基本信息

金钊,男,197912月出生,博士,研究员,博士生导师。电子邮件: jinzhao@ieecas.cn

20087月在中国科学院地理科学与资源研究所获得博士学位,同年进入中国科学院地球环境研究所地质学博士后流动站,201010月出站后留所工作,20171月晋升为研究员。现任陕西黄土高原地球关键带国家野外科学观测研究站副站长,兼任中国地质学会人类世分会委员、《陕西青年地学论坛》理事等学术职务。先后主持国家自然科学基金青年、面上和重大项目课题、中国科学院青年创新促进会和“西部之光”人才项目、中国科学院重点部署项目、战略性先导科技专项、科技部973和重点研发项目子课题等。

主要从事黄土高原重大治理工程的环境效应与可持续性方面研究,在黄土高原小流域退耕还林还草及其环境效应、沟道治理工程及其环境效应、黄土塬区沟道侵蚀演化和固沟保塬、毛乌素沙地土地退化和深部氮埋藏方面取得系列创新性成果。共发表学术论文60余篇,其中第一和通讯作者论文45篇,论文被引用1300余次,H指数为21

研究成果产生了广泛的社会影响,有关退耕还林和还草小流域对比观测、治沟造地和未治沟造地流域对比观测的研究成果均成为全国高考模拟题,其中治沟造地成为2020年全国高考地理考题;2022年发表的《黄土高原小流域退耕还林还草的生态水文效应与可持续性》总结性论文,被新华社采访报道,并通过全媒内参向国家提出了多项政策建议;开展的治沟造地地下水抬升和盐碱化防治研究成果,获2019年度陕西省科技进步一等奖(7/11);开展的固沟保塬研究成果,得到庆阳市水保局的认可,三项研究成果均在董志塬固沟保塬工程实践中被采纳,为董志塬固沟保塬工程的规划和实施提供了科技支撑。


研究领域

主要从事黄土高原重大治理工程的环境效应与可持续性研究,包括:

(1) 黄土高原小流域退耕还林还草及其环境效应

(2) 黄土高原小流域沟道工程治理及其环境效应

(3) 黄土塬区沟道侵蚀演化与固沟保塬

招生信息

招生专业
083001-环境科学
招生方向
小流域生态治理及其环境效应
小流域工程治理及其环境效应
黄土塬区沟道侵蚀演化与固沟保塬

教育背景

2005-09--2008-07   中国科学院地理科学与资源研究所   博士
2002-09--2005-06   福建农林大学林学院/福建师范大学地理学院   硕士
1998-09--2002-06   湖北民族学院资源与环境科学系   学士
学历
研究生学历

学位

博士学位

工作经历


工作简历
2017-02~现在, 中国科学院地球环境研究所, 研究员
2017-01~2017-12,宾夕法尼亚州立大学, 国家公派访问学者
2011-01~2017-01,中国科学院地球环境研究所, 副研究员
2010-10~2010-12,中国科学院地球环境研究所, 助理研究员
2008-08~2010-10,中国科学院地球环境研究所, 博士后
社会兼职
2017-01-01-2020-12-31,中国第四纪科学研究会应用第四纪专业委员会, 特邀委员
2016-09-01-2019-12-31,中国科学院青年创新促进会《青年地学论坛》, 副理事长

专利与奖励

奖励信息
(1) 中国科学院《青年地学论坛》杰出贡献奖, 其他, 2019
(2) 陕西省科学技术进步奖一等奖, 一等奖, 省级, 2019
(3) 中国科学院青年创新促进会会员, 其他, 2014
专利成果
[1] 韩浩, 金钊, 侯精明, 蔺铭益. 基于多GPU并行框架的河流泥沙输移过程数值模拟方法. CN: CN114997006A, 2022-09-02.
[2] 韩浩, 金钊, 侯精明, 龚佳辉, 罗达. 基于多GPU的水文水动力过程模拟方法. CN: CN114385358A, 2022-04-22.
[3] 冯立, 金钊, 张珊珊, 褚光琛, 张晶. 一种适用农业发展的径流泥沙水土分离装置. CN: CN213253345U, 2021-05-25.
[4] 冯立, 金钊, 张珊珊, 张晶, 褚光琛. 一种沟头回填措施用的综合护坡结构. CN: CN212582591U, 2021-02-23.
[5] 冯立, 金钊, 张珊珊, 褚光琛, 张晶. 一种沟头回填措施用的综合护坡结构体系与方法. CN: CN111648303A, 2020-09-11.

