中国科学院寒区旱区环境与工程研究所"百人计划"Z类候选人备案表 单位联系人: 刘卫苹 联系电话: 0931-4967639 电子邮件: liuwp@lzb.ac.cn 候选人姓名 左小安 性别 男 出生日期 1978.12.26 年龄 35 联系电话 13919316226 电子邮件 zuoxa@lzb.ac.cn 到位工作时间 2013.10 执行年限 2013年10月至 2016年12月 获博士学位单位 中文 中国科学院寒区旱区环境与 工程研究所 专业 中文 生态学 国别 中国 英文 Cold?&?Arid?Regions?Environmental and?Engineering?Research?Institute Chinese?Academy?of?Sciences 英文 Ecology 时间 2008.7 招聘前工作单位 中文 美国内布拉斯加林肯大学 招聘前 岗位 中文 研究学者 英文 University of Nebraska–Lincoln 英文 Research scholar 招聘岗位 研究员 招聘学科 生态学 所属专业局 学习与工作经历(从本科填起) 起止时间 学习或工作单位 职务 1998.9-2002.7 甘肃农业大学林学院 本科 2002.9-2005.7 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 硕士 2005.9-2008.7 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 博士 2005.7-2008.4 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 研究实习员 2008.5-2010.3 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 助理研究员 2010.4-2013.4 美国内布拉斯加林肯大学 研究学者 主要学术成就(列举1-3篇代表性文章,可扩展): 申请人近年来主要从事沙地生态格局、过程及植被与环境关系方面的研究.在沙地物种多样性与生产力关系的形成机制、沙地植被与环境关系的量化、退化植被恢复过程及其演替机制、模拟全球变化对草地凋落物和根系分解的影响等方面取得创新性成果.近5年发表学术论文46篇, SCI收录26篇,第一作者SCI 收录10篇.主要取得如下创新性成果: 1)拓展了沙地物种多样性与生产力关系形成机制的理论解释 通过沙地不同尺度上物种多样性和生产力关系及其影响因素分析,确定了沙地退化植被恢复过程中土壤碳氮积累和优势种变化导致了流动(半U型)、半流动(正相关)、固定沙丘(无关系)和沙丘生境(线性增加)上不同的物种多样性与生产力的关系.在区域尺度上,物种多样性与生产力表现出显著的正相关关系;群落组成与物种多样性和生产力也表现出显著的正相关关系;多元回归模型表明地形和土壤形成的环境梯度影响着群落组成、物种多样性和生产力变化.然而数学结构方程模型确定了区域尺度上物种多样性与生产力的正相关关系并不是直接的(不存在相互影响关系),而是由沙地环境梯度决定的植被组成间接驱动植物多样性和生产力变化而形成的. 本研究对沙地不同空间尺度上物种多样性与生产力关系及其影响机制进行了分析,完善了半干旱沙地生态系统物种多样性与生产力关系的研究方法,拓展了影响二者关系形成的理论解释,对于理解沙地和草地物种多样性和生态系统功能关系的形成机制具有重要意义,也为沙地和草地植物多样性保育和生态系统的可持续管理提供了理论依据.相关研究成果以第一作者于2012年发表在国际知名杂志Biogeosciences和Environmental Earth Sciences上. 2) 阐明了沙地植被与环境关系的尺度依赖性规律 通过沙地不同空间尺度上植被与环境关系的定量分析,验证了沙地植物多样性具有明显的空间尺度依赖性;确定了受地形影响变化的土壤水分和养分决定着沙丘尺度上植物的分布;明确了土壤碳、氮和电导率是影响沙丘生境尺度上群落分布格局的关键因素;揭示了土壤水分、电导率和海拨决定着草地生境尺度上群落分布格局;确定了由土壤特性和海拨共同组成的环境梯度决定了区域尺度上沙地植被的分布格局;阐明了沙地小尺度上的植物分布及其决定因素也影响着大尺度上的植被格局. 