实习三森林生态系统长期定位观测研究站.docx

1、实习三森林生态系统长期定位观测研究站实习三 森林生态系统长期定位观测研究站(LTER)考察一、 实习目的意义：系统了解森林生态系统定位研究的目的意义、研究容和研究方法二、 实习容：1. 森林生态系统定位研究目的意义、我国森林生态系统定位研究站台的分布及参与的大型课题研究项目。2. 森林生态系统生产力研究3. 森林生态系统养分循环研究4. 森林生态系统水分特性研究5. 森林生态系统小气候观测与研究三、 实习地点：林业大学下蜀森林生态系统长期定位研究站（空青山）四、 实习报告编写森林生态定位站简介 森林生态系统定位研究工作从上世纪60年代开始，已经经历了40多年的发展历程。在揭示森林生态系统的结构

2、和功能及其与环境之间的关系，监测人类活动对森林生态系统的冲击与调控过程，建立森林生态环境动态评价和预警体系，为森林资源保护与合理利用、社会经济发展以及环境建设提供理论基础，为国家可持续发展的宏观决策提供科学依据，引导我们更有依据、更科学地改善生态环境等方面发挥了十分重要的作用。 一、下蜀林场的生态定位站概况（一）背景介绍 下蜀林场的生态定位站于1986年正式建站，是我国第一个城市森林生态站。本站位于长江下游省宁镇山脉东段丘陵区（如下图）。代表区域为江淮平原丘陵落叶常绿阔叶林及马尾松林区，具有北亚热带向暖温带过渡的典型植被类型。常见植物有栓皮栎，麻栎，枫香，枸骨，冬青等，其大致形成五个森林群落，

3、依次为毛竹林，栓皮栎、麻栎林，松林，杉木林和板栗林。（2）硬件设施 长江三角洲森林生态站拥有定位观测铁塔（高30m）1个，碳通量观测系统1套，小气候观测站4个，标准径流场6个，测定森林结构与生物多样性变化的固定样地11块，测定森林水分循环和养分循环的固定样地4块，以及60m2的野外观测用房和100m2的档案室和资料室。其中，径流场主要用于测定林中的地表径流与地下径流的速度与方向，而小气候观测站则是测定林分中的湿度与温度状况。（3）科研成果 近五年来，积累了200多万个野外观测数据，撰写研究论文40多篇，其中在SCI发表3篇，在生态学报、应用生态学报、生态学杂志等核心刊物发表33篇，出版专著3本

4、。获得梁希科技进步二等奖1项、国家科技进步二等奖1项。二、森林生态系统定位研究的目的意义及我国LTER站台建设情况和研究发展趋势。1、森林生态系统定位研究的目的意义：生态系统长期定位观测研究是国际上为研究揭示生态系统结构和功能的变化规律而采用的一种研究方法。它是通过在自然或人工生态系统的典型地段建立生态系统定位观测站，在长期固定样地上，对生态系统的组成、结构、生物生产力、养分循环、水分循环和能量平衡等进行长期观测，进而阐明生态系统发生、发展、演替的在机制，在自然状态下或某些人为活动干扰下的动态变化格局与过程，生态系统自身的动态平衡以及参与生物地球化学循环过程等方面具有不可替代的特殊作用，已被众

5、多的研究实践所证明。 山地是一个生态复杂系统，它具有特定的结构和功能，拥有丰富的生物多样性资源、水资源、矿产资源和旅游资源。开展山地生态学研究对阐明山地系统的结构与功能、山地的生态现象与过程，以及合理开发利用和保护山地资源都有极为重要的意义2、我国LTER站台建设情况和研究发展趋势: 一、资源建设情况 1完成了国家生态系统观测研究网络的组建经过2年的综合集成、优化配置，台站网络基础设施得到改善，野外观测仪器设备得到加强，信息共享系统初步建立，近4000人在生态站长期工作。由51个生态站、2个子网和1个综合研究中心，共同组成了国家生态系统观测研究网络。 2加强了平台基础条件建设，建成了样品库、标

