如何設計與開展現(xiàn)代生態(tài)學研究
——第五屆“國際青年生態(tài)學者論壇”述評

朱晶瑩

(中國礦業(yè)大學(北京) 地球科學與測繪工程學院, 北京 100083)

1 論壇背景和概況

生態(tài)學是研究生物與環(huán)境之間相互關系和作用的科學。在近一個世紀以來，隨著世界人口劇增，人類對自然資源和環(huán)境的不合理開發(fā)和利用，以及對生態(tài)系統(tǒng)的不斷干擾和破壞，全球的生態(tài)環(huán)境發(fā)生了急劇的變化，如全球變暖、海平面上升、大氣和水體污染、生物入侵、生物多樣性喪失、荒漠化加劇、生態(tài)系統(tǒng)退化、水資源短缺等一系列全球性生態(tài)與環(huán)境問題和生態(tài)災難等等[1]，青年生態(tài)學工作者學術思想活躍，進取心強，易于接受新思想、新方法和新事物，是我國現(xiàn)代生態(tài)學發(fā)展的一支生力軍,他們來自全國不同的地區(qū)和不同的學科，共同的歷史使命和形勢的發(fā)展，促進了這些青年學者對生態(tài)學前沿問題的探討[1]，青年生態(tài)學者面臨著一系列的挑戰(zhàn)，承擔著艱巨的任務，他們的成長更關乎生態(tài)學的發(fā)展，他們是引領未來國際生態(tài)學發(fā)展的希望。

國際青年生態(tài)學者論壇(International Forum for Young Ecologists)平均每年舉辦一次，由中國生態(tài)學學會、中華海外生態(tài)學者協(xié)會和國際青年生態(tài)學者論壇委員會聯(lián)合舉辦，旨在加強青年生態(tài)學者之間、青年生態(tài)學者和資深生態(tài)學者之間、中國與海外生態(tài)學者之間的交流與合作，更快地促進中國生態(tài)學研究能力提升和青年生態(tài)學家的成長。第一屆國際青年生態(tài)學者論壇于2009年6月29日—30日在蘭州大學舉辦，論壇參會者為來自國內(nèi)外100多個科研院所的300名學生和青年學者，報告內(nèi)容以“宏觀生態(tài)學和可持續(xù)發(fā)展”為主題，圍繞植物-土壤互作關系、區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結構與功能、生態(tài)安全和生態(tài)規(guī)劃、全球變化生態(tài)過程和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展等熱點領域，既包含基礎理論研究，也強調(diào)生態(tài)學理論的實踐應用[2]。第二屆論壇于2011年8月1日—4日在南京大學召開，來自海內(nèi)外近400名學生和青年學者，圍繞“全球變化背景下生態(tài)學熱點問題”主題，分別從植物群落學、植物生理生態(tài)學、地下生態(tài)學、水生態(tài)系統(tǒng)、生物入侵、生物多樣性、區(qū)域生態(tài)安全等7個方面進行了交流與討論[3]。第三屆論壇于2012年6月12日—14日在河南大學(開封)拉開帷幕，來自國內(nèi)外科研院所的約100名青年學者和學生圍繞著“如何有效地開展研究和發(fā)表英文論文”這一主題，廣泛交流，取得了很好成效。第四屆論壇于2013年6月9日—15日在廣州舉辦，由中國科學院華南植物園、廣東省生態(tài)學會、中山大學和中華海外生態(tài)學者協(xié)會承辦，論壇的主題為“全球變化背景下退化生態(tài)系統(tǒng)恢復的格局與過程”，來自海內(nèi)外的青年學者和學生就論題展開了熱烈的交流和討論，進一步增加了論壇的影響力[4]。