本研究定量地确定了沙地不同空间尺度上决定植被分布格局的关键环境因素,阐明了沙地植被分布格局与环境关系具有明显的尺度依赖性规律,为沙地植物多样性保育和生态系统管理提供了理论依据.相关成果以第一作者发表在国际学术期刊Environmental Geology(2008)和Geoderma(2012)上. 3)确定了沙地退化植被与土壤恢复格局和过程的定量表征参数 应用多元统计和地统计学方法定量分析了沙地退化植被恢复演替的格局和过程,提出了科尔沁沙地退化植被恢复演替的主要模式;确定了沙地退化植被恢复演替过程中优势植物的空间分布格局;阐明了沙地退化植被恢复过程中植被和土壤空间异质性存在先增加后变小的规律;量化了沙地退化植被恢复过程中植被和土壤空间异质性变化的阈值范围;阐明了沙丘植被和地形影响下的土壤碳氮空间异质性随着研究尺度增加而增加的规律;阐明了长期放牧和恢复影响下沙丘土壤特性空间格局及其异质性变化规律;明确了沙地退化植被恢复过程中不同灌丛的发育对土壤碳氮固存的贡献作用. 本研究量化了沙地退化植被与土壤恢复的空间变异程度及其尺度阈值,揭示了沙地土壤空间异质性变化的影响机制,为沙地退化生态系统恢复和管理提供了理论科学依据.相关成果于2008、2009和2010年以第一作者在国际学术期刊发表3篇论文(Soil and Tillage Research、Plant and Soil和Environmental Monitoring and Assessment). 4)揭示了半干旱沙地退化植被恢复演替的影响因素 基于沙地植被恢复演替的格局、过程及其规律的研究,首先明确了土壤种子库对植被不同恢复阶段的贡献作用,指出了流动沙丘向半流动沙丘转变是沙丘退化植被恢复的关键阶段;阐明了沙地在封育、放牧、地形和不同空间尺度影响下的植被、土壤种子库和土壤特性的空间格局及其异质性规律;揭示了沙地退化植被恢复过程中灌丛的"种子岛"和"肥岛"效应;阐明了沙地固沙优势植物种的侵入、繁衍、扩散和空间分布规律;确定了沙地退化植被恢复演替过程中植物分布与土壤特性的定量关系;提出和构建了沙地退化植被恢复演替与土壤空间异质性相互影响关系的模型. 本研究系统地揭示了沙地退化植被恢复演替关键影响因素,对沙地退化植被恢复演替与土壤空间异质性的相互关系进行了集成和模拟,为沙地退化植被恢复及固沙植被体系的设计提供了依据.相关成果以第一作者发表在国际学术期刊Environmental Geology(2008)、 Plant and Soil(2009)、Journal of Arid Land(2012)和Polish Journal of Ecology(2013)上. 5)揭示了CO2倍增、N添加和物种多样性对草地凋落物和根系分解的影响机制 通过模拟全球变化中CO2倍增、氮沉降和物种多样性对北美草地C3、C4功能植物和不同物种组成的凋落物及其根系长期分解的影响分析表明,这三者能够通过影响群落中凋落物和根系的氮、木质素和纤维素含量而影响其质量水平.CO2倍增对凋落物和根系分解没有直接的影响;氮添加仅增加了具有较低氮含量的C4 植物凋落物的氮含量水平、降低其早期氮的分解和释放;氮沉降和物种多样性的增加促进了凋落物的快速分解;物种多样性的增加促进了凋落物分解中氮的快速释放.协方差分析得到CO2倍增、氮沉降和物种多样性变化能通过影响凋落物和根系质量、地上和地下生产力以及土壤氮而影响其分解和碳氮的释放. 本研究揭示了CO2倍增、氮添加和物种多样性变化通过影响生产力、土壤碳氮和凋落物及根系质量来影响群落凋落物和根系分解的作用机制,阐明了氮沉降和物种多样性变化能够直接影响不同功能群凋落物分解及其氮损失的驱动机理;确定了具有较高的植物多样性的群落,凋落物能快速分解并归还土壤较多的氮,从而在土壤中固存了更多的碳和氮.相关研究成果以第一作者于2013年投稿在国际知名杂志Global Change Biology (审稿). 