6、本室 基础设施建设51个生态站、2个子网在主管部门和依托单位大力支持下，自筹资金进行野外基础设施的维修和改造。 仪器设备采购2005年购买TDLAS系统、质谱仪进样装置、温湿度标定装置等，投入经费266.6万元；2006年购买观测分析仪器300多台套、网络服务设备7台，投入经费2778.0万元。 2006年下拨159万元，支持样品库和标本室标准化建设。各生态站按照部门规保存了大量土壤、植物、动物、昆虫等样品（标本）。据对29个生态站不完全统计，各类植物、动物、土壤、水体、大气成分等样品和样本约237,000多份。会同站保存了5,336个植物样品，1,888个土壤样品，82株解析木标本，合计7,

7、306份；种质资源圃网保存了46,122份样品材料；土壤肥力站网保存土壤样品10,848份，植株茎叶和籽粒样品13,224份。 3完成国家生态网络综合研究中心建设 2007年购置了6台小型数据库服务器和1台服务器，初步搭建成以综合研究中心为主要节点的网络信息系统。此外，2006年引进的调制式半导体激光吸收光谱测定（TDLAS）同位素观测系统，实现自然生态系统同位素连续在线的实时观测。这是跟踪生态学国际前沿研究的重要举措。 4持续开展联网观测与研究 53个生态站连续开展水、土壤、大气和生物等要素的动态观测；部分站开展生态系统变化响应和适应性观测以及生态系统的水、碳通量观测。取得了大量观测数据，为

8、数据共享打下了良好基础。 据不完全统计，2006年53个国家生态站的科研人员发表论文1820篇，其中SCI论文416篇，EI论文60篇；2007年发表论文1462篇，其中SCI收录444篇，EI收录62篇，CSCD收录805篇，其他会议、非核心期刊151篇。2006年综合研究中心在国外刊物发表论文101篇、出版专著3部、专利1项（6年合计17项）、软件著作权登记7项、发布国家生态科学数据元数据标准（GB/T205332006）1项、获温家宝总理批示（2006年12月23日）的咨询报告1份。2007年综合研究中心人员出版专著4部，合编专著3部；公开发表论文83篇，其中，SCI、EI论文33篇；C

9、SCD论文24篇；ISTP论文4篇；其他国外刊物1篇；国际会议交流21篇。 5建成数据质量控制体系和业务化平台 组织中国科学院、国家气象局、中国林科院和农科院等相关部门的专家，开展农田、森林、水体、草地和荒漠等典型生态系统的观测数据质量控制手册的制定工作。制定仪器标定导则。指导台站开展常规仪器标定和台站层次的数据质量控制。开展典型生态系统观测数据质量评估的方法研究，制定服务于国家网络台站数据质量控制的规章制度和保证体系，开发和建立典型生态系统的服务于数据质量控制的监测业务化系统。 6国家生态网络科学数据资源体系 经过多年积累，逐渐形成了以生态站为基本单元的生态系统的长期定位观测数据集、生态系统

10、变化响应和适应性观测数据集、生态系统水碳通量观测数据集。生态站已经对元数据、样地数据、空间数据和监测数据开始整理，完成数据库建设，并计划于2008年出版。构建了台站数据库专业数据库综合中心数据库的国家网络科学数据资源体系。形成了纸质和电子出版物两种储存方式。 结合国家气象局、中国林科院和农科院相关单位开展了农业气象、土壤肥力等专题数据库的建设；建立了中国1：100万草地资源青藏高原区域数据整理，并完成了建库工作，为开展青藏高原区域的碳循环研究提供了数据基础；逐步开展全国1：100万土地资源数据库的整理，并开始了土地资源数据库更新的初步研究。 7数据管理共享服务系统 制定了生态站数据信息系统建设

11、方案，完成了生态站数据库模板的建设。53个台站部署了由国家网络综合中心组织开发的台站数据管理信息系统。综合中心部署了分布式信息系统的门户，实现了由综合中心单独提供服务向全体网络参与单位共同提供服务的转变。 8搭建远程数据传输和模型数据融合平台 选择了禹城和栾城农田生态系统站，开展远程观测数据实时传输试点工作，禹城站已经取得较好结果，栾城站正在调试。为今后的推广提供了条件。模型数据融合平台在国家生态网络综合中心已经初步建成。配备高性能服务器、计算环境、模型数据融合方法软件、生态系统模型软件、可视化软件以及数据处理分析软件等。并以碳循环为科学问题，逐步完善模型数据融合系统的功能，为将来提供服务奠定

