中德合作項目野外考察 

野外試驗根箱系統(tǒng) 

　　  野外溫室氣體采集 

　　  

野外光合作用實驗 

站區(qū)魚塘撈出了大魚 　

 

　　廣東主要以丘陵為主，綿延的熱帶亞熱帶常綠闊葉林被稱為北回歸線上的明珠，生物多樣性很高，但因為氣候炎熱濕潤，物質(zhì)循環(huán)很快，土壤淋溶強烈，植被一旦被破壞，土壤很快退化，且難以快速恢復。30年前，中科院的科學家們在粵中的鶴山地區(qū)建立了野外臺站，圍繞退化紅壤坡地的植被恢復進行了系統(tǒng)深入的研究。 

　　目前，中科院華南植物園鶴山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站（以下簡稱鶴山站）已經(jīng)成為中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡（CERN）的重點開放野外定位站。 

　　鶴山站1984年建站，位于廣東省中部的鶴山市，地屬南亞熱帶丘陵地區(qū)，代表的區(qū)域范圍包括粵中、閩南和桂東南，頂極森林群落是亞熱帶季風常綠闊葉林。 

　　“與其他地區(qū)相比，這里的森林生態(tài)系統(tǒng)有著較高的生產(chǎn)力，生態(tài)系統(tǒng)的功能過程復雜多樣并有著非常高的運轉(zhuǎn)效率，是華南地區(qū)大氣、生物和水資源的可持續(xù)利用的基礎保障?！柄Q山站站長傅聲雷告訴《中國科學報》記者。 

　　科研的沃土 

　　關(guān)于鶴山的植物，此前少有植物學家作過系統(tǒng)調(diào)查。在鶴山站副站長林永標高級工程師負責下，歷經(jīng)兩年的野外調(diào)查、標本采集、標本鑒定、文獻研究，《鶴山樹木志》問世了。 

　　“我們一共收錄鶴山野生和常見栽培的木本植物77科、231屬、384種，其中野生植物57科、142屬、235種。內(nèi)容包括每種植物的中文名、學名、形態(tài)特征、生境，在鶴山與國內(nèi)外的分布以及用途等，每種附有彩色照片1～3張。”鶴山站副站長林永標介紹說。 

　　科研人員告訴記者，作為我國南方首部縣域樹木志，它的出版將為我國縣域樹木志的編研提供參考，并為我國南方鄉(xiāng)土植物的應用、綠道建設提供科學依據(jù)。該書也是鶴山站歷年來在植被恢復方面的一次系統(tǒng)總結(jié)。通過大量的野外調(diào)查，進一步挖掘本地鄉(xiāng)土樹種資源，對鶴山植被恢復及生態(tài)林業(yè)建設提供決策具有重要的指導意義。 

　　與此同時，鶴山站的研究人員通過技術(shù)集成，建立了世界首個“林冠模擬氮沉降和降雨”野外實驗平臺，以研究全球變化背景下中國南方森林生態(tài)系統(tǒng)的命運。全球變化壓力下，森林生態(tài)系統(tǒng)的命運如何？這是目前國際上生態(tài)學領域研究的熱點之一。 

　　這套野外控制試驗系統(tǒng)包括了至少兩個蓄水池和VM05變頻調(diào)速恒壓噴灌設備。兩個蓄水池一個為林冠施氮供水池，另外一個是林冠增雨供水池。蓄水池的出水口經(jīng)管道與微電腦變頻柜和多葉輪壓力水泵連接，再經(jīng)若干個支管分別與安裝在噴淋塔塔頂?shù)?、位于林冠層以上的搖臂噴頭相連；同時，在每個支管上設有流量控制表，且流量控制表與搖臂噴頭之間的支管上設有控制閘閥和泄壓閥。“這種新型的林冠模擬更接近自然條件下的氮沉降和降雨過程，克服了以往對森林生態(tài)系統(tǒng)林下模擬施氮、增雨控制試驗過程中忽略了森林林冠對氮素和降雨的吸附、吸收、轉(zhuǎn)化和截留等一系列重要過程的缺陷，更真實地模擬自然狀態(tài)下大氣氮沉降和降雨格局改變過程。”傅聲雷說。 

　　目前，這一方法已獲國家專利授權(quán)，是全球變化研究領域方法學的重要突破。 

　　“我們計劃應用此技術(shù)沿著緯度梯度從南到北布點，分別開展熱帶—南亞熱帶—中亞熱帶—溫帶典型森林生態(tài)系統(tǒng)對氮沉降的響應研究?！备德暲准捌渫抡e極將此宏偉計劃付諸行動。 