3篇代表性文章 X.?A. Zuo, J.?M.?H. Knops,? X.?Y. Zhao,? H.?L. Zhao, T.?H. Zhang,?Y.?Q. Li and Y.?R. Guo. 2012. Indirect drivers of plant diversity-productivity relationship in semiarid sandy grasslands. Biogeosciences, 9, 1277-1289. Xiaoan Zuo, Xueyong Zhao, Halin Zhao, Tonghui Zhang, Yulin LI, Shaokun Wang, Wenjin Li, Raeann Powers. 2012. Scale dependent effects of environmental factors on vegetation pattern and composition in Horqin Sandy Land, Northern China. Geoderma, 173: 1-9. Xiaoan Zuo, Xueyong Zhao, Halin Zhao, Tonghui Zhang, Yirui Guo, Yuqiang Li, Yingxin Huang. 2009. Spatial heterogeneity of soil properties and vegetation-soil relationships following vegetation restoration of mobile dunes in Horqin Sandy Land, Northern China. Plant and Soil, 318:153–167. 拟开展的工作(可扩展): 在当前全球气候变化的背景下,作为干预地球生态环境系统的人类活动而导致的区域环境变化深刻地影响着陆地生态系统的格局和过程,使得当前日益加剧的人口—资源—环境问题更为突出,严重地制约了社会、经济和生态环境的可持续发展.区域环境变化通过植被类型的转变可以影响植被和土壤系统的结构、功能及其生态进程.特别是陆地生态系统碳氮水循环的主要过程也在植被和土壤中完成,区域环境变化通过影响地表植被和土壤的碳氮固定与释放,进而影响陆地生态系统的碳源/碳汇功能及其养分循环.因此,进一步认识和评估区域环境变化对陆地生态系统的影响及其生态环境效应,实施区域生态环境的科学管理,是当前我国应对全球气候变化和实施可持续发展制定行动方案而迫切需要解决的重大科学问题. 随着全球气候变化和人类对资源利用强度的加深,植被退化和土地沙漠化问题已成为我国半干旱农牧交错带最突出的生态环境问题.土地沙漠化或退化土地恢复重建不仅影响区域自然植被景观及空间格局,也对区域生态过程与生态服务功能产生重要影响.半干旱区沙地的退化或者向耕地的转化导致了物种多样性下降和土壤碳氮的流失;而退耕还林、退耕还草和流动沙丘的固定则有利于植被-土壤系统的恢复及其生态功能的改善.半干旱区土地利用及其环境变化的生态效应一直是国际生态学中的研究主题之一,特别是由于人类活动而引起的沙漠化背景下,对这一主题的研究显得尤为迫切和重要.因此,进一步认识半干旱区土地利用、管理方式及其环境变化对植被和土壤系统生态过程的影响机理,有助于推进陆地生态系统对全球变化的响应和适应性研究,对于生态学、土壤科学和沙漠科学研究也具有重要的理论意义和应用价值. 研究目标 (1)阐明科尔沁沙地土地利用及其景观变化规律;确定沙地不同土地利用下土壤的空间分布格局与土壤碳氮固存潜力; (2)揭示沙地植被与种子库组成、功能特征、生产力与土地利用及环境变化之间的定量关系,确定沙地植被分布格局与功能特征的关键决定因素; (3)揭示沙地植物的生物量、碳分配模式的尺度依赖性规律,确定沙地凋落物碳氮的分解释放速率,估算沙地植被、凋落物和土壤碳氮储量,阐明沙地植被碳氮固存的时空分异及其变化规律,确定沙地生态系统的碳氮固存机制、速率和潜力; (4)基于野外调查测定和人类活动与环境变化控制影响下的植物-土壤观测系统的模拟实验的对比研究,分析放牧、氮沉降、水分添加和种子添加影响下的沙地植物功能和土壤变化特征,揭示沙地植被稳定性的影响机制,阐明沙地碳氮循环过程对水分需求的最低极限生态阈值及其维持机制,探讨沙地植被-土壤碳氮水过程对区域环境变化的协同演变和适应机制. 研究内容 1. 