中科院内陆河流域生态水文重点实验室简介

中科院内陆河流域生态水文重点实验室简介中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室（以下简称内陆河流域生态水文实验室）定位于国家内陆河流域水-生态-经济系统管理中亟待解决的基础及应用基础科学问题研究。主要研究方向流域水文与水资源、流域生态水文过程、生态恢复和流域管理研究。近年来，在内陆河流域水文过程、内陆河流域水资源调控、内陆河流域生态恢复、生态系统恢复技术集成及应用等方面取得了重大进展。

内陆河流域生态水文实验室源于1950年代原冰川冻土研究所水文研究室和沙漠所水土资源研究室的基础。1999年冰川、沙漠、高原大气三所整合后，于2003年成立寒旱所“内陆河流域水文与应用生态重点实验室”试运行，2006年成为所级重点实验室。2008年评估通过进入中国科学院重点实验室行列。三所整合以来，实验室结合国家内陆河水与生态方面的需求新建和完善了流域野外观测试验站网，加强了室内分析测试能力建设，注重了新学科增长点的培育，立足流域生态水文科学前沿，寻求国家西部水-生态问题解决方案。在国内率先开展了生态水文学、生态经济学和流域科学研究。

1 总体定位

实验室围绕内陆河流域水-生态-经济系统管理中亟待解决的基础及应用基础的科学问题，以水为主线，通过长期野外定位观测，建立流域大尺度、多维度的监测网络系统和实验室分析为一体化的研究平台；在内陆河流域水文与水资源、流域水文-生态系统的互作机制、生态恢复和流域管理等领域取得标志性创新成果，为内陆河流域可持续发展提供科技支撑，取得不可替代地位；凝聚内陆河流域科学研究的杰出人才和创新研究团队，发挥引领作用，成为具有国际影响力的流域科学研究中心。

2 主要研究方向

内陆河流域生态水文学研究急需建立水循环的基础理论，需要在方法和技术上创新，逐渐形成以生态水文研究为主线的流

域科学体系，服务于集成流域管理。为此，集中开展如下三个方向的创新研究：

1）流域水文与水资源

高寒山区水文过程与冰雪、冻土水资源效应。研究冰川与积雪消融、冻土水热传输过程及其产汇流过程机理，分析高寒山区典型下垫面能水平衡过程，揭示冰雪消融及冻土变化对高寒山区流域水文过程的影响及其水资源效应，预估未来冰雪、冻土变化对流域水资源的影响。

森林、草地产流机理。研究森林、草地生态系统结构及其格局，分析典型森林、草地生态系统水热传输过程及能水平衡规律，揭示森林、草地地表径流、壤中流形成过程、尺度效应及形成机理，预测全球变化条件下森林、草地产流变化。

荒漠绿洲地下水和地表水转化过程。基于野外监测、同位素示踪及模型模拟等手段，研究不同水文单元地下水与地表水转化过程、规律及影响因素，探讨荒漠绿洲地下水和地表水的联合利用途径。

2）流域水文-生态系统的互作机制

高寒植被生态系统格局功能。研究高寒植被分布、结构与功能，探讨森林斑块的形成机理及其稳定性机制，揭示高寒植被生态系统格局功能演变过程。

绿洲结构、功能与水分利用。分析不同尺度绿洲的结构与功能，研究绿洲水分利用效率、绿洲生产力及绿洲稳定性，揭示

绿洲功能与水分利用相互作用机理，提出绿洲稳定的水资源配置模式。

荒漠植被的水分适应机制。研究荒漠植被水分代谢及其调控机理，水分利用来源、水分利用效率，不同尺度蒸散耗水规律及尺度转换，荒漠植被稳定的水分阈值，探讨荒漠植被耐旱机制及水分适应策略。

流域水文-生态系统相互作用机制。研究山地-绿洲-荒漠植被格局与水文过程的耦合关系，探讨气候-水文过程-生态格局变化之间的相互作用机理，揭示形成流域生态格局和过程的水文学机制。

3）生态恢复和流域管理

生态系统稳定性与生态恢复原理。建立内陆河流域山地-绿洲-荒漠生态系统稳定性评估指标体系和方法，评估生态系统稳定性与生态服务功能，研发退化生态系统恢复与重建的关键技术，研发生态系统结构与功能的优化配置与调控技术，构建内陆河流域山地-绿洲-荒漠生态系统恢复与重建模式。

流域生态经济与水资源配置。研究内陆河流域人类活动驱动的自然-社会系统水循环规律，评估流域水资源配置的环境效益，研发山区水源涵养保水技术、水资源紧缺型绿洲水调控技术和流域水分管理和生态输水技术，提出流域水资源可持续利用的生态经济管理模式。

集成研究与综合管理。建立内陆河流域多维度的生态水文监

测网络体系，集成山地-绿洲-荒漠生态系统恢复与重建模式，构建基于生态修复的“山区保水-绿洲节水-荒漠配水”水资源综合管理模式，提出变化环境下流域水-生态-经济系统集成管理与决策支持系统。

3 目标

通过建立内陆河流域科学观测-试验、数据-模拟研究平台，揭示气候变化和人类活动影响下内陆河流域个体、群落、生态系统、景观、流域等不同尺度生态与水文相互作用的过程和机理；建立耦合生态、水文和社会经济的流域集成模型，提高内陆河流域水-生态-经济系统演变的综合分析能力和流域综合管理能力；使我国流域生态水文研究进入国际先进行列，为国家内陆河流域水安全、生态安全以及社会经济可持续发展提供基础理论和科技支撑。

4 科研平台

4.1 人工气候模拟实验室

人工气候模拟实验室自2011年建成以来，针对干旱区黑河下游极端环境，开展模拟和控制大气和土壤的温度、空气湿度、光照，形成不同气温、湿度、光照等生境组合实验环境，利用室内盆栽典型荒漠植物红砂、梭梭、霸王、沙冬青和柽

柳，完成不同水势、光、温、湿等组合的生态水文实验。通过

室内模拟实验对荒漠植物对大气水汽的利用规律、边界条件及

利用量的研究，揭示荒漠植物水汽利用生态水文机制，探讨荒

漠植物大气水汽利用的生态、生理、分子生物学的响应特征及

其适应性机理，认识荒漠植物适应极端干旱环境生存策略，为“黑河流域生态-水文集成研究重大计划”提供相关研究基础。

实验室现有仪器设备包括LT/ACR-2002人工气候室控制系统、FLOW32A-1K包裹式茎流仪、WP-4C植物露点水势仪、GFS-3000光合系统仪、MINIPAM荧光仪、PTM48光合仪、电子天平等。

4.2 植物生理生化实验室

实验室针对干旱区内陆河流域下游极端的干旱环境，重点探索荒漠植物响应及适应干旱、高盐、低温等逆境胁迫的生理变化过程、细胞调控机制以及分子遗传机理等重要理论科学问题。近年来，主要开展了中下游荒漠区植物红砂基因组基础特征的研究，包括染色体特征、倍性、基因组大小及基因组序列构成特点等方面的研究；开展了下游主要荒漠植物红砂、柽柳、梭梭、霸王、白刺大气水汽细胞利用机制及水通道蛋白基因调控机理研究。上述研究成果为深入认识干旱区内陆河流域极端干旱生态环境植物的适应存活对策、生态恢复和可持续发展具有重要学术和决策价值。

实验室配置有能进行染色体检测、荧光原位杂交分析的高级荧光