植物、微生物与环境科学为基础的生物学、地学研究所；1987年更改为现名。半个多世纪来，本所积极投身于国民经济建设主战场，为国家林业和农业发展、生态环境保护和经济建设做出了重大贡献，共获得科技成果498项，其中：国家级科技奖24项，省、部级科技奖179项，出版专著267部，发表论文6108篇，其中SCI论文545篇，授权专利101项。2001年，本所被中国科学院批准为国家知识创新工程试点单位，进一步凝炼了学科发展方向：围绕国家农业、林业可持续发展及生态环境建设中急需解决的重大问题和应用生态学的发展需要，在森林生态与林业生态工程、土壤生态与农业生态工程、污染生态与环境生态工程领域开展应用基础性研究工作，丰富和发展森林生态学、农田生态学和污染生态学的基础理论，为我国主要退化生态系统恢复与重建，改善生态环境，保障食物安全提供科学依据与关键技术。本所二十一世纪的发展目标是：建设成为国家应用生态学研究基地和高级人才培养基地，成为国际上有重要影响的应用生态学研究中心。本所设有陆地生态过程重点实验室、森林生态与林业生态工程研究中心（森林生态系统重点实验室）、土壤生态与农业生态工程研究中心三个研究单元；在不同地带、不同类型地区设有七个研究基地：长白山森林生态系统定位研究站、沈阳生态试验站、会同森林生态系统研究站、乌兰敖都荒漠化试验站、清原森林生态试验站、大青沟生态研究站、沈阳树木园，并拥有东北地区最大的生物标本馆。本所现有职工293人，其中中国工程院院士1人、研究员43人、副研究员与高级工程师80人、中初级专业技术人员104人；本所设有生态学、微生物学、土壤学、植物学、森林培育、环境科学硕士学位授予点，生态学、微生物学、土壤学博士学位授予点，并设有生态学、微生物学博士后流动站，目前在学研究生286人，其中：博士研究生132人、硕士研究生154人、在站博士后23人。2本所与美国、英国、德国、比利时、俄罗斯、日本等40多个国家的近百个科研机构开展卓有成效的合作研究与学术交流，与东北林业大学、沈阳建筑大学等高校开展联合共建活动。二、研究所主要研究方向与研究内容（一）定位针对国家生态安全重大战略需求，瞄准国际生态学学科发展前沿，以典型生态系统地上森林植被与地下土壤为主要研究对象，通过开展全球变化和人类活动影响下的生态系统结构与物种共存机制、关键物质的生物地球化学循环、生态系统管理与景观生态过程调控等的创新性研究，阐明森林与土壤相互作用关系、揭示地上植被与地下土壤生态功能的适应与反馈机制，发展森林生产力与生态服务功能协调发展的调控方法与途径，为实现人与自然的和谐发展，保障生态安全提供科学依据和技术支撑。（二）研究方向1.森林与土壤相互作用的生态系统结构与物种共存机制；2.森林与土壤相互作用的关键生态过程；3.森林生态系统管理与景观生态过程调控。（三）主要研究内容1.森林与土壤相互作用的生物多样性格局、动态及共存机制以吉林长白山站、辽宁清原站、内蒙大清沟站和乌兰敖都站、湖南会同站等为主要研究平台，采用统一的方法与标准，研究不同演替阶段、不同起源、不同环境梯度下森林植被和地下土壤不同生物类群的组成特点、时空格局及动态；依据食物网理论，综合运用分子生物学技术与现代分析手段（如13C和15N稳定性同位素示踪技术、NA-SIP技术、PLFA-SIP技术及高通量序列技术），研究森林土壤食物网组成结构、能量转移和生态系统功能的变化，揭示森林土壤生物多样性维持机制、土壤动物-微生物互作机制、森林土壤生物对全球变化的响应机制；通过联网对比，研究不同森林类型地上与地下生物类群间的关系及相关的生态学过程，分析造成各种异同的原因和机制，验证密度制约、生态位分化、中性过程等理论对地上、地下不同生物类群共存关系的适应性，发展相关理论。2.