科尔沁沙地土地利用变化及其对土壤碳氮固存潜力的影响 应用遥感和GIS分析技术,通过对科尔沁沙地遥感影像进行处理和解译,分析近30年来沙地土地利用、景观格局和管理方式的变化及其空间分布格局,并利用模型来模拟预测未来土地利用变化的趋势.通过不同土地利用沙地土壤理化性质(土壤容重、水分、机械组成、pH和碳氮含量)、土壤微生物与生物结皮碳氮含量测定,应用GIS和数学模型,模拟沙地土壤特性的空间分布格局及其演变规律,确定沙地土地利用变化影响的土壤碳氮储量及其转化率,评价沙地土地利用变化的土壤碳氮固存潜力. 2. 沙地植被组成、功能与土地利用和环境变化的关系 通过对不同土地利用影响下的沙地植被组成和植物主要功能特征的测定,从沙地植物种群、功能群和群落尺度上阐明物种多样性、种子库、生产力和植物功能特征的变化规律,揭示沙地植物群落及其功能特征对土地利用和环境变化的响应;建立沙地植被组成、土壤种子库、物种多样性、生产力与土地利用和环境变化之间的数学关系模型,揭示沙地植被格局和生态功能的维持机制. 3. 沙地生态系统凋落物质量及其分解规律 通过对沙地植物凋落物产量季节动态监测、不同器官化学组成含量测定和凋落物的分解实验,揭示沙地生态系统植物凋落物产量、组成特征及其季节动态变化规律,阐明沙地优势植物地上/地下凋落物中碳氮含量变化规律,确定沙地生态系统优势植物凋落物的分解及其碳氮释放速率. 4. 沙地植被与土壤系统碳氮分配模式及其固存机制 基于沙地生物量、凋落物、微生物和土壤碳氮含量的测定,从不同尺度上对比分析沙地生物量及其碳氮分配模式,确定沙地生态系统优势植物的碳氮固存量.估算沙地不同土地利用方式下植被、凋落物和土壤的碳氮储量,阐明沙地植被-土壤碳氮固存的变化规律及其空间分布格局,确定沙地生态系统的碳氮固存速率和潜力.应用数学模型解析沙地中各碳氮库储量、转化与土地利用和环境变化的关系,阐明沙地植被与土壤碳氮固存机制. 5. 沙地植被-土壤生态过程对区域环境变化响应的模拟 结合不同类型沙地的长期动态监测和沙地对放牧、氮沉降、水分添加和种子添加响应的长期控制实验,确定沙地植物与土壤关键生态过程的参数,揭示人类活动和环境变化对植物与土壤的生理生态与功能特征变化的影响;通过生态建模,模拟沙地植物-土壤固碳速率和潜力对人类活动和环境变化的响应过程.基于人类活动和环境变化影响下的植被组成、功能特征与生态系统碳-氮-水循环的关键过程及表征参数的确定,探讨沙地植物与土壤碳-氮-水循环对区域环境变化的协同演变及适应机制. 拟解决的科学问题 本研究拟解决的科学问题主要有:(1)揭示沙地植物多样性和功能的维持机制;(2)确定区域环境变化过程中植被-土壤碳氮固存的表征参数及阈值范围;(3)揭示沙地植被-土壤关键生态过程对区域环境变化的响应及其适应机制. 本人已按照备案表的到位时间工作,并承诺全时全职在岗工作. 候选人签名: 年月日聘用单位提供的条件 科研启动经费 * 万元 办公和实验用房 60平方米 配备人员 固定人员: 7 名 研究生: 6 名 博士后:1 名 住房补助 * M2住房或 * 万元 其他条件 科研经费:200万 用人单位评审专家组意见: 左小安博士在沙地植被格局、过程及植被与环境关系的量化和模型模拟研究方面取得了重要创新性成果,这些学术研究成果得到国际同行的关注和肯定,近5年来,第一作者SCI论文收录10篇.左小安博士在美国工作期间受到良好的科学训练,从事模拟全球变化对草地凋落物和根系分解的影响、沙地植被格局与环境关系的尺度依赖性、沙质草地物种多样性和生产力关系的形成机制研究,取得了重要的科学进展.左小安博士拟开展的研究工作具有较好的研究基础和技术储备,研究内容也是当前生态学与恢复生态学研究的热点,符合研究所实施"创新2020"和"一三五"发展规划目标和学科定位.他的引进有望建立一个长期从事沙地生态过程及对区域环境变化响应与模拟研究的创新团队,并将做出具有创新性的应用基础研究工作. 经评审专家组讨论,一致同意推荐左小安博士为中国科学院寒区旱区环境与工程研究所生态学方向"百人计划" Z类入选者. 专家组组长签字 年月日聘用单位意见: 同意引进左小安博士为2013年度中科院"百人计划" Z类入选者. 法人代表签字: 聘用单位(公章) 年月日院意见 专业局意见:人才工作领导小组办公室意见 年月日年月日