代表性学术成果

1)小流域退耕还林还草及其环境效应

研究成果:该项研究主要以甘肃庆阳南小河沟退耕还林和还草小流域为研究对象。这两条小流域位置毗邻,其中退耕还林小流域(杨家沟)自1954年进行人工植树造林,如今完全形成一条森林小流域,退耕还草小流域(董庄沟)自1954年进行植被自然恢复,如今完全形成一条天然草地小流域。这两条小流域为研究黄土高原长时间自然和人为植被恢复的环境效应提供了独特的研究材料。近十年来,课题组揭示了两条小流域水文生态效应的差异,阐明了长期退耕还林和还草小流域碳氮循环、能量平衡、水分补给和降雨-产流的内在机制,明确了黄土高原长时间的退耕还林,将可能彻底抑制地表径流的产生;提出了黄土高原退耕还林还草的两阶段论,从小流域视角得出黄土高原退耕还林的可持续性取决于水沙平衡的结论,即黄土高原要有一个合理的径流和泥沙输出量,才能保障黄河的健康运行。有关退耕还林和还草小流域对比观测的研究成果于2019年被中科院官方网站报道后,成为全国各地地理类高考模拟题。2022年发表在《地球环境学报》的系统性总结成果被新华社采访报道,并通过内参向国家提出了多项政策建议。

代表性论文:

1)       Jin Zhao*, Luo Da, Yu Yunlong, Yang Siqi, Zhang Jing, Cao Guofan. Soil pH changes in a small catchment on the Chinese Loess Plateau after long-term vegetation rehabilitation. Ecological Engineering, 2022, 175,106503.

2)       Dang Han, Li Jiahao, Xu Jinshi, Chu Guangchen, Zhang Jing, Yu Yunlong, Jin Zhao*. Differences in soil water and nutrients under catchment afforestation and natural restoration shape herbaceous communities on the Chinese Loess Plateau. Forest Ecology and Management, 2022, 505,119925.

3)       Luo Da, Jin Zhao*, Yu Yunlong, Chen Yiping. Effects of topography on planted trees in a Headwater catchment on the Chinese Loess Plateau. Forests, 2021,12, 792. http://dx.doi.org/10.3390/f12060792.

4)       Jin Zhao, Guo Li, Luo Da,Yu Yunlong, Fan Bihang, Chu Guangchen. Storm runoff generation in headwater catchments on the Chinese Loess Plateau after long-term vegetation rehabilitation. Science of the Total Environment, 2020, 748, 141375.

5)       Jin Zhao, Guo Li, Fan Bihang, Henry Lin, Yu Yunlong, Zheng Han, Chu Guangchen, Zhang Jing, Isaac Hopkins. Effects of afforestation on soil and ambient air temperature in a pair of catchments on the Chinese Loess Plateau. Catena, 2019, 175: 356-366. 

6)       Jin Zhao, Guo Li, Henry Lin, Wang Yunqiang, Yu Yunlong, Chu Guangchen, Zhang Jing. Soil moisture response to rainfall on the Chinese Loess Plateau after a long-term vegetation rehabilitation. Hydrological Processes, 2018, 32 (12): 1738-1754.

7)       Jin Zhao, Zhu Yajuan, Li Xiangru, Dong Yunshe, An Zhisheng. Soil N retention and nitrate leaching in three types of dunes in the Mu Us desert of China. Scientific Reports, 2015, 5, 14222: doi 10.1038 srep14222

8)       Jin Zhao, Dong Yunshe, Wang Yunqiang, Wei Xiaorong, Wang Yafeng, Cui Buli, Zhou Weijian. Natural vegetation restoration is more beneficial to soil surface organic and inorganic carbon sequestration than tree plantation on the Loess Plateau of China. Science of the Total Environment, 2014, 485-486: 615-623.

9)       金钊. 2022. 黄土高原小流域退耕还林还草的生态水文效应与可持续性. 地球环境学报, 13(2): 121-131.

