景寧畬族自治縣公益林生態(tài)監(jiān)測(cè)定位站建設(shè)

葉麗敏，許元科，余麗慧，周肄智，金民忠，趙昌高

(景寧縣生態(tài)林業(yè)發(fā)展中心，浙江 景寧 323500)

當(dāng)氣候變化成為人類面臨的全球性問題時(shí)，減少溫室氣體排放成為各國(guó)的共識(shí)，碳達(dá)峰、碳中和早已成為世界性的議題[1]。2020年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上，“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”被列為2021年的重點(diǎn)任務(wù)之一。碳達(dá)峰、碳中和已經(jīng)由一個(gè)科學(xué)問題上升到政治共識(shí)，又轉(zhuǎn)化為全球的共同行動(dòng)。人們?cè)絹碓疥P(guān)注地球生態(tài)系統(tǒng)和全球氣候變化的相互作用，迫切需要獲取反映陸地生態(tài)系統(tǒng)狀況的各種信息，在進(jìn)行生態(tài)保護(hù)、自然資源管理、應(yīng)對(duì)全球氣候變化和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展等宏觀決策中，各級(jí)政府需要相關(guān)信息和數(shù)據(jù)作為科學(xué)依據(jù)[2-4]。林業(yè)作為生態(tài)建設(shè)和保護(hù)的主體，不僅承擔(dān)著建設(shè)森林生態(tài)系統(tǒng)、保護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng)、改善荒漠生態(tài)系統(tǒng)、維護(hù)生物多樣性的重大使命，還承擔(dān)著保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)、構(gòu)建生態(tài)安全格局、建設(shè)美麗中國(guó)、促進(jìn)綠色發(fā)展的重大職責(zé)[5]?！秶?guó)家林業(yè)科技創(chuàng)新體系建設(shè)規(guī)劃綱要(2006—2020年)》指出：林業(yè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)、野外試驗(yàn)和觀測(cè)研究的需要，新建一批森林、濕地、荒漠野外科學(xué)觀測(cè)研究臺(tái)站，初步形成覆蓋主要生態(tài)區(qū)域的科學(xué)觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)”，構(gòu)建高水平的以重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、野外臺(tái)站為主要內(nèi)容的科技條件平臺(tái)，全面推進(jìn)國(guó)家林業(yè)科技創(chuàng)新體系建設(shè)[6-8]。

浙江省森林植被覆蓋率較高，省內(nèi)天然林面積占比60.73%。從2006年開始，浙江省陸續(xù)在淳安縣、桐廬縣等地構(gòu)建起全省生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)體系。整個(gè)體系海拔跨度大，區(qū)域分布廣，植被類型豐富，在森林小氣候、森林土壤、林地水土流失、生物多樣性等方面積累了大量的數(shù)據(jù)資料。然而，針對(duì)天然林的生態(tài)監(jiān)測(cè)定位站屬于空白階段。為了貫徹落實(shí)有關(guān)文件精神，進(jìn)一步加快生態(tài)站網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展，必須對(duì)生態(tài)站網(wǎng)的整體布局、基礎(chǔ)建設(shè)和科學(xué)研究進(jìn)行全面、系統(tǒng)地規(guī)劃，同時(shí)，為構(gòu)建分布格局合理、工作條件完備、運(yùn)行機(jī)制完善的生態(tài)站網(wǎng)提供指導(dǎo)和依據(jù)，著力搭建創(chuàng)新能力突出的野外觀測(cè)與研究平臺(tái)，滿足國(guó)家目標(biāo)和行業(yè)需求，擬在景寧畬族自治縣建立特色鮮明，設(shè)施基本具備的科研、教學(xué)平臺(tái)，成為陸地生態(tài)系統(tǒng)定位研究網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)站[9-11]。本研究以浙江景寧畬族自治縣公益林(天然林)生態(tài)監(jiān)測(cè)定位站為例，探討生態(tài)站實(shí)施方案的總體布局和建設(shè)內(nèi)容，為后續(xù)同類型的生態(tài)站建設(shè)提供參考。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置