　　他們在這里成長 

　　在鶴山站，年輕的科研工作者也在這片赤壤里成長。 

　　今年7月18日，中國科學院野外臺站年會上，中科院副院長施爾畏為十名年輕的科研新星頒發(fā)2013年度CERN青年優(yōu)秀論文獲獎證書。 

　　“中科院每年授予十名從事資源環(huán)境研究的年輕科研工作者這個獎項，大部分獲獎者在此之后都有不俗表現(xiàn)?！笔栁穼λ麄兘o予高度評價。 

　　 鶴山站副研究員張衛(wèi)信獲此殊榮。在導師傅聲雷的指導下，他圍繞土壤生物與全球變化開展了一系列的科研工作，和美國學者合作揭示了蚯蚓入侵的新機制，相關(guān)成果發(fā)表于《生態(tài)學》雜志；去年，又發(fā)現(xiàn)蚯蚓促進土壤碳凈固存機制，相關(guān)成果發(fā)表于《自然—通訊》雜志，并被選為亮點文章。 

　　目前，華南植物園恢復生態(tài)研究組正在將實驗室的結(jié)果搬到野外環(huán)境中進行重復。“有些原來的想法被推翻或需要完善，一些有意思的結(jié)果正冒出些苗頭?！睆埿l(wèi)信等在廣東鶴山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站布置了野外實驗。 

　　“要準確估計蚯蚓對全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳固存的凈效應，還需要做更多的工作?！彼f。 

　　學而優(yōu)則用 

　　在純粹的科學研究之外，鶴山站科學研究始終以服務群眾為目標，以服務于地方的經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設為宗旨?？茖W家們苦心經(jīng)營，以科學手段把鶴山站及周圍20萬畝的退化山坡打扮得蒼翠欲滴，生態(tài)環(huán)境明顯改善。 

　　鶴山站山上闊葉林茂密，山上種植樹菠蘿、人心果、龍眼、荔枝等經(jīng)濟作物，山腳種草，向下延伸的低洼處則發(fā)展成養(yǎng)魚的池塘。如此，山上的闊葉林起到了固持碳氮和水土保持的作用，山腰的經(jīng)濟作物及山下的養(yǎng)魚業(yè)可獲經(jīng)濟收入，落葉及塘泥均可做果樹的肥料，形成了復合農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)，這種模式充分利用了生態(tài)學上的食物鏈原理，因而達到能量的多級利用。 

　　這種“林果草魚”模式因為綜合效益好受到當?shù)剞r(nóng)民的普遍歡迎并廣泛采用，成為基礎研究應用于經(jīng)濟建設的成功模式。1999年，鶴山站主持的“熱帶亞熱帶植被恢復生態(tài)學研究”項目獲中國科學院科科技進步獎一等獎。 

　　近年來，傅聲雷所在的退化生態(tài)系統(tǒng)植被恢復與管理重點實驗室還針對南方低效人工林，通過在林下種植生物量大和附加值高的經(jīng)濟作物，以提高森林固碳功能和經(jīng)濟價值，取得最好的綜合效益。 

　　“南方的速生豐產(chǎn)林通常種桉樹和相思等，輪伐期為4~7年；這期間林下雜草橫生，沒有經(jīng)濟效益。現(xiàn)在我們在林下種藥用植物和觀賞植物，大力發(fā)展"林下經(jīng)濟"，大大提高了森林生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟效益?！彼e例說。 

　　對于退化生態(tài)系統(tǒng)，不應只是單純地進行植被恢復，還要進行后期評價和管理。傅聲雷進一步舉例：“鶴山站建立了國際上森林管理措施最多的森林生態(tài)系統(tǒng)研究樣地，目的就是為了對傳統(tǒng)的"刀耕火種"的森林經(jīng)營方式以及對頗受爭議的外來樹種（如桉樹）的生態(tài)影響進行科學評價，實現(xiàn)合理高效的生態(tài)系統(tǒng)管理?！?/span> 

　　秦嶺南嶺建基地 

　　傅聲雷告訴記者，鶴山站自建站之初就注意到科學研究中的點、線、面的相互關(guān)系與作用，在鶴山站開展點上的恢復生態(tài)學研究的同時，又先后參與建立了貴州石灰?guī)r站、興寧草地站、五華站、海南站、井岡山站、四川瓦屋山站以及廣州白云山、華南植物園蒲崗、廣州羅崗村邊林、鶴山市龍口村邊林、鶴山市共和里村村邊林等11個野外研究站、點，并連同小良站和鼎湖山站，形成了一個有相當規(guī)模的區(qū)域數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡，獲得了大量的定點研究數(shù)據(jù)，是我國最早通過區(qū)域聯(lián)網(wǎng)開展不同尺度效應下的恢復生態(tài)學研究工作的野外站點。 

