（一）试点工作背景

　　水土保持研究所成立于1956年，是中国科学院在西北地区建立的第一个研究机构。1998年首批进入知识创新工程试点单位序列，成为我院“西北资源环境与可持续发展研究基地”组成部分。1999年，根据国务院文件，水土保持研究所参与共建“西北农林科技大学”。2001年，中国科学院与教育部以中国科学院批准的水保所知识创新工程试点方案为基础，联合共建水土保持与生态环境研究中心。文件中明确规定“中心”由中国科学院和教育部共建共管，作为知识创新工程试点单位，继续纳入中国科学院研究机构序列。“中心”主任经中国科学院商教育部后由中国科学院任命，具体管理办法参照中国科学院所长负责制有关条例实施；“中心”的知识创新工程试点及相关科研工作以中国科学院管理为主；“中心”在创新目标、管理模式、运行机制、创新队伍、配套措施、分配制度等方面继续执行中国科学院知识创新工程有关政策；知识创新工程试点经费由中国科学院直接划拨给“中心”，财务单列、专款专用。 2001年7月，经院长办公会议批准，水保中心进入二期知识创新阶段。

　　（二）《任务书》主要内容

　　1、目标与任务

　　根据国家西部大开发生态环境建设的战略部署，瞄准国家需求，在水土保持和旱地农业的战略性、综合性研究方面取得了突破性进展，为国家宏观决策、生态环境建设和区域可持续发展提供科学依据。追踪国际水土保持科学发展动态，建成水土保持科学研究、知识创新和高级人才培养基地，确立国家水土保持研究的中心地位，发展水土保持科学，力争在2010年前将“中心”发展成为国内外著名的高水平水土保持研究机构之一。创新的主要任务包括：

　　（1）应用基础研究

　　在黄土高原土壤侵蚀预报、侵蚀与干旱逆境下植物生理生态、土壤水与溶质运移及其调控、土壤侵蚀与旱地农业交叉领域等学科新生长点做出具有国际先进水平，部分国际领先水平的创新成果。

　　（2）应用研究

　　以野外生态站（点）为基地，强化长期定位试验示范研究，为黄土高原区域生态环境建设提供适度超前的试验示范样板，在水土流失区生态环境恢复、重建和流域生态管理的重大科技问题研究方面取得有重大影响的科技成果，在国家生态环境建设中发挥科技支撑作用，建立并完善流域生态与管理学科领域。

　　（3）应用发展研究

　　针对黄土高原生态环境系统中水土流失与干旱并存的主要问题，以降雨径流调控与高效利用为核心，在水土保持与节水灌溉工程方面开展技术创新和知识传播，加快成果转化，推动产业化。

　　2、重大科技进展

　　经过5年努力，在下面2个方面取得重大科技进展：

　　（1）黄土高原退化生态系统恢复与重建理论及技术

　　（2）半干旱区水分高效利用机制及生物和工程节水途径

　　在二期创新期间，年发表SCI（EI）论文20-30篇，CSCD论文120~150篇，出版专著4~5部，申报专利3~5项，获国家科技成果奖2项。

　　二、试点工作进展

　　（一）科技创新进展

　　1、科研产出与综合科研实力

　　（1）承担科研项目的能力大幅度提高

　　二期创新的4年里，主持承担经费大于100万元的科研项目31项，大于50万元的59项。主要项目包括国家杰出青年基金2项，“973”课题3项，“863”课题3项，国家科技攻关课题5项，国家“948”项目2项，国家农业科技成果转化资金项目4项，国家发改委产业化项目1项，国家自然科学基金25项（重点基金1项，西部专项2项，面上项目22项），中国科学院项目11项，国际合作课题14项，企业合作或委托项目23项，台胞资助项目1项。