研究區(qū)位于畬鄉(xiāng)草魚塘國(guó)家森林公園(圖1)，地處浙江麗水景寧畬族自治縣的東南部，東與澄照鄉(xiāng)金丘村毗連，南與東坑鎮(zhèn)大張坑村接壤，西與鶴溪鎮(zhèn)灘嶺村相鄰，北與鶴溪鎮(zhèn)敕木山村交界。地理坐標(biāo)為119°38′28″—119°41′12″ E、27°54′04″—27°55′48″ N，駐地海拔1150 m，距景寧畬族自治縣城24 km。全區(qū)由草魚塘分場(chǎng)、大際分場(chǎng)和鶴溪分場(chǎng)組成，總面積22.1975 km2，其中林地面積21.7193 km2，森林覆蓋率96.85%。

圖1 景寧畬族自治縣公益林(天然林)生態(tài)監(jiān)測(cè)定位站

1.2 自然條件

研究區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年均降水量為2438.2 mm，雨季主要集中在3—9月，占全年降水量80%以上；年均日照時(shí)間1515.5 h，年平均相對(duì)濕度80%，年蒸發(fā)量1171.0 mm，年平均氣溫12.3 ℃。區(qū)內(nèi)屬浙南中山區(qū)，地形復(fù)雜，海拔高低懸殊，地勢(shì)呈西南向東北傾斜，區(qū)內(nèi)諸山屬洞宮山脈，地面平均高程743 m。區(qū)內(nèi)屬甌江和飛云江兩大水系，水源豐富，地表水系發(fā)達(dá)，河流多急流。土壤母質(zhì)以火成巖(火山巖)為主，其它為水沉巖和變質(zhì)巖。以常綠闊葉林為主，上層以殼斗科(Fagaceae)、樟科(Lauraceae)、木蘭科(Magnoliaceae)、山茶科(Camellia japonica L.)、金縷梅科(HamamelidaceaeR.Br.)占比最大。喬木以黃松(PodocarpusimbricatusBl.Enum .Pl.Jav.)、楓香林(LiquidambarformosanaHance)、杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.)、石櫟(Lithocarpusglaber(Thunb.)等為常見，灌木中常見的有冬青(IlexchinensisSims)、繼木(LoropetalumchinenseOliver)、柃木屬(EuryaThunb.)、杜鵑(RhododendronsimsiiPlanch.)等，草本主要是狼衣(RhizomaOsmundae)、狗脊(Woodwardiajaponica(L.f.)Sm.)、金毛狗(Cibotiumbarometz(L.)J.Sm.)等。

1.3 經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件

2020年，研究區(qū)所在的景寧畬族自治縣實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值69億元，比上年增長(zhǎng)9.2%；一般公共預(yù)算收入6.98億元；全社會(huì)固定資產(chǎn)投資增長(zhǎng)13.1%；實(shí)現(xiàn)全社會(huì)消費(fèi)品零售總額37.38億元，增長(zhǎng)12.2%；城鄉(xiāng)常住居民人均可支配收入40014元和20005元，分別增長(zhǎng)8.8%和10.1%；三產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整為9.3∶24.7∶66。近5 a，景寧畬族自治縣生產(chǎn)總值年均增長(zhǎng)7.9%，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入年均增長(zhǎng)8.8%，高于浙江省平均水平，縣域綜合實(shí)力位居全國(guó)120個(gè)自治縣前列。2019年，研究區(qū)被國(guó)家林業(yè)和草原局列入“森林養(yǎng)生國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)基地”。依托基地內(nèi)的蒲洋湖景區(qū)、湯夫人屆景區(qū)、千畝柏林景區(qū)、草魚塘景區(qū)和桃樹埔生態(tài)保護(hù)區(qū)，開展野營(yíng)、森林時(shí)裝秀、森林音樂、森林游戲、森林瑜伽、森林冷泉浴等森林康養(yǎng)活動(dòng)。

