中德合作項(xiàng)目野外考察 

野外試驗(yàn)根箱系統(tǒng) 

　　  野外溫室氣體采集 

　　  

野外光合作用實(shí)驗(yàn) 

站區(qū)魚(yú)塘撈出了大魚(yú) 　

 

　　廣東主要以丘陵為主，綿延的熱帶亞熱帶常綠闊葉林被稱(chēng)為北回歸線上的明珠，生物多樣性很高，但因?yàn)闅夂蜓谉釢駶?rùn)，物質(zhì)循環(huán)很快，土壤淋溶強(qiáng)烈，植被一旦被破壞，土壤很快退化，且難以快速恢復(fù)。30年前，中科院的科學(xué)家們?cè)诨浿械您Q山地區(qū)建立了野外臺(tái)站，圍繞退化紅壤坡地的植被恢復(fù)進(jìn)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(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)鶴山站）已經(jīng)成為中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）的重點(diǎn)開(kāi)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(fēng)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(guò)程復(fù)雜多樣并有著非常高的運(yùn)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(chǔ)保障。”鶴山站站長(zhǎng)傅聲雷告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。 

　　科研的沃土 

　　關(guān)于鶴山的植物，此前少有植物學(xué)家作過(guò)系統(tǒng)調(diào)查。在鶴山站副站長(zhǎng)林永標(biāo)高級(jí)工程師負(fù)責(zé)下，歷經(jīng)兩年的野外調(diào)查、標(biāo)本采集、標(biāo)本鑒定、文獻(xiàn)研究，《鶴山樹(shù)木志》問(wèn)世了。 

　　“我們一共收錄鶴山野生和常見(jiàn)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(xué)名、形態(tài)特征、生境，在鶴山與國(guó)內(nèi)外的分布以及用途等，每種附有彩色照片1～3張?！柄Q山站副站長(zhǎng)林永標(biāo)介紹說(shuō)。 

　　科研人員告訴記者，作為我國(guó)南方首部縣域樹(shù)木志，它的出版將為我國(guó)縣域樹(shù)木志的編研提供參考，并為我國(guó)南方鄉(xiāng)土植物的應(yīng)用、綠道建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。該書(shū)也是鶴山站歷年來(lái)在植被恢復(fù)方面的一次系統(tǒng)總結(jié)。通過(guò)大量的野外調(diào)查，進(jìn)一步挖掘本地鄉(xiāng)土樹(shù)種資源，對(duì)鶴山植被恢復(fù)及生態(tài)林業(yè)建設(shè)提供決策具有重要的指導(dǎo)意義。 

　　與此同時(shí)，鶴山站的研究人員通過(guò)技術(shù)集成，建立了世界首個(gè)“林冠模擬氮沉降和降雨”野外實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以研究全球變化背景下中國(guó)南方森林生態(tài)系統(tǒng)的命運(yùn)。全球變化壓力下，森林生態(tài)系統(tǒng)的命運(yùn)如何？這是目前國(guó)際上生態(tài)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。 

　　這套野外控制試驗(yàn)系統(tǒng)包括了至少兩個(gè)蓄水池和VM05變頻調(diào)速恒壓噴灌設(shè)備。兩個(gè)蓄水池一個(gè)為林冠施氮供水池，另外一個(gè)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(gè)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(shí)，在每個(gè)支管上設(shè)有流量控制表，且流量控制表與搖臂噴頭之間的支管上設(shè)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(guò)程，克服了以往對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)林下模擬施氮、增雨控制試驗(yàn)過(guò)程中忽略了森林林冠對(duì)氮素和降雨的吸附、吸收、轉(zhuǎn)化和截留等一系列重要過(guò)程的缺陷，更真實(shí)地模擬自然狀態(tài)下大氣氮沉降和降雨格局改變過(guò)程?！备德暲渍f(shuō)。 

