地球关键带 (Critical zone)研究是美国国家研究理事会在2001年提出的21世纪地球系统科学前沿方向，孕育着重大发展机遇。据最初的界定，地球关键带就是地球近地表的异质性环境，包括陆地表层、河流湖泊、海岸带及近海海域等，是人类生息和活动的主要空间，因其在功能上很关键，所以称其为“地球关键带”。然而，截至目前，关键带研究发展的最显著特征，是在全球范围内初步建立了观测台站网络体系，基于台站观测形成了大量关于局地关键带结构、过程、演化和模拟等方面的研究成果，在垂直方向上限于植被冠层到地下水含水层的层次，水平方向主要限于100km2以下的观测研究范围。所以，既往的研究对关键带功能和区域以上大尺度空间异质性等问题缺乏足够的重视，尚不能很好地服务于关键带可持续发展与管理的社会需求。
傅伯杰团队瞄准这一学科发展的薄弱环节进行了系统探索。面向关键带可持续性的科技需求，提出：1）要拓展关键带的边界和研究维度；2）关键带的生态环境服务应该作为核心科学议题纳入研究体系；3）加强与管理决策相关的时间尺度下的深度耦合研究，包括结构-过程-功能-服务的耦合及多学科的交叉与集成； 4）将景观多功能性的研究和关键带研究相结合。而区域关键带空间异质性和类型学的研究可以作为推进上述研究的重要途径。进而，他们以我国黄土高原地区为例，构建了区域关键带类型划分的指标体系和方法框架，将全区划分出了8类关键带系统，这种系统划分对于关键带空间格局的认识、不同关键带之间相互作用及优化关键带观测网络布局具有重要意义。上述研究成果得到了国家自然科学基金委员会中英关键带重大国际合作项目的支持（资助号：41571130083），相关论文发表在Environmental Science & Technology和National Science Review上。系列文章链接如下。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.7b02677
https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwy003/4794955
https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwy147/5210106