1.4 研究區(qū)基本情況和布局條件

研究區(qū)有明顯的山地森林氣候特點(diǎn)，區(qū)內(nèi)動(dòng)植物資源豐富，品種多樣，能代表華東中亞熱帶森林植被類型；有適宜森林生態(tài)定位站長(zhǎng)期定位研究的自然環(huán)境條件、技術(shù)服務(wù)保證和科學(xué)研究的積極性；有一定的林業(yè)技術(shù)力量和林業(yè)經(jīng)營(yíng)管理經(jīng)驗(yàn)；研究區(qū)經(jīng)過保護(hù)區(qū)多年建設(shè)，已經(jīng)擁有綜合氣象站、負(fù)氧離子監(jiān)測(cè)站、多樣性固定樣地和管理信息系統(tǒng)等初步的觀測(cè)體系，同時(shí)也具備了建設(shè)生態(tài)監(jiān)測(cè)定位站平臺(tái)的各種基礎(chǔ)條件，站區(qū)水、電、交通條件好，站區(qū)辦公住宿等配套設(shè)施也具一定規(guī)模。

2 建設(shè)內(nèi)容

利用原有設(shè)施的基礎(chǔ)上，于2021年11月，規(guī)劃建立1個(gè)主站，多點(diǎn)監(jiān)測(cè)，形成“一站多點(diǎn)，以點(diǎn)帶站”的局面，即一個(gè)主站，多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位?！爸髡尽苯ㄔO(shè)項(xiàng)目主要包括：森林氣象觀測(cè)設(shè)施、森林水文觀測(cè)設(shè)施、森林土壤定位觀測(cè)設(shè)施、森林生物定位研究設(shè)施、森林健康和可持續(xù)發(fā)展觀測(cè)設(shè)施、水土資源的保持觀測(cè)設(shè)施以及流域水文觀測(cè)設(shè)施建設(shè)等方面；“多點(diǎn)”建設(shè)項(xiàng)目主要包括森林氣象觀測(cè)、流域水文水質(zhì)監(jiān)測(cè)。建設(shè)總體布局見圖2。按照LY/T 1626—2005森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站建設(shè)技術(shù)要求[12]，結(jié)合區(qū)域資源現(xiàn)狀、監(jiān)測(cè)指標(biāo)以及投資規(guī)模，項(xiàng)目新建內(nèi)容見表1。

圖2 建設(shè)總體布局示意圖

表1 基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備及輔助工程建設(shè)內(nèi)容表

2.1 研究區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)內(nèi)容

研究區(qū)主站按照植被類型、地形起伏、水系及干擾狀況布設(shè)野外觀測(cè)內(nèi)容和設(shè)施。包括各種生態(tài)要素觀測(cè)設(shè)施、供電、給排水、道路、通信設(shè)施以及相應(yīng)附屬設(shè)施等。生態(tài)要素觀測(cè)設(shè)施主要有標(biāo)準(zhǔn)氣象觀測(cè)場(chǎng)、地表徑流場(chǎng)、固定樣地、綜合觀測(cè)塔、負(fù)氧離子監(jiān)測(cè)和PM2.5監(jiān)測(cè)設(shè)備等設(shè)施。

按照建立具有國(guó)際水準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)的要求和景寧畬族自治縣公益林(天然林)生態(tài)監(jiān)測(cè)定位站建設(shè)的指導(dǎo)思想與建設(shè)目標(biāo)，開展森林生態(tài)系統(tǒng)水量平衡、植被演替、植被恢復(fù)與重建、碳水耦合通量、森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、森林健康經(jīng)營(yíng)、生物地球化學(xué)循環(huán)、人居環(huán)境安全等方面的觀測(cè)工作。

2.1.1 科研實(shí)驗(yàn)用房建設(shè)工程 生態(tài)定位站租用森林公園管理處的綜合樓，設(shè)數(shù)據(jù)分析室、資料室、實(shí)驗(yàn)室、研究人員宿舍等，本項(xiàng)目暫不新增科研實(shí)驗(yàn)用房建設(shè)。

