一、研究背景与科学问题

生物地球化学循环指生物所需要的化学元素（碳、氮、磷、硫、硅等）在生物体与外界环境之间的转运过程，地球上几乎所有重大现象和过程都离不开生物地球化学循环，如全球变暖与碳循环、水质恶化与氮磷循环等。青藏高原是世界屋脊、亚洲水塔，是地球第三极，是我国重要的生态安全屏障、战略资源储备基地。以青藏高原为核心的第三极是全球气候变暖最强烈的地区，也是未来全球气候变化影响不确定性最大的地区。本团队面向国家重大需求，研究青藏高原地区气候环境变化与生物地球化学循环的前沿科学问题，旨在阐明极端环境多圈层物质与能量循环过程及其与气候环境变化的耦合机制，评估全球变化对生态系统关键过程、生态安全和人类健康的影响，为国家重大决策提供科学支撑。

二、研究方向

1.气候变化对青藏高原冰川生态系统的影响

探究气候变化背景下，冰川退缩加速、冰川前缘裸地扩大、水热条件变化及与外界环境相互作用增强所导致的微生物群落及功能变化，利用基因组学、原位通量监测、及模型构建等研究方法，探究其对冰川-冰川前缘复合生态系统生物地球化学循环的影响。

2.青藏高原湖泊碳源汇功能及其环境和生物驱动机制

青藏高原是地球上海拔最高、数量最多、面积最大的高原湖群区，高原湖泊碳源汇功能对我国双碳目标的实现具有重要意义。通过基因组学、通量监测、同位素标记和微宇宙培养等方法，探究驱动湖泊碳循环的微生物功能，并揭示气候变化对高原湖泊碳源汇功能的影响。

3.第三极微生物的极端环境适应机制研究及微生物资源挖掘、整理与应用

第三极的特殊环境铸就了其独特的微生物多样性和功能，通过传统和高通量培养方法，分离收集冰川、冻土及湖泊微生物，获得生态系统核心功能（如固碳、固氮）和复杂有机质降解能力（包括自然和人工合成有机物）微生资源，构建第三极极端环境微生物种质资源库；结合基因组测序和实验室培养实验，发掘、利用珍贵微生物资源。

4.青藏高原厌氧碳循环过程机制研究及厌氧菌种资源库构建

青藏高原多年冻土、湖泊、湿地与河流广布。深层多年冻土、湖泊河流沉积物和湿地是青藏高原的重要碳库和温室气体甲烷的重要排放源。青藏高原深层多年冻土等典型厌氧生境碳循环将如何响应全球气候变化是一个重要的科学问题。微生物是青藏高原厌氧生境碳循环的核心驱动力，因此，本研究方向将综合利用地球化学手段（如稳定同位素示踪）和现代分子微生物生态技术（如宏基因组和宏转录组），揭示青藏高原厌氧环境核心微生物的种类、功能、时空间分布特征及其关键调控因子。同时，结合厌氧操作技术，富集、分离和纯化青藏高原典型厌氧环境特殊厌氧极端微生物类，构建三极极端环境厌氧微生物种质资源库。

5.病毒介导青藏高原冰冻圈碳循环过程的机制

病毒是介导青藏高原冰川、冻土、河流和湖泊等关键生态系统碳循环过程的重要因子，本研究方向将采用宏病毒组、流式细胞仪和荧光显微技术与病毒分离培养和诱导等手段相结合的研究方法，阐明病毒在青藏高原厌氧碳循环及其响应全球气候变化过程中所发挥的关键作用。

6.高寒流域碳水循环模型构建

水体碳循环是陆地碳循环的重要组成部分，但现有模型不能满足高寒流域水体碳循环模拟的需求。本研究方向将考虑冰川、冻土、湖泊等冰冻圈要素，基于自主研发的流域建模框架构建陆地-水体耦合的青藏高原碳水循环机理模型，模拟冰川、冻土、湿地、河流和湖泊碳储/碳通量的时空变化，以更准确地估算高原碳汇量及其变化趋势。

7.面向生物地球化学循环的时空数据挖掘

数据驱动型科学发现正在成为新的科学研究范式。在生物地球循环研究中，遥感、宏基因组等数据不断积累，为数据驱动型科学研究提供了前所未有的机遇。本研究方向将采用人工智能/机器学习方法，分析碳氮循环相关关键要素的时空分布模式和驱动因子，挖掘大数据中蕴含的规律和知识。

三、招生需求专业

1.生物/环境类：生物科学、生物技术、生态学、水生生物学；环境科学、环境工程；生物信息学；病毒学

2.地理类：地理信息科学、水文与水资源工程、自然地理与资源环境