生理生态与分子生态学
结合地方实际需求，以传统学科为基础，近30年来先后开拓并深入开展了植物生理生态学、植物分子生态学等方面的科学研究工作。
研究特色：针对黄土高原综合治理和农林业可持续发展的实际需要，对主要造林树种和农作物的生理生态特点进行了研究。根据本区十年九旱的气候特点，突出了对植物水分关系的研究。围绕树木生理生态、林地水分循环、树木根系动态等问题，已在晋西北黄土区进行了20余年的野外定位观测试验工作。
研究优势：通过对柠条、海红和刺槐等10余种乔灌木树种的研究，以及对人工林生态系统的定位观测研究，在树种综合抗旱性、人工林地水分循环和柠条细根动态等方面获得了一些既具有区域特色又具有普遍科学意义的重要发现和研究成果。
本方向的研究工作始于承担国家“七五”科技攻关项目子课题之时。随后连续承担国家“八五”和“九五”科技攻关课题，并承担了其它多项国家和省级研究课题。其中国家自然基金项目6项，山西省科技攻关项目3项。发表相关论文70多篇(其中12篇SCI收录)，近年来，在植物、微生物生理生态与分子生态学研究方面进行了卓有成效的探索。研究不仅为地方生态建设和农林业发展提供了理论和技术支撑，同时有力地推动了学科发展。
学科方向带头人：王孟本。
数量生态与生物多样性保护
本方向以多元分析和计算机技术为依托，研究黄土高原植物生物多样性, 探索植被分析技术，揭示黄土高原植被分布规律与植物生物多样性受威胁的原因与机制。
研究特色：黄土高原研究所是我国开展植被数量生态学研究较早的单位之一。从20世纪90年代以来，对群落数量分类排序、格局分析、种间关系分析等进行了广泛深入的研究，在国内有一定影响。开展了人类活动对植物群落物种多样性的影响研究，包括旅游干扰、建设工程等对物种多样性的影响。
研究优势：（1）拓展了数量生态学方法在植被生态和湿地生态研究中的应用，改进了群落种间分离的研究方法，提出了种间全面分离的概念和测度方法，并成功应用于翅果油树群落和山核桃群落的研究。（2）研究了旅游活动、生态工程等对生物多样性的影响，揭示了人类活动对植物物种多样性的影响以及物种多样性的响应。
本方向研究工作对于促进数量生态学理论和方法的发展，对于生物多样性保育和重建、生态环境的保护，以及促进黄土高原资源利用和环境可持续发展具有重要的科学价值和技术指导作用。
从地方生态建设的长远和现实需求出发，开展了区域生态规划、生态评价、生态管理、工矿区生态恢复治理工程等生态建设方面的研究工作。
研究特色：（1）针对山西省生态退化和工矿区生态恢复等生态问题，强化生态规划、生态评价、生态管理研究，探索区域生态治理与发展调控的理论与方法，为地方政府实施生态建设工程提供对策和决策依据。（2）针对山西省煤炭开采生态环境恢复治理示范需求，开展矿产资源开采生态恢复治理规划、生态市县建设规划、煤炭开采对水资源的影响评价和生态风险评价指标体系等研究，在区域产业结构调整及协调区域经济规划与生态环境保护关系等方面具有明显特色。
研究优势：（1）有关规划、评价和对策研究成果，为地方政府制定有关近期和中长期规划提供了支撑，促进了地方生态建设工程顺利实施，部分成果同时为国家相关部门制定相关政策提供了理论依据。（2）有关工矿区生态恢复治理规划和工矿废弃地生态恢复效益评价指标体系等研究成果，为山西省实施工矿区生态恢复工程提供技术支撑。
本方向先后完成国家和地方各级政府以及工矿区的有关研究、规划和评价项目200多个，科研经费总额3000余万元，在为政府决策服务、推动地方生态建设和促进学科发展等方面发挥了重要作用。
针对山西省水土流失、工矿区生态破坏和环境污染等重大生态环境问题，以小流域生态恢复和工矿区土地复垦、生态重建为目标，整合多学科理论与方法，开展跨学科生态恢复研究。
研究特色：（1）针对山西工矿区生态系统功能退化等问题，以典型工矿区生态恢复、重建示范基地为依托，开展了矿业废弃地生态恢复、污染治理技术研究，从生态系统退化的过程与原因出发，研究退化生态系统恢复的过程与机理、建立生态恢复与重建的技术与方法；
（2）针对黄土高原水土流失、土地荒漠化等问题，以河曲砖窑沟和离石王家沟流域试验基地为依托，开展了小流域水土流失治理与生态修复定位研究，探讨黄土高原水土流失和荒漠化的形成规律和小流域治理模式与技术。
研究优势：（1）立足山西急需生态重建的特点，具有鲜明的地域特色，在工矿区土地复垦与生态重建方面研究基础扎实，科研实力雄厚，以阳泉矿区、大同矿区和朔州安太堡露天煤矿等典型煤矿区作为试验基地；（2）小流域综合整治开始于上世纪80年代的国家科技攻关项目“黄土高原综合治理定位试验综合研究”项目(获国家科技进步一等奖)，经过近30年的持续研究，在流域治理和生态恢复方面取得了许多成果，在汾河流域生态恢复治理中得到推广，产生了良好的生态和社会效益。
本方向科研实力雄厚，研究特色鲜明，目前已在山西工矿区生态恢复、黄土高原小流域土地退化防治和退耕地植被重建等方面做了大量研究工作。如针对工矿区生态破坏和环境污染，开展了“黄土高原工矿区PAHs和SO2对土壤—植物系统复合污染生态毒理效应研究”“大型煤矿开采区土地生态风险评价与土地整治研究”、“山西矿业废弃地植被重建及其耐性植物筛选培育研究”等,通过不同植物种植模式研究，初步筛选了耐旱、耐贫瘠的先锋植物和优势植物种类，建立了耐性植物数据库，表明人工植被重建和合理的乔灌草配置模式可以显著加速矿业废弃地的植被恢复进程，提高生物多样性。针对大型工程建设的植被恢复问题，利用喷混植生、回填修补绿化、容器苗等技术，开展了工矿区、高速公路建设等大型工程植被生态恢复技术实践，取得了良好的生态效益。
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