2.1.2 森林生物定位觀測(cè)設(shè)施 在各森林生態(tài)系統(tǒng)范圍內(nèi)有代表性植被類型植物種類成分的分布均勻一致、群落結(jié)構(gòu)要完整，層次分明、地形和土壤等樣地條件一致、且交通相對(duì)便利，受人為干擾較少的地方，選擇分布范圍廣、面積大的針葉林和闊葉林，在南山和北山2個(gè)方向按林分類型設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)樣地共6個(gè)，自上而下包括黃松林2塊、楓香林2塊、杉木林2塊，設(shè)置邊長(zhǎng)為50 m×50 m，面積為2500 m2的長(zhǎng)方形樣地。

2.1.3 地表徑流場(chǎng) 地表徑流場(chǎng)設(shè)在主站植被類型柏木常綠針葉林、楓香落葉闊葉林和針闊混交林群落中，規(guī)格為水平投影寬5 m、長(zhǎng)20 m，面積為100 m2，窄邊與等高線平行。坡面徑流場(chǎng)四周用混凝土筑隔水墻直插入不透水層、地面上高出25 cm。該徑流場(chǎng)由徑流小區(qū)、集流槽、導(dǎo)流管、徑流收集池以及其它附屬設(shè)施組成。

2.1.4 森林氣象觀測(cè)設(shè)施 生態(tài)定位站新建地面標(biāo)準(zhǔn)氣象觀測(cè)場(chǎng)1個(gè)，總面積為25 m×25 m，對(duì)常綠闊葉林、落葉闊葉林天然林生態(tài)系統(tǒng)，人工林生態(tài)系統(tǒng)的氣象指標(biāo)進(jìn)行大量連續(xù)測(cè)定，觀測(cè)場(chǎng)周邊加設(shè)圍欄。

2.1.5 林冠截留觀測(cè)建設(shè)工程 林冠截留降雨量的觀測(cè)系統(tǒng)為自研系統(tǒng)。該工程包括3個(gè)方面：林外降雨量觀測(cè)、林內(nèi)降雨量觀測(cè)與樹干徑流量觀測(cè)。

2.1.6 綜合觀測(cè)塔 在主站常綠落葉闊葉混交林區(qū)設(shè)立綜合觀測(cè)鐵塔1個(gè)，塔高48 m(約為冠層高度的2倍)，綜合觀測(cè)塔配備氣象梯度觀測(cè)系統(tǒng)和碳通量觀測(cè)系統(tǒng)，及其它相關(guān)儀器設(shè)備，用于觀測(cè)不同高度大氣中的風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度、輻射、二氧化碳含量等指標(biāo)。

2.1.7 空氣顆粒物監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 在常綠落葉闊葉混交林區(qū)設(shè)立PM2.5監(jiān)測(cè)設(shè)備1臺(tái)，用于觀測(cè)森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境顆粒物。設(shè)總面積為16 m2的LED顯示屏(1.5 m×2.0 m)展示平臺(tái)，可與氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)一并展示在LED顯示屏。

2.1.8 空氣負(fù)離子連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 在林區(qū)有水流流動(dòng)區(qū)域設(shè)立負(fù)氧離子設(shè)備1臺(tái)，用于觀測(cè)森林的負(fù)氧離子濃度?？膳c大氣顆粒物監(jiān)測(cè)設(shè)備共用展示平臺(tái)和LED顯示屏，并與氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)和PM2.5監(jiān)測(cè)狀況一并展示在LED顯示屏。

2.2 輔助設(shè)施建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)主站規(guī)劃的水文、土壤生物、氣象等野外觀測(cè)設(shè)施建設(shè)，以保證站點(diǎn)辦公、科研、生產(chǎn)生活等基本需求為目標(biāo)，依托保護(hù)區(qū)內(nèi)現(xiàn)有基礎(chǔ)建設(shè)，完善各項(xiàng)配套設(shè)施建設(shè)。

