李海涛

中国科学院地理科学与资源研究所

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  • 李海涛
  • 副研究员

个人简况

男,博士,1968年生,山东荣成人,中国科学院地理科学与资源研究所副研究员,硕士生导师。

教育背景

1988年8月在新疆大学生物系获理学学士学位。

1991年6月在中国科学院新疆生态地理所,获理学硕士学位;在新疆大学攻读硕士基础课期间获著名中日友好人士、日本净土宗僧侣小岛先生设立的“小岛康誉”奖学金。

1995年8月在中国科学院植物研究所获理学博士学位,植物学专业生态学方向。

1997年9月,在北京林业大学博士后流动站博士后出站,林学专业生态学方向。

工作简历

1991年7月-1992年7月,新疆农业大学生物基础部统计学教研室任教,参加新疆治蝗灭鼠指挥部委托课题“新疆蝗害的预测预报”,师从著名统计学教授张荷观先生。

1992年8月-1995年8月,中国科学院植物研究所生态中心,从事暖温带森林生态系统的水分问题研究。导师为植物生态学家陈灵芝先生。

1995年9月-1997年9月,在北京林业大学博士后流动站从事森林生态学方向的博士后研究。导师为森林气象学家、德国慕尼黑大学博士、北京林业大学校长贺庆棠先生。

1997年9月-2001年1月,北京林业大学资源与环境学院生态与环境学系副教授,硕士生导师,在此期间为本科生、硕士生及博士生讲授生态学概论、环境学导论、气象学及城市生态学,参与九五国家重点教材、面向二十一世纪教材“森林环境学”的编写。

1999年11月至2000年11月,获国家留学基金和美国阿拉斯加大学双方资助,赴美做访问学者及博士后研究,任Research Associate。导师为美国科学院院士、美国艺术与科学学院院士、美国生态学会主席(2010-2011)F. Stuart Chapin III。在此期间,参加LTER课题“极地森林及冻原生态系统与大气间二氧化碳、水气与热量交换的研究”,并得到F. Stuart Chapin III教授大力推荐、获得阿拉斯加大学数学系奖学金2001年秋季入学攻读统计学博士学位研究生资格。

2001年2月至今,中国科学院地理科学与资源研究所,副研究员,硕士研究生导师。承担国家自然科学基金、人事部留学回国人员择优资助重点项目、中国科学院知识创新工程项目、NASA国际合作项目、国家科技支撑计划等项目计20余项。

2003年12月-2004年3月,中国科学院院士工作局,生物学部及地学部办公室主任,学部主任为陈宜瑜院士和孙枢院士。

2009年11月-2010年11月,美国俄亥俄州托利多大学环境科学系,访问学者。

社会兼职

中国照明学会光生物学与光化学专业委员会副主任(2008.4至今);

江西省生态学会,常务理事、副秘书长(2003.10-2009.4);

国际能值学会中国执委会委员(2010年至今)。

学术兼职

浙江农林大学兼职教授(2007-2011)。

期刊编委

SCI杂志 International Journal of Nonlinear Sciences and Numerical Simulation (ISBN:1565-1339)

编委(2007-2010年,在此期间影响因子高达5.099) 。

教授课程

在北京林业大学资源与环境学院任教期间为本科生、硕士生及博士生讲授气象学、生态学概论、环境学导论及城市生态学。在中国科学院研究生院承担过部分植物生态学课程的讲授和野外生态学实习。

发表论文

目前在国内外共发表论文80余篇,近年代表论文如下:

(1) Sustainability evaluation of end-of-life vehicle recycling based on emergy analysis: A case study of an end-of-life vehicle recycling enterprise in China. Journal of Cleaner Production. 2016. 131,219-227(IF=4.959)(doi:10.1016/j.jclepro.2016.05.045)(通讯作者)。

(2) Trace elements in scalp hair from potentially exposed individuals in the vicinity of the Bayan Obo mine in Baotou, China. Environmental Toxicology and Pharmacology. 2015, 40, 678-685 (IF=2.187) (通讯作者)。

(3) Investigating heavy metal pollution in mining brownfield and its policy implications: A case study of the Bayan Obo rare earth mine, Inner Mongolia, China. Environmental Management. 2016,57:879–893(IF=1.857)(通讯作者)。

