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黃河小浪底森林生態系統定位研究站


黃河小浪底森林生態系統定位研究站以原“黄河小浪底森林生态系统效应监测站”为基础,始建于1999年,2005年成为中國森林生态研究网络(CFERN)成员站,受国家林业局科技司直接领导,挂靠中國林业科学研究院林业研究所。本站现有固定研究和工作人员17名。已建1座980m2的综合实验楼、40余套(件)仪器设备。在科学研究、观测设施建设及使用、维护方面等方面均具有比较雄厚的技术力量。经过多年的建设及运行,在生态系统定位研究站的建设及日常管理方面取得了丰富的经验。以本定位站为平台,已完成省部级以上课题20余项,取得近20项科研成果。在国内外核心上發表論文120余篇,出版专著4部。

一、站區地理位置與自然條件

黃河小浪底森林生態系統定位站位于河南省濟源市省黃河小浪底庫區境內,地理坐標中心地理坐標:北緯35°01′、東經112°28′。站區面積7200.0多公頃。地處黃河中遊,緊連太行山。屬暖溫帶大陸性季風氣候。主要植被類型:闊葉林、針葉林、灌叢和草叢;主要土壤種類:棕壤和石灰岩風化母質淋溶性褐土。主要生態系統類型:山地人工林生態系統、低丘農林複合系統。區域代表性:華北山地暖溫帶亞濕潤地區。

 二、建站目標與任務

(一)總體目標與任務

將小浪底生態定位站建成一个国际影响力的野外长期定位监测基地、先进科技成果实验示范基地、优秀科研人才培养基地和高度开放的学术交流基地。

(二)具體目標與任務

(1)建先進長期定位監測基地,爲我國森林生態系統研究網絡提供基礎數據

將小浪底定位站建成設施齊備、通信和交通便利、具有國際影響力的暖溫帶山地生態系統野外長期定位監測基地,爲我國森林生態研究網絡提供基礎數據;

(2)開展基礎及應用基礎研究,服務區域及地方生態與經濟建設

依托定位站,開展恢複生態學及生態系統管理學等研究,試驗示範華北山地植被恢複與重建綜合技術,服務生態建設工程及小浪底水利樞紐工程。

 

三、研究隊伍及專業背景

站    长:孟 平  博士/研究員

副 站 长:张劲松博士/研究員、樊巍博士/研究員

其他主要成员:万贤崇博士/研究員、高喜荣高工、李春友博士/教授、孙守家博士/副研究員、高峻博士/副研究員、陆森博士/副研究員、同晓娟博士/副教授、桑玉强博士/副教授、王齐瑞博士/副研究員、黄辉博士/助研、何春霞博士/助研、郑宁博士/助研、杨海清博士/助研、贾长荣工程师

研究隊伍專業背景涉及森林生態學、森林培育學、應用氣象學、土壤學、森林經理學、水土保持學、植物生理學等相關學科及領域。

四、 研究方向、研究内容及成果特色

(一)研究方向

  • 生態系統學:重點研究黃河中遊及華北山地人工林生態系統、農林複合生態系統結構與功能,生態系統管理及可持續發展模式;
  • 林業生態工程學:重點研究黃河中遊及華北山地農林複合系統構建與種間調控技術、暖溫帶山地植被退化和恢複的機理及技術,試驗示範當地天然林保護工程、退耕還林工程等重點工程綜合配套技術;
  • 農林氣象學:重點研究黃河中遊及華北山地不同土地利用方式的碳平衡過程、人工林生態系統水分利用特性及調控機制、大型水利樞紐工程氣候效應及其對農林業生産的影響;

(二)主要觀測及研究內容

利用先进的观测技术和方法,采用全国森林生態定位站统一规范化的观测技术规程与方法,观测黄河小浪底地区人工林生态系统及农林复合系统的气象/气候、水文、土壤、植被等。目前重点研究内容:

  • 低丘山地植被恢複與重建機制及技術

  • 人工林生態系統水碳通量及利用特征

  • 山地不同土地利用方式碳儲量與碳平衡

  • 山地不同土地利用方式土壤痕量溫室氣體源/彙

  • 人工林水分承載力觀測與計量

     

    (三)成果特色

  • 爲中國森林生態系統定位研究網絡提供數據和信息,進一步完善我國森林生態觀測網絡體系,並可爲定量評估大型水庫對氣候變化的影響提供基礎數據。
  • 對研究暖溫帶山區人工林生態系統及農林複合系統具有十分重要的科學價值。
  • 對林業生態工程建設及農業産業結構優化措施具有重要的指導作用。

 

五、台站基本建設情況

本定位站經過多年的努力和建設,目前已具備一定的野外生態觀測、分析設備和試驗條件。已建1座980m2的綜合實驗樓、12個地表徑流場、40余套(件)儀器設備。另有40個有關土壤水分、植被動態、養分循環、樹木蒸騰等定位觀測樣地,樣地面積約800m2

主要儀器設備清單表

名稱

主件産地

數量/套(件)

水熱碳通量自動綜合觀測系統(觀測塔高度:36m)

美國、芬蘭等

1

光譜儀

美國

1

紅外熱像儀

瑞典

1

氣象自動觀測站

美國、芬兰、英国等

2

森林微氣象自動觀測系統

美國、芬兰、英国等

4

碳氫氧穩定同位素野外在線觀測系統

美國

1

大尺度水熱通量觀測系統

中國、德國

1

光合分析儀

美國

1

穩態氣孔計

美國

1

土壤呼吸自動觀測系統

美國

2

植物冠層分析儀

美國

1

土壤及植物養分分析儀(流動分析儀)