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中国科学院寒区旱区环境与工程研究所"百人计划"Z类候选人备案表 单位联系人: 刘卫苹 联系电话: 0931-4967639 电子邮件: liuwp@lzb.ac.cn 候选人姓名 左小安 性别 男 出生日期 1978.12.26 年龄 35 联系电话 13919316226 电子邮件 zuoxa@lzb.ac.cn 到位工作时间 2013.10 执行年限 2013年10月至 2016年12月 获博士学位单位 中文 中国科学院寒区旱区环境与 工程研究所 专业 中文 生态学 国别 中国 英文 Cold?&?Arid?Regions?Environmental and?Engineering?Research?Institute Chinese?Academy?of?Sciences 英文 Ecology 时间 2008.7 招聘前工作单位 中文 美国内布拉斯加林肯大学 招聘前 岗位 中文 研究学者 英文 University of Nebraska–Lincoln 英文 Research scholar 招聘岗位 研究员 招聘学科 生态学 所属专业局 学习与工作经历(从本科填起) 起止时间 学习或工作单位 职务 1998.9-2002.7 甘肃农业大学林学院 本科 2002.9-2005.7 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 硕士 2005.9-2008.7 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 博士 2005.7-2008.4 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 研究实习员 2008.5-2010.3 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 助理研究员 2010.4-2013.4 美国内布拉斯加林肯大学 研究学者 主要学术成就(列举1-3篇代表性文章,可扩展): 申请人近年来主要从事沙地生态格局、过程及植被与环境关系方面的研究.在沙地物种多样性与生产力关系的形成机制、沙地植被与环境关系的量化、退化植被恢复过程及其演替机制、模拟全球变化对草地凋落物和根系分解的影响等方面取得创新性成果.近5年发表学术论文46篇, SCI收录26篇,第一作者SCI 收录10篇.主要取得如下创新性成果: 1)拓展了沙地物种多样性与生产力关系形成机制的理论解释 通过沙地不同尺度上物种多样性和生产力关系及其影响因素分析,确定了沙地退化植被恢复过程中土壤碳氮积累和优势种变化导致了流动(半U型)、半流动(正相关)、固定沙丘(无关系)和沙丘生境(线性增加)上不同的物种多样性与生产力的关系.在区域尺度上,物种多样性与生产力表现出显著的正相关关系;群落组成与物种多样性和生产力也表现出显著的正相关关系;多元回归模型表明地形和土壤形成的环境梯度影响着群落组成、物种多样性和生产力变化.然而数学结构方程模型确定了区域尺度上物种多样性与生产力的正相关关系并不是直接的(不存在相互影响关系),而是由沙地环境梯度决定的植被组成间接驱动植物多样性和生产力变化而形成的. 本研究对沙地不同空间尺度上物种多样性与生产力关系及其影响机制进行了分析,完善了半干旱沙地生态系统物种多样性与生产力关系的研究方法,拓展了影响二者关系形成的理论解释,对于理解沙地和草地物种多样性和生态系统功能关系的形成机制具有重要意义,也为沙地和草地植物多样性保育和生态系统的可持续管理提供了理论依据.相关研究成果以第一作者于2012年发表在国际知名杂志Biogeosciences和Environmental Earth Sciences上. 2) 阐明了沙地植被与环境关系的尺度依赖性规律 通过沙地不同空间尺度上植被与环境关系的定量分析,验证了沙地植物多样性具有明显的空间尺度依赖性;确定了受地形影响变化的土壤水分和养分决定着沙丘尺度上植物的分布;明确了土壤碳、氮和电导率是影响沙丘生境尺度上群落分布格局的关键因素;揭示了土壤水分、电导率和海拨决定着草地生境尺度上群落分布格局;确定了由土壤特性和海拨共同组成的环境梯度决定了区域尺度上沙地植被的分布格局;阐明了沙地小尺度上的植物分布及其决定因素也影响着大尺度上的植被格局. 