森林-土壤交互作用下生态系统碳、氮、水循环与耦合机制3以长白山站和清原站为主要观测和研究平台，以东北地区典型天然林和次生林系统植被与土壤为主要研究对象，针对个体和系统之间的关系，在植物组织、植物个体和生态系统等不同水平上和尺度上开展森林生态系统中碳、氮、水循环及水热驱动的耦合作用研究。其中，在植物组织水平和分子水平上主要研究光合和呼吸过程中的碳、氮、水耦合效应和机制；植物个体水平上主要研究影响植物生长、净生产力的碳、氮、水耦合效应和机制；在生态系统水平上研究从森林植被到土壤，碳、氮、水循环相互作用的耦合机制和反馈效应；在景观尺度上研究碳、氮、水耦合效应和机制的区域分异规律。针对全球变化与森林生态系统响应与适应热点与前沿问题，开展碳、氮、水循环耦合效应和反馈机制的研究。通过碳、氮、水耦合机理模型的开发、高分辨率遥感技术的应用、稳定同位素标记的引入等，认识典型森林生态系统中碳、氮、水的相互作用及耦合的关键过程，深入了解碳、氮、水相互作用对碳、氮在陆地生态系统各分室、植物不同组织器官和土壤（活性组份和稳定性组份）之间的流动与分配，阐明全球变化背景下典型森林生态系统的物质循环和平衡对生态系统健康以及可持续性影响过程和机制。3.土壤-植被-大气连续体生态水文过程及动力学机制以长白山、清原野外站和大、小兴安岭试验基地为主要研究平台，以土壤-植被-大气系统为主要研究对象，对典型森林生态系统植被分配降雨过程机制，包括截留、穿透、干流过程，风速、温度对截留量及附加截留量的影响、树干径流的形成机理、穿透雨的空间异质性等；根层及其以下土壤再分配降雨过程，包括降雨入渗、土壤水分运移、饱和土壤水与非饱和土壤水转换过程，重点研究生物造成的土壤特征、地形地貌等因素改变对降雨在根层及其以下土壤再分配中的影响机制。研究典型生态系统的蒸散过程，尤其是植物在生态系统水分循环过程中的调节作用、水分与生态系统相互作用关系、土壤-植物-大气连续体（SPAC）的水热交换过程与机制等；水分在生态系统内转移交换中伴随的重要生命元素运移过程与机制；典型生态系统水分利用与耗散过程对坡面、流域乃至区域尺度产汇流影响的动力学机制。构建不同尺度生态水文模型，重点是不同尺度生态水文模型的构建及其尺度转换。4.典型森林生态系统生产力和生态服务功能提升以会同人工林和清原次生林生态站为主要研究平台，重点开展人工林生产力4形成和积累的关键机制、地力衰退机制、高效稳定的增效机理、土壤固碳功能、土壤养分循环与利用效率、施肥与环境保护等生产力和生态服务功能提升研究；次生林生态位、生物多样性、种群动态演替、更新过程、土壤生态、环境效应、经营原理与技术以及恢复机制研究；防护林衰退机制、衰退早期诊断与高效恢复机理研究。以大清沟沙地站和乌兰敖都荒漠化防治站为主要研究平台，分析确立典型生态脆弱区植被恢复的关键因素、内外动力，建立退化森林植被恢复的系统动力学模型，构建近自然植被的恢复途径与模式，探讨人工生态林近自然更新与健康维护技术。建立退化生态系统结构与功能恢复的标准与指标体系，确立退化生态系统恢复的目标和相应的模式生态系统类型，探讨植被重建的驱动种的辩识原则与方法、功能群划分的标准，确立优化的重建模式并对其进行生态恢复评价。5.林地生态适宜性评价、景观格局设计与生态过程调控综合林学、土壤学、水文学和景观生态学研究力量，以加强林地保护、提高林地利用效率、保障国土生态安全、建设生态文明和应对全球气候变化为目标，利用学科交叉融合，研究区域水、热条件、土宜、适宜树种选择、植被恢复途径与模式。通过森林景观尺度生态问题的诊断技术，景观设计与恢复的林地生态适宜性评价，景观生态恢复与重建的目标、评价指标，以及森林景观生态恢复与重建程序和关键位置及其模式；景观单元空间结构的调整和重新构建方法与技术，以改善受胁迫或受损生态系统的功能，提高其基本生产力和稳定性，将人类活动对于森林景观演化的影响导入良性循环。以区域生态安全评价为基础，进行林地生态功能分区，制定不同发展模式的林地适宜性调整方案，为政府部门建立科学合理的决策支持系统。