方向一 高原水文水资源和水生生态环境
（一）高寒水文与水资源高效利用
高原作物与生态保护建设与水文水资源有着非常密切的关系，作物耗水、生态建设中的水科学问题及其研究是生产实践中急需解决的问题。青藏高原独特的地形、地貌和气候条件，使得现代冰川、多年冻土广泛分布。高原气候差异悬殊，东南部处于湿润的季风区，而西北部则处于内陆干旱区，柴达木盆地降水最少，有的地区尚不足20 mm，气候的巨大差异导致高原水文特性与内陆迥异。高原水文学及水资源科学研究内容包括：青藏高原水文与全球变化响应关系、高原气候-水文-径流演化规律；青藏高原寒区生态水文、水文过程-水生态环境的耦合机理及模拟方法；高原作物、生态、环境耗水机理及调控理论；天河动力学、空中调水工程。
开展高原田间土壤水分观测，研究农田水分转化规律和农田高效用水技术；开展高原气象水文过程观测，构建作物生长与水文过程的耦合动态模拟模型；针对柴达木盆地干旱区节水灌溉和土壤次生盐碱化防治等问题，研究田间土壤水热盐运移数值模型；研究农田生态水文过程机理及水盐综合调控技术；基于遥感信息的灌区蒸散发估算与用水效率评价；灌区水资源合理配置技术。
（二）高原水文-生态系统演变与数字三江源研究
三江源地区水文-生态系统演变，关系到我国水资源战略安全。本研究方向的内容包括：建立青藏高原大数据中心，研究三江源地区水文-生态系统空间信息动态获取与数据集成技术；三江源地区水资源、生态环境、地形地貌等方面的历史变迁特征及现状特征；三江源地区水文-生态系统耦合模拟技术；气候变化与人类活动下三江源地区水文-生态响应关系；三江源地区水源涵养与生态保护措施及其效果评估；数字三江源的应用基础理论、构建和关键技术研究与应用。
（三）高原水生生态环境监测和水生生物资源保护恢复
1. 水生生态环境监测和影响评价
青藏高原河流、湖泊、湿地等水域水体质量检测和水生生物种类、资源量和多样性监测；水生生态系统结构和功能；水生生态系统演替规律。筛选出水生态环境指示物种和生物标记物，为客观评价高原水生生态环境奠定基础。
2. 青藏高原土著鱼类适应机理研究
针对青藏高原高寒、低氧的独特气候环境特点，结合实验室低氧、冷处理等方法，开展转录组的测序，从基因组水平扫描低氧、寒冷诱导表达基因，探讨土著鱼类对高海拔低氧和寒冷的适应机制。筛选出与土著鱼类低氧、寒冷相关的主要基因，揭示对高海拔低氧和寒冷的适应机制，为高原土著鱼类的人工驯养和遗传繁育提供理论依据。
3. 青藏高原土著鱼类人工增殖放流及保护生物学研究
开展三江源区土著鱼类分布、资源量、“三场”调查工作；客观评价人类活动、入侵种对土著鱼类的影响；实施人工繁殖、评价人工放流效果；监测各物种种群动态等工作。通过对土著鱼类分布区域的实地调查和检测，获得有关繁殖场、栖息地和资源量的第一手资料，评价人类活动、入侵种对土著鱼类的影响；建立主要濒危土著鱼类亲鱼培育、人工繁殖的技术方案，评价人工放流效果，为保护三江源区土著鱼类资源的恢复和保护提供科学依据。
4. 青藏高原冷水鱼养殖、高原虾蟹养殖产业化关键技术研究
针对高原冷水鱼、高原虾蟹养殖生产种苗制备、饲料开发研究、生态安全评价、养殖模式研究不足的现状，开展冷水鱼亲鱼培育、倍性育种、饲料配方研制、疫病防治技术和养殖模式研究。制订高原主要冷水鱼种苗制备的技术规范；建立主要冷水鱼营养需求标准；取得倍性育种的基本参数；筛选含有当地饲料原料的饵料配方。针对高原鱼虾蟹疫病特点，开展主要疫病，如水霉病、寄生虫性病、细菌性病的防治研究，建立高原鱼虾蟹主要疫病防治体系。
方向二 高原生态系统功能及演替规律研究
（一）高原生物多样性保护与特色生物资源利用
1. 高原生物多样性监测、价值评估研究
以高原地区的生物多样性保护优先区域为研究对象，从不同层次监测生物多样性，研究及规范监测方法，分析高原生态系统特征，分析高原生态系统价值，为高原生物多样性保护提供技术支撑。