12、基础。 二、开放服务与共享 1数据集成与共享 大部分生态站开展了建站以来历史数据的汇总与整编工作，完成了各具特色的数据集。东湖站积累了大量的长期生态学数据，建立了21个数据集；祁阳站15年以上的长期监测试验有8个，最长的已有30年，已建立国家长期肥力和肥料效益数据库；西双版纳站整编了45年的常规气象观测数据，总数据量达到100余万条，土壤、水文、生物总数据量达20万条，合计纸质资料125卷，完整地保存在西双版纳热带植物园综合档案室（属于国家二级档案馆）。 2006年综合研究中心提供了107人次的离线数据服务，数据量达到14GB。共享系统访问量为45781人次，管理员用户40人，高校、科研院所实

13、名注册用户102人，在线数据下载量图形数据为710多人次，其中动态监测数据为13.7M。依托综合研究中心提供的数据服务发表国核心期刊31篇，完成博士毕业论文9篇，产生专著1本。 2007年综合研究中心根据数据共享政策，通过在线提供数据服务和根据用户申请离线提供数据服务。截至2007年12月31日，“中国生态系统研究网络数据共享系统”的累计访问人次达8万人次，注册用户达到172人，在线下载数据达到1300多人次，其中下载图形数据780人次，下载动态监测数据600人次，下载动态监测数据量为16.3MB。2007年综合中心累计离线服务人次为230人次，其中服务人次合计70人次，监测数据服务人次为40

14、人次；累计离线服务数据量为20GB，其中2007年服务数据量合计2.4GB，监测数据服务数据量为340MB。支持973项目8项、863项目1项、国家自然科学基金项目6项、国家部委项目14项、海外青年学者合作研究基金项目2项、杰出青年基金项目4项、其他项目4项。 此外，各生态站也提供了有关生态环境方面的数据共享服务。国家林业局系统的生态站通过中国林业科学数据中心（.cfsdc.org）对野外站近5年来的数据提供共享服务。大岗山站还建立了“数字化生态站”数据管理系统，方便用户数据查询和共享。种质资源圃网通过中国作物种质信息网每年提供信息服务达8万人次，提供信息共享人次年均增长50%。2运行服务模式

15、、对象及成效作为国家科技共享平台，国家生态系统野外科学观测研究站，正充分发挥国家野外科研平台的优势，站点仪器设备和设施全面对外开放、共享，已经成为各大学研究生科研基地、本科生科研教学实习基地、科普教育基地、科技示基地及国外合作研究的共享平台。 （1）建立野外站的综合。2007年5月份正式对外发布，着重介绍台站建设进展、观测、研究、示等容，为各台站提供了相互交流的平台和对外宣传的窗口。（.ceorn.org）。 （2）举办中国生态大讲堂。以“传播新知识、交流新思想、展示新成果”为宗旨，邀请国外知名生态学家进行学术讲演。 （3）编写生态系统研究与管理简报。以“立足科学，服务决策，促进人与自然和谐发

16、展”为宗旨，不定期印制，发送到中国科学院主管领导、科技部、国家基金委、生态站等有关单位。 （4）积极参加公众科普宣传，普及生态环境等科普知识；积极开展开放交流与合作，生态站通过主办学术会议，开展国际合作研究，聘请客座研究人员，接受国外学者来访，联合培养研究生和接受大学生实习等多种方式，扩大了生态站的开放交流与对外合作。每年有2000多名研究生在生态站做试验，撰写论文；定期举办培训服务提高观测研究和数据管理水平。 数据服务的对象有地理资源所、遥感所、研究生院、大气物理所、旱寒所、山地所、华南植物所、中国气象科学院、中国气象局等部委的下属单位及省（直辖市）与地方下属单位。 三、规章制度和标准规 提