　　（2）科技产出增长迅速，水平提高

　　① 科技成果奖

　　作为主持单位获国家与省部级科技成果奖16项。其中：国家科技进步二等奖2项，省部级一等奖6项，省部级二等奖4项，省部级三等奖4项。（详见表一）

　　② 国家专利

　　在节水灌溉设备与技术、新型肥料等方面获得授权国家专利28项，其中发明专利8项，实用新型专利20项。

　　③ 出版论著

　　在国内外学术期刊发表论文1061篇，其中SCI收录73篇、EI收录22篇、CSCD收录786篇，出版学术著作21部。

　　④ 咨询与建议

　　就西部地区生态环境整治与综合治理问题向国家提交各类建议报告7份，受到国家与各级政府部门的重视。其中“关于采取综合治理措施解决陕西三门峡防洪问题的议案”（2004年第545号）得到了吴邦国委员长、温家宝总理的批示；“黄土高原退耕还林工程问题浅析与建议”由中科院报中央办公厅、国务院办公厅，得到温家宝总理批示（2003年院信息专报174号）。

表1  国家奖和省部级一等奖列表（第一主持单位）

 

　　（3）国际合作交流增强

　　近年来，国际合作呈上升态势，与澳大利亚（CSIRO、ACIAR）、美国（USDA  ARS）欧洲联盟、日本、德国等国际同类组织保持着密切合作关系。二期创新的4年里获得的国际合作项目总经费达到1136万元，截至2004年底到位经费为736万元，标志着“中心”国际合作进入了以我为主的新阶段。中日合作研究项目“中国内陆干旱地区沙化防治与开发”（执行时间为2001—2010年）受到中日两国政府的重视。2003年，与日本综合地球环境学研究所达成一项合作研究协议，日方投资一亿日元的仪器设备，在长武生态站建成了大气边界层观测系统。这套以通量观测与陆气相互作用分析为特色的观测系统的建成，对黄土高原生态环境的研究与建设起到了重要的促进作用。国际合作既增强了“中心”自身创新能力，又提高了国际影响力。

　　（4）学术地位提升

　　通过一、二期创新试点，确立了我们在国家资源环境领域中水土保持与生态环境研究的中心地位，强化了在水土保持行业的科技组织和引领作用，发挥了其在国家和地方生态环境建设和农业发展中的科技支撑作用。形成了一批国际领先的学科，如土壤侵蚀的陡坡预报模型研究、旱地农业的SPAC—SVAT研究、水土保持实验研究技术和方法等。

　　自2001 年以来，主办或协办各类学术研讨会11 次，其中：国际学术会议3 次，中美双边性学术会议1 次，国内学术会议7 次。通过这些会议引导和推动了我国土壤侵蚀与旱地农业研究。另外，“中心”代表国家申办的第12届国际水土保持科学技术大会于2002年5月在北京成功召开。来自世界70多个国家和国际组织的近800多名中外水土保持及其相关领域的专家、学者参加了此次国际水土保持大会。会议期间，大会组委会为我中心特别设立了专场报告会，使中国在水土保持科学技术方面的成就在国际水土保持研究领域产生了积极的影响，会后“世界水土保持协会”秘书处由美国移至中国，我中心成为副主席单位。2003年，中美双方在我中心成立了“中美水土保持与环境保护研究中心”。

　　2、重大创新科技成果

　　（1）黄土高原侵蚀环境退化生态恢复研究与试验示范

　　针对黄土高原严重水土流失综合治理和生态环境建设对科学技术的重大需求，以黄土高原退化生态系统恢复为目标，以水土流失规律与生态过程研究为核心，探索该区水土流失治理及生态恢复的科学依据、途径及关键技术。建立了一批生态系统进入良性循环、水土流失治理与开发先进的典型小流域。集成了一批关键的实用技术，积累了一批生态环境演变与恢复过程的原始观测数据，取得了一批既符合国家需求又具有重大科学价值的科研成果。初步建立了不同尺度的生态恢复试验示范体系，将黄土高原以小流域为单元的水土流失综合治理定位研究推进到了一个新的阶段。通过近5年系统研究，在以下方面取得重大进展：

　　①黄土高原土壤侵蚀过程及预报

　　研发了具有国际一流水平的γ射线径流泥沙含量与流量动态测量系统、具有自主知识产权的薄层水流流速测量方法和系统，建立了基于浅沟和切沟侵蚀过程的陡坡水蚀模型，得到了国内外同行的肯定和应用，为我国水土保持的科学研究和规划设计提供了有力的科技支撑。

