中文摘要：

面向国家需求，以我国骨干防护林种为对象，围绕防护林经营基础问题，采用野外长期定位方法开展了系统研究，取得如下进展①明确了防护林防护成熟内涵，提出了基于防护成熟的阶段定向经营新思路；②探索了应用全天照片测定防护林结构的新方法、发现了防护林结构变化规律、构建了单一树冠内风速分布与林木风害模型，确立了防护林结构优化原理；③建立了林窗立体结构模型并精准确定其参数、据此修正了林窗光指数、明确了林窗种子库分布规律、确定了防护林天然更新最适林窗面积，揭示了防护林林窗更新机理；④确定了依据土壤阻抗大范围监测地下水位新方法、明确了固沙林（樟子松）衰退特征，初步确定了地下水位下降是导致固沙林（樟子松）衰退的主要机制。成果应用于防护林经营实践，在国内外产生较大影响近五年发表论SCI论文17篇（单篇引用最高12次），授权专利4项，国家采纳咨询报告2份，获国际林联科学成就奖、国家科技进步二等奖(第1名)。

结论摘要：

人工林试验区科尔沁沙地南缘，中科院沈阳应用生态所大青沟沙地生态实验站、生态所与辽宁省风沙地改良所共建沙地实验站；天然林试验区呼伦贝尔沙地，生态所与红花尔基樟子松自然保护局共建沙地樟子松研究基地。计划内容全部完成，在以下方面取得突破性进展。 1)确定沙地樟子松严重水分胁迫的土壤含水量阈值随水分胁迫增加，樟子松光合生理指标显著降低；土壤含水量降至20%田间持水量，光合停止。林龄30年、密度770株/ha人工林，土壤含水量生长季内80%时间低于20%田间持水量，土壤水难以满足樟子松树木生长或存活。2)明确樟子松水分利用策略垂直电测深法确定人工林生长季地下水位平均5.5m；由于樟子松98%根系分布在1m土层内，仅1-3个垂直根系达到3.5-4.5m，地下水沿毛管上升高度约1.0m，因此98%的根系不能利用地下水。δD/δ18O测试结果表明，樟子松天然林仅利用土壤水；21年生疏林草地樟子松仅在极端干旱年利用少量地下水；9、21年生人工林樟子松仅利用土壤水，31、41年利用土壤水和地下水。3)量化樟子松水量平衡热扩散技术监测41年生天然林(404株/ha)、21年生疏林草地(104株/ha)和31年生人工林(1389株/ha)生长季林分耗水量，分别为158.0、28.1和312.7mm；模型法估测林冠截留量和林地蒸发量分别为55%、75%和47%降水量。降水完全满足天然林和疏林草地樟子松生长需要；人工林则水量失衡，必须吸收地下水维持林分水量平衡。地下水位持续下降(0.1 m/年)。4)揭示人工林樟子松衰退过程樟子松人工林1953-2009年消耗系统水量的12.0%，而同期农业和杨树分别占40.0%和20.0%。即樟子松引种后，风沙危害减少、区域环境改善，继而农田、杨树防护林面积增加，地下水位迅速下降。樟子松为浅根系树种，土壤水产生严重干旱胁迫，极端干旱年又难以利用地下水，引发衰退。5)评价区域樟子松生态适宜性科尔沁沙地现有樟子松人工林11779ha，其中不适宜188.5ha(1.6%)，纯林8881.4ha(47.3%水量失衡)；疏林2709.1ha(12.5%水量失衡)，需要密度调控或土地利用类型调整。发表SCI收录论文10篇，撰写专著1部，国家采纳咨询报告1篇；5次特邀、2次主题学术报告。1人获优青、11人次获省部级各类科技奖项。培养博士、硕士12人。