第五屆“國際青年生態(tài)學者論壇”于2014年5月16日至18日在河南大學(開封)召開，論壇的主題是“如何設計與開展現(xiàn)代生態(tài)學研究？”，論壇參會者來自4個國家、約60個科研院所約100余名學生和青年生態(tài)學者，參會者通過網(wǎng)上提交論文摘要，經(jīng)過篩選成為報告人。本次論壇的目的是為不同層次、不同生態(tài)學領域的青年生態(tài)學者提供交流和探討的平臺，大會共分5個方面，設有3個分會場，組織報告42場，其中專家學者報告14場，學生分組報告28場。會議第一天，河南大學校黨委書記致開幕辭，特邀專家Richard J.Norby 、駱亦奇、陳吉泉、Shuijin Hu、魏曉華、唐劍武、ülo Niinemets、陳漢、Jeffrey S. Ducks、郭旭臨、劉玲莉、牛書麗等分別做了報告，介紹了當前國際生態(tài)學研究的一些新理論、新方法和新技術；第二天，學生分組做報告，專家們就報告內(nèi)容和格式進行相關的指導，最后經(jīng)過專家的評審和打分，古鎮(zhèn)嘉、柳麗婷、方運霆三位報告人獲得了“Yang Hanxi Rising Ecologist Award” ，其他 19 名論壇報告人分別獲得了 “Yang Hanxi Career Enhancement Award”。論壇進行的最后一天，承辦單位河南大學的萬師強教授做總結性報告，并于會后組論壇參與者參觀了位于河南大學校園內(nèi)的實驗田，介紹其控制試驗的設計。

2 論壇特邀專家及報告

本次論壇特別邀請Richard J.Norby 、駱亦奇、陳吉泉、Shuijin Hu、唐劍武、ülo Niinemets、陳漢、郭旭臨、劉玲莉、牛書麗、萬師強等專家分別介紹了在全球變化背景下自己的開展的課題和研究的項目，較為詳細的解釋了實驗設計的過程中涉及的生態(tài)學的研究理論和技術方法，給青年生態(tài)學者以很大的啟示。

除與課題相關的之外，也有一些專家學者單就論文的寫作給予了詳細的建議和意見。魏曉華特別講解了如何設計實驗和做好學術報告，強調(diào)和明確實驗設計的重要性、成敗的關鍵因素和實驗建模的方法等，詳細介紹森林實驗設計的關鍵性考量因子，講解了南美和中國對于做報告的差異和相似點，以利于提高報告的效力性。Jeffrey S. Ducks 在介紹他的課題和實驗之外，也給了廣大學生以如何做好科研和實驗設計的建議，強調(diào)師生之間學術交流中溝通的重要性，學研期間貫穿始終的是大量閱讀，閱讀相關的、國際化的、前沿的文獻尤為重要，并在撰寫論文中展示創(chuàng)新的高亮點，使讀者一目了然。Aimée T. Classen同樣強調(diào)了閱讀文獻，尤其是閱讀英文文獻的重要性，建議青年學者大膽地表述自己的想法，被別人聽見、看見，才有可能使自己的一些想法得以實現(xiàn)。

3 論壇報告內(nèi)容

3.1 植物與土壤互作關系研究

唐莊生通過對寧夏中北部荒漠草原不同沙漠化程度中土壤與植被生產(chǎn)力的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)荒漠化類型草地上，主要優(yōu)勢種植被群落是一些耐旱的草本植物，且隨著不同程度的荒漠化水平的加深，植物群落的多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、蓋度和生物量均降低，土壤自身的有機碳、總氮、總磷、速效氮、速效鉀、速效磷的含量也隨之降低。

楊陽以同一區(qū)域荒漠草原為對照，系統(tǒng)展開人工檸條灌叢密度對荒漠草原土壤養(yǎng)分空間分布的影響，研究結果表示人工檸條灌叢能夠增加荒漠草原土壤養(yǎng)分，以高密度檸條灌叢根圍表層(0—10cm)增強效應最強,這種增加效應在垂直方向上隨著深度的增加而減弱，水平方向上隨著遠離根的方向上減弱，并表示人工檸條密度并未影響土壤養(yǎng)分的空間分布格局。