　　②土壤水资源承载力和植被生产力

　　通过分析黄土高原土壤水分储量和年土壤水分周转量，构建了土壤水资源承载力和植被生产力模型，提出了稳定性植被建设的分区标准；从土壤水文学角度出发，在多尺度水平系统研究了黄土高原植被恢复对流域水循环的影响。研究表明：人工植被减少地面径流，不会增加地下径流。回答了黄土高原森林植被能否将拦蓄的地表径流转化为地下径流和增加总径流这一重大科学问题。

　　③黄土高原严重受损生态系统植被恢复途径

　　基于不同退耕恢复年限典型地块植被群落调查，初步建立了黄土高原不同生物气候地带植被恢复和演替的时间序列；揭示了植被演替及其与生态系统要素之间的内在关系和相互影响。研究发现：黄土丘陵区生态环境破坏没有从根本上破坏植被恢复演替的物种和环境生态基础，可以依靠自然力恢复当地植物群落。依此提出了以自然修复为主、人工建设为辅的黄土高原植被恢复途径，丰富了植被群落学和恢复生态学的内涵，为黄土高原植被恢复提供了科学的方法。

　　④黄土高原多尺度生态经济系统模式与生态环境建设试验示范

　　在已有小流域研究的基础上，开展了中尺度和区域水土保持与生态环境建设试验示范研究，提出了多尺度条件下资源开发和保护的模式与技术、生态系统评价指标，解决了小流域尺度内资源环境的单一性、产业布局的局限性、治理开发的非均衡性对黄土高原治理的限制问题。提出与区域经济环境条件相适应的农果复合型、高效设施农业型、农牧型等生态农业示范模式和技术支撑体系，实现了退耕还林还草与农业结构调整、培育后续产业的同步实施。提出了中尺度生态经济建设模式，为水土保持生态建设提供了科学途径和实体样板。

　　⑤黄土丘陵区生态经济系统健康诊断指标体系和综合诊断模型

　　系统分析了流域生态系统退化、恢复重建过程中流域土壤质量演变特征，揭示流域土壤质量恢复机理。建立了流域生态经济系统健康评价指标体系。筛选出评价黄土丘陵区侵蚀土壤质量的9个指标，并建立了综合质量评价模型。丰富了黄土丘陵区生态经济系统健康概念的内涵，探索了生态经济模式健康评价方法。通过对5个模式生态恢复中流域健康状况分析，建立了健康诊断指标体系和综合诊断模型。为评价生态恢复效果提供了一种有效方法。

　　⑥水土保持监测规范，区域水土流失模拟、评价的方法和技术

　　提出了水土流失监测指标体系和监测方法。以黄河流域为例对水土保持监测网络布设方法做了研究，并给出了实际设计方案。该研究结果已写入部颁技术规程——《水土保持监测技术规程（SL277—2002）》；设计了区域尺度水土流失模型的算法，包括单元净雨量、产流量、流速、产沙计算以及汇流计算等。初步开发了分布式区域水土流失模型。该模型基于DEM和其它水土流失因子，可模拟计算流域各点径流泥沙时空变化过程；建立了水土保持减沙效益评价模型；设计开发了“全国水土保持生态建设效益计算”软件。

　　（2）半干旱地区作物对有限水高效利用的原理与技术

　　多变低水是半干旱地区作物生长的农田水环境特征，为适应这种水环境，实现农田持续增产，围绕“提高半干旱地区水分利用”这一中心问题，在阐明土壤水和作物水分高效利用原理的基础上，提出高效用水新技术和开发水分高效利用的节水灌溉关键设备并加以应用示范。

　　①  土壤水和溶质运移研究

　　完善了土壤水分运动的广义相似理论，提出了土壤水分特征曲面科学概念，以及考虑变容重的土壤水分运动方程；提出了确定土壤水分溶质运移参数的新方法。揭示了黄土区土壤水分有效性的基本特征，为限量供水、降低作物需水量提供了依据。

　　②  生物节水的内在机制

　　提出了作物对多变低水环境适应性的新概念，证明适度水分亏缺可使多种作物产生补偿效应，节水与增产目标可同时实现，提出在植物生长关键期实施有限灌溉的新技术。

　　③  小麦进化过程中水分利用效率进化趋势

　　研究发现了小麦进化过程中水分利用效率有递增进化趋势，为定向培育高产节水新品种提供了依据。现代小麦品种水分利用效率的变化趋势是：水地品种＞水旱地兼用品种＞旱地品种。