(4) Electricity Consumption and Economic Growth in theBeijing-Tianjin-Hebei Agglomeration of China. Journal of Resources and Ecology. 2016 7(5) :360-371. (通讯作者及第2作者)。

(5)Emergy-based sustainability assessment of Inner Mongolia. Journal of Geographic Sciences. 2012,22(5): 843-858(IF=1.923)(通讯作者)。

(6)Lack of Evidence for 3/4 Scaling of Metabolism in Terrestrial Plants. Journal of Integrative Plant Biology,2005,47 (10): 1173−1183(IF=3.335)(第1作者及通讯作者),被国际重要刊物Nature(439卷:7075期, 399页)引用。

(7)Variant Scaling Relationship for Mass-Density Across Tree-Dominated Communities. Journal of Integrative Plant Biology,2006,48(3):268–277(IF=3.335)(第1作者及通讯作者)。

(8)Seasonal Variation ofδ13C of Four Tree Species: A Biological Integrator of Environmental, Journal of Integrative Plant Biology,2005,47(12):1459–1469(IF=3.335)(第1作者及通讯作者)。

(9)Emergy-based Environmental Accounting: Evaluation of Inner Mongolia Autonomous Region. Acta Ecologica Sinica. 2012, 32: 74-88(通讯作者及第2作者)。

(10) A new perspective of ecosystem health,Journal of Forestry Research,2011,22(1):127-132(第1作者及通讯作者)。

(11)Influence of timber harvesting alternatives on forest soil respiration and its biophysical regulatory factors over a five-year period in the Missouri Ozarks,Ecosystems,2011,14:1310-1327(IF=3.943)(第6作者)。

(12)Estimation of ammonia nitrogen load from nonpoint sources in the Xitiao River catchment, China. Journal of Environmental Sciences. 2008;20(10):1195-201(IF=2.002)(第5作者)。

(13)Long-term variability in the water budget and its controls in an oak-dominated temperate forest. Hydrological Process. 2014, 28, 6054–6066(IF= 2.677),(第6作者)。

(14)国内外物联网研究现状及展望.世界科技研究与发展. 2013,35(3):408-416.(通讯作者)。

(15)山西省工业废弃物排放与经济增长之间的关系分析.资源科学.2013,35(6):1184-1193(通讯作者)。

(16)内蒙古经济发展与环境污染之间关系的检验.自然资源学报.2012,27(11):1845-1859.(通讯作者)。

(17)鄱阳湖滨带优势灌木种群分布格局及其与土壤氮的关系.中国农学通报.2011,27(19):60-67.(通讯作者)。

(18)中国沙棘在中国亚热带低海拔地区引种驯化试验的初步观察.中国农学通报.2011,27(16):65-69.(第1作者)。

(19)井冈山森林凋落物分解动态及磷、钾释放速率.应用生态学报.2007,18(2):233-240.(第1作者)。

(20)赣中亚热带森林植被碳储量研究.生态学报.2007,27(2):693-704.(第1作者)。

(21)亚热带红壤丘陵区四种人工林凋落物分解动态及养分释放.生态学报.2007,27(3):898-908.(第1作者)。

(22)应用热扩散技术对亚热带红壤区湿地松人工林树干边材液流的研究.林业科学.2006,42(10):31-38.(第1作者)。

发表著作

主编论著1部:《全球变化与陆地生态系统碳循环和碳蓄积》,于贵瑞、李海涛、王绍强主编,气象出版社,2003年。

参编论著4部:1)《中国生态系统》(孙鸿烈院士主编,科学出版社,2005年);2)《陆地生态系统水环境观测规范》(中国生态系统研究网络科学委员会主编,中国环境科学出版社,2007年);3)《森林生态与环境研究》(中国林业出版社,2007年);4)《紫外辐射的科学基础及应用》(人民卫生出版社,2013年)。

软件著作权及专利授权

中科地资再生资源管理系统V1.0(登记号:2014SR108513);

中科地资再生资源监控管理系统-客户端系统V2.0(登记号:2015SR086845);

中科地资再生资源监控管理系统-后台管理系统V2.0(登记号:2015SR087511);

中科地资再生资源监控管理系统-终端系统V2.0(登记号:2015SR087507)。

一种物联网设备数据采集操作平台设备(专利号:ZL 2014 2 0581584.1);

一种射频识别读写器天线的固定装置(A)(专利号:ZL201420581357.9);

一种射频识别读写器天线的固定装置(B)(专利号:ZL 201520224567.7);