2. 高原生物多样性安全和保护研究
从青藏高原生物多样性威胁原因进行研究，分析人类活动、自然因素对优先保护区生物多样性的影响，优先保护区生境丧失对环境指示物种的影响，人类活动对生态系统功能和生物多样性的影响，生态移民对生态系统的影响，评价及预测生物多样性威胁趋势，为高原生物多样性保护提供理论依据。
3. 高原特色生物资源保护与利用
在摸清关键生物类群的成种模式、濒危机制的基础上，充分采用多种现代科学技术和手段，研究关键生物类群的遗传多样性、化学多样性，以及两者的相关性，同时进行资源生物活性物质的分离、提取、结构鉴定及其构效关系、功效评价研究，以及次生代谢产物生物合成途径和基因调控研究、微生物转化研究，为关键生物类群的保护和合理利用奠定基础。
（二）高原生物对极端环境适应机制的研究
1. 极端环境特有生物物种的系统进化和濒危机制研究
从形态学、细胞学、分子生物学等不同角度，研究极端环境下生物种群的基因流和遗传结构式样、物种的形成和多样化方式，系统地研究高原生物的物种起源、成种模式、生物多样性以及进化历程，揭示极端生境下物种的迁移途径、种群历史动态，探讨优势和关键物种地理分布格局形成的历史成因和机制，探讨生物在极端生境下适应与进化的分子机制和濒危机制。
2. 极端环境下生物的基本生命活动规律和适应机理的研究
采用野外观察和实验室研究相结合的方法，研究动物对高寒、低氧的生理应答，探讨极端生境下生物的生态适应，如动物行为过程、种群调节、婚配制度、觅食行为和栖息地选择等的特征与应答；植物生殖分配、传粉机制、繁育系统和繁殖保障等。从表观遗传学、遗传学、分子生物学、蛋白组学等不同层次，来研究青藏高原地区植物进化与适应性的分子机理，探讨植物代谢、光合作用和次生代谢产物在极端环境下的变化趋势以及对极端环境的响应机制。
3. 极端环境下生物抗逆基因的进化、表达调控研究及基因资源利用
利用极端环境下的特殊生物材料，研究与环境耐受性（抗低氧、低温、干旱、盐碱等）相关基因的进化、表达与调控，揭示极端环境条件下生物耐受（抗逆）性形成的分子信号转导通路。利用转基因、体细胞克隆等技术，结合常规与分子育种手段，促进动植物遗传改良、新品系培育与特殊基因资源的利用。
（三）高原生态系统的演替、评价、修复与管理
运用生态系统科学的原理与方法，结合遥感、地理信息系统和综合分析等手段，研究青藏高原不同生态系统（湖泊、湿地、草地等）的结构、过程及其空间分布特征，评价不同生态系统类型生态服务功能、生态敏感性特征和抗干扰能力，建立人类活动和气候变化影响下生态系统时空动态模型，研究高原主要生态系统类型维持机制、演变规律和退化机理。评价生态系统在区域社会经济发展中的作用和重要性，进行生态功能区划分，为青藏高原资源合理开发利用，生态环境保护与建设和可持续发展战略的实施提供科学依据。
1. 高原生态系统演替规律研究
从地貌学、水文学、生态学、土壤学和生物学等学科上开展地面调研，样地取样，结合数学方法进行生态系统分类的研究；开展湿地、草地不同生态系统结构与功能，生态系统内部的各种转化过程，湿地、草地与其环境之间的物质交换过程，湿地、草地生态演替过程与特征研究，利用GIS技术，解译青藏高原近40年来不同类型生态系统的动态变化和空间分布
2. 生态系统评价与管理
采用能值分析法、物质量评价法和价值量评价法对湿地、草地生态服务进行价值评估，在生物多样性保育、发展农业和水产业、改善水质、控制洪水和补充地下水等方面，进行湿地、草地单一目标的管理，通过生态系统结构、过程分析，生态系统服务及其价值化评估，系统管理方式等方面进行管理研究，寻求湿地、草地可持续发展之路。
3. 生态系统保护和修复
开展不同生态系统恢复的生境诱导技术，生态系统重建的人工辅助技术，生态系统维持技术，生态恢复过程技术参数律定等方面的研究，并对生态修复效果进行评价。