　　④旱作雨水高效利用技术

　　在总结提出雨水就地、叠加及异地利用三种方式的基础上，建立雨水资源化潜力的概念和计算方法，并通过对集、存、净化及集雨补灌系统新材料、新形式、新设备及新工艺的研究与开发，将雨水汇集技术、存贮技术、净化技术和高效利用技术集成组装，建立了干旱半干旱地区不同地形条件下的集流农业新模式，形成人工汇集雨水利用综合技术体系。

　　⑤渠灌类型区农业高效用水综合技术体系与发展模式

　　提出了改善和提高渠灌类型区农业高效用水的4项关键技术：完善与改进渠道防渗抗冻胀技术与施工工艺；改进地面灌水技术，提高灌水效率；解决田间分渠道的量水技术与设备；强化灌区用水管理的科学决策与决策手段。通过技术的筛选、组装和集成，提出了渠灌类型区农业高效用水综合技术体系与发展模式。

　　⑥节水灌溉关键设备研制与开发

　　主要研制开发了全圆旋转GJY系列喷头、方形喷洒域喷头、IC卡水量计费器、计算机网络控制灌溉系统、节水灌溉自控系列设备和波涌灌间歇阀等6种节水灌溉关键技术产品，为实现农业高效用水提供硬件支撑。

　　⑦节水增产新技术

　　可量化的有限灌溉技术；使植株生理代谢活性和抗旱性得到结合的种子处理技术；利用氮磷营养调控水分利用技术；确定小麦进化过程中水分利用效率变化方向并选育出抗旱节水新品种；智能化农业节水技术决策支持系统。

　　3、面向国家需求，投身生态经济建设

　　（1）创新重大生态环境建设项目的实施方式

　　与科研院所和地方政府或行业主管部门联合，采取大面积快速治理组织实施方式，为科研与工程项目的优化实施提供了良好的“接口”，增加了治理开发工程项目中的科技含量，加强了科研工作的针对性。充分发挥了各方的优势和特长，使科研单位和地方政府分工不分家。前者重点是理论与技术的研究、集成、示范和治理规划；后者重点是建设任务的组织实施和资金保障。

　　（2）依托野外站和试验示范区，带动地方生态建设和经济发展

　　在安塞站、长武站、固原站以小流域为单元长期进行试验示范研究的同时，2000年，中国科学院与陕西省人民政府决定依托安塞站和延安燕沟示范区共建707km2 的“黄土高原水土保持与生态环境建设试验示范区”。2002年，中国科学院和陕西省人民政府、水利部一起签订了联合共建“陕北水土保持生态建设示范区”协议，将示范区面积扩大到8万km2，由我中心负责科学规划、科学问题研究及技术开发等科技支撑体系建设。形成了以小流域、中尺度与区域不同尺度的生态建设试验示范研究体系，有力地推进了科技与生产的结合，也使我中心面向国民经济主战场达到了一个新的高度。

　　（3）切入国家和地方建设工程项目，加快水土保持技术应用

　　几年来，我“中心”承担中国石油天然气股份有限公司“西气东输管道工程环境监督项目”，并与陕西、甘肃、山西、青岛等发电企业和高速高速公路集团等签订了总经费达到1104.3万元任务合同，负责水土保持方案编制、施工、监理，我们在水土保持工程技术领域走出了坚实的步伐，开辟了为经济建设服务的一条新路。

　　（4）建立了节水灌溉技术设备示范基地

为了加速农业节水这一应用性较强的农业技术与农业生产实践的结合，我中心投资680万元建立了占地17hm2的节水灌溉技术设备示范园，汇集了包括自研的节水灌溉产品在内的世界各地先进的节水灌溉设备、材料和节水灌溉技术，在节水观念、节水技术的普及应用中发挥了重要的推动作用，成为杨凌农业高新技术产业示范区进行农业高新技术推介和推广的重要窗口。