一种射频识别读写器天线的固定装置(C)(专利号:ZL 2014 2058 1344.1)。

科研活动

主持并完成人事部留学回国人员科技活动择优资助项目重点类课题“典型红壤丘陵区植被-大气界面过程研究”(批准号:2002-03)、国家自然科学基金“地表B区紫外辐射对红壤丘陵区水稻品种的生理生态学效应”(批准号:30170152)、所知识创新领域前沿项目“UVB变化对我国南方水稻产量和品质的影响及其生理生态学机制”(课题号:CX10G-C02-01)、横向合作课题“河南鸡公山国家级自然保护区森林生态系统研究”。承担所知识创新主干科学计划专题“典型区域生态系统碳蓄积过程模型与碳蓄积量评估”第2子专题“红壤丘陵区典型生态系统碳蓄积量研究” (课题号:CX10G-E01-02-01)、所知识创新工程领域前沿项目“流域分布式水文循环模型”第2子专题“典型人工林流域小尺度水、热、碳通量交换及其耦合作用研究” (课题号:CX10G-E01-08-02);作为专题第二负责人合作承担所知识创新主干科学计划专题“红壤丘陵区人工林生态系统碳通量的观测与模型研究”(课题号:CX10G-E01-03-05);参加中国科学院重大项目“中国陆地及近海碳收支研究”子专题“中亚热带丘陵山地人工林生态系统碳通量观测研究”(课题号:KZCX1-SW-01-01A2),中国科学院知识创新工程重要方向课题“南方丘陵坡地农林复合经营动因与水文及小气候效应分析”(课题号:KZCX2-407),国家自然科学基金课题“基于地面观测和卫星遥感的植被光能利用率研究”;承担研制国内第一套可调式UVB自动增强系统用于测定南方水稻对UVB增强的反应;作为咨询组专家参与执笔中国科学院生物学部咨询报告“关于全面加强艾滋病宣传教育和行为干预的建议”并上报国务院;承担国家科技支撑计划项目“鄱阳湖水环境保护与生态安全支撑技术研究”的分项专题“沙化土地与水土流失区治理技术研究与示范”(课题号:2007BAB23C03-01,经费额度35万);参加环境保护部项目子课题“全国重点湖泊水库生态安全调查与评估”子课题“中国重点湖泊流域近20年土地利用变化及营养盐输出响应”;2007年申请并获得国家留学基金全额资助,赴美国托利多大学环境科学系做访问科学家1年;2010年10月至今与美国托利多大学环境科学系陈吉泉教授合作,承担国际合作课题Interactive Changes of Ecosystems and Societies on the Mongolian Plateau:from Coupled Regulations of Land Use and Changing Climate to Adaptation(经费来源:NASA NNX09AM55G,经费额度13.35万元);承担所“一三五”战略科技计划项目“典型稀土矿区特征污染物的环境行为与健康风险”下专题“矿区特征污染物多介质迁移的环境风险研究”(课题号:2012ZD002,经费额度10万元,2012年6月至2015年6月);2012年1月至2016年6月参与国家科技支撑计划课题“区域循环经济研究与示范”, 承担其中子课题“基于物联网的再生资源时空分布与监控”(课题号:2012BAC03B03,经费额度100万元,2012年1月至2016年6月);2016年与美国佛罗里达大学H.T.Odum环境政策中心合作,承担中国科学院国际人才计划(PIFI计划,经费额度10万元,课题号:2016VBA043-2)。目前获得软件著作权4项和专利授权4项;副主编专著1部(《全球变化与陆地生态系统碳循环和碳蓄积》,于贵瑞、李海涛、王绍强,气象出版社,2003年);参编《中国生态系统》(孙鸿烈院士主编,科学出版社,2005年);参编《陆地生态系统水环境观测规范》(中国生态系统研究网络科学委员会主编,中国环境科学出版社,2007年);参编《森林生态与环境研究》(中国林业出版社,2007年);参编《紫外辐射的科学基础及应用》(人民卫生出版社,2013年)。

主要贡献

主要贡献为:

