北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室于2007年7月经国家科技部批准建设,以北京师范大学地理学和生态学一级学科为支撑,在2012年和2017年教育部学科评估中均排名第一。
实验室现有中国科学院院士3人、国家“万人计划”入选者3人、国家杰出青年科学基金获得者7人、教育部“长江学者”特聘教授2人、基金委优秀青年基金获得者5人、茅以升北京青年科技获奖者1人,骨干成员120人、研究人员108人、技术人员10人。设有10个学术研究团队,具体包括:风沙过程团队、土壤侵蚀过程团队、生态水文过程团队、生物多样性维持机理团队、植被-环境系统互馈及生态系统参数测量团队、景观生态与生态服务团队、环境演变与人类活动团队、人地系统动力学模型与模拟团队、区域可持续性与土地系统设计团队、综合风险评价与防御范式团队。
脚踏实地,守护生态
地表过程与资源生态国家重点实验室以北方半干旱草地与农牧交错带为重点,将生态系统可持续性管理与退化生态系统的恢复重建作为国家目标,将发展资源生态学和多尺度生态系统动力学模型作为科学目标,在地理过程与可更新自然资源合理利用领域,开展多学科综合集成实验研究,形成地表过程、资源生态、地表系统模型与模拟、区域可持续发展模式4大研究方向,为生态脆弱地区土地退化防治和退化生态系统恢复提供系统的技术支持,力争建设成为有重要国际影响和地位的地表过程与资源生态研究中心和人才培养基地。
1.地表过程
主要研究气候、水文、植被及人类活动变化对地表侵蚀及景观格局的影响,重点关注:土壤水蚀机理、监测、预报与调控;地表风沙运动、形态及沙害防治;风水两相营力、形态的时空耦合与土壤复合侵蚀研究。侧重于复合土壤风蚀和水蚀过程研究,以及农牧过渡带土壤侵蚀过程的研究工作。
2.资源生态方向
主要开展区域生态系统结构与功能和可更新资源保护性利用研究;强调生物多样性与生态系统功能维持机制、土地利用/覆盖变化以及多尺度景观生态系统动力学研究;可更新资源再生机制与可持续利用模式的研究。侧重于整合景观生态和微观生态过程、资源生态过程的研究工作。
3.地表系统模型与模拟方向
主要从社会-生态系统角度,通过地理学、生态学与大气科学的交叉研究,将陆面过程模式(CoLM)发展成地表系统模拟器(E3S),与区域气候模式耦合,开展区域气候变化、地-气相互作用过程研究,建立人地系统动力学模型,模拟地表过程。
4.区域可持续发展模式方向
通过观测分析自然地理、自然资源、自然灾害、土地利用与生态系统退化各要素的标志性参数,揭示区域土地退化机理和过程,进而构建旨在防治土地退化的“除害与兴利并举”的生态-生产范式、综合灾害风险防范模式,为区域可持续发展提供科技支撑。重点侧重于聚焦3个过渡带(农牧、城乡和海陆)探索我国区域可持续发展模式的研究工作。
立足4个方向的研究工作,实验室建立开放型人才培养机制,以开放合作为基础,通过多种途径,在不同层次上做好博士、硕士研究生的培养(含联合培养)工作、博士后进站工作以及国内外访问学者的合作研究工作。实验室实行开放流动的合作机制,设立开放基金,定期发布开放课题,吸引具有较高学术水平的国内外同行来此开展工作或针对科学前沿与国家重大需求联合申请重大重点科研项目。此外,实验室开展多渠道、多层面的学术交流活动,积极组织、承办和参加国内、国际相关的学术交流会和科学研讨会;积极建立与国内外知名大学或研究机构间的高水平学术交流和合作;加大与国内外学者的合作深度与广度,推动国内外科研人员间的互访、学术交流。
青藏之行,全力以赴
北京师范大学是第二次青藏高原综合科学考察研究的重要参加单位之一,承担着多项科考任务,地表过程与资源生态国家重点实验室多位老师参与了此项研究工作。