　　（5）建立了控根育苗技术示范基地

　　面向生态环境建设、城市绿化的迫切需要，我中心与澳大利亚合作研究了快速控根育苗技术及其生产工艺，成立了“中科环境”公司，投资1182万元建立了占地25hm2的控根育苗基地和控根育苗产品博览园，集中展示控根育苗的技术特点及其绿化效果。通过该博览园的建设和展示，控根育苗在社会上引起了强烈的反响，利用控根育苗技术培育的苗木被誉为“移动的森林”。“中科环境”公司已成为2008年北京奥运会运动场馆绿化的承担者之一。

　　（6）指导陕南中药材开发技术示范基地建设

　　面向陕西省开发陕南植物资源，建立陕南中药材基地的需求，积极投身到基地建设的第一线，并与地方生产管理部门和安康正大制药有限公司、北京罗萌生物技术有限公司、青海普瑞公司、咸阳步长制药有限公司、杨凌中科麦迪森天然药业有限公司等公司建立了良好的合作关系，就中药材的规范化栽培、加工技术等科技问题联合攻关，实现了互利双赢。

　　（7）开展科学普及工作，促进公众了解科学

　　充分利用杨凌农业高新技术产业示范区、人工模拟降雨大厅、节水灌溉科技博览园、野外生态站等研究设施，通过多种形式促进了国家和公众对水土保持和生态环境建设的认识。4年来，共接待参观者累计10多万人次，我中心被中国科学院评为科普工作先进集体，同时被中国科协定为全国科普教育基地建设单位。

　　（二）人才培养和队伍建设

　　1、形成了一支扎根西部，献身于水土保持事业的骨干队伍

　　坚持建立固定岗位与流动岗位相结合的开放式科研群体的人才队伍建设方针。通过“事业引人”、“感情留人”等灵活多样的举措，使科研队伍的代际转移基本完成。以院士、海内外知名学者和中青年科研人才为核心，以海内外知名学者和硕士、博士研究生等流动队伍为骨干的研究队伍基本形成。“中心”创新固定岗位100人，平均年龄39.5岁，45岁以下人员占创新固定人员的73％。研究人员中，有院士2人，正高职称25人，副高职称29人，中级职称17人，45岁以下研究员占研究员总数的55％。

　　2、科研队伍整体水平迅速提升

　　在2001——2004年我中心创新岗位的科研人员中，具有博士和硕士学位者达73%。近4年来，通过“百人计划”吸引6位国内外优秀人才，有2人获“国家杰出青年基金”，4人入选国家“百千万人才工程”，4人获得省级“突出贡献专家”称号，3人进入陕西省“三五人才”序列，有9个青年团队获“西部之光”项目资助。一个以中青年、高学历为主体的优秀青年科学家群体正在形成和发展。同时，作为西部研究所，我们采取“只求所用，不求所有”的灵活措施，吸引国外著名专家，先后有7位知名学者到我中心工作，每人累计2个月以上。特别是美国依阿华州立大学的国际著名土壤学家Robert Horton教授，三次来到我中心，累计工作达9个月。经我中心推荐，澳大利亚CSIRO的张橹博士和美国农业部草地研究实验室的张勋昌博士被聘为我院海外评审专家。

　　3、研究生培养质量显著提高

　　“中心”以研究生为主的流动队伍不断壮大。目前年在学人数相当于十年前的5倍，总量达到120名。同时，研究生培养质量有较大提高。4年来，“中心”培养的研究生有4人获陕西省优秀博士论文奖，有4名博士生的论文获选而应邀参加了在北京大学举办的全国首届博士生论坛。有3个研究生团队获得院“研究生科学研究和社会实践”项目资助，有6人获得“院长优秀奖”，1人获“刘永龄特别奖”，另获其它冠名奖学金10余人次。澳大利亚选派1名优秀大学毕业生到我中心进修学习一年。“中心”还与日本鸟取大学、澳大利亚的墨尔本大学开展联合培养研究生工作，促进了研究生的国际交流。

　　（三）体制机制改革和创新文化建设

　　1、体制机制改革

　　“中心”于1999年一期创新期间参与共建“西北农林科技大学”，参加我国首例科教体制统筹改革试点。在院党组和院领导的亲切关怀下，在院机关各部门一如既往的关心支持下，2001年中国科学院与教育部联合组建了“中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心”，有效保证了知识创新各项工作的开展。并以共建为契机，实现了后勤社会化。