方向三 高原作物与牧草种质资源利用与创新
（一）高原作种质资源创新与利用
1. 作物种质资源的发掘、评价与保护
对青藏高原具有抗逆、优质、高产等小麦族作物（青稞、小麦）、油菜、冷季豆类、马铃薯等作物的栽培种、农家品种和近缘野生种进行广泛收集，对收集到的各作物资源进行抗逆性、生育期、品质、农艺性状等方面的鉴定。利用现有的“国家作物种质资源库青海复份库”保存收集到的资源。
2. 作物种质资源创新
利用远缘杂交、理化诱变、细胞工程和分子生物学等技术手段对青藏高原现有油菜、麦类、马铃薯和冷季豆等种质资源进行改良和创新，一方面拓宽其遗传基础，另一方面把优良基因转移到栽培种中，创造具有抗逆（抗旱、抗寒、抗病虫）、早熟、优质（双低春油菜、高淀粉马铃薯、高β-葡聚糖青稞、高蛋白质冷季豆）等特性的高原作物新资源。
（二）高原作物新品种选育
1. 高原作物比较基因组学研究
对于春油菜、春麦类、马铃薯、冷季豆等高原作物在典型高原生态条件下和非高原生态条件下形态差异、品质差异、基因组差异和基因表达差异进行分析。利用分子生物学手段揭示高原作物与高原逆境协同进化的内在机制。
2. 多抗适应性广和专用型高原农作物新品种的选育
利用当地野生白菜型油菜资源和当地现有甘蓝种间杂交重新合成甘蓝型油菜，应用分子生物学技术进行高原春油菜遗传与进化研究。在此基础上，培育具有抗旱、抗寒、抗耐病虫害、抗倒、高产、优质等性状的高原农作物新品种。根据各个作物不同特点，制定各自的选育标准。
3. 生物技术辅助选择育种
通过建立作图群体，利用多种分子标记技术对春油菜早熟、多室，青稞高β-葡聚糖含量，马铃薯高淀粉等性状以及各种作物抗旱、抗寒、抗虫等性状进行基因或QTL定位，构建遗传连锁图谱，并通过图位克隆或RACE-PCR技术对相应片段进行克隆、测序和功能验证。
（三）高原牧草抗逆性优异种质资源的创新与利用
1. 牧草种质资源与新品种选育
广泛开展青藏高原地区不同生态区域优良牧草种质资源材料的收集工作，重点对禾本科披碱草属、早熟禾属、羊茅属、碱茅属、赖草属等，豆科野豌豆属、锦鸡儿属、萹蓄豆属等属种的收集工作，在适应区域建立种质资源评价圃，对收集材料开展资源评价工作，对表现优异的材料，重点开展抗逆性评价，筛选优异种质材料。通过常规育种技术，结合转基因技术、分子标记辅助选择技术，结合常规育种方法，培育优质高产、耐盐碱、耐旱、耐寒、抗病虫等特性的牧草新品种（系）。
2. 新品种高产稳产关键技术、集成与示范研究
对优良牧草新品种从提高出苗率、高产稳产、水分调控、适时收获等方面开展关键技术研究，提出不同区域新品种推广种植模式；建立三级良种繁育体系，加强良种繁育基地建设；在高寒牧区建立优质高效饲草料生产基地，加强科技投入，实现标准化、规模化和机械化饲草料生产。在草产品收获、加工、贮藏等方面开展深入研究，并开展草粉、草块、草饼等相关草产品研发，提高草产品附加值。
3. 高原天然草地资源与土-草-畜营养动态评估
针对青海高原草地广阔，草地畜牧业为主的特点，应用系统营养学的理论，以高原放牧系统中的土-草-畜为研究对象，对该放牧系统中营养物质流与能量流变化规律进行深入研究。采用3S（GPS、RS、GIS）技术，结合土壤、牧草、家畜成分实测，饲草营养价值综合评价等生态营养学的新技术与新方法，为高原放牧系统草地资源动态变化研究提供基础数据，建立该区域草地土-草-畜营养动态监测数据库，解决对草地系统营养状况和载畜量的实时动态监测与评估问题，为系统平衡提供基础数据支撑。
系统开展天然草地合理利用、饲草基地建植技术、饲草料资源高效利用技术、藏系绵羊和牦牛冷季补饲及育肥技术等生态畜牧关键技术研发、集成与示范，构建高寒草地生态畜牧业新模式，为青藏高原区域生态安全、畜牧业可持续发展提供科学依据和技术支撑。
