庐山森林生态系统国家定位研究站建设探析

饶高平，程 明，黄国贤

(江西省林业调查规划研究院，江西 南昌 330046)

1 引言

自20世纪50年代末在云南西双版纳建立我国首个森林生态站以来，经过了多年的发展，目前中国森林生态系统定位研究网络(CFERN)已发展成为横跨30个纬度、代表不同气候带的森林生态站组成的网络，基本覆盖了中国主要典型生态区，涵盖了中国从寒温带到热带、湿润地区到极端干旱地区的最为完整和连续的植被和土壤地理地带系列，形成了由北向南以热量驱动和由东向西以水分驱动的生态梯度的大型生态学研究网络。

建立江西庐山森林生态系统定位研究站，加入CFERN网络，符合《国家林业局陆地生态系统定位研究网络中长期发展规划(2008-2020年)》的总体布局，具有国家和区域发展的重大意义，对长江中下游平原生物多样性维持起着重要作用，也是研究中北亚热带过渡区森林生态过程变异特点的需要。2014年1月，经国家林业局批准，庐山森林生态系统定位观测研究站正式加入中国森林生态定位研究网络。2017年11月，国家林业局批准建设庐山森林生态系统国家定位研究站。

2 区域概况

2.1 自然地理条件

庐山位于江西省九江市，地处长江南岸，鄱阳湖西畔，位于长江与鄱阳湖交汇处，是广袤的长江中下游大平原中心的一座独立山体和“生态交汇岛”。庐山国家级自然保护区紧靠九江市区南端，地跨庐山市、柴桑区、濂溪区和庐山风景名胜区，距江西省省会南昌市约130 km，离九江市约30 km。保护区总面积20120 hm2，地理坐标为29°25′18″～29°39′57″N，115°52′38″～116°05′25″E。保护区地理位置参见图1。

庐山属亚热带季风湿润气候区，气候总的特征是：冬长夏短、春迟秋早、风大、降水及云雾多。多年平均气温11.6 ℃，≥10 ℃积温为3521 ℃。按照热量指标，庐山(山体上部)具有北亚热带或暖温带的特征，而山麓属于中亚热带。庐山降水丰沛，年均降水量2068.1 mm。庐山云雾多，多年平均有雾日191.9 d，尤其3～5月份，平均有雾日20 d。

图1 地理位置

由断块山构造地貌、冰蚀地貌、流水侵蚀地貌和山麓冰川堆积垅岗地貌叠加而成的复合地貌为特色。庐山最高峰大汉阳峰海拔1474 m，最低山麓海拔只有23 m。其土壤可划分为红壤、黄壤、黄棕壤和山地草甸土4个主要类型，且土壤垂直分布带谱明显：红壤分布于海拔400 m以下山麓地带；黄壤分布于海拔400～800 m；黄棕壤分布于海拔800～1100 m；山地草甸土主要分布于海拔1000 m以上的山顶和山脊较平缓地段。

2.2 生物资源现状及特点

由于地处于中亚热带常绿阔叶林与北亚热带常绿落叶阔叶混交林的交汇处，有着比较完整的中山森林生态系统。已查明本土高等植物2475种，隶属270科730属。外来植物种类众多，共有147科527属1478种。分布有珍稀濒危植物200余种。其中，列入《国家重点保护野生植物名录(第一批)》的有20种，包括Ⅰ级3种(银杏、南方红豆杉和莼菜)和Ⅱ级17种(金钱松、鹅掌楸、凹叶厚朴等)；列入《中国植物红皮书(第一册)》的有17种，包括濒危的3种(金荞麦、野菱和黑节草)、稀有的7种(银杏、鹅掌楸、花榈木等)、渐危的7种(水蕨、野大豆、凹叶厚朴等)；列入《中国物种红色名录(2004)》被受威胁的植物有68种；列入《濒危野生动植物种国际贸易公约(CITES)》附录Ⅱ的种有53种。