10)    金钊. 走向新时代的黄土高原生态恢复和生态治理. 地球环境学报, 2019, 10(3): 316-322.

2)小流域沟道治理工程及其环境效应

研究成果:该项研究主要以延安顾屯治沟造地和未治沟造地对比流域为研究对象,探讨人为改造河谷地貌情况下流域水文、生态和环境过程的差异。其中治沟造地流域面积为24 km2,通过人为削坡填沟,平整沟道,同时河谷中修建梯级水库和淤地坝,毗邻的未治沟造地流域面积为17 km2,作为对照的自然地貌流域。这两条流域为研究黄土高原沟道工程治理的环境效应提供了独特的研究材料。近十年来,课题组从淤地坝入手,指出了黄土高原由于长期的植被恢复,淤地坝建设面临无沙可淤和空坝的问题,建议黄土高原淤地坝建设的重点区域应放在粗泥沙集中来源区;定量评估了治沟造地对流域地形地貌、关键带过程和地表通量的影响,揭示了治沟造地流域地下水抬升的规律和盐碱化发生的机制,阐明了治沟造地流域修建的梯级水库能够减缓和消耗硝酸盐污染。有关治沟造地和未治沟造地流域对比观测的研究成果于2019年被中科院官方网站报道后,成为全国各地地理类高考模拟考题,其中治沟造地成为2020年全国高考文综地理考题。2012年发表的有关黄土高原淤地坝建设的论文,提出的政策建议与2022年水利部和国家发改委印发的《黄土高原地区淤地坝工程建设管理办法》提出的以黄河中游多沙粗沙区为重点,兼顾水土流失严重的多沙区的原则完全一致。

代表性论文:

1)       Jin Zhao, Guo Li, Wang Yunqiang, Yu Yunlong, Henry Lin, Chen Yiping, Chu Guangchen, Zhang Jing, Zhang Naipeng. Valley reshaping and damming induce water table rise and soil salinization on the Chinese Loess Plateau. Geoderma, 2019, 339: 115-125.

2)       Jin Zhao. The creation of farmland by gulling filling on the Loess Plateau: a double-edge sword. Environmental Science & Technology, 2014, 48, 883884.

3)       Jin Zhao, Cui Buli, Song Yi, Shi Weiyu, Wang Kaibo, Wang Yi, and Liang Jing. How many check dams do we need to build on the Loess Plateau? Environmental Science & Technology, 2012, 46, 85278528.

4)       Yu Yunlong, Jin Zhao*, Zhang Jing, Chu Guangchen, Wang Yunqiang, Zhao Yali. Effects of valley reshaping and damming on surface and groundwater nitrate on the Chinese Loess Plateau. Journal of Hydrology, 2020, 584, 124702

5)       Chen Shumin, Jin Zhao*, Zhang Jing, Yang Siqi. Soil quality assessment in different dammed-valley farmlands in the hilly-gully mountain areas of the northern Loess Plateau, China. Journal of Arid Land, 2021, 13(8): 777-789.

6)       Jin Zhao, Han Hao, Zheng Han, Cao Guofan, Zhang Jing, Luo Da, Yang Siqi. Dynamic connections of precipitation, soil moisture, evapotranspiration and groundwater recharge in a dammed valley farmland on the Chinese Loess Plateau. 2022, under review

7)       金钊. 2020. 黄土高原沟道治理:几百年来与洪水和泥沙的斗争. 地球环境学报, 11(5): 574582.

8)       李相儒,金钊*,张信宝,周卫健. 黄土高原近 60 年生态治理分析及未来发展建议. 地球环境学报, 2015, 6(4): 248-254.

9)       陈淑敏, 金钊*,张晶,褚光琛, 桑维峻, 林杭生. 陕北不同沟道土地盐碱化现状及影响因素. 地球环境学报,202011(1): 81–89

10)    张信宝, 金钊. 延安治沟造地是黄土高原淤地坝建设的继承与发展. 地球环境学报, 2015, 6(4): 261-264.