1、陆生植物个体水碳代谢速率与生物量的指数关系。植物的代谢速率与其质量的幂指数关系,与地表植被的水碳代谢规律密切相关,是生态学家们探讨的热点话题之一。作为第一作者及通讯作者,本人与植物所韩兴国研究员、美国亚利桑那州立大学邬建国教授合撰的论文“Lack of Evidence for 3/4 Scaling of Metabolism in Terrestrial Plants”(Journal of Integrative Plant Biology, 2005, 47 :1173-1183),通过对中国森林1266块样地资料的分析,对美国生态学界流行的生物体代谢速率与其质量的3/4指数法则提出质疑,表明在陆生植物中缺乏关于3/4幂指数法则的经验证据,并发现其关键结论不仅缺乏文献数据支持,而且对统计数据进行了有违专业常识的取舍。在关于生物世界的基本“法则”——生物体代谢速率与其个体质量是否为恒常的3/4幂指数关系的国际大讨论中,提出了来自中国的不同意见。普林斯顿大学Lars O. Hedin教授2006年1月26日在Nature上发表综述“Plant on a different scale”中正面引用了该研究结果(Nature(439卷:7075期, 399页)。2006年4月,美国、法国、加拿大的40位生态学者(Helene C. Muller-Landau等)在国际著名生态学刊物“Ecology Letters”上联合发表文章质疑Brown与Enquist等建立的3/4幂指数“法则”(Ecology Letters,9卷:5期,575–588页;10卷10期, 889–901页),再次正面引用该研究结果。目前还被国际重要刊物Annals of Botany(99卷:95-102页)、Functional Ecology(20卷:2期,405–412页)、New Phytologist(171卷:1期,27–40页)以及Journal of Ecology(95卷5期:1084–1097)等引用。美国科学院院士F.Stuart Chapin III评价该研究结果为“对生态学的重要贡献”、“确实是对生态学的重要贡献”。2005年10月发表至今,单篇被引用频次49次(Google学术搜索,截止2016年10月;百度学术搜索单篇被引用频次为54次)。

2、山地小气候模型在我国亚热带山地的有效性验证及其改进。作为人事部择优资助重点项目“典型红壤丘陵区植被-大气界面过程研究”、所知识创新工程领域前沿项目“流域分布式水文循环模型”、知识创新工程主干科学计划“典型陆地生态系统碳通量的观测与模拟”等项目的重要内容,对适用于北半球中纬度地区的山地小气候模型(MTCLIM)模型的温度、湿度及辐射子模型在我国南方亚热带山地的有效性进行验证,并对模型作出了改进,使得在我国南方山地利用邻近有台站地区的气候数据来延拓无测站地区的气象资料、用一站已有的易测指标来推算该站的湿度、辐射等气象资料,成为可能。该系列研究成果整理成5篇论文,在《山地学报》发表,对推进国内相关领域研究的开展,产生了较好影响(《山地学报》21卷4期385页编者按)。

3、地表UVB增强对我国南方水稻的生理生态学效应。通过增光和滤光两种试验方法对臭氧层所导致的UVB增强对我国南方水稻的影响进行了研究;设计了国内第一套可调式B波段紫外线自动增强系统,避免了国内已有的“方波实验”可能夸大紫外辐射处理效应的弊病,得出了地表UVB辐射增强20-30% 对主要供试品种的产量、品质和养分积累基本没有显著影响的结论,这一结果与国内多数方波处理的实验结果不同,对于正确预测臭氧层衰竭对我国南方水稻生产的影响,具有一定的指导意义和参考价值。在中国照明学会光生物学与光化学专业委员会学术年会上多次进行学术交流,在同行中产生了广泛影响,自2008年起任专业委员会副主任委员。

4、生态经济系统的能值分析与可持续发展研究。应用美国生态学家H.T.Odum的能值分析方法,分别对新疆和江西两省区环境资源对区域经济的影响与贡献,分析了不同时期能值用量、能值流入流出情况、能值投入率、环境负荷率等指标及其变化,为上述地区今后的可持续发展提供了理论依据。其中,作为第一作者发表在《地理学报》的《新疆生态经济系统的能值分析及其可持续性评估》,2003年9月发表后至今,单篇被引用频次达191次,(中国期刊全文数据库检索);作为第一作者发表的《江西生态经济系统的能值分析》,2003年2月发表后至今,单篇被引用频次达112次(中国期刊全文数据库检索,截止2016年10月),获“《江西农业大学学报》创刊30周年30篇高被引频次论文奖”;促进了我国相关研究的开展。

