青藏高原是全球海拔最高的自然地理单元，也是全球气候变暖最强烈的地区之一。伴随高原隆升而加强的亚洲季风气候的影响，青藏高原具有界线分明及时空相联的植被地理之最：在藏东南分布有全球海拔最高的林线和纬度最北的热带森林，而在高原中西部则分布有海拔最高的高寒草甸和草原。根据湖泊沉积苞粉及钻孔化石推测，在早更新世以前云冷杉和柏木等树种曾在高原中部地区有大面积分布，但现代高原中部地区的植被类型基本上是高寒草甸或草原，由云冷杉和柏木等树种组成的林线主要分布于高原东南部的边缘山地。因此，高山林线和草线的形成和分布与高原过去环境演变密切相关，是理解高原植被演变的基础。在全球变化背景下，定位观测和模拟典型林线和草线的形成和变化机制具有重要的理论和现实意义。该研究方向依托在西藏自东到西已建立的高山林线、高寒草甸-草原、高寒荒漠-草原等生态过渡带长期定位观测研究网络，并进一步采用野外控制实验（海拔梯度双向移植、增温增雨等实验）及生态模型和遥感技术等研究手段，旨在检测典型高寒生态系统结构与功能响应气候变化的敏感性指标及其阈值，验证其水平+垂直梯度分布的生态限制阈值，预测和评估气候变暖下其生产力、物候、物种组成和分布界线（林线、草线等）等变化模式及脆弱性和适应性。

课题组长期从事生物地理与生态过程、全球变化下高寒生态系统适应性和脆弱性研究，较系统地开展了青藏高原植被样带调查以及高山林线和高寒草地的长期定位观测实验；提出了对我国森林植被地带性分布具有指示意义的森林叶寿命指数概念和模型，建立了森林叶面积指数季节动态及地理分异的物候学模型；发现指向夏至日的光周期钟可调控林线树轮生长和养分利用的温度敏感性，明确了极端气候事件与幼苗死亡在控制高山林线位置变化方面的重要作用；发现高寒草甸优势植物展叶期可感应季风雨来临时间，揭示了嵩草/针茅广布优势植物对季风与西风气候效应的物候适应机制及其气候变化响应意义；建立了联系叶碳同位素、叶氮含量和土壤水量平衡的光合生产力机理模型，阐明了高原植物光合生产力与叶碳同位素的关系机理及其全球意义。