本研究定量地确定了沙地不同空间尺度上决定植被分布格局的关键环境因素,阐明了沙地植被分布格局与环境关系具有明显的尺度依赖性规律,为沙地植物多样性保育和生态系统管理提供了理论依据.相关成果以第一作者发表在国际学术期刊Environmental Geology(2008)和Geoderma(2012)上. 3)确定了沙地退化植被与土壤恢复格局和过程的定量表征参数 应用多元统计和地统计学方法定量分析了沙地退化植被恢复演替的格局和过程,提出了科尔沁沙地退化植被恢复演替的主要模式;确定了沙地退化植被恢复演替过程中优势植物的空间分布格局;阐明了沙地退化植被恢复过程中植被和土壤空间异质性存在先增加后变小的规律;量化了沙地退化植被恢复过程中植被和土壤空间异质性变化的阈值范围;阐明了沙丘植被和地形影响下的土壤碳氮空间异质性随着研究尺度增加而增加的规律;阐明了长期放牧和恢复影响下沙丘土壤特性空间格局及其异质性变化规律;明确了沙地退化植被恢复过程中不同灌丛的发育对土壤碳氮固存的贡献作用. 本研究量化了沙地退化植被与土壤恢复的空间变异程度及其尺度阈值,揭示了沙地土壤空间异质性变化的影响机制,为沙地退化生态系统恢复和管理提供了理论科学依据.相关成果于2008、2009和2010年以第一作者在国际学术期刊发表3篇论文(Soil and Tillage Research、Plant and Soil和Environmental Monitoring and Assessment). 4)揭示了半干旱沙地退化植被恢复演替的影响因素 基于沙地植被恢复演替的格局、过程及其规律的研究,首先明确了土壤种子库对植被不同恢复阶段的贡献作用,指出了流动沙丘向半流动沙丘转变是沙丘退化植被恢复的关键阶段;阐明了沙地在封育、放牧、地形和不同空间尺度影响下的植被、土壤种子库和土壤特性的空间格局及其异质性规律;揭示了沙地退化植被恢复过程中灌丛的"种子岛"和"肥岛"效应;阐明了沙地固沙优势植物种的侵入、繁衍、扩散和空间分布规律;确定了沙地退化植被恢复演替过程中植物分布与土壤特性的定量关系;提出和构建了沙地退化植被恢复演替与土壤空间异质性相互影响关系的模型. 本研究系统地揭示了沙地退化植被恢复演替关键影响因素,对沙地退化植被恢复演替与土壤空间异质性的相互关系进行了集成和模拟,为沙地退化植被恢复及固沙植被体系的设计提供了依据.相关成果以第一作者发表在国际学术期刊Environmental Geology(2008)、 Plant and Soil(2009)、Journal of Arid Land(2012)和Polish Journal of Ecology(2013)上. 5)揭示了CO2倍增、N添加和物种多样性对草地凋落物和根系分解的影响机制 通过模拟全球变化中CO2倍增、氮沉降和物种多样性对北美草地C3、C4功能植物和不同物种组成的凋落物及其根系长期分解的影响分析表明,这三者能够通过影响群落中凋落物和根系的氮、木质素和纤维素含量而影响其质量水平.CO2倍增对凋落物和根系分解没有直接的影响;氮添加仅增加了具有较低氮含量的C4 植物凋落物的氮含量水平、降低其早期氮的分解和释放;氮沉降和物种多样性的增加促进了凋落物的快速分解;物种多样性的增加促进了凋落物分解中氮的快速释放.协方差分析得到CO2倍增、氮沉降和物种多样性变化能通过影响凋落物和根系质量、地上和地下生产力以及土壤氮而影响其分解和碳氮的释放. 本研究揭示了CO2倍增、氮添加和物种多样性变化通过影响生产力、土壤碳氮和凋落物及根系质量来影响群落凋落物和根系分解的作用机制,阐明了氮沉降和物种多样性变化能够直接影响不同功能群凋落物分解及其氮损失的驱动机理;确定了具有较高的植物多样性的群落,凋落物能快速分解并归还土壤较多的氮,从而在土壤中固存了更多的碳和氮.相关研究成果以第一作者于2013年投稿在国际知名杂志Global Change Biology (审稿). 