葛體達采用14C同位素標記法對7種土壤進行室內(nèi)80天的標記培養(yǎng)實驗，來研究土壤自養(yǎng)微生物的固氮能力，實驗結果顯示土壤微生物碳同化速率(14C-SOC含量)為0.0134—0.103g C m-2d-1,估算全球陸地生態(tài)系統(tǒng)微生物年固碳量為0.6—4.9 Gt C。同時發(fā)現(xiàn)14C-SOC含量與固碳酶活性和固碳基因cbbL豐度顯著相關，說明自養(yǎng)微生物是土壤固碳的主要驅動者。

閆偉明等人探究中國西北地區(qū)長期施氮對有機碳、氮、磷含量及儲量的影響，實驗設計從2004年開始，對兩個品種、5種施氮水平的長期施氮中測定有機碳、氮、磷和土壤容重，實驗結果發(fā)現(xiàn)有機碳、總氮和總磷隨土壤深度加深而減少，并且三者在0—30cm土層顯著相關，隨土層加深相關性減小。

鄭吉等人分析和總結現(xiàn)有陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳計量方法，針對某些重大生態(tài)工程的不同特點提出適用于不同工程的固碳計量方法學框架，并以江西省退耕還林工程為例，采用固碳計量方法對其工程固碳現(xiàn)狀和潛力進行評估。

劉希玉等采集我國南方亞熱帶濕地松森林土壤，采用濕曬法于2012年設置銨態(tài)氮和硝態(tài)氮添加的培養(yǎng)實驗來研究不同形態(tài)的氮添加對于我國南方亞熱帶各粒級土壤團聚體中酶活性和微生物群落結構的影響。

柳麗婷等使用紅外輻射加熱器對華北山前平原農(nóng)田進行模擬增溫和不同水肥處理實驗，以冬小麥為主要生長作物，采用靜態(tài)箱-氣相色譜法研究農(nóng)田土壤溫室氣體的N20排放，調(diào)查研究了N20排放的動態(tài)特征及其對增溫與施氮的響應。

張林等測定和比較青藏高原東緣高寒草甸不同植物群落的火燒痕跡與對照樣地的土壤優(yōu)勢植物葉片營養(yǎng)元素生態(tài)劑量關系和土壤真菌/細菌。結果表明,火燒短期內(nèi)降低了高寒草甸土壤和植物葉片的營養(yǎng)元素水平,增加了氮對生態(tài)系統(tǒng)限制性，同時高寒草甸生態(tài)計量的改變對土壤微生物種群組成有較大影響。

王彥杰等在干旱條件下以缺苞箭竹為研究對象，從物質(zhì)代謝角度探究不同程度的干旱脅迫下發(fā)筍期缺苞箭竹不同器官碳氮代謝耦合響應機制進行了研究。

李偉等人通過采用人為混合針闊葉凋落物的方法，研究了闊葉樹、闊葉灌叢凋落物融入油松、輻射松兩種針葉掉落物后對土壤微生物參數(shù)和土壤有機碳的影響，對森林立地管理具有重要的意義。

3.2 區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結構和功能研究

對于生態(tài)系統(tǒng)服務功能的變化的了解是有效保持和增強生態(tài)系統(tǒng)服務功能的關鍵。

黃從紅利用INVEST 模型評估了1994—2007年四川省寶興縣的碳儲量、產(chǎn)水量、水質(zhì)凈化和水土保持這4種服務功能的變化，利用多元回歸法分析了降水、氣溫和土壤覆被變化對服務功能的影響。

楊永川通過在縉云山設置樣地對栲種子兩次的收集以及研究，發(fā)現(xiàn)成熟可育栲種子散布后隨時間的推移其多度出現(xiàn)劇烈下降，且成熟可育栲種子隨著散布時間的推移，在空間上也發(fā)生了重構。

錢大文基于臨澤縣1977、1986、1993和2002的4期遙感影像，利用3S技術、土地利用變化模型和景觀格局分析技術，分析近35a來綠洲—荒漠化土地時空演變和景觀格局動態(tài)差異，并進行了分區(qū)比對研究，研究結果表明，臨澤縣荒漠化程度減輕的驅動力因素是人為的政策制度的改變，但同時伴隨了景觀破碎化程度的加劇。