17、出了国家生态站系列规章制度、观测技术标准和规，为生态站的运行提供保障。以中国生态系统研究网络（CERN）和其他部门的网络章程和管理制度为基础，组织中科院、林科院、农科院和气象局的有关专家和部门代表充分讨论，制定了一系列国家生态网络管理制度，用于指导网络的运行与管理。主要有国家生态系统野外科学观测研究站章程、国家生态系统野外科学观测研究站申报与遴选办法、国家生态系统野外科学观测研究站考核与评估办法、国家生态系统野外科学观测研究站数据管理与数据共享条例、国家生态系统野外科学观测研究站开放管理条例。 国家生态系统观测研究网络观测指标体系与技术规研究。在现有的国家、部门制定的观测指标体系和试验研究等技

18、术规的基础上，充分利用和吸收国际上现有的相关标准制定了：（1）农田生态系统监测指标及其技术规；（2）森林生态系统监测指标及其技术规；（3）草地生态系统监测指标及其技术规；（4）荒漠生态系统监测指标及其技术规；（5）湿地生态系统监测指标及其技术规；（6）水体生态系统监测指标及其技术规。上述6个监测指标及其技术规，作为试行本，于2008年在生态站组织实施，及时总结经验，修改、完善，争取成为国家标准和规。 综合研究中心组织编写了长期生态学元数据标准，成为国家标准的一部分。以大岗山站为依托，制定了国家林业行业标准森林生态系统定位观测指标体系和森林生态系统定位研究站建设技术要求，已经被全国近30个森林生

19、态站建设中所采用。国家林业行业标准森林生态系统服务功能评估规（LY/T 16xx2008）已在、两省的森林生态系统服务功能评估工作应用推广。 四、项目成果的推广和应用 海伦站提出了黑土漫川漫岗地区的“混林混草与粮畜一体化”发展模式、平缓地区的“建立大豆玉米畜牧生态经济产业带”发展模式，两项技术累计推广应用1500万亩，取得了经济效益3亿元。海伦站大豆连作减产控制技术连续五年累计推广应用3000万亩，增加收入6亿元，推广到、和自治区。 应用禹城、栾城、封丘等站研究成果，使黄淮海平原大面积的中低产田得到治理，粮食产量从过去的亩产194公斤上升到现在的500多公斤，农村经济也快速发展。 祁阳站近三年

20、已推广引进种植优良牧草42万亩，推广天然草山草坡改良技术21万亩，促进草食动物发展28万余头(牛单位)，新增纯收入2.35亿元。根据红壤酸化现状，在祁阳和祁东等地推广土壤复合调理剂肥料5万吨，使黄花菜、黄豆、花生、小麦、玉米、柑橘、茶叶等旱土作物增产9.821.6%，亩增纯收入102元。此外，祁阳站还为当地培训了一大批农民技术员和种养专业大户。 大岗山站“杉木地理变异和种源区划分研究”科研成果将杉木种源划分成9个种源区，初选出一批材积平均增长在20%以上的优良种源，推广造林面积达850万亩；“速生用材树种合理施肥技术”的合理配方施肥技术方案中的幼林合理施肥技术在世行贷款造林项目中推广应用71万

21、h；油茶科研成果正在逐步实现产业化，年产优良无性系苗木700万株，推广围达南方七省市。 沽源站在开展项目及研究的基础上，同时开展了科技成果的示与推广，近年来就华北农牧交错带草地畜牧业高效发展技术、优质高产牧草及牧草种子生产技术的推广和退化草地植被恢复关键技术等项目在、等地进行推广。项目在推广人工种草面积77万亩，改良退化草地193万亩，累计实现经济效益8.75亿元。项目在沽源牧场推广22.5万亩饲草料地种植、多年生人工草地建设等，获得经济效益1.566亿元。项目在省推广人工草地种植57万亩，改良退化草地26万亩，实现经济效益2.15亿元，结合国家“三江源”生态项目和省重大科技攻关招标项目，累计

22、推广面积达到495万亩，实现的经济效益共计15.23亿元。结合国家生态系统野外站的建设及其相关技术在周边的推广应用，累计推广面积130万亩，直接经济效益1.84亿元。 呼伦贝尔站人工草地技术示。采集当地野生牧草、引进优良栽培牧草，进行驯化和引种试验。建立人工草地示基地4000亩，进行利用“饲料与牧草行业综合管理技术”示。呼伦贝尔站牧户尺度草畜系统优化管理技术示：在引进GrassGro模型基础上，开发了北方草地家畜优化管理系统，依托呼伦贝尔站，选择了23个示户、1个国营农牧场，开展了草畜系统优化管理示应用。 站建立了多种高产牧草种植模式。油菜，冬青稞箭舌豌豆轮作模式。冬青稞一般在每年10月份种植