三、现有研究工作的基础、水平（国内外影响和地位；近5年承担的重大科研任务和取得的代表性科研成果；在推动学科发展、解决国家经济和社会发展重大关键问题等方面的贡献）（一）国内外影响和地位森林与土壤一直是依托单位的主学科。1954年，中国科学院根据国民经济发展需要，决定成立林业土壤研究所（当时中科院仅设立34个研究所）。在56年发展历程中，一直面向国家农林业发展的重大需求和国际生态学前沿开展研究工作。20世纪50年代，进行中苏自然资源联合考察、东北森林与草地资源调查，5为中国东北自然资源开发与保持提供了详实的理论依据、技术资料和决策建议；刘慎谔先生创立了动态地植物学；60年代，王战先生创立我国第一个森林生态学研究室，率先开展森林生态系统结构、功能与生产力、提出天然林可持续经营思想；张宪武先生率先在国内开展土壤微生物的系统研究，在国内率先发现具固氮功能的铁-钼蛋白并产生较大国际影响，在林木菌根、根瘤菌、固氮放线菌等方面取得多项突破；冯宗炜院士领导下，研究揭示了杉木人工林连栽障碍和地力衰退原因与机制，提出混交林营建技术和优化模式；70年代，曹新孙、姜凤歧等先生创建农田防护林学，建立了防护林经营管理的理论体系与技术体系，指导了三北防护林的建设，获国际TWNSO奖；宋达泉、陈恩凤、沈善敏等先生建立了土壤肥力理论体系，提出东北主要土壤的养分优化管理技术体系，提出完整的盐碱土改良措施；80年代，曾昭顺和沈善敏先生等提出并设计了中国生态系统研究网络（CERN）建设方案，大力推进了我国长期定位试验研究的水平和国际影响力；崔启武先生将种群增长的Logistic方程和指数方程连接起来建立了营养动力学－Cui-Lawson模型，在国际上广泛应用；分析化学家方肇伦院士于60年代初建立了具有我国特色的分析方法并利用测定数据制成了我国第一张东北及内蒙东部的微量元素地球化学分布图；率先开展流动注射分析的系统研究及仪器研制工作，创立了“中国流动注射分析技术促进会”，发表关于土壤-水分析技术的SCI论文119篇，累计被SCI论文引用2757次，他的SCI论文引用连续近10年位居中科院榜首，为我国土、水测试分析技术做出杰出贡献。高谦先生提出了一个以科为单位的藓类植物新的演化系统，修正了近一个世纪来被广泛应用的Brotherus（1924-1925）系统，在国内率先开展苔藓植物对全球变化响应相关研究，在东北、华东及西南地区开展苔藓植物对环境质量，尤其是大气污染的生物指示作用研究。肖笃宁先生最早将景观生态学的概念引入中国，最早成立景观生态学研究组，最早出版景观生态学研究的专著，最早利用景观生态学的方法进行区域水平的生态系统研究（基金重点，山东黄河三角洲）。周礼恺等先生率先在国内开展土壤酶学系统研究，早在1982年就在国际SoilBiology&Biochemistry等土壤学顶级期刊发表研究论文，将土壤酶学调节的生物化学过程原理应用于新型肥料研制，确立研究所在土壤酶学及新型肥料创制的国内引领地位，为研究所荣获2项肥料方面的国家科技进步二等奖奠定了坚实的理论基础。1992年，成立中科院陆地生态过程重点实验室，在森林与土壤生态研究方面取得重要进展，防护林理论、地被植物研究、基于土壤酶学和植物营养研究基础的新型肥料研制、基于土壤微生物研究等共获国家自然科学二等奖1项、国家科技进步二等奖5项，发表SCI论文710余篇，产生了显著的学术影响。近5年，实验室在森林与土壤生态研究的方向进一步明确，承担国家重大科6技任务和国际合作项目能力显著提高，人才引进与培养力度逐步增强，研究条件与基础平台日臻完善，国际交流日益频繁，科研论文数量、质量及国际引用率直线攀升，科研成果层出不穷，在森林与土壤生态研究方面，已成长为国际上一支有较高显示度的研究队伍，发展为我国的一支不可替代的研究力量。（二）近5年承担的重大科研任务主持承担国家973项