国家第二次青藏高原综合科学考察研究任务三“生态系统与生态安全”的专题“土壤质量变化及其对生态系统的影响”的子专题“冻融过程与土壤质量变化”科考队,在2019年青藏高原南北样带考察基础上,于2020年8月1日—8月22日,按项目研究计划圆满完成了青藏高原东西样带的野外考察工作。此科考队由实验室研究人员带队,由北京师范大学18位老师和同学组成,对青藏高原——这一中国冻融作用最集中和最敏感的区域进行了热融滑塌、水土復合等关系土壤质量的影响研究。
青藏高原被称为“世界屋脊”、“第三极”和亚洲“江河源区”,是世界中低纬度海拔最高和面积最大的高原冻土区,是我国“两屏三带”生态安全格局的重要组成部分,生态地位极其重要。青藏高原生物气候条件复杂而独特,高寒、干旱、缺氧的环境特征使高原生态环境极为脆弱和敏感,自我调节和修复能力差。在全球气候变化的大背景下,青藏高原近一个世纪的升温速度为全球升温速度的2倍。多年研究表明,高原上冰川退缩、积雪融化、土壤融化和冻土活动层增厚等问题日益突出。
科考队从青海省西宁市出发,沿途经过玛沁、玉树、类乌齐、那曲、班戈、尼玛、措勤、萨嘎、日喀则、拉萨、巴青、都兰等地,最后返回西宁。此次科考总行程8000公里左右,历时22天,主要开展了以下工作:收集不同冻融地表的土壤温度、水分和土壤机械组成数据,研制地表冻融多产品融合和相变水量估测算法,绘制青藏高原地表冻结强度图;在青藏高原典型区定位观测土壤冻融过程中不同深度土壤水分、土壤温度、土壤热通量以及地面能量平衡等,调查东西样带上不同冻融侵蚀作用下的下垫面水热属性及特征;通过调查东西样带,不同冻融过程作用下对土壤结构、碳迁移和土壤微生物等土壤质量特征和植被功能属性的影响。
此次科考共考察了20个具有典型冻融地貌类型的考察点,其中包括:热融湖塘(玛多县、聂荣县等);融冻泥流(治多县等);复合冻融地貌:热侵蚀沟、溯源热融滑塌、冻融陡坎(兴海县等);冻胀草丘(称多县等);寒冻风化(俄亚拉垭口等);冰川侵蚀地貌(阿尼玛卿雪山、布加雪山等)以及其他冻融地貌类型。
弘扬科学精神,普及科学知识
2020年全国科技活动周期间,为展示科技创新成就,弘扬科学精神,普及科学知识,促进科技创新和科学普及协调发展,地表过程与资源生态国家重点实验室通过云端推出系列科普讲座。
9月5日,活动如期举办。讲座分为四个部分:“地理与疫情”“脚下这片土地”“我们赖以生存的环境”“幸福感与风险意识”,吸引了各领域、各年龄段的听众140余人参加。
在“地理与疫情”版块,实验室工作人员针对如何基于地理学服务疫情防控与生活这一主题展开介绍,并运用科学研究的方法从绿地休闲的视角探讨了疫情期间对居民的影响。
“脚下这片土地”部分,工作人员以东北黑土区土壤侵蚀与黑土退化,土壤侵蚀监测等问题,说明了水土保持和美丽农村建设的重要性;运用古代饥荒动力学模拟方法阐述了中国古代饥荒的问题、体现了科学研究的价值。
在“我们赖以生存的环境”版块,工作人员从生态学角度出发,向大家普及了超级细菌的克星——噬菌体疗法的历史与展望;展示了美丽青藏及其面临的水土流失、草场退化等生态环境问题,呼吁大家共同保护我们的一方净土。
在“幸福感与风险意识”版块中,工作人员清晰地展示了“一带一路”基础设施建设历史自然灾害的基本特征、面临的灾害风险,并给出了风险防范建议,体现了科研研究的应用价值。
与以往面对面的讲座形式相比,此次云端科普活动采用了不一样的交流方式,但屏幕阻断不了大家对科学技术的浓厚兴趣。地表过程与资源生态国家重点实验室将会一如既往做好科技普及工作,为全国科技推广工作贡献力量。