　　目前，這一方法已獲國(guó)家專(zhuān)利授權(quán)，是全球變化研究領(lǐng)域方法學(xué)的重要突破。 

　　“我們計(jì)劃應(yīng)用此技術(shù)沿著緯度梯度從南到北布點(diǎn)，分別開(kāi)展熱帶—南亞熱帶—中亞熱帶—溫帶典型森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氮沉降的響應(yīng)研究。”傅聲雷及其同事正積極將此宏偉計(jì)劃付諸行動(dòng)。 

　　他們?cè)谶@里成長(zhǎng) 

　　在鶴山站，年輕的科研工作者也在這片赤壤里成長(zhǎng)。 

　　今年7月18日，中國(guó)科學(xué)院野外臺(tái)站年會(huì)上，中科院副院長(zhǎng)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(jiǎng)證書(shū)。 

　　“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(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，大部分獲獎(jiǎng)?wù)咴诖酥蠖加胁凰妆憩F(xiàn)?！笔栁穼?duì)他們給予高度評(píng)價(jià)。 

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

　　目前，華南植物園恢復(fù)生態(tài)研究組正在將實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果搬到野外環(huán)境中進(jìn)行重復(fù)?！坝行┰瓉?lái)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。”張衛(wèi)信等在廣東鶴山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站布置了野外實(shí)驗(yàn)。 

　　“要準(zhǔn)確估計(jì)蚯蚓對(duì)全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳固存的凈效應(yīng)，還需要做更多的工作。”他說(shuō)。 

　　學(xué)而優(yōu)則用 

　　在純粹的科學(xué)研究之外，鶴山站科學(xué)研究始終以服務(wù)群眾為目標(biāo)，以服務(wù)于地方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)為宗旨?？茖W(xué)家們苦心經(jīng)營(yíng)，以科學(xué)手段把鶴山站及周?chē)?span>20萬(wàn)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(shù)菠蘿、人心果、龍眼、荔枝等經(jīng)濟(jì)作物，山腳種草，向下延伸的低洼處則發(fā)展成養(yǎng)魚(yú)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(jì)作物及山下的養(yǎng)魚(yú)業(yè)可獲經(jīng)濟(jì)收入，落葉及塘泥均可做果樹(shù)的肥料，形成了復(fù)合農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)，這種模式充分利用了生態(tài)學(xué)上的食物鏈原理，因而達(dá)到能量的多級(jí)利用。 

　　這種“林果草魚(yú)”模式因?yàn)榫C合效益好受到當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的普遍歡迎并廣泛采用，成為基礎(chǔ)研究應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的成功模式。1999年，鶴山站主持的“熱帶亞熱帶植被恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究”項(xiàng)目獲中國(guó)科學(xué)院科科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。 

　　近年來(lái)，傅聲雷所在的退化生態(tài)系統(tǒng)植被恢復(fù)與管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室還針對(duì)南方低效人工林，通過(guò)在林下種植生物量大和附加值高的經(jīng)濟(jì)作物，以提高森林固碳功能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，取得最好的綜合效益。 

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

　　對(duì)于退化生態(tài)系統(tǒng)，不應(yīng)只是單純地進(jìn)行植被恢復(fù)，還要進(jìn)行后期評(píng)價(jià)和管理。傅聲雷進(jìn)一步舉例：“鶴山站建立了國(guó)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(duì)傳統(tǒng)的"刀耕火種"的森林經(jīng)營(yíng)方式以及對(duì)頗受爭(zhēng)議的外來(lái)樹(shù)種（如桉樹(shù)）的生態(tài)影響進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)合理高效的生態(tài)系統(tǒng)管理。” 

　　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(xué)研究中的點(diǎn)、線、面的相互關(guān)系與作用，在鶴山站開(kāi)展點(diǎn)上的恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究的同時(shí)，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(gè)野外研究站、點(diǎn)，并連同小良站和鼎湖山站，形成了一個(gè)有相當(dāng)規(guī)模的區(qū)域數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)，獲得了大量的定點(diǎn)研究數(shù)據(jù)，是我國(guó)最早通過(guò)區(qū)域聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展不同尺度效應(yīng)下的恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究工作的野外站點(diǎn)。 