23、，按照河流域常规模式管理，次年67月收获，经济产量可以达到300350 kg/亩；在7月青稞收获后，在撒播箭舌豌豆，播种量10 kg/亩，均匀撒播，10月中旬可以收获青饲料3,0003,500 kg/亩。按照目前的市场价值，这种模式青稞年收入450520元/亩，牧草600700元/亩，年收益1,0501,220元/亩。种植两年冬青稞箭舌豌豆后，种植一年油菜，可以解决农民的食用油的需求。这种冬青稞箭舌豌豆（2年）油菜(1年)种植模式已经在周边的达孜县、曲水县和堆龙德庆县得到部分推广。 五、人才队伍建设 生态站已经形成了由学术带头人、研究人员、管理人员、技术支撑人员和研究生等构成的稳定的队伍。20

24、07年初统计，总人数达3990人，其中研究人员1108人、技术支撑人员430人、客座研究人员及研究生2452人。据对29个生态站不完全统计，现有学术带头人约127人，其中中国工程院院士5人，中国科学院“百人计划”18人，海外回国杰出人才2人，国家杰出青年基金获得者5人，长江学者1人，国家“百千万”人才工程人选4人。生态站站长平均年龄43.6岁，81.5%具有博士学位。 各生态站均想方设法引进人才，稳定队伍。例如，中国科学院就通过“百人计划”从国外引进18名学术带头人，并为每个生态站新增了4个左右的技术支撑岗位，稳定了观测与试验队伍。三、定位站主要长期观测研究容及其详细研究方法一、研究容：（1）

25、生物监测数据1、植物名录2、乔木层植物种组成3、灌木层植物种组成4、草本层植物种组成5、树种更新状况6、优势植物矿质元素含量7、凋落物现存量8、层间植物9、生物矿质元素含量分析方法 （2）土壤监测数据1、土壤养分2、土壤矿质全量3、土壤微量元素4、速效养分5、土壤速效微量元素6、土壤理化分析方法 （3）水分监测数据1、土壤含水量2、森林蒸散量3、土壤水分常数4、水面蒸发量5、雨水水质状况6、地表径流量7、树干径流量、穿透降水量8、枯枝落叶含水量9、水质分析方法 气象监测数据1、气温度2、空气湿度3、降水4、地表温度二、研究方法：1、森林生态系统蒸散量观测2、森林生态系统水量空间分配格局观测3、

26、森林对集水区与嵌套流域观测4、森林水质观测5、森林生态系统土壤理化性质观测6、森林生态系统土壤有机贪储量观测7、森林生态系统土壤呼吸观测8、森林生态系统土壤动物、酶活性及微生物观测9、森林生态系统根际微生态区观测10、森林冻土观测11、森林常规气象观测12、森林小气候观测13、森林生态系统微气象法碳通量观测14、森林生态系统温室气体观测15、森林生态系统大气干湿沉降观测16、森林生态系统负离子、痕量气体及溶胶规则17、森林生态系统长期固定样地观测18、森林生态系统物候观测19、森林生态系统植被层碳储量观测20、森林生态系统凋落物与粗木质残体观测21、森林生态系统年轮分析方法22、森林动物资源观

27、测四、我校下属LTER台站在我国森林生态系统定位研究网络中的地位。历史贡献。现状困境、长远科研需求预测，及台站建设发展的针对性建言 下蜀林场创建于1925年，当时是省立第一高级农业学校实习林场，面积66.ha。l937年改为林业大学前身中央大学农学院实习林场，随后抗战爆发，学校迁，林场无人管理，森林全部被日寇破坏。抗战胜利后，l946年夏恢复建场，受中央大学农学院森林系领导，当时受社会、经济等多种条件限制，林场有名无实。1949年解放后，改为大学农学院实习林场，1951年土改时，收进武岐山和空青山庙产246.6ha，逐成现有土地面积，l952年院系调整后改为林学院下蜀林场。19561959年，

