2004年4月2日，中国科学院中日科技与经济交流协会、日本地球绿化中心、日本丰田汽车公司以及河北省林业局代表，在北京共同签定了中日共建“21世纪中国首都圈环境保护示范基地”的第二期合作协议。同时，丰田汽车公司生物绿化事业部与中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心签定了第二期合作研究协议。

近十几年来，除黄河断流、长江泛滥以外，中国北方的沙尘天气危害也越来越严重。2000年春天，遭受了12次沙尘暴的侵袭。进入21世纪，已发生了10余次强沙尘天气，殃及北京等地区。地处北京北部的河北省丰宁县是京津地区重要的水源地，也是风沙源头。其中小坝子乡是丰宁县沙化最严重的地区，沙化面积占全县沙化面积的37.5%，其沙漠化的加剧对首都圈环境造成了严重影响。2000年5月12日，朱基总理亲自视察这里，对沙漠化加剧给首都带来的影响表示强烈关注。在国家制定的退耕还林(草)的大计中，提出了首都圈防沙止漠、保护水源，植树造林，建立“绿色水源”的目标。先后开展了“退耕还林还草工程”、“三北防护林工程”、“京津风沙源治理工程”和“21世纪北京水资源保护工程”。中国科学院早在20世纪50年代就非常重视治沙的科学研究，对塔克拉玛干等沙漠进行了全面的系统考察，在宁夏、甘肃、新疆、内蒙古等地建立了治沙实验站，对沙漠化的规律及防治开展了长期的定位研究，积累了丰富的经验。

2001年4月，中国科学院中日科技与经济交流协会、日本地球绿化中心、日本丰田汽车公司以及河北省林业局在北京共同签定了为期10年的中日共建“21世纪中国首都圈环境保护示范基地”的第一期合作协议。在一期项目的实施中，丰田汽车公司无偿资助1.5亿日元的项目资金，中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心(原中国科学院石家庄农业现代化研究所)的科学家与日方专家一起，在河北省有关部门的通力协助下，经过3年的共同努力，取得了可喜的成绩。3年来，克服了1999—2002年的连续降水偏少的干旱气候年型的影响，圆满完成了中日合作协议规定的1 500公顷绿化治理任务；研究、集成并实施的“沙源区干旱坡地和退耕地固沙绿化”等5项配套技术，取得了显著的生态效益和社会效益。同时，在沙化过程、植被恢复过程的研究中取得了重要进展，而且在植物耐旱力测定和经济植物引种、新材料、新技术应用研究等方面都取得了大量数据，沙地侵蚀量监测表明，造林绿化的第二年就可以明显降低风速53%，减少风蚀90%。据丰宁气象部门报告，2004年1—3月份扬沙和沙尘暴次数为零，比2000年同期减少了5次，该项目的实施为首都圈防沙治沙工程的持续发展进行了有益探索。

第二期计划为期3年，仍由丰田汽车公司再次无偿提供1.5亿日元(约合人民币1 300万元)，开展约1 000公顷的植树造林活动，继续为首都圈生态环境建设做出新的贡献。