3篇代表性文章 X.?A. Zuo, J.?M.?H. Knops,? X.?Y. Zhao,? H.?L. Zhao, T.?H. Zhang,?Y.?Q. Li and Y.?R. Guo. 2012. Indirect drivers of plant diversity-productivity relationship in semiarid sandy grasslands. Biogeosciences, 9, 1277-1289. Xiaoan Zuo, Xueyong Zhao, Halin Zhao, Tonghui Zhang, Yulin LI, Shaokun Wang, Wenjin Li, Raeann Powers. 2012. Scale dependent effects of environmental factors on vegetation pattern and composition in Horqin Sandy Land, Northern China. Geoderma, 173: 1-9. Xiaoan Zuo, Xueyong Zhao, Halin Zhao, Tonghui Zhang, Yirui Guo, Yuqiang Li, Yingxin Huang. 2009. Spatial heterogeneity of soil properties and vegetation-soil relationships following vegetation restoration of mobile dunes in Horqin Sandy Land, Northern China. Plant and Soil, 318:153–167. 拟开展的工作(可扩展): 在当前全球气候变化的背景下,作为干预地球生态环境系统的人类活动而导致的区域环境变化深刻地影响着陆地生态系统的格局和过程,使得当前日益加剧的人口—资源—环境问题更为突出,严重地制约了社会、经济和生态环境的可持续发展.区域环境变化通过植被类型的转变可以影响植被和土壤系统的结构、功能及其生态进程.特别是陆地生态系统碳氮水循环的主要过程也在植被和土壤中完成,区域环境变化通过影响地表植被和土壤的碳氮固定与释放,进而影响陆地生态系统的碳源/碳汇功能及其养分循环.因此,进一步认识和评估区域环境变化对陆地生态系统的影响及其生态环境效应,实施区域生态环境的科学管理,是当前我国应对全球气候变化和实施可持续发展制定行动方案而迫切需要解决的重大科学问题. 随着全球气候变化和人类对资源利用强度的加深,植被退化和土地沙漠化问题已成为我国半干旱农牧交错带最突出的生态环境问题.土地沙漠化或退化土地恢复重建不仅影响区域自然植被景观及空间格局,也对区域生态过程与生态服务功能产生重要影响.半干旱区沙地的退化或者向耕地的转化导致了物种多样性下降和土壤碳氮的流失;而退耕还林、退耕还草和流动沙丘的固定则有利于植被-土壤系统的恢复及其生态功能的改善.半干旱区土地利用及其环境变化的生态效应一直是国际生态学中的研究主题之一,特别是由于人类活动而引起的沙漠化背景下,对这一主题的研究显得尤为迫切和重要.因此,进一步认识半干旱区土地利用、管理方式及其环境变化对植被和土壤系统生态过程的影响机理,有助于推进陆地生态系统对全球变化的响应和适应性研究,对于生态学、土壤科学和沙漠科学研究也具有重要的理论意义和应用价值. 研究目标 (1)阐明科尔沁沙地土地利用及其景观变化规律;确定沙地不同土地利用下土壤的空间分布格局与土壤碳氮固存潜力; (2)揭示沙地植被与种子库组成、功能特征、生产力与土地利用及环境变化之间的定量关系,确定沙地植被分布格局与功能特征的关键决定因素; (3)揭示沙地植物的生物量、碳分配模式的尺度依赖性规律,确定沙地凋落物碳氮的分解释放速率,估算沙地植被、凋落物和土壤碳氮储量,阐明沙地植被碳氮固存的时空分异及其变化规律,确定沙地生态系统的碳氮固存机制、速率和潜力; (4)基于野外调查测定和人类活动与环境变化控制影响下的植物-土壤观测系统的模拟实验的对比研究,分析放牧、氮沉降、水分添加和种子添加影响下的沙地植物功能和土壤变化特征,揭示沙地植被稳定性的影响机制,阐明沙地碳氮循环过程对水分需求的最低极限生态阈值及其维持机制,探讨沙地植被-土壤碳氮水过程对区域环境变化的协同演变和适应机制. 研究内容 1. 