　　2、完善组织结构，加强管理　

　　在二期创新试点中，我们在研究与技术支撑体系保持稳定的情况下，根据对外联系的需要，把原来的秘书制调整为科研、人教、党政三个管理单元，以增强部门的责任与协作。通过公开招聘补充了几位学历高的年轻同志加入管理队伍。同时，在研究单元设立专职党支部书记，加强研究室的思想政治工作和日常行政管理服务。

　　3、弘扬“黄土精神”，促进创新文化建设

　　几年来，我们从基础建设入手，从制度建设深化，从形象标识升华，由表及里、由浅入深地逐渐构建起具有自身特色的创新文化体系。首先，提出了“以制度治所，以德兴所，科学民主促发展”的治所方针，营造有利于科技持续创新和优秀人才辈出的良好氛围。其次，以形象标识打造特色标志，在价值导向中提炼“黄土精神”。在全面完成了既体现学科涵义，又具文化底蕴的所徽标识和视觉形象识别系统的基础上，对几辈人用奉献精神创造的独具特色的“黄土精神”进一步挖掘、继承和升华。在正确的价值导向中提炼出“厚实、淳朴、包容、奉献”的丰富内涵，成为“中心”创新工程实施的保障。国家重点实验室获得首届院创新文化建设先进集体称号，1名同志获得第二届创新文化建设先进个人称号。

 

　　（四）科研基础设施建设

　　4年内，用于支撑体系建设的总经费达到5332万元。在院里的支持下，通过二期创新较大强度的投入和建设，一个特色鲜明、优势突出，室内模拟测试与野外定位试验示范相结合的水土保持科学研究技术体系在我中心初步建立，有待形成开放共享并与国际接轨的有机体系。

　　1、科研基础设施改善

　　二期创新期间，新建了科研主楼、供电系统、供暖系统等基础设施；完成了人工模拟降雨大厅的改造；新建了人工干旱环境模拟气候室；购进并自行研制了一批具有国际领先水平的仪器设备，实验测试仪器设备实现了更新换代。一个由“一厅一室一系统”（人工模拟降雨大厅、人工干旱环境气候室和野外观测与室内模拟测试分析系统）组成的，具有国际先进水平的水土保持与生态环境科学研究室内模拟测试分析平台已初步建立。

　　2、黄土高原野外观测研究站网布局形成，研究能力显著提高

　　在黄土高原不同生态类型区先后建立了安塞、长武、固原、神木、子午岭、宜川等试验研究站。“中心”每年从创新经费中列支100万元用于野外站的建设。目前，野外站已拥有各种观测仪器设备百余台（套），建立了水、土、气、生等生态环境要素观测场和采样地，建立了大型长期定位试验场，具有较好的科研和生活设施。野外站已成为 “中心”重要的科研支撑平台，成为获取原始数据，开展试验研究与示范推广以及人才培养的重要基地。

　　3、科研信息化迅速发展

　　对计算机网络环境进行了较大规模的改造和建设，形成了“中心”内100M到桌面，出口8M到西安分院的计算机网络环境。积极参加院信息化和国家科学数据共享工程项目，建立了黄土高原数据库和黄土区农业与生态环境数据中心，已有十余种数据子库上网运行。文献信息资源也不断扩大，已形成以土壤学、旱地农业、生态学、节水农业、水利、水土保持与荒漠化防治文献为特色的馆藏结构。通过网络联接，可使用中国科学院国家数字图书馆的十几种网络数据库。

　　4、主办的学术期刊的影响力显著提高

　　“中心”主办的《水土保持学报》、《水土保持通报》和《水土保持研究》是我国水土保持与土壤侵蚀、生态环境研究领域最具影响的学术刊物。各刊物已发行到国内30多个省市自治区，并通过多种渠道交流至美国、英国、日本、澳大利亚等10多个国家，产生了广泛的影响。根据2003年度《中国科技论文统计与分析》年度研究报告，《水土保持学报》影响因子为1.709，位居中国科技期刊第12名。《水土保持学报》2004年获“国家期刊奖（提名奖）”。