中国东北地区是全球范围内短时限、人类活动高强度作用的典型地区。由于大规模的人类活动，该地区资源环境发生了巨大变化。土地资源动态与生态环境的变化特征与驱动因素是东北地区人地关系研究的核心科学问题。然而，区域尺度、长时间序列的系统分析比较缺乏。本项目研究始于2001年，在973项目、国家基金、中科院重大项目等的支持下，系统揭示了东北地区土地资源动态及其驱动力、黑土农田土壤碳汇效应、内陆水体水质参数变化特征与生态环境宏观变化趋势，为东北地区土地资源合理利用、生态系统管理和环境保护提供了重要的理论依据。主要科学发现点如下： 

   （1）从区域尺度揭示了东北地区长时间序列土地资源时空特征与驱动力。发现东北地区土地资源变化总体特征为：林地、草地与湿地退缩；耕地与城市用地快速扩张；沙地盐碱地持续增加。阐明：人口增加和土地开发政策分别是土地资源变化的最直接因素和最重要因素；潜在蒸散量增加、气温上升和风速下降是草地和湿地被开垦的重要前提条件。 

   （2）阐明了东北黑土区土壤生源要素的空间变异规律与土壤碳汇效应。有效解决了黑土空间边界不确定的问题；揭示了有机碳与含水量的耦合关系对土壤辐射传输影响的光学机理；明确了东北黑土区土壤C、N、P等的空间变异特征，发现坡度和土壤母质在区域尺度上对土壤生源要素具有显著影响；揭示了过去20年黑土区玉米带农田土壤的碳汇效应。 

   （3）揭示了东北地区浅水湖泊光学活性物质生物光学传输机理，阐明水体总氮、总磷的光学遥感基础。获得高悬浮物水体藻类生物光学分析解；发现内陆水体富营养化与光学活性物质之间的耦合机制；提出内陆水体总氮、总磷反演新方法；阐明了营养盐空间反演的光学机理，发现营养盐与藻类及悬浮物的空间耦合关系。 

    (4）揭示了东北地区生态环境宏观变化趋势，在国内率先提出低碳城市建设对策与湿地恢复空间决策支持模型。发现过去30年东北地区植被NPP呈显著上升趋势，21世纪初以来的生态环境建设提高了植被覆盖度；率先提出"世界特大城市作为温室气体排放的重要源头，也能够成为低碳城市的先行者和实践者"，首次建立退耕还湿的空间决策支持模型。 

    研究成果获吉林省自然科学二等奖，以第一作者发表在世界顶级期刊《Science》；得美、英、德等多位国际知名地学专家的高度评价，有关成果被《中国科学基金》报道。