肖波通過對在黃土高原半干旱區(qū)域長期定位自動觀測實驗來探究苔蘚類生物結皮對的不同深度的土壤水分和土壤溫度的影響，探究結果表示生物結皮對表層生物土壤濕度有積極作用，對淺層生物土壤有消極作用，對深層生物土壤也有積極作用，且對土壤溫度一致為積極作用。

古鎮(zhèn)嘉等人針對南仁山欖仁溪樣區(qū)地上部生物量與有機質(zhì)層之間的動態(tài)變化進行探討，并依據(jù)趙偉村于南仁山欖仁溪樣區(qū)利用植群結構所區(qū)分的兩種生育地做參考，選取前10優(yōu)勢樹種，使用異率回歸式計算這些優(yōu)勢樹種在22a間的動態(tài)變化特征，表明不同的樹種掉落物的多寡與分解的速率均不一致，造成地上生物量的分布也因物種的差異有所不同。

代光輝等人以陜西靖邊縣為研究區(qū)域，對黃土高原丘陵溝壑區(qū)北坡、西坡、峁頂、東坡以及南坡5種不同坡向8a中國沙棘人工林的種群數(shù)量、結構進行系統(tǒng)研究，以探尋不同坡向中國沙棘種群的數(shù)量及結構的空間動態(tài)規(guī)律及其機制，為種群調(diào)控和造林恢復提供理論依據(jù)。

3.3 生態(tài)安全和生態(tài)規(guī)劃研究

趙偉討論了生態(tài)學的跨學科范式的興起及對生態(tài)文明建設的啟示。

趙小鋒等人基于1987—2009年Landsat TM/ETM+ 夏季時間序列遙感影像，分析了研究區(qū)廈門島在城市化過程中綠色開放空間的幾何特征和其周邊結構對其冷島效應的影響。

張振利用Granier 測定系統(tǒng)，對華南丘陵植被恢復先鋒樹種馬占相思和木荷的樹干液流分別進行4a和5a的監(jiān)測，比較不同齡級兩個樹種的蒸騰量及積極變化發(fā)現(xiàn)馬占相思和木荷的蒸騰量均隨著樹齡的增加而增大，木荷蒸騰量的增加速度更快，表明與外來樹種馬占相思相比，鄉(xiāng)土樹種木荷對水分脅迫有更好的適應及調(diào)節(jié)能力。

3.4 全球變化生態(tài)過程研究

王怡慧分析氣象資料和臺灣南仁山欖仁溪森林樣區(qū)的關系，探求南仁山樣區(qū)木本植物與氣候變遷的動態(tài)特征，推定氣候變化(如降雨等)已經(jīng)對研究區(qū)內(nèi)木本植物造成了影響。

方運霆利用植物組織15N自然豐度能夠有效的反應生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)特征的變化，且生態(tài)系統(tǒng)趨于氮飽和時，生態(tài)系統(tǒng)各組分包括15N自然豐度增加這一原理，通過對近100a的全球尺度森林生態(tài)系統(tǒng)氮有效性變化特征來探究全球范圍內(nèi)當前氮沉降是否能夠滿足森林植物的氮需求。

3.5 城市生態(tài)研究

宋英石等人通過沖洗-稱重法和掃描電鏡法兩種方法，分別從顆粒無質(zhì)量和數(shù)量兩個方面比較了北京4種典型常綠樹種(刺柏、白皮松、側柏、大葉黃楊)葉片對空氣顆粒物吸附能力的差異。結果表明，單位面積大葉黃楊的顆粒物總量最高、刺柏的滯塵量最高。

閆蓬勃等為給城市樹種選擇提供科學依據(jù)，采用多元回歸法，對中國的31個城市中樹種的多樣性進行對比分析，發(fā)現(xiàn)南方城市樹種多樣性普遍偏高，且物種豐富相對高的地區(qū)城市樹種多樣性小于城市周邊地區(qū)。

