评审组:环境与资源利用组
项目名称:旱区流域水文-生态耦合机制及调控研究
提名单位: 陕西省教育厅
提名等级:二等奖
提名单位意见: 该项目面向变化环境下旱区流域水文与生态过程耦合这一环境地学与环境生态学前沿问题,针对传统水文模型与生态模型相互分割、气候变化与植被恢复对流域水循环影响机制认识不足,以及生态恢复水资源约束与水沙碳综合效应缺乏系统认知等关键科学问题,开展了长期系统研究。项目构建了流域水文-生态多过程耦合模拟与多尺度分析方法,发展了SWAT-DayCent水文-生物地球化学耦合模型及融合遥感、陆面过程和多源观测的生态水文研究体系,提升了径流、蒸散、泥沙、植被生产力、土壤水分和碳循环等多要素协同模拟与机制解析能力,丰富和发展了流域生态水文耦合理论与方法。研究揭示了气候变暖与植被变绿共同增强流域蒸散、改变蒸发与蒸腾分配并导致深层土壤水分亏缺的作用机制,阐明了旱区植被恢复的水资源约束及其生态水文效应;进一步揭示了黄土高原植被恢复水、沙、碳效应的空间异质性,以及保水、减沙和固碳之间的权衡与协同规律,明确了坡度、地貌、气候和土地利用对生态恢复效应的共同调控作用,为水资源约束下植被恢复空间优化提供了科学依据。项目形成了“模型发展-过程归因-机制揭示-生态调控”的系统研究体系,原创性和科学价值突出。相关成果获2024年度陕西高等学校科学技术研究优秀成果特等奖和2022年度陕西省生态科学技术奖科技进步一等奖。成果材料齐全规范,无知识产权纠纷,完成人排序无异议,符合陕西省自然科学奖提名条件。
项目简介:

客观评价:

代表性论文专著目录:

主要完成人情况:
  1. 姓名:吴一平
    排名:1
    行政职务:全球环境变化研究院副院长
    技术职称:教授
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献: 项目内容的主要设计者和负责人,代表性论文1、2、3、4、5的通讯作者和代表性论文1的第一作者。以广泛应用的水文模型和生态模型为基础,研发了流域尺度生态水文耦合模型,实现了流域尺度水碳耦合模拟与协同分析,为后续研究提供了技术支持;利用模型研究了流域尺度水文-生态耦合演变,并提出了未来植被恢复的优化策略。
  2. 姓名:赵富波
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:副教授
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献: 该完成人对重要科学发现2中的水文-生态耦合控制机制和重要科学发现3中的植被恢复空间调控作出了创造性贡献,是代表性论文2、5的第一作者。应用新开发的生态水文耦合模型研究了黄土高原干旱半干旱流域的水碳耦合循环特征,揭示气候变化背景下水文-生态过程耦合控制因素,提出了以水资源承载力为底线,综合考虑坡度、地貌、水热条件、植被类型和生态功能需求的“适地适绿、量水定植、林草协同”调控理论与方法。
  3. 姓名:邱临静
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献: 该完成人主要负责重要科学发现2中基于CLM陆面过程模型开展不同植被覆盖情景控制试验,定量分析植被恢复对不同土层土壤水分的影响,揭示了表层土壤水分局部增加与根区及深层土壤水分持续亏缺并存的垂向分异特征,为阐明黄土高原植被恢复驱动深层土壤干化的过程机制提供了重要支撑。
  4. 姓名:胡婧一
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:讲师
    工作单位:西安交通大学
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献: 代表性论文4的第一作者,建立了土地利用变化对流域水循环影响的情景模拟与空间异质性分析方法,构建了不同坡度和不同植被恢复模式下水文响应定量评估体系;揭示了退耕还林和退耕还草对流域蒸散发、土壤水分及产水能力的差异化影响规律,阐明了植被恢复生态效益与水资源消耗的权衡关系,为项目提出水资源约束下植被恢复空间优化配置理论提供了重要科学依据。
  5. 姓名:孙彭成
    排名:5
    行政职务:无
    技术职称:高级工程师
    工作单位:黄河水利委员会黄河水利科学研究院
    完成项目时所在单位:西安交通大学
    对本项目主要学术贡献: 该完成人是代表性论文4的主要合作者,对揭示过去三十多年黄土高原典型干旱半干旱流域土地利用变化的水文效应具有重要贡献,是重要发现3中流域与子流域尺度水文响应空间异质性的主要发现者之一。
主要完成单位:
  1. 单位名称:西安交通大学
    单位贡献:作为第1完成单位,西安交通大学提供了开展本项目研究的全方位支持。本项目的所有关键和主要工作都是在西安交通大学完成。项目第1、3完成人是西安交通大学的教授;项目第2完成人在西安交通大学获得博士学位,并留校任副教授;项目第4完成人在西安交通大学获得硕士学位,目前任西安交通大学助理教授;项目第5完成人在西安交通大学获得博士学位。西安交通大学拥有全球环境变化研究院、大数据算法国家工程实验室、超算中心、与中科院共建的关中平原区域生态国家野外站等,为本项目完成提供了良好的实验场所和科研平台。西安交通大学也通过中央高校基本科研业务费和一流学科建设经费为本项目提供配套资金支持。

  2. 单位名称:黄河水利委员会黄河水利科学研究院
    单位贡献:作为第2完成单位,黄河水利委员会黄河水利科学研究院为项目深入开展研究提供了重要支持。本单位的孙彭成高级工程师(项目第5完成人)为本项目贡献了非常重要的工作,具体包括:探究了叶面和土壤水碳耦合过程、联合开展了模型的校验和数据分析,有效支撑了气候与土地利用变化的水沙碳效应综合评估。黄河水利委员会黄河水利科学研究院拥有水利部黄土高原水土保持重点实验室、黄河实验室等重要科研平台,积极配合第1单位完成项目策划和实施工作,并提供了优质的人员支持和数据支持。

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处