5、退化生态系统与恢复与重建研究。结合国家科技支撑计划,针对鄱阳湖流域周边土地典型生态退化区域,基于不同的土壤与生境条件,筛选了适用于同类型区域防风固沙和生态重建的先锋物种;将沙棘首次引种在我国南方亚热带地区获得成功,通过湿地松的引种驯化、移栽与深穴种植技术显著提高了鄱阳湖沙地湿地松的成活率(从不到50%到90%);通过引种湿地松、紫穗槐等具有固氮功能的树种提高了沙化土壤含氮量,引种香根草有效固定了流动沙丘。集成国内外防风固沙、生态修复技术,建立、完善了适用于鄱阳湖湖滨带沙化土地治理及生态防护的技术体系,为鄱阳湖区沙化土地的综合治理提供了可持续发展的技术对策。

6、蒙古高原生态与社会系统相互作用研究。在国际合作项目Interactive Changes of Ecosystems and Societies on the Mongolian Plateau: from Coupled Regulations of Land Use and Changing Climate to Adaptation(NASA NNX09AM55G)及中国科学院知识创新项目(No.KZCX2-EW-306)的资助下,与美国俄亥俄州University of Toledo环境科学系Jiquan Chen教授合作,应用能值分析方法, 基于1987至2007年的数据, 计算了内蒙古环境系统和经济系统的能值输入输出、能值密度、能值交换率、环境负荷率、可持续发展指数等指标, 讨论了内蒙古的资源利用结构、经济情势及贸易状况,提出了维持该地区生态与社会系统可持续发展的政策建议,发表SCI论文1篇(IF>2,通讯作者),CSCD论文2篇。

7、典型稀土矿区特征污染物的环境行为与健康风险研究。在所“一三五”战略科技计划项目资助下,选用ICP-MS 和ICP-OES分析方法,对白云鄂博矿区及非矿区长期居民头发中的25种微量元素含量进行研究,讨论了性别差异及居住环境对居民头发中微量元素含量的影响。揭示了采矿活动产生的重金属元素特征污染物对矿区附近居民的潜在影响及健康风险。研究成果在SCI期刊《Environmental Toxicology and Pharmacology》和《Environmental Management》(IF>2,通讯作者)上发表;发表SCI论文2篇。

8、区域环境再生资源管理研究。基于典型区内主要再生资源类型、数量、存在状况及包含产业链接关系的数据信息,通过物联网、网络GIS技术和移动通讯技术,从生产环节、物流环节和流通环节实现对再生资源物流的追踪、监控和管理,开发了1套再生资源时空分布监控管理平台系统,实现了基于物联网的区域再生资源时空分布监控与分析。目前该系统已应用到我国循环经济建设与示范领域的龙头上市公司—格林美股份有限公司(股票代码002340)的江西、武汉、荆门和天津子牙4个循环产业园,较好地满足了企业对于再生资源循环利用及管理的实际需求。发表CSCD论文3篇,在高影响因子刊物Journal of Cleaner Production 上发表SCI论文1篇(影响因子4.959);获得了4项软件著作权和4项专利授权。

在国内较早采用热脉冲、热扩散技术测定森林生态系统的树液通量,估算森林的水分蒸散,作为第一作者发表的EI刊物论文《应用热脉冲技术对棘皮桦和五角枫树干液流的研究》,目前单篇被引频次达224次(中国期刊全文数据库检索,截止2016年10月),在同行中具有很大影响;通过横向合作课题,与鸡公山国家级自然保护区联合建立了森林生态系统定位站,启动了常规观测,对该地区的森林碳储量和可持续发展问题给出了研究结论和建议;与梁涛研究员合作,研究稀土元素在植物-土壤系统中的迁移规律以及潮间带沉积物不同粒度区域重金属含量特征;参与孙鸿烈院士主编专著《中国生态系统》的编写,承担其中的森林水分循环部分,对中国森林生态系统的水分循环进行了较为系统的论述;作为所知识创新工程主干科学计划“土地利用/土地覆被变化与陆地生态系统碳循环”、中国科学院知识创新工程重大行动计划“中国陆地和近海生态系统碳收支研究”、科技部973计划“中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究”的重要成果,与于贵瑞研究员合作主编《全球变化与陆地生态系统碳循环和碳蓄积》,系统地总结了碳循环与碳蓄积的国内外研究进展,评述了中国陆地生态系统碳蓄积研究的主要成就,在相关研究领域中产生了广泛影响。