新疆生地所2025年度重大科技进展揭晓

    2月6日，中国科学院新疆生态与地理研究所召开了2025年度总结表彰大会，会上，张元明所长发布了经研究所学术委员会成员和特邀专家评选投票最终评选出的2025年度重大科技进展。

基础研究类

一、干旱区水分驱动的生物拓殖与温室气体生成耦合机制研究

    生物土壤结皮是多种生物类群与土粒形成的地表覆被，广泛分布于干旱区，具有重要防风固沙和促进养分积累等生态功能。水分是干旱区生态过程的关键影响因素，影响了结皮的发育、拓殖以及生物地球化学循环等系列生态过程。本成果针对藻类物种生物拓殖过程以及常被忽略的温室气体产生路径，系统揭示了水分驱动下干旱区地表生物结构变化及温室气体排放的微观机理与耦合机制。

    研究首次可视化解析生物结皮响应水分的内部动态变化，发现丝状蓝藻通过构建管状通道结构，在复湿数分钟内向地表运动，并在持续湿润后脱离此结构向流沙区扩散，实现快速扩张，明确了响应水分主动运动是蓝藻实现结皮构建与扩张的关键生物过程，为藻类物种在荒漠化防治中的应用提供了科学基础。进一步发现土壤复湿可快速激活微生物并催化产生羟基自由基（·OH）。·OH通过氧化复杂有机质，与微生物协同促进CO₂释放，并通过促进NH₄⁺向NO₃^-转化显著驱动N₂O生成，其淬灭可使N₂O排放降低90%，突破了对土壤“Birch效应”的传统微生物主导认知，重新构建了常被忽略的温室气体排放路径。同时，发现冬季积雪覆盖后·OH也可持续产生，·OH氧化与微生物共同作用显著影响冬季温室气体释放。因此，水分输入是结皮快速扩展与复湿后温室气体排放的重要控制因子，是联系干旱区地表覆被发育与气候反馈之间的重要纽带。

    研究成果发表在《The Innovation》《Global Change Biology》等刊物上，研究为解析荒漠地被层特殊的结构和功能，以及干旱区关键生物地球化学过程提供重要参考。 

陆生丝状蓝藻主导荒漠藻结皮扩张的过程 

土壤再湿润后·OH加速温室气体产生的概念图

二、荒漠植物抗逆分子机理与基因资源创新利用

    以极端耐干苔藓—齿肋赤藓为核心，利用4D动态磷酸化蛋白组及多组学联合分析，精准定义了其脱水“代谢休眠”与复水“高效修复”的生存策略，系统揭示了从磷酸化修饰、组蛋白乙酰化表观开关到ABA信号协同响应的抗逆分子网络，完善了从表观遗传修饰到激素信号响应的全维耐干理论框架；挖掘出耐干核心基因，验证了ScDHAR1（磷酸化调控核心） 、ScAPD1（抗病抗逆核心） 、ScGCN5（乙酰化关键酶） 等一批具有重大育种潜力的专利基因资源并进行棉花等作物育种，获得转基因株系7个。

    研究从磷酸化、表观遗传及跨组学维度，系统阐明了齿肋赤藓协同应对旱、寒及病害的分子图谱，发现的ScAPD1等基因为创制抗逆作物提供了源头创新资源。

    研究成果发表在《Plant Physiology》《The Plant Journal》等刊物上，创新性开辟了地外生物生存探索新领域。

阐明了磷酸化修饰做为“分子开关”调控植物极端干旱耐受的分子机制

三、干旱区水循环演变与水资源协同优化理论

    干旱区水资源循环与分布演变特征直接制约跨境水资源分配、区域水资源配置及生态环境保护，其动态过程对干旱区水安全与可持续发展构成系统性挑战。当前研究对气候变化下跨境水文响应机制认知不足，未能阐明气候模态转变驱动的水文逆转及温升下冰雪变化对水资源均衡的影响，制约了适应性管理。

