景宁畲族自治县公益林生态监测定位站建设

叶丽敏，许元科，余丽慧，周肄智，金民忠，赵昌高

(景宁县生态林业发展中心，浙江 景宁 323500)

当气候变化成为人类面临的全球性问题时，减少温室气体排放成为各国的共识，碳达峰、碳中和早已成为世界性的议题[1]。2020年中央经济工作会议上，“做好碳达峰、碳中和工作”被列为2021年的重点任务之一。碳达峰、碳中和已经由一个科学问题上升到政治共识，又转化为全球的共同行动。人们越来越关注地球生态系统和全球气候变化的相互作用，迫切需要获取反映陆地生态系统状况的各种信息，在进行生态保护、自然资源管理、应对全球气候变化和实现可持续发展等宏观决策中，各级政府需要相关信息和数据作为科学依据[2-4]。林业作为生态建设和保护的主体，不仅承担着建设森林生态系统、保护湿地生态系统、改善荒漠生态系统、维护生物多样性的重大使命，还承担着保护自然生态系统、构建生态安全格局、建设美丽中国、促进绿色发展的重大职责[5]。《国家林业科技创新体系建设规划纲要(2006—2020年)》指出：林业科学实验、野外试验和观测研究的需要，新建一批森林、湿地、荒漠野外科学观测研究台站，初步形成覆盖主要生态区域的科学观测研究网络”，构建高水平的以重点实验室、野外台站为主要内容的科技条件平台，全面推进国家林业科技创新体系建设[6-8]。

浙江省森林植被覆盖率较高，省内天然林面积占比60.73%。从2006年开始，浙江省陆续在淳安县、桐庐县等地构建起全省生态系统定位观测研究网络体系。整个体系海拔跨度大，区域分布广，植被类型丰富，在森林小气候、森林土壤、林地水土流失、生物多样性等方面积累了大量的数据资料。然而，针对天然林的生态监测定位站属于空白阶段。为了贯彻落实有关文件精神，进一步加快生态站网建设与发展，必须对生态站网的整体布局、基础建设和科学研究进行全面、系统地规划，同时，为构建分布格局合理、工作条件完备、运行机制完善的生态站网提供指导和依据，着力搭建创新能力突出的野外观测与研究平台，满足国家目标和行业需求，拟在景宁畲族自治县建立特色鲜明，设施基本具备的科研、教学平台，成为陆地生态系统定位研究网络标准站[9-11]。本研究以浙江景宁畲族自治县公益林(天然林)生态监测定位站为例，探讨生态站实施方案的总体布局和建设内容，为后续同类型的生态站建设提供参考。

1 研究区概况

1.1 地理位置

研究区位于畲乡草鱼塘国家森林公园(图1)，地处浙江丽水景宁畲族自治县的东南部，东与澄照乡金丘村毗连，南与东坑镇大张坑村接壤，西与鹤溪镇滩岭村相邻，北与鹤溪镇敕木山村交界。地理坐标为119°38′28″—119°41′12″ E、27°54′04″—27°55′48″ N，驻地海拔1150 m，距景宁畲族自治县城24 km。全区由草鱼塘分场、大际分场和鹤溪分场组成，总面积22.1975 km2，其中林地面积21.7193 km2，森林覆盖率96.85%。

图1 景宁畲族自治县公益林(天然林)生态监测定位站

1.2 自然条件

研究区属亚热带湿润季风气候，年均降水量为2438.2 mm，雨季主要集中在3—9月，占全年降水量80%以上；年均日照时间1515.5 h，年平均相对湿度80%，年蒸发量1171.0 mm，年平均气温12.3 ℃。区内属浙南中山区，地形复杂，海拔高低悬殊，地势呈西南向东北倾斜，区内诸山属洞宫山脉，地面平均高程743 m。区内属瓯江和飞云江两大水系，水源丰富，地表水系发达，河流多急流。土壤母质以火成岩(火山岩)为主，其它为水沉岩和变质岩。以常绿阔叶林为主，上层以壳斗科(Fagaceae)、樟科(Lauraceae)、木兰科(Magnoliaceae)、山茶科(Camellia japonica L.)、金缕梅科(HamamelidaceaeR.Br.)占比最大。乔木以黄松(PodocarpusimbricatusBl.Enum .Pl.Jav.)、枫香林(LiquidambarformosanaHance)、杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.)、石栎(Lithocarpusglaber(Thunb.)等为常见，灌木中常见的有冬青(IlexchinensisSims)、继木(LoropetalumchinenseOliver)、柃木属(EuryaThunb.)、杜鹃(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 经济社会条件