　　“如今的研究工作中鶴山站是大本營(yíng)，同時(shí)秦嶺和南嶺的研究基地也建設(shè)了起來(lái)?！备德暲渍f(shuō)，“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(shè)副點(diǎn)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(fù)過(guò)程和機(jī)理，完善和發(fā)展恢復(fù)生態(tài)學(xué)的學(xué)科理論；在實(shí)踐上針對(duì)當(dāng)?shù)丶皬V東以至所代表的整個(gè)區(qū)域的大面積退化生態(tài)系統(tǒng)綜合整治和利用問(wèn)題進(jìn)行縱深研究，提供成熟技術(shù)及示范樣板?！?/span> 

　　  

　　我與鶴山站 

　　何新星 

　　  

　　剛來(lái)到華南植物園時(shí)就對(duì)鶴山站懷有特別的期待—“鶴山”，多么飄逸的地名?。→Q是脫俗的象征，小時(shí)候家里貼的年畫(huà)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(xùn)給了我第一次邂逅鶴山站的機(jī)會(huì)。車(chē)子從廣州開(kāi)出后，途中多為廣東丘陵地區(qū)常見(jiàn)的農(nóng)田、桉樹(shù)林等，很快便視覺(jué)疲勞、興味索然了。下車(chē)后發(fā)現(xiàn)鶴山并無(wú)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(yú)塘，有郁郁蔥蔥的樹(shù)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(shí)到了自己的粗淺。深入接觸下，我又開(kāi)始驚訝于其貌不揚(yáng)的鶴山竟然承擔(dān)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(yán)重的采伐，植被喪失后，雨水肆虐沖蝕著這片南國(guó)沃土，形成了大量的荒草坡，生態(tài)功能惡化。人們?yōu)榱松?jì)陸續(xù)種植了許多針葉樹(shù)和桉樹(shù)。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(méi)有人為干預(yù)的情況下，老化衰敗之勢(shì)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(gè)主要目標(biāo)就是將生態(tài)學(xué)的理論運(yùn)用于森林恢復(fù)實(shí)踐，并在實(shí)踐中豐富恢復(fù)生態(tài)學(xué)的理論。從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，兩代科學(xué)家前仆后繼地探索各種自然和人為恢復(fù)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(fù)重建積累了豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 

　　正式開(kāi)學(xué)后，我與鶴山站建立了正式的聯(lián)系。我的研究對(duì)象是蚯蚓，由于其對(duì)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(zhǎng)影響深遠(yuǎn)，而被生態(tài)學(xué)家稱(chēng)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(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，希望量化蚯蚓在南方人工林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程的貢獻(xiàn)。我的工作是其中的一小部分，探索蚯蚓對(duì)土壤碳氮循環(huán)的影響。 

　　雖然在鶴山站的研究才剛剛開(kāi)展，但每一次到站上時(shí)都能遇到作各種研究的人，來(lái)自全國(guó)各地，有研究根系的、微生物的、葉片生理的，還有研究?jī)蓷佬袆?dòng)物的，熱鬧而有趣。最開(kāi)心的時(shí)刻是傍晚時(shí)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(shí)，也有思想的交流和碰撞，像一個(gè)小型的完全沒(méi)有壓力的學(xué)術(shù)沙龍，莫名的暢快。 

　　從1984年建站，到成為中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）的重點(diǎn)臺(tái)站，再到升級(jí)為國(guó)家野外臺(tái)站，鶴山站的每一次蛻變，無(wú)不凝聚著臺(tái)站工作人員以及無(wú)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(yàn)?zāi)酥两逃?xùn)也將持續(xù)不斷地為恢復(fù)生態(tài)學(xué)理論和實(shí)踐的進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。我為能與他們共事而感動(dòng)。 

　　（作者系華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究組博士研究生） 

　　　　《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2014-12-22 第8版 平臺(tái))