    通过多源数据融合与模型交叉创新，构建了干旱区水循环演变解析与跨境协同调控框架，取得以下重要进展：基于多套主流水文数据集，发现1980-2023年地表土壤水分整体呈轻微下降趋势，但自2010年起气候模态转变引发变湿逆转，极地水循环加速显著改变区域水文过程；量化1.5℃与2℃温升情景下干旱区地表积雪持续日数减少趋势，揭示积雪时空集中度与均衡度下降，空间异质性加剧；引入季节性抽水蓄能水库，构建水-能协同调控模型，在保障生态水位、粮食安全与清洁能源供给基础上，提升跨国水资源配置的公平性与系统稳定性。上述成果形成了气候变化下干旱区“水文演变-跨境协同”调控理论雏形，对促进区域水安全与可持续发展具有重要科学价值。

    研究成果发表在《The Innovation》《Science Bulletin》等刊物上，为区域水资源管理提供了科学支撑。 

咸海流域水资源管理与季节性抽水蓄能水库（SPHS）协同调控策略

四、晚中新世西昆仑山脉的快速剥露：对青藏高原隆升与印度-亚洲岩石圈碰撞的启示

    肖文交院士团队在西昆仑造山带的系统研究中，通过低温热年代学方法，系统精确识别出青藏高原西北缘在晚中新世（约11-10 Ma和约7-6 Ma）经历了两期快速隆升事件。该成果将地表构造响应与深部印度岩石圈俯冲过程直接关联，揭示了青藏高原"向外生长"的机制，为理解大陆碰撞动力学提供了关键证据。实证晚中新世两期快速隆升事件，修正了对该时期构造活动性的传统认识。建立11-10 Ma隆升事件与印度-塔里木岩石圈"硬碰撞"的直接对应关系，完整揭示了从深部碰撞到地表隆升、岩浆活动的动力学链条。系统揭示冷却年龄与岩浆活动自高原内部向西昆仑规律性年轻化的迁移趋势，刻画了印度板块楔入驱动高原侧向生长的深部过程。

    研究成果发表在《Geology》期刊上，为青藏高原生长模型提供了关键时间约束和观测证据，推动了大陆碰撞动力学理论发展。 

西昆仑下方印度与塔里木岩石圈碰撞汇聚图

五、极端干旱区荒漠深根植物碳汇形成的关键机制与驱动效应研究

    针对极端干旱区碳循环过程模糊、深层碳稳定机制不明、人为干扰影响不清等核心问题，以塔克拉玛干沙漠及全球典型干旱区为靶区，通过16年长期人为干扰定位实验、原位¹³CO₂脉冲标记实证数据，结合深根植物功能文献综合分析，系统阐明荒漠深根植物碳汇形成、损失与调控全链条机制。

    通过16年长期定位实验，首次量化极端干旱区人为干扰的碳损失效应，实证人为干扰致土壤有机碳平均损失13.2%，厘清表层与深层土壤碳损失的驱动机制; 原位¹³CO₂脉冲标记实验量化了光合碳深层分配动态，明确微生物残体主导深层碳积累的核心作用；揭示荒漠深根植物的“深层碳泵”与“生物灌溉”效应，强调其在维持荒漠生态系统稳定中的关键作用。

    研究成果发表在《Trends in Plant Science》《Global Change Biology》等刊物上，为完善干旱区碳循环理论、优化生态保护与碳中和实践提供重要科技支撑。 

基于植被-土壤的荒漠固碳增汇新技术

六、全球变绿与土壤水分散失的耦合作用机制

    在全球气候变化背景下，植被活动与土壤水分之间的非线性反馈、阈值响应及空间异质性尚缺乏统一的认识，从而严重制约了对未来生态系统稳定性、生态风险及陆地碳汇功能潜力的精准预估。

    研究团队发展构建了近40年全球长时序植被—大气干燥度—土壤水分数据集，基于12种CMIP6全球气候模式数据和多源观测数据的对比分析，揭示了全球植被变绿与土壤水分散失的耦合作用机制。在过去40年，全球植被归一化植被指数（NDVI）上升速率为0.34×10^-3/年，而土壤水分则以0.66×10^-3~0.87×10^-3m^-3m^-3/年的速率呈现下降趋势；未来持续变暖背景下，北半球最大总初级生产力增长速度（ΔGPPmax）将在2038±4.6年（SSP2-4.5）和2047±5.0年（SSP5-8.5）出现减缓趋势；全球约26.14%（SSP2-4.5）和34.11%（SSP5-8.5）的区域高估了水汽压差（VPD）对植被的影响作用，约58-64%的区域土壤水分对GPPmax的影响作用将会增强，全球植被变绿与土壤水分耦合作用增强，加大土壤干旱风险。