　　“如今的研究工作中鶴山站是大本營，同時秦嶺和南嶺的研究基地也建設了起來?！备德暲渍f，“鶴山站與小良站、鼎湖山站聯(lián)網(wǎng)比較研究，并在羅崗、白云山、蒲崗等地設副點同步研究，旨在理論上揭示熱帶亞熱帶退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復過程和機理，完善和發(fā)展恢復生態(tài)學的學科理論；在實踐上針對當?shù)丶皬V東以至所代表的整個區(qū)域的大面積退化生態(tài)系統(tǒng)綜合整治和利用問題進行縱深研究，提供成熟技術(shù)及示范樣板。” 

　　  

　　我與鶴山站 

　　何新星 

　　  

　　剛來到華南植物園時就對鶴山站懷有特別的期待—“鶴山”，多么飄逸的地名??！鶴是脫俗的象征，小時候家里貼的年畫之中鶴以翩翩仙姿起舞“仙境”，能被鶴相中的地方豈不是寶地一塊？ 

　　很快，新生入園培訓給了我第一次邂逅鶴山站的機會。車子從廣州開出后，途中多為廣東丘陵地區(qū)常見的農(nóng)田、桉樹林等，很快便視覺疲勞、興味索然了。下車后發(fā)現(xiàn)鶴山并無想象中那驚世駭俗之美，但與途中單一的人工林相比，這里有被菠蘿蜜和番石榴環(huán)繞的魚塘，有郁郁蔥蔥的樹林，花朵盛放、蜂蝶忙碌，倒也顯得欣欣向榮、綠意盎然。 

　　但很快我就意識到了自己的粗淺。深入接觸下，我又開始驚訝于其貌不揚的鶴山竟然承擔了如此意義非凡的角色。華南許多丘陵地帶歷史上都經(jīng)歷了嚴重的采伐，植被喪失后，雨水肆虐沖蝕著這片南國沃土，形成了大量的荒草坡，生態(tài)功能惡化。人們?yōu)榱松嬯懤m(xù)種植了許多針葉樹和桉樹。然而，這些物種單一的人工林，不僅生態(tài)功能低下，且抗逆性差，在沒有人為干預的情況下，老化衰敗之勢日益明顯，更遑論向地帶性的植被發(fā)育演替了。 

　　鶴山站的一個主要目標就是將生態(tài)學的理論運用于森林恢復實踐，并在實踐中豐富恢復生態(tài)學的理論。從上世紀80年代開始，兩代科學家前仆后繼地探索各種自然和人為恢復措施，將一片片荒坡變成了如今的郁郁森林，也為華南地區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復重建積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗。 

　　正式開學后，我與鶴山站建立了正式的聯(lián)系。我的研究對象是蚯蚓，由于其對土壤養(yǎng)分循環(huán)、物理結(jié)構(gòu)以及其他土壤生物的生長影響深遠，而被生態(tài)學家稱為“生態(tài)系統(tǒng)工程師”。蚯蚓的群落結(jié)構(gòu)也一定程度上反映了土壤的健康狀況。幾年前，研究組就已經(jīng)在鶴山建立了控制蚯蚓的長期實驗平臺，希望量化蚯蚓在南方人工林生態(tài)系統(tǒng)恢復過程的貢獻。我的工作是其中的一小部分，探索蚯蚓對土壤碳氮循環(huán)的影響。 

　　雖然在鶴山站的研究才剛剛開展，但每一次到站上時都能遇到作各種研究的人，來自全國各地，有研究根系的、微生物的、葉片生理的，還有研究兩棲爬行動物的，熱鬧而有趣。最開心的時刻是傍晚時分，大家結(jié)束了一天的野外工作，聚在一起，一邊處理樣品，或篩土、或揀根、或清洗蚯蚓，一邊暢聊工作、生活，野外工作的辛苦得到放松的同時，也有思想的交流和碰撞，像一個小型的完全沒有壓力的學術(shù)沙龍，莫名的暢快。 

　　從1984年建站，到成為中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡（CERN）的重點臺站，再到升級為國家野外臺站，鶴山站的每一次蛻變，無不凝聚著臺站工作人員以及無數(shù)科研人員的辛勤汗水，而鶴山站積累的數(shù)據(jù)、經(jīng)驗乃至教訓也將持續(xù)不斷地為恢復生態(tài)學理論和實踐的進步作出貢獻。我為能與他們共事而感動。 

　　（作者系華南植物園恢復生態(tài)學研究組博士研究生） 

　　　　《中國科學報》 (2014-12-22 第8版 平臺)