魚草塘森林公園管理處所在地至入口已修石質(zhì)臺(tái)階和棧道，主站點(diǎn)和輔助觀測(cè)點(diǎn)間有石質(zhì)臺(tái)階、棧道或步道相連，便于提高觀測(cè)效率。建立景寧畬族自治縣公益林(天然林)生態(tài)監(jiān)測(cè)定位站標(biāo)志，包括站名、歷史沿革及研究地點(diǎn)地理位置示意圖、各種設(shè)施標(biāo)志及主要道路標(biāo)志等設(shè)施，主站點(diǎn)及輔助觀測(cè)點(diǎn)各建標(biāo)志牌。做好景寧畬族自治縣公益林(天然林)生態(tài)監(jiān)測(cè)定位站的水電及其它實(shí)驗(yàn)研究所需管線鋪設(shè)，同時(shí)保證消防、防盜等安全設(shè)施，各種建筑物及儀器設(shè)備設(shè)立防雷功能。

3 組織管理與保障措施

3.1 項(xiàng)目組織管理

為做好建站的組織實(shí)施，確保建站按計(jì)劃完成，成立項(xiàng)目的管理組織機(jī)構(gòu)(圖3)。管理組織機(jī)構(gòu)采取研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)盟的形式，組建景寧畬族自治縣公益林(天然林)生態(tài)監(jiān)測(cè)定位站研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)盟，下設(shè)管理委員會(huì)和學(xué)術(shù)委員會(huì)。項(xiàng)目主要由景寧畬族自治縣生態(tài)林業(yè)發(fā)展中心負(fù)責(zé)建設(shè)，研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)盟和林業(yè)總場(chǎng)與管理局共同對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行建設(shè)和管理。

圖3 項(xiàng)目建設(shè)組織結(jié)構(gòu)圖

項(xiàng)目實(shí)施階段，成立景寧畬族自治縣公益林(天然林)生態(tài)監(jiān)測(cè)定位站建設(shè)項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組，成員由管理委員會(huì)的相關(guān)人員組成。領(lǐng)導(dǎo)小組在景寧畬族自治縣生態(tài)林業(yè)發(fā)展中心設(shè)立項(xiàng)目建設(shè)辦公室，其職責(zé)是安排項(xiàng)目建設(shè)計(jì)劃、進(jìn)度、招標(biāo)等工作，及時(shí)掌握建設(shè)過程中存在的問題，組織項(xiàng)目竣工驗(yàn)收。項(xiàng)目的機(jī)構(gòu)設(shè)置本著“精簡(jiǎn)、實(shí)效、合理”的原則，在建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組下設(shè)辦公室、財(cái)務(wù)科、基建科和技術(shù)組。

3.2 項(xiàng)目建設(shè)期限及進(jìn)度安排

建設(shè)期限為2021—2023年。2021年度：建設(shè)項(xiàng)目立項(xiàng)，成立領(lǐng)導(dǎo)小組、建立組織機(jī)構(gòu)；完成項(xiàng)目可行性研究、建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施方案和論證上報(bào)審批，以及前期技術(shù)培訓(xùn)等工作。2022—2023年度：完成徑流觀測(cè)場(chǎng)、標(biāo)準(zhǔn)氣象觀測(cè)場(chǎng)、綜合觀測(cè)塔及基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)施工任務(wù)，安裝雨量計(jì)、水位計(jì)、土壤水分、土壤碳通量、PM2.5和負(fù)氧離子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等設(shè)備。項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度控制見表2。

表2 項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度控制表

4 小結(jié)

景寧畬族自治縣生態(tài)站的建設(shè)不僅有利于提高浙江省森林資源監(jiān)測(cè)和管理水平，揭示中亞熱帶不同時(shí)期生態(tài)系統(tǒng)及環(huán)境要素的變化規(guī)律及其機(jī)制，為山區(qū)植被恢復(fù)提供科技支撐，為制定浙江省生態(tài)建設(shè)、生物多樣性保護(hù)、資源的可持續(xù)開發(fā)等宏觀決策提供理論依據(jù)和預(yù)警措施；同時(shí)有利于加強(qiáng)國(guó)際、國(guó)內(nèi)交流與合作，積累數(shù)據(jù)，提高科技創(chuàng)新能力，培養(yǎng)人才，提高科學(xué)研究水平，推動(dòng)浙江生態(tài)保護(hù)和利用可持續(xù)發(fā)展，充分發(fā)揮森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。