    研究成果发表在《Science Bulletin》《Communications Earth & Environment》期刊上，为国家“以水定绿”生态恢复实践及提升地球系统模式精度提供科技支撑。  

未来生态系统生产力受不同水分主导作用的转变

核心技术类

七、荒漠化防治系列成果获联合国防治荒漠化公约卓越贡献奖

    中非绿色技术公园建设持续推进，技术示范推动了沙地治理与民生改善的融合发展，得到当地环保部部长以及泛非绿色长城组织秘书处执秘的认可和肯定。在毛里塔尼亚首都努瓦克肖特市成功举办第四届塔克拉玛干沙漠国际论坛，期间新疆生地所分别与毛里塔尼亚非洲绿色长城国家署、泛非绿色长城组织秘书处签署合作备忘录，泛非绿色长城研究中心揭牌，发布《努瓦克肖特宣言》，持续助力中国支持非洲绿色长城建设。高质量完成了中国—中亚荒漠化防治合作中心合作方案编制。在乌兹别克斯坦中亚生态博览会上，新疆科苑沙漠工程勘察设计院与乌方生态、环境保护和气候变化部自然保护司签署了合作备忘录，推动中亚荒漠化防治合作。上述系列合作凸显了中国治沙经验的全球价值，推动了中国生态治理智慧走向国际。

    新疆生地所长期持续开展荒漠化防治国际合作，取得显著成效。2025年“丝绸之路经济带”生态建设技术示范型国际合作基地再次通过科技部认定。2025年8月，在第七届中阿博览会期间，联合国防治荒漠化公约（UNCCD）秘书处充分肯定新疆生地所在非洲及全球防治荒漠化、土地退化和干旱(DLDD)领域做出卓越贡献，为新疆生地所颁发了表彰证书及纪念杯。这是时隔三十年研究所再次获联合国荒漠化防治贡献奖。 

    时隔三十年研究所再次获联合国荒漠化防治贡献奖 

八、“咸海流域可持续发展国际计划”入选联合国《科学促进可持续发展国际十年》首批认可清单

    中国科学院新疆生态与地理研究所牵头发起的“咸海流域可持续发展国际计划”入选联合国《科学促进可持续发展国际十年IDSSD）》首批认可清单，并于2025年5月7日在纽约联合国总部举办的联合国“科技创新促进可持续发展目标多利益攸关方论坛”（STI Forum）期间参加入围计划、项目展览。

   “咸海流域可持续发展国际计划”由实施咸海流域生态系统演变与可持续发展研究、开展绿色创新技术在咸海生态修复领域的试验示范、搭建绿色咸海技术研发与示范联合实验室和推动中亚干旱区科学技术创新的能力建设四部分组成。目前，搭建了中乌绿色咸海技术研发与示范联合实验室，在咸海地区建设了“光伏+农业”、“光伏+生态”两个示范区，成效显著，为当地应对干旱、盐碱等环境挑战提供了新思路和新方案。推动乌兹别克斯坦总统项目国家盐生植物园的建设（全国5个），助力中国节水灌溉技术在乌兹别克斯坦的推广。自主开发的“咸海生态治理国际科技产业合作信息化平台”已入住50家企业，100多个科研机构，为中国生态产品和绿色技术在乌兹别克斯坦的示范与推广搭建了重要的平台，得到乌兹别克斯坦生态和气候变化委员会的高度认可。

   “咸海流域可持续发展国际计划”充分整合新疆生地所优势科研力量，搭建高水平国际合作平台，集成示范中国生态治理技术方案，带领中国企业“走出去”，服务当地环境改善，高质量服务了“一带一路”科技外交。  

咸海联合科学考察（左）和植被盖度分布格局（右）