2012年，孙鸿烈领导的中国生态系统研究网络的创建及观测研究和试验示范，获得了国家科学技术进步一等奖。
1988年，中国科学院前瞻性地创建了中国生态系统研究网络（Chinese Ecosystem Research Network，以下简称CERN），打破此前的野外观测研究站各自分散活动、各自为战的局面，建立了统一观测指标、统一技术规范、统一观测的联网研究的科技创新模式。经过中国科学院的21个研究所，千余位科技人员20多年艰苦努力，建成了一个涵盖我国主要生态系统类型标准化、规范化、制度化的生态系统研究网络。党的十八大提出生态文明建设的战略任务，这项工作正是践行生态文明建设的一项重要行动。
孙鸿烈介绍，上个世纪五六十年代中国科学院的一些生态观测研究站各自为战，单独开展观测和研究工作，观测指标、方法和仪器都不一样，没有形成统一的观测和实验技术标准，所获得的数据和研究结果也无法对比分析。
“单个生态站观测研究可以说明其所代表的生态系统问题，但是很难用来做区域和国家层面的对比研究，只有将单站研究结果提高到区域层面，才会在国家、甚至全球的生态系统的管理中发挥出更大的作用。”孙鸿烈说。
可资金不到位，网络也建不起来。时任中科院副院长的孙鸿烈做了个大胆的决定：向世界银行申请贷款，总共1550万美金。“借这么多钱以后可怎么还啊”，有人质疑。“十年八年后慢慢还，先借到钱干起来再说”。后来世行认定这是个公益性的研究，借款就免还了。
如今，CERN已建立42个站，5个学科分中心和1个综合中心，涵盖农田、森林、草地等主要类型生态系统，成为我国第一个生态监测研究网络。
按孙鸿烈等早期探索者的规划，将“监测、研究、示范”确定为CERN的三大基本任务。经过20多年，CERN走过了系统设计、基础建设和运行提高三个发展阶段，实现了中国生态系统研究网络系统设计理念和技术集成创新，生态系统科学研究的重大理论创新，生态建设、保护、治理、修复模式的集成创新。
水土流失严重的黄土高原，如何保持水土？CERN的安塞、长武等站，在几十年的试验研究基础上，1999年向国家建议，黄土高原上退耕不只是还林，许多地区应该还草，这一建议被国家“退耕还林（草）”政策采纳，成为黄土高原水土保持的重要政策措施。
孙鸿烈还提出了生态建设中充分利用自然修复能力的概念。他认为，在黄土高原等半干旱区，有些陡坡种树或种草都会有人工干预，反而会加重水土流失，只要将其封育起来，就会自然地恢复植被，这在我国的生态治理中具有重要作用。
CERN不仅为生态系统建设提供长期决策支撑，其研究也在应对突发自然灾害中发挥了重要作用。2008年南方发生罕见冰灾，江西千烟洲生态站和湖南会同生态站的科研人员，立即对森林生态系统的受损开展调查与评估工作，并根据长期的观测研究成果，设计生态恢复模式，为南方多省的受害森林生态系统恢复提供了科技支撑。2008年汶川地震后，四川省茂县站考察了震后不同地形受损情况，编制了《四川省汶川地震灾区生态环境恢复重建规划》，对恢复植被提出了有价值的建议。
如今CERN已经成为国际长期生态网络建设的引领者，被国际长期生态学研究网络主席Terry Parr认为是国际长期生态系统监测和研究的成功范式。
孙鸿烈说，为了更好监测我国的生态环境，CERN还需加强生态站布局，青藏高原等一些区域现有的生态站数量不能满足对复杂生态系统监测的需求；此外，生态站科学研究的深度还有待加强，要加强对重大生态理论和重要生态规律的深入探究。当时向世界银行贷款干这件事，就是感觉到随着我国社会经济的发展，不去研究生态系统如何合理利用、如何保护和恢复是不行的。