4 總結及展望

生態(tài)學是一門貫穿多個傳統(tǒng)學科的新興學科，研究生物環(huán)境、生命個體與整體間的一種相互作用關系，交叉、融合、適應、進化是現(xiàn)代生態(tài)學的顯著特征，正朝著多尺度、全方位方向擴充和發(fā)展[5]。隨著全球人口、資源、環(huán)境等問題的不斷涌現(xiàn)，生態(tài)學突破了傳統(tǒng)生態(tài)學的自然科學界限,在研究層次、時空尺度，內(nèi)容和技術方法均有較大的轉變。

生態(tài)學研究雖然有地域特色，不同國家的生態(tài)系統(tǒng)多樣性差異很大，但生態(tài)學實驗設計和研究方法論是國際通行的。我國生態(tài)學研究近20年來雖然取得一定發(fā)展，但與國際水平還有很大的差距，具體表現(xiàn)在：我國學者所發(fā)表的國際期刊論文引用率總體偏低，所發(fā)表的高水平期刊論文還相對較少[6]。提高我國生態(tài)學研究水平，國際合作尤為重要。但我國生態(tài)學研究的國際合作水平還處在初級階段，尚不能夠積極影響甚至引領國際生態(tài)學研究的發(fā)展，故需要進行多種形式的國際交流與協(xié)作，如學術會議、交換訪問學者和開展合作研究等 ,可以交換對于生態(tài)學的科學創(chuàng)意與文化視點，有力推動我國生態(tài)學的發(fā)展[7]。青年正是未來的希望，他們正處于富有創(chuàng)造力的年紀，為青年生態(tài)學者搭建國際合作與交流的平臺是我國生態(tài)學者的重要使命，使青年生態(tài)學者之間、青年生態(tài)學者和資深生態(tài)學者之間、中國與海外生態(tài)學者之間有更深交流與合作，更快地促進中國生態(tài)學研究能力提升和青年生態(tài)學家的成長，提升中國生態(tài)學研究在國際生態(tài)學研究的影響力。

致謝：本文得到《生態(tài)學報》編輯部孔紅梅、劉天星博士以及Marine Biological Laboratory and Brown University唐劍武教授中肯的建議和細致的指導，特此致謝。

:

[1]Ma S J. Preface.Collection of Essay on Young Ecologist (1st)，1991.

[2]Xiong Y C, Xiong J L ,Li P F, Li Z H, Kong H Y ,Wang S M. The 1st International Youth Ecologist Forum in China,2009: A review.Chinese Journal of Applied Ecology ,Apr. 2011 ,22(4):1089-1093.

[3]Wan Y，Xu L L，Geng Q F，Leng X，An S Q，Tang J W． Ecological hot topics in global change on the 2nd International Young Ecologist Forum． Acta Ecologica Sinica，2012，32( 17) : 5601-5608．

[4]The 7th ISOME: International Symposium on Modern Ecology & The 4th IYEF : International Young Ecologist Forum. Acta Ecologica Sinica .2013，33(06): 2003-2011.

[5]Wang R S, Luo S M , Jiang J S , Zhang H X.New developments and applications on Ecological studies.Report on Advances in Environmental Science and Technology.2006.

[6]Liu T X ,Kong H M, Duan J.The analysis of Chinese ecological academic journals.Acta Ecologica Sinica ，2011, 31(10):2924-2931.

[7]Xiao D N, Li X Z.Forefronts and future strategies of landscape ecology.Acta Ecologica Sinica ,2003,23(8):1615-1621.

參考文獻：

[1]馬世駿. 序, 青年生態(tài)學者論叢(一),1991.

[2]熊友才，熊俊蘭，李樸芳，李志華，孔海燕，王紹明., 第一屆國際青年生態(tài)學者論壇綜述. 應用生態(tài)學報, 2011，22(4)：1089-1093.

[3]萬云，許麗麗，耿其芳，冷欣，安樹青，唐劍武. 全球變化背景下生態(tài)學熱點問題研究——第二屆“國際青年生態(tài)學者論壇”. 生態(tài)學報, 2012，32(17): 5601-5608.