科尔沁沙地土地利用变化及其对土壤碳氮固存潜力的影响 应用遥感和GIS分析技术,通过对科尔沁沙地遥感影像进行处理和解译,分析近30年来沙地土地利用、景观格局和管理方式的变化及其空间分布格局,并利用模型来模拟预测未来土地利用变化的趋势.通过不同土地利用沙地土壤理化性质(土壤容重、水分、机械组成、pH和碳氮含量)、土壤微生物与生物结皮碳氮含量测定,应用GIS和数学模型,模拟沙地土壤特性的空间分布格局及其演变规律,确定沙地土地利用变化影响的土壤碳氮储量及其转化率,评价沙地土地利用变化的土壤碳氮固存潜力. 2. 沙地植被组成、功能与土地利用和环境变化的关系 通过对不同土地利用影响下的沙地植被组成和植物主要功能特征的测定,从沙地植物种群、功能群和群落尺度上阐明物种多样性、种子库、生产力和植物功能特征的变化规律,揭示沙地植物群落及其功能特征对土地利用和环境变化的响应;建立沙地植被组成、土壤种子库、物种多样性、生产力与土地利用和环境变化之间的数学关系模型,揭示沙地植被格局和生态功能的维持机制. 3. 沙地生态系统凋落物质量及其分解规律 通过对沙地植物凋落物产量季节动态监测、不同器官化学组成含量测定和凋落物的分解实验,揭示沙地生态系统植物凋落物产量、组成特征及其季节动态变化规律,阐明沙地优势植物地上/地下凋落物中碳氮含量变化规律,确定沙地生态系统优势植物凋落物的分解及其碳氮释放速率. 4. 沙地植被与土壤系统碳氮分配模式及其固存机制 基于沙地生物量、凋落物、微生物和土壤碳氮含量的测定,从不同尺度上对比分析沙地生物量及其碳氮分配模式,确定沙地生态系统优势植物的碳氮固存量.估算沙地不同土地利用方式下植被、凋落物和土壤的碳氮储量,阐明沙地植被-土壤碳氮固存的变化规律及其空间分布格局,确定沙地生态系统的碳氮固存速率和潜力.应用数学模型解析沙地中各碳氮库储量、转化与土地利用和环境变化的关系,阐明沙地植被与土壤碳氮固存机制. 5. 沙地植被-土壤生态过程对区域环境变化响应的模拟 结合不同类型沙地的长期动态监测和沙地对放牧、氮沉降、水分添加和种子添加响应的长期控制实验,确定沙地植物与土壤关键生态过程的参数,揭示人类活动和环境变化对植物与土壤的生理生态与功能特征变化的影响;通过生态建模,模拟沙地植物-土壤固碳速率和潜力对人类活动和环境变化的响应过程.基于人类活动和环境变化影响下的植被组成、功能特征与生态系统碳-氮-水循环的关键过程及表征参数的确定,探讨沙地植物与土壤碳-氮-水循环对区域环境变化的协同演变及适应机制. 拟解决的科学问题 本研究拟解决的科学问题主要有:(1)揭示沙地植物多样性和功能的维持机制;(2)确定区域环境变化过程中植被-土壤碳氮固存的表征参数及阈值范围;(3)揭示沙地植被-土壤关键生态过程对区域环境变化的响应及其适应机制. 本人已按照备案表的到位时间工作,并承诺全时全职在岗工作. 候选人签名: 年月日聘用单位提供的条件 科研启动经费 * 万元 办公和实验用房 60平方米 配备人员 固定人员: 7 名 研究生: 6 名 博士后:1 名 住房补助 * M2住房或 * 万元 其他条件 科研经费:200万 用人单位评审专家组意见: 左小安博士在沙地植被格局、过程及植被与环境关系的量化和模型模拟研究方面取得了重要创新性成果,这些学术研究成果得到国际同行的关注和肯定,近5年来,第一作者SCI论文收录10篇.左小安博士在美国工作期间受到良好的科学训练,从事模拟全球变化对草地凋落物和根系分解的影响、沙地植被格局与环境关系的尺度依赖性、沙质草地物种多样性和生产力关系的形成机制研究,取得了重要的科学进展.左小安博士拟开展的研究工作具有较好的研究基础和技术储备,研究内容也是当前生态学与恢复生态学研究的热点,符合研究所实施"创新2020"和"一三五"发展规划目标和学科定位.他的引进有望建立一个长期从事沙地生态过程及对区域环境变化响应与模拟研究的创新团队,并将做出具有创新性的应用基础研究工作. 经评审专家组讨论,一致同意推荐左小安博士为中国科学院寒区旱区环境与工程研究所生态学方向"百人计划" Z类入选者. 专家组组长签字 年月日聘用单位意见: 同意引进左小安博士为2013年度中科院"百人计划" Z类入选者. 法人代表签字: 聘用单位(公章) 年月日院意见 专业局意见:人才工作领导小组办公室意见 年月日年月日