28、学校准备另找大林场作实习林场，故将下蜀林场上交省林业厅，由省林业厅拨交市句容县林场管理。林场1959年冬，又将下蜀林场收回。文革期间，改称林产工业学院下蜀林场，l984年改称林业大学实习林场。自从1959年以来，学校对林场建设十分重视，林学系及森林工程系、经济管理系的本科学生，每年都到林场实习；硕士生和博士生到林场开展科学研究，撰写论文；许多学科的教师到林场进行试验研究，使林场真正成为不可缺少的教学、科研和生产基地。林场是重要的大学生实习基地和科学研究基地。全年共接纳大学生实习18000余人次，正在研究的国家级科研项目有九项：1“长江三角洲城市森林生态系统定位研究”；2“下蜀国家级野生动物疫源

29、疫病监测站；3“优质抗逆生态与珍贵用材树种新品种选育”；4“鹅掌楸种间基因渐渗及对鹅掌揪遗传系统的影响”；5“生态林抗逆植物材料筛选与快繁技术研究”；6“国家级银杏种质基因库的建立和良种选育”；7“楸树珍贵用材林培育关键技术研究与示”；8“竹资源优良品种选择与育种技术研究”；9“观果海棠引进与繁殖推广”。“十二五”期间，下蜀教学科研基地发展建设的目标是：以保护基地区域生态系统为基础，以建设开放型、多功能、教学实验实习基地为重点，以生态长期定位观测与珍稀资源植物保育研究为特色，积极开展学术交流和森林生态旅游活动，实现保护、教学、科研、生态旅游的有机结合。把基地建设成为高水平、高质量、多层次、具有

30、南林显明特色的教学示区。在句容宁镇山脉东段的武岐山、空青山南侧，有一处占地4876亩，拥有上千种植被，被称作“绿翡翠”的地方。这里光照充足、水源丰富、林木葱郁，东西走向宁镇山脉似天然屏障，让北风和西风难以长驱直入，为林木生长提供有利的天然环境。这里就是我校实习基地下蜀林场。林场森林面积314.4ha，其中林业用地298.9ha，省级公益林261ha，森林覆盖率超过90%，全场共有活立木蓄积量19099m3。“百年下蜀” 沧桑变迁下蜀林场创建于1925年，当时是省立第一高级农业学校实习林场，面积66.ha。l937年改为我校前身中央大学农学院实习林场，随后抗战爆发，学校迁，林场无人管理，森林全部

31、被日寇破坏。抗战胜利后，l946年夏恢复建场，受中央大学农学院森林系领导，当时受社会、经济等多种条件限制，林场有名无实。1949年解放后，改为大学农学院实习林场，1951年土改时，收进武岐山和空青山庙产246.6ha，逐成现有土地面积，l952年院系调整后改为林学院下蜀林场。19561959年，学校准备另找大林场作实习林场，故将下蜀林场上交省林业厅，由省林业厅拨交句容县林场管理。1959年冬，又将下蜀林场收回。文革期间，改称林产工业学院下蜀林场，l984年改称林业大学实习林场。“绿色下蜀”焕发生机自从1959年以来，学校对林场建设十分重视，林学系及森林工程系、经济管理系的本科学生，每年都到林场

32、实习；硕士生和博士生到林场开展科学研究，撰写论文；许多学科的教师到林场进行试验研究，使林场真正成为不可缺少的教学、科研和生产基地。场的天然林以栎类（麻栎、栓皮栎、白栎、短柄抱树、锐齿槲栎、茅栗等）次生林为主。并杂有化香、枫香、黄连木、剌楸、朴树、榉树、榔榆、黄檀、响叶、山槐、三角枫、五角枫、野漆树、盐肤木、皂荚、野柿等落叶树种，以及冬青、枸骨、石楠、乌饭树等常绿树木。林下灌木主要有：茶条、八角枫、枸骨、颓子、牛奶子、满山红、六月雪、白鹃梅、芫花、山椒、短穗竹、水竹等；藤本植物有：紫藤、野葛、千金藤、青藤、木防已、木通、络石、金银花等；林下常见草本植物有：阔叶麦冬、天门冬、海金沙、百部、玉竹、黄精、太子参、明党参、紫参、桔梗、紫花地丁、地榆、夏枯草及白茅等禾本科植物；还有阴生的蕨