[4]第七屆現(xiàn)代生態(tài)講座 ,第四屆國際青年生態(tài)學者論壇. 生態(tài)學報, 2013,33(06): 2003-2011.

[5]王如松,駱世明，蔣菊生，張洪勛.生態(tài)學研究和應用的新動態(tài), 環(huán)境科學技術學科發(fā)展報告，2006.

[6]劉天星, 孔紅梅，段靖. 中國生態(tài)學期刊現(xiàn)狀分析. 生態(tài)學報, 2011(10): 2924-2931.

[7]肖篤寧,李秀珍, 景觀生態(tài)學的學科前沿與發(fā)展戰(zhàn)略. 生態(tài)學報, 2003,23(08): 1615-1621.

附表：

報告Report報告人Reporter報告名稱Report name報告人單位Reporter name特邀青年專家Richard J. Norby How to Start a Big Experiment?(or a not so big one)Oak Ridge National Laboratory, USAYiqi LuoEcosystem Responses and Feedback to Climate ChangeUniversity of Oklahoma ,USAJiquan ChenBeyond Conventional EcologyPeople & Societies in a Changing WorldMichigan State University ,USAShuijin HuExperimental Assessment of Elevated CO2 Effects on Terrestrial Ecosystem N CyclingNorth Carolina State University ,USAXiaohua WeiResearch Design and PresentationUniversity of British Columbia ,CanadaJianwu TangPhenology , Succession , and Terrestrial Car-bon FluxesMarine Biological Laboratory and Brown University ,USAülo NiinemetsConducting Ecological Research through Differ-ent Scale of Biological OrganizationEstonian University of Life SciencesThe Republic of EstoniaHan ChenBoreal Forests and Climate ChangeFaculty of Natural Resources Management Lake-head University ,CanadaJeffrey S. DukesHow we do Ecology in North AmericaPurdue University ,USAXulin GuoEcology and Remote SensingUniversity of Saskatchewan, Canada劉玲莉Example of Experimental Design in Ecological Research : Disentangling the Complex Processes中國科學院植物研究所牛書麗Data Mining to Uncover Ecosystem Mechanisms in an Era of Big Data中國科學院地理科學與資源研究所萬師強Global Change Manipulative Experiments河南大學青年學者和學生報告唐莊生荒漠草原沙漠化過程中植被特征與土壤性質(zhì)的響應西北農(nóng)林科技大學王怡慧臺灣南部地區(qū)欖仁溪森林動態(tài)樣區(qū)木本植物與氣候變遷之長期研究國立嘉義大學(中國臺灣)葛體達亞熱帶稻田生態(tài)系統(tǒng)固碳效應研究中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所楊永川拷種子散布后空間格局的變化重慶大學錢大文綠洲化-荒漠化土地時空格局變化與對比研究 ———以黑河中游臨澤縣為例蘭州大學楊陽人工檸條灌叢對荒漠化土壤養(yǎng)分空間分布格局的影響寧夏大學Hongrui RenEffect of Precipitation Seasonal Distribution on Spatiotemporal Variation of Aboveground Net Primary Productivity in Inner Mongolia Grass-land 太原理工大學肖波半干旱地區(qū)苔蘚類生物結皮對土壤水分和土壤溫度的長期影響北京市農(nóng)林科學院熊少輝生態(tài)建設中生態(tài)學概念整合合肥工業(yè)大學建筑與藝術學院閆偉明中國西北地區(qū)長期施氮對有機碳、氮和磷含量及儲量的影響西北農(nóng)林科技大學鄭吉評估中國重大生態(tài)工程對區(qū)域尺度碳儲量貢獻的方法學研究江西農(nóng)業(yè)大學方運霆過去100多年來全國尺度上森林生態(tài)系統(tǒng)氮有效性的變化中國科學院應用生態(tài)研究所趙偉生態(tài)學的跨學科范式的興起及對生態(tài)文明建設的啟示中南民族大學劉希玉不同形態(tài)氮增加對我國南方亞熱帶各粒級土壤團聚體中酶活性和微生物群落結構的影響中國科學院地理科學與資源研究所