2020年，研究区所在的景宁畲族自治县实现地区生产总值69亿元，比上年增长9.2%；一般公共预算收入6.98亿元；全社会固定资产投资增长13.1%；实现全社会消费品零售总额37.38亿元，增长12.2%；城乡常住居民人均可支配收入40014元和20005元，分别增长8.8%和10.1%；三产结构调整为9.3∶24.7∶66。近5 a，景宁畲族自治县生产总值年均增长7.9%，城镇居民人均可支配收入年均增长8.8%，高于浙江省平均水平，县域综合实力位居全国120个自治县前列。2019年，研究区被国家林业和草原局列入“森林养生国家重点建设基地”。依托基地内的蒲洋湖景区、汤夫人届景区、千亩柏林景区、草鱼塘景区和桃树埔生态保护区，开展野营、森林时装秀、森林音乐、森林游戏、森林瑜伽、森林冷泉浴等森林康养活动。

1.4 研究区基本情况和布局条件

研究区有明显的山地森林气候特点，区内动植物资源丰富，品种多样，能代表华东中亚热带森林植被类型；有适宜森林生态定位站长期定位研究的自然环境条件、技术服务保证和科学研究的积极性；有一定的林业技术力量和林业经营管理经验；研究区经过保护区多年建设，已经拥有综合气象站、负氧离子监测站、多样性固定样地和管理信息系统等初步的观测体系，同时也具备了建设生态监测定位站平台的各种基础条件，站区水、电、交通条件好，站区办公住宿等配套设施也具一定规模。

2 建设内容

利用原有设施的基础上，于2021年11月，规划建立1个主站，多点监测，形成“一站多点，以点带站”的局面，即一个主站，多个监测点位。“主站”建设项目主要包括：森林气象观测设施、森林水文观测设施、森林土壤定位观测设施、森林生物定位研究设施、森林健康和可持续发展观测设施、水土资源的保持观测设施以及流域水文观测设施建设等方面；“多点”建设项目主要包括森林气象观测、流域水文水质监测。建设总体布局见图2。按照LY/T 1626—2005森林生态系统定位研究站建设技术要求[12]，结合区域资源现状、监测指标以及投资规模，项目新建内容见表1。

图2 建设总体布局示意图

表1 基础设施设备及辅助工程建设内容表

2.1 研究区基础设施建设内容

研究区主站按照植被类型、地形起伏、水系及干扰状况布设野外观测内容和设施。包括各种生态要素观测设施、供电、给排水、道路、通信设施以及相应附属设施等。生态要素观测设施主要有标准气象观测场、地表径流场、固定样地、综合观测塔、负氧离子监测和PM2.5监测设备等设施。

按照建立具有国际水准生态系统研究网络的要求和景宁畲族自治县公益林(天然林)生态监测定位站建设的指导思想与建设目标，开展森林生态系统水量平衡、植被演替、植被恢复与重建、碳水耦合通量、森林生态系统服务、森林健康经营、生物地球化学循环、人居环境安全等方面的观测工作。

2.1.1 科研实验用房建设工程 生态定位站租用森林公园管理处的综合楼，设数据分析室、资料室、实验室、研究人员宿舍等，本项目暂不新增科研实验用房建设。

2.1.2 森林生物定位观测设施 在各森林生态系统范围内有代表性植被类型植物种类成分的分布均匀一致、群落结构要完整，层次分明、地形和土壤等样地条件一致、且交通相对便利，受人为干扰较少的地方，选择分布范围广、面积大的针叶林和阔叶林，在南山和北山2个方向按林分类型设置标准样地共6个，自上而下包括黄松林2块、枫香林2块、杉木林2块，设置边长为50 m×50 m，面积为2500 m2的长方形样地。

2.1.3 地表径流场 地表径流场设在主站植被类型柏木常绿针叶林、枫香落叶阔叶林和针阔混交林群落中，规格为水平投影宽5 m、长20 m，面积为100 m2，窄边与等高线平行。坡面径流场四周用混凝土筑隔水墙直插入不透水层、地面上高出25 cm。该径流场由径流小区、集流槽、导流管、径流收集池以及其它附属设施组成。