荷蘭

1

植物根系動態監測系統

美國

1

土壤水分觀測系統

德國

2

土壤溫度及濕度自動觀測系統

美國、芬兰、英国

5

土壤二氧化碳濃度自動觀測系統

美國、芬兰

1

樹木液流&蒸騰自動觀測系統

美國、中國

5

大型稱重式蒸滲儀

中國

3

步入式智能人工氣候室

中國

3

氣相色譜儀

美國

1

氫氧穩定同位素分析儀

美國

1

六、科研工作及取得成果情況

(一)承擔的科研項目

到目前爲止和,以本定位站爲平台,已完成國家科技支撐/攻關課題、國家自然基金項目等課題20余項。現正承擔10余項國家級科研項目,包括:2項科技支撐課題、4項國家自然基金項目、林業行業公益科研課題等。

(二)取得成果情況

1、已獲取的基礎數據

本站基礎數據包括以下4類:

(1)第1數據集:包括生態站開展的生態系統結構功能研究所要求的基本生態要素的長期定位觀測數據。目前已有氣象因子、土壤濕度及溫度等基礎觀測數據。數據積累年限10年多。

(2)第2數據集:生態過程研究所需要的數據,包括:土壤-生物-大氣中的水熱碳循環、養分循環、能流過程等數據;數據積累年限9年。

 (3)第3數據集:生態站所在地區的社會、經濟指標及示範區的基礎條件方面的數據,數據積累年限8年多。

(4)第 4数据集:研究课题产生的数据,主要包括研究课题中产生的可供公共享用的数据、研究成果中的结论性数据。数据积累年限12年多。

2、取得研究成果及其推廣應用情況

取得20余项科研成果,含3项省部级科技进步奖、6项软件登记、4项地方标准、1项实用新型专利和2项国家发明(申请)专利、1项国际发明(申请)专利。已出版专著4部,在《Atmospheric Environment》、 《International Journal of Climatology》、、《Agricultural and Forest Meteorology》 《Journal of Hydrology》、《Plant Soil》、《agricultural water management》、《Acta Meteorologica Sinica》、《生态学报》、《农业工程学报》、《林业科学》等學術期刊發表論文100余篇。在华北山地南端人工林生态系统碳交换及碳汇能力、耗水特征、农林复合系统种间水分关系、树木液流&蒸腾测算误差校正技术体系等研究方面已取得重要进展。

相關成果在河南省濟源市尤其是小浪底庫區及臨近的太行山低山丘陵區植被重建、森林生態系統經營與管理中得到推廣並轉化爲生産力,爲山區脫貧致富提供了有力的科技支撐。

3、人才培養

本站地理位置與植被類型獨特,研究內容多樣,且試驗條件優越、交通便利,爲科研及教學實習提供良好的生活及科研條件,吸引了科研院校學生完成學位論文。已培養6名博士生、10名碩士。目前,在讀博士後1名、在讀博士生8名、在讀碩士生4名。

4、學術考察與交流情況

自2000年來,累計到站考察交流的國內外專家達250多人次,訪問專家專業背景涉及林學、農學、生態學、氣象學及植物學等相關學科。

 

七、發展規劃及設想

根据CFERN总体目标,全面考虑小浪底地区地理、气候、土壤、地貌植被等自然条件及社会经济状况,结合国际科学前沿和国家林业建设需求,把握国际资源环境监测与管理体系区域化、综合化、系统化和交叉渗透的大趋势,黃河小浪底森林生態系統定位研究站未来5-10年发展规划/设想如下:

(1)進一步完善組織結構及管理措施

依据科学技术部、国家林业局、中國林业科学研究院、CFERN等有关野外定位研究站相关管理条例进行管理,制定完善的组织结构及管理措施,具体如下:① 实行站长负责制,副站长协助站长工作;② 成立技术组、信息组、后勤组、财务组、综合协调组,建立内部规章制度,明确各小组职责;③ 建立學術委員會, 对定位站学科发展方向、研究方向和研究目标进行审查、评议,听取站建设年度报告和科研工作进展汇报,对成果水平、开放水平、人才培養,國際合作与交流以及管理等方面的工作进行检查和监督;④经费将实行专款专用,公开、公正和透明的原则,由站长负责,學術委員會检查监督,严格执行国家和實驗室有关财务管理的要求。

(2)進一步加強運行機制建設

實行“開放、流動、聯合”的運行機制,吸收先進思想,吸引高層次科技人才,提高工作水平。

人员开放:实行客座研究員制度,吸纳优秀专家来站短期工作;根据研究项目计划需要招聘临时研究人员,实行合同制管理;

設備開放:各種試驗儀器設備實行專人制度化管理,開放使用的原則。研究人員和國內的其他研究人員均可以申請使用,由專門管理人員統籌安排使用。

數據開放:重視各種科學實驗數據的獲取和積累,並制定專門的數據管理、開放和共享制度;

課題開放:通過各種渠道申請課題,注意站內外研究力量共同爭取研究課題,拓展的研究思路和研究方向。設立開放基金課題,鼓勵國內外的優秀研究人員申請。

(4)進一步加強監測力量建設

將定位站建設成爲具有國際先進水平的暖溫帶山地人工林生態系統及農林複合系統野外長期定位觀測基地;按照國家野外研究站的觀測標准和要求,爲相關部門提供基礎數據。

(5)研究定位及成果

面向國家需求,爲推動地方生態與經濟發展做貢獻;面向國際科學前沿,出一流成果。依托定位站,發表學術論文60篇以上(SCI收錄20篇以上),培養研究生20名以上。

(6)應用示範

結合當地的社會、生態及經濟發展現狀,進一步深入開展山地植被恢複技術、複合農林業配套技術的試驗與示範研究。

(7)最終目標

將定位站建設成爲高水平的森林生態系統定位研究基地、優秀人才的培養基地、高度開放的學術交流基地。