3)黄土塬区沟道侵蚀演变与固沟保塬

研究成果:该项研究以董志塬为研究对象,定量研究了董志塬过去50年土地利用变化规律及典型沟道侵蚀演变特征,明确提出塬面快速的城镇化和交通路网扩张是现时期董志塬溯源侵蚀加剧和塬面萎缩的元凶;证明了垂直节理的普遍发育是黄土各向异性、强水敏和易侵蚀的根本原因,而晚更新世和中更新世黄土中存在的孔隙集中带和垂直管状通道是垂直节理形成的微细观结构基础;全面总结了影响黄土垂直节理发育的控制因素,并从黄土历史沉积角度提出了原生垂直节理形成、演化和退化的模式和数学表达模型;揭示了地表水的不合理疏导和地下水位的上升是影响董志塬固沟保塬工程稳定性的两个最主要问题,提出了以控水为核心的固沟保塬---系统治理思路。有关黄土原生垂直节理成因、发育和演化新模式的论文发表在地学领域权威期刊Earth-Science Reviews,得到评审专家的好评,认为“这是一篇非常有意义的论文,为黄土原生垂直节理提供了一份全面的报道,将成为未来研究的一篇很好的参考文献”。论文发表后,受到中国科学院官方公众号“中科院之声”的宣传报道。在董志塬开展的固沟保塬研究工作,得到庆阳市水保局的认可,取得的三项研究成果均在董志塬固沟保塬工程实践中得以采纳,为董志塬固沟保塬工程的规划和实施提供了科技支撑。

代表性论文:

1)       Feng Li, Henry Lin, Zhang Maosheng*, Guo Li, Jin Zhao*, Liu Xinbo.2020. Development and evolution of Loess vertical joints on the Chinese Loess Plateau at different spatiotemporal scales. Engineering Geology, 265,105372

2)       Feng Li, Zhang Maosheng, Jin Zhao*, Zhang Shanshan, Sun Pingping, Gu Tianfeng, Liu Xinbo, Henry Lin, An Zhisheng, Peng Jianbing, Guo Li*. The genesis, development, and evolution of original vertical joints in loess. Earth-Science Reviews, 2021, 214, 103526.

3)       Feng Li, Zhang Shanshan, Jin Zhao*, Zhang Maosheng, et al. The critical mechanics of the initiation of loess flow failure and implications for landslides. Engineering Geology, 2021, 288, 106165.

4)       Jin Zhao, Cui Xinsheng, Yu Yunlong, Chu Guangchen, Feng Li, Peng Jianbing, Lu Dongping. Rainfall infiltration differences between compacted and uncompacted soil on the Chinese Loess Plateau. The 14th Congress of the International Association for Engineering Geology and the Environment, full paper, 2023.

5)       Yang Siqi, Jin Zhao*, Luo Da, Feng Li, Wang Wenlong. Road network expansion and its impacts on landscape fragmentation and gully erosion risk on the Dongzhi tableland of the Chinese Loess Plateau. 2022, under review

6)       金钊,彭建兵,庄建琦, 冯立, 霍艾迪, 穆兴民, 王文龙. 黄土塬沟道侵蚀扩张机理与固沟保塬工程的科学性. 中国科学: 地球科学, 2022, under review.

7)       金钊. 黄土塬-千沟万壑之中的平坦之地. 地球环境学报, 2020,11(1): 119124.

8)       杨思齐, 金钊*, 罗达, 崔新盛, 彭建兵.城市扩张对董志塬沟道侵蚀演化的影响.第四纪研究,2020,40(5):1359-1370.

9)       杨思齐, 金钊*, 余云龙, Henry, Lin. 1975~2015年董志塬土地利用/覆被变化及人类活动影响. 第四纪研究. 2019, 39(6): 1433-1442.