2.1.4 森林气象观测设施 生态定位站新建地面标准气象观测场1个，总面积为25 m×25 m，对常绿阔叶林、落叶阔叶林天然林生态系统，人工林生态系统的气象指标进行大量连续测定，观测场周边加设围栏。

2.1.5 林冠截留观测建设工程 林冠截留降雨量的观测系统为自研系统。该工程包括3个方面：林外降雨量观测、林内降雨量观测与树干径流量观测。

2.1.6 综合观测塔 在主站常绿落叶阔叶混交林区设立综合观测铁塔1个，塔高48 m(约为冠层高度的2倍)，综合观测塔配备气象梯度观测系统和碳通量观测系统，及其它相关仪器设备，用于观测不同高度大气中的风速风向、温湿度、辐射、二氧化碳含量等指标。

2.1.7 空气颗粒物监测系统 在常绿落叶阔叶混交林区设立PM2.5监测设备1台，用于观测森林生态系统的环境颗粒物。设总面积为16 m2的LED显示屏(1.5 m×2.0 m)展示平台，可与气象站观测数据一并展示在LED显示屏。

2.1.8 空气负离子连续监测系统 在林区有水流流动区域设立负氧离子设备1台，用于观测森林的负氧离子浓度。可与大气颗粒物监测设备共用展示平台和LED显示屏，并与气象站观测数据和PM2.5监测状况一并展示在LED显示屏。

2.2 辅助设施建设内容

根据主站规划的水文、土壤生物、气象等野外观测设施建设，以保证站点办公、科研、生产生活等基本需求为目标，依托保护区内现有基础建设，完善各项配套设施建设。

鱼草塘森林公园管理处所在地至入口已修石质台阶和栈道，主站点和辅助观测点间有石质台阶、栈道或步道相连，便于提高观测效率。建立景宁畲族自治县公益林(天然林)生态监测定位站标志，包括站名、历史沿革及研究地点地理位置示意图、各种设施标志及主要道路标志等设施，主站点及辅助观测点各建标志牌。做好景宁畲族自治县公益林(天然林)生态监测定位站的水电及其它实验研究所需管线铺设，同时保证消防、防盗等安全设施，各种建筑物及仪器设备设立防雷功能。

3 组织管理与保障措施

3.1 项目组织管理

为做好建站的组织实施，确保建站按计划完成，成立项目的管理组织机构(图3)。管理组织机构采取研究团队联盟的形式，组建景宁畲族自治县公益林(天然林)生态监测定位站研究团队联盟，下设管理委员会和学术委员会。项目主要由景宁畲族自治县生态林业发展中心负责建设，研究团队联盟和林业总场与管理局共同对项目进行建设和管理。

图3 项目建设组织结构图

项目实施阶段，成立景宁畲族自治县公益林(天然林)生态监测定位站建设项目领导小组，成员由管理委员会的相关人员组成。领导小组在景宁畲族自治县生态林业发展中心设立项目建设办公室，其职责是安排项目建设计划、进度、招标等工作，及时掌握建设过程中存在的问题，组织项目竣工验收。项目的机构设置本着“精简、实效、合理”的原则，在建设领导小组下设办公室、财务科、基建科和技术组。

3.2 项目建设期限及进度安排

建设期限为2021—2023年。2021年度：建设项目立项，成立领导小组、建立组织机构；完成项目可行性研究、建设项目实施方案和论证上报审批，以及前期技术培训等工作。2022—2023年度：完成径流观测场、标准气象观测场、综合观测塔及基础设施的建设施工任务，安装雨量计、水位计、土壤水分、土壤碳通量、PM2.5和负氧离子监测系统等设备。项目实施进度控制见表2。

表2 项目实施进度控制表

4 小结

景宁畲族自治县生态站的建设不仅有利于提高浙江省森林资源监测和管理水平，揭示中亚热带不同时期生态系统及环境要素的变化规律及其机制，为山区植被恢复提供科技支撑，为制定浙江省生态建设、生物多样性保护、资源的可持续开发等宏观决策提供理论依据和预警措施；同时有利于加强国际、国内交流与合作，积累数据，提高科技创新能力，培养人才，提高科学研究水平，推动浙江生态保护和利用可持续发展，充分发挥森林生态系统的生态、经济和社会效益。