已查明脊椎动物362种，其中：鱼类17种；陆生脊椎动物345种(鸟类238种、哺乳动物40种、爬行动物43种、两栖动物24种)。无脊椎动物中的贝类79种；螨类45种；蜘蛛类15种；昆虫26目269科1629属2519种。

2.3 植被类型及垂直分布规律

庐山所处的特殊地理位置和气候环境，在植被类型上是以亚热带植被类型为主，兼有温带植被类型，而在垂直分布上明显地反映出亚热带低山植被的垂直地带性分布规律[1]，参见图2。

图2 庐山植被垂直分布

常绿阔叶林主要分布在海拔800 m以下的山地。优势科有壳斗科、樟科、山茶科、金缕梅科、木兰科等，常见的有石栎、青栲、苦槠、樟树等树种。

常绿落叶阔叶混交林主要分布在海拔800～1100 m。乔木层中优势种不明显，俗称“杂木林”。构成群落的常绿树种主要有细叶青冈、青冈、甜槠、石栎、白楠等，还有少量针叶树和毛竹。落叶树种主要有锥栗、短柄枹、青榨槭、枫香、小叶白辛树等。

落叶阔叶林在庐山分布较广，海拔1100～1300 m都有分布，主要建群种有锥栗、短柄枹栎、青榨槭、短毛椴、香果树、银鹊树等。

山地灌丛分布在常绿阔叶林带、常绿落叶阔叶林带、落叶阔叶林分布范围内，海拔200～1300 m均有分布。组成群落的优势种常有映山红、满山红、蜡瓣花等。

3 建设目标

依据中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统定位研究站建设技术要求(LY/T 1626-2005)》《森林生态系统定位观测指标体系(LY/T 1606-2003)》《森林生态系统长期定位观测方法(LY/T 1952-2011)》等规范，在中国森林生态系统定位研究网络(CFERN)的技术指导下[2]，以长期定位观测和科学研究为宗旨，实现以下建设目标。

(1)为中国森林生态系统定位研究网络提供一个可信的、完整的数据库，为国家提供数据积累。

(2)为中亚热带和自然保护区、风景名胜区森林生态系统功能效益评估提供理论依据，为森林资源保护提供示范基地。

(3)建设成为一个设施完善、仪器和观测技术先进、人才团队优秀的森林生态长期定位观测研究平台。

(4)借助庐山的著名风景名胜区的优势，将生态站建设成为我国亚热带森林生态系统教学、科普宣传教育和国际合作平台。

4 主要建设内容

2017年11月，国家林业局批准建设庐山森林生态系统国家定位研究站，主要建设内容包括[3]：改建科研实验用房1座，新建测流堰、坡面径流场和水量平衡场各3个、标准气象观测场1处、综合观察铁塔1个、大样地1个、标准样地9个，购置相关仪器设备等。

根据庐山典型植被的垂直分布特点，按照“一站两带”的格局进行项目建设布局，即以一个森林生态站为中心，在庐山的南山与北山沿海拔梯度布设两条观测样带进行项目建设。

森林生态站(科研实验用房)设在庐山通远管理站，可充分利用现有交通，水电等基础设施条件。在庐山的南山(阳坡)与北山(阴坡)两个不同坡向分别沿海拔梯度共布设两条观测样带，有利于研究亚热带中山海拔梯度上森林的生态特点及其对气候变化的响应，揭示森林群落的演替规律以及生物多样性形成机制。项目建设总体布局，参见图3。

4.1 科研实验用房

科研实验用房设在通远管理站，此处交通便利，水电等基础设施完善。可利用通远管理站办公楼的部分办公用房，通过装修改造成为生态定位站科研实验用房。通用管理站建筑总面积为1235.0 m2，二层砖混结构。本项目改造科研实验用房位于该办公楼二层，建筑面积614.0 m2。改建50 m2的会客室为实验室，利用原建筑4间办公室分别改建成仪器室、档案室、植物标本室和土壤样品室。