10)    曹国帆, 金钊*, 杨思齐, 张瑞华, 韩浩, 张晶. 60年人类活动对洛川塬典型沟道侵蚀演化的影响. 矿物岩石地球化学通报, 2022, 已录用。

4)毛乌素沙地土地退化与深部氮埋藏

   研究成果:该项研究以黄土高原北部沙区毛乌素沙地为研究对象,较为系统地开展了不同植被覆盖下沙地土壤CO2释放规律及其与环境因子的关系,探讨了毛乌素沙地沙漠化过程中土地退化的机制,发现土地退化的机制为富含养分的土壤细颗粒大量减少,质地粗化;采用环境钻探的方法研究了毛乌素沙地深剖面土壤氮素分布特征,发现沙地深部存在硝态氮迁移和积累的现象。上述研究成果被Science, GCB, SBB, New phytologist, Functional Ecology等主流杂志大量应用,并被荷南乌特勒支大学、香港大学博士学位论文引用评述。有关毛乌素沙地土地退化机制的研究成果和指标方法,得到国内外专家的认可;关于毛乌素沙地硝态氮迁移和深部氮埋藏的研究成果,引起学术同行的关注。

代表性论文:

1)       Jin Zhao, Dong Yunshe, Qi Yuchun, Liu Weiguo, An Zhisheng. Characterizing variations in soil particle size distribution along grass-desert shrub transition in the Ordos Plateau of Inner Mongolia, China. Land Degradation & Development, 2013, 24: 141-146.

2)       Jin Zhao, Zhu Yajuan, Li Xiangru, Dong Yunshe, An Zhisheng. Soil N retention and nitrate leaching in three types of dunes in the Mu Us desert of China. Scientific Reports, 2015, 5, 14222: doi 10.1038 srep14222

3)       Jin Zhao, Dong Yunshe, Qi Yuchun, An Zhisheng. Soil respiration and net primary productivity in perennial grass and desert shrub ecosystems at the Ordos Plateau of Inner Mongolia, China. Journal of Arid Environments, 2010, 74: 1248-1256.

4)       Jin Zhao, Dong Yunshe, Qi Yuchun, Manfred Domroes. Precipitation pulses and soil CO2 emission in desert shrub land of Artemisia ordosica on the Ordos Plateau of Inner Mongolia, China. Pedosphere, 2009, 19(6): 799-807.

5)       Jin Zhao, Qi Yuchun, Dong Yunshe, Manfred Domroes. Seasonal patterns of soil respiration in three types of communities along grass-desert shrub transition in Inner Mongolia, China. Advances in Atmospheric Sciences, 2009, 26(3): 503-512

6)       Jin Zhao, Qi Yuchun, Dong Yunshe. Biomass allocation and net primary productivity in desert shrubland of Artemisia Ordosica on Ordos Plateau of Inner Mongolia, China. Journal of Forestry Research, 2007, 18(4): 298-300.

7)       Jin Zhao, Qi Yuchun, Dong Yunshe. Diurnal and seasonal dynamics of soil respiration in desert shrubland of Artemisia Ordosica on Ordos Plateau of Inner Mongolia, China. Journal of Forestry Research, 2007, 18(3): 231-235.

8)       Qi Yuchun, Dong Yunshe, Jin Zhao, Peng Qin, Xiao Shengsheng, He Yating. Spatial heterogeneity of soil nutrients and respiration in the desertified grasslands of Inner Mongolia, China. Pedosphere, 2010, 20(5):655-665.

9)       金钊, 齐玉春, 董云社.干旱半干旱地区草原灌丛荒漠化及其生物地球化学循环. 地理科学进展, 2007, 26(4): 23-32.

10)    金钊, 董云社, 齐玉春. 综论土壤呼吸各组分区分方法. 地理科学进展, 2006, 25(4): 22-33.

 


科研活动

   
科研项目
( 1 ) 黄土侵蚀灾变机理与固沟保塬工程互馈效应, 主持, 国家级, 2018-01--2022-12
( 2 ) 黄土高原不同生态治理小流域碳氮循环的差异及内在机制, 主持, 国家级, 2016-01--2019-12
( 3 ) 水土流失型氮磷面源污染阻截技术与产品研发, 参与, 国家级, 2017-01--2020-12
( 4 ) 黄土斜坡水力耦合致灾机理与预测模型, 参与, 国家级, 2018-01--2022-12
( 5 ) 人类活动对黄土塬区沟道侵蚀演化的影响与反馈, 主持, 部委级, 2020-01--2024-12

指导学生

现指导学生

杨思齐  硕士研究生  077601-环境科学  

罗达  博士研究生  083001-环境科学  

陈淑敏  硕士研究生  070905-第四纪地质学