4.2 固定监测样地

为揭示森林生态系统结构与功能变化规律[4]，对森林生态系统的组成、结构、营养循环、生物多样性、能量平衡和水循环等在人为干涉、自然条件下或自然干扰下的动态变化情况与过程进行长期定点监测，监测样地主要布局在植被垂直梯度变化明显的地点。

(1)标准样地9个。生态定位站监测样地以标准样地为主[5]，规划在南山和北山两个方向按海拔梯度样带进行布设，包括常绿阔叶林样地、常绿落叶阔叶混交林样地、柳杉林样地、黄山松林样地、落叶阔叶林样地等。样地规格为30 m×30 m，面积0.09 hm2。样地四角采用6分PPR管作为界桩，管长50 cm，埋入地下30 cm。

图3 基础设施建设布局

(2)大样地1处。在庐山药物试验场后山的次生林区设置群落动态观测大样地1个，面积为6 hm2，规格200 m×300 m，为药用植物试验区，样地内以阔叶林为主。为便于观测，可将大样地分解成150个20 m×20 m的小样方。

大样地主要调查内容包括：样地中森林群落结构、样地坡位、坡向、坡度、海拔、郁闭度、密度等；所有乔木种的树种名称、年龄、胸径、树高、冠幅、有无断梢、生长势等；灌木种的植物名称、株(丛)数、株高、基径、盖度、多度等；草本植物的植物名称、数量、高度、盖度、多度等；藤本植物的植物名称、藤高、蔓数、基径、藤冠以及附(寄)生植物现状等。

4.3 气象观测

(1)标准气象观测站1处，布设在通远管理站附近的一处南坡地上，此处四周较平坦，多风向且位于上风方向，符合中华人民共和国气象行业标准《地面气象观测规范》(QX/T45-2007)和国家林业局《森林生态系统定位研究站建设技术要求》(LY/T1626-2005)。此处设置标准气象观测站，有利于连续观测研究区域内风、光、温、湿、气压、降水、土温等气象因子，揭示各种类型小气候形成过程的特征及其变化规律[6]。

标准气象观测站东西向16 m，南北向20 m，观测场四周设置高为1.2 m稀疏不锈钢围栏，保持气流畅通。场地内铺设均匀草层，草高不得大于20 cm。为保护场地的自然状态。场内不得种植作物，并铺设0.3～0.5 m宽的观测便道，沙石路面。

(2)综合观测铁塔1处，布局在通远管理站南山伴耳峰，规划建设综合观测铁塔总高度为林分平均树高的3倍以上，可以满足长期、连续观测森林小气候梯度变化、大气环境、碳通量等指标的需要。

4.4 观测设施

测流堰、水量平衡场及坡面径流场均布局设置在南山伴耳峰附近，此处交通及水源条件良好，符合中华人民共和国水利行业标准《水文基础设施建设及技术装备标准》(SL276-2002)和国家林业局《森林生态系统定位研究站建设技术要求》(LY/T1626-2005)，可长期、连续观测森林生态系统的水文动态，计量分析其水量调蓄、涵养水源等功能。

与观测设施相配套仪器设备主要包括水分要素观测(土壤水分测定仪等)、土壤要素观测(土壤碳通量观测系统等)、气象要素观测(自动气象站、自动滴谱仪等)、生物要素观测(年轮分析仪、植物冠层分析仪等)、森林环境空气质量观测(空气颗粒监测仪、大气负离子连续测定仪等)、数据管理与存储以及实验室所需的仪器设备等[7]。

5 结语

本项目建设，是对中国森林生态系统定位研究网络(CFERN)的完善。有助于深入研究亚热带典型森林生态系统不同海拔高度森林群落演替特点、格局和影响因子，以及不同海拔高度森林生态过程特点及其对气候变化的响应等；有助于利用庐山著名风景名胜区的优势，把生态站建设成为一个设施完善、仪器和观测技术先进、人才团队优秀的森林生态定位观测研究平台和我国亚热带森林生态系统教学、科普宣教和国际合作平台；有助于提高林业科技整体水平和创新能力，促进社会经济可持续发展。