廬山森林生態系統國家定位研究站建設探析

饒高平，程 明，黃國賢

(江西省林業調查規劃研究院，江西 南昌 330046)

1 引言

自20世紀50年代末在云南西雙版納建立我國首個森林生態站以來，經過了多年的發展，目前中國森林生態系統定位研究網絡(CFERN)已發展成為橫跨30個緯度、代表不同氣候帶的森林生態站組成的網絡，基本覆蓋了中國主要典型生態區，涵蓋了中國從寒溫帶到熱帶、濕潤地區到極端干旱地區的最為完整和連續的植被和土壤地理地帶系列，形成了由北向南以熱量驅動和由東向西以水分驅動的生態梯度的大型生態學研究網絡。

建立江西廬山森林生態系統定位研究站，加入CFERN網絡，符合《國家林業局陸地生態系統定位研究網絡中長期發展規劃(2008-2020年)》的總體布局，具有國家和區域發展的重大意義，對長江中下游平原生物多樣性維持起著重要作用，也是研究中北亞熱帶過渡區森林生態過程變異特點的需要。2014年1月，經國家林業局批準，廬山森林生態系統定位觀測研究站正式加入中國森林生態定位研究網絡。2017年11月，國家林業局批準建設廬山森林生態系統國家定位研究站。

2 區域概況

2.1 自然地理條件

廬山位于江西省九江市，地處長江南岸，鄱陽湖西畔，位于長江與鄱陽湖交匯處，是廣袤的長江中下游大平原中心的一座獨立山體和“生態交匯島”。廬山國家級自然保護區緊靠九江市區南端，地跨廬山市、柴桑區、濂溪區和廬山風景名勝區，距江西省省會南昌市約130 km，離九江市約30 km。保護區總面積20120 hm2，地理坐標為29°25′18″～29°39′57″N，115°52′38″～116°05′25″E。保護區地理位置參見圖1。

廬山屬亞熱帶季風濕潤氣候區，氣候總的特征是：冬長夏短、春遲秋早、風大、降水及云霧多。多年平均氣溫11.6 ℃，≥10 ℃積溫為3521 ℃。按照熱量指標，廬山(山體上部)具有北亞熱帶或暖溫帶的特征，而山麓屬于中亞熱帶。廬山降水豐沛，年均降水量2068.1 mm。廬山云霧多，多年平均有霧日191.9 d，尤其3～5月份，平均有霧日20 d。

圖1 地理位置

由斷塊山構造地貌、冰蝕地貌、流水侵蝕地貌和山麓冰川堆積垅崗地貌疊加而成的復合地貌為特色。廬山最高峰大漢陽峰海拔1474 m，最低山麓海拔只有23 m。其土壤可劃分為紅壤、黃壤、黃棕壤和山地草甸土4個主要類型，且土壤垂直分布帶譜明顯：紅壤分布于海拔400 m以下山麓地帶；黃壤分布于海拔400～800 m；黃棕壤分布于海拔800～1100 m；山地草甸土主要分布于海拔1000 m以上的山頂和山脊較平緩地段。

2.2 生物資源現狀及特點

由于地處于中亞熱帶常綠闊葉林與北亞熱帶常綠落葉闊葉混交林的交匯處，有著比較完整的中山森林生態系統。已查明本土高等植物2475種，隸屬270科730屬。外來植物種類眾多，共有147科527屬1478種。分布有珍稀瀕危植物200余種。其中，列入《國家重點保護野生植物名錄(第一批)》的有20種，包括Ⅰ級3種(銀杏、南方紅豆杉和莼菜)和Ⅱ級17種(金錢松、鵝掌楸、凹葉厚樸等)；列入《中國植物紅皮書(第一冊)》的有17種，包括瀕危的3種(金蕎麥、野菱和黑節草)、稀有的7種(銀杏、鵝掌楸、花櫚木等)、漸危的7種(水蕨、野大豆、凹葉厚樸等)；列入《中國物種紅色名錄(2004)》被受威脅的植物有68種；列入《瀕危野生動植物種國際貿易公約(CITES)》附錄Ⅱ的種有53種。

已查明脊椎動物362種，其中：魚類17種；陸生脊椎動物345種(鳥類238種、哺乳動物40種、爬行動物43種、兩棲動物24種)。無脊椎動物中的貝類79種；螨類45種；蜘蛛類15種；昆蟲26目269科1629屬2519種。

2.3 植被類型及垂直分布規律

廬山所處的特殊地理位置和氣候環境，在植被類型上是以亞熱帶植被類型為主，兼有溫帶植被類型，而在垂直分布上明顯地反映出亞熱帶低山植被的垂直地帶性分布規律[1]，參見圖2。

圖2 廬山植被垂直分布

常綠闊葉林主要分布在海拔800 m以下的山地。優勢科有殼斗科、樟科、山茶科、金縷梅科、木蘭科等，常見的有石櫟、青栲、苦櫧、樟樹等樹種。

常綠落葉闊葉混交林主要分布在海拔800～1100 m。喬木層中優勢種不明顯，俗稱“雜木林”。構成群落的常綠樹種主要有細葉青岡、青岡、甜櫧、石櫟、白楠等，還有少量針葉樹和毛竹。落葉樹種主要有錐栗、短柄枹、青榨槭、楓香、小葉白辛樹等。

落葉闊葉林在廬山分布較廣，海拔1100～1300 m都有分布，主要建群種有錐栗、短柄枹櫟、青榨槭、短毛椴、香果樹、銀鵲樹等。

山地灌叢分布在常綠闊葉林帶、常綠落葉闊葉林帶、落葉闊葉林分布范圍內，海拔200～1300 m均有分布。組成群落的優勢種常有映山紅、滿山紅、蠟瓣花等。

3 建設目標

依據中華人民共和國林業行業標準《森林生態系統定位研究站建設技術要求(LY/T 1626-2005)》《森林生態系統定位觀測指標體系(LY/T 1606-2003)》《森林生態系統長期定位觀測方法(LY/T 1952-2011)》等規范，在中國森林生態系統定位研究網絡(CFERN)的技術指導下[2]，以長期定位觀測和科學研究為宗旨，實現以下建設目標。

(1)為中國森林生態系統定位研究網絡提供一個可信的、完整的數據庫，為國家提供數據積累。

(2)為中亞熱帶和自然保護區、風景名勝區森林生態系統功能效益評估提供理論依據，為森林資源保護提供示范基地。

(3)建設成為一個設施完善、儀器和觀測技術先進、人才團隊優秀的森林生態長期定位觀測研究平臺。

(4)借助廬山的著名風景名勝區的優勢，將生態站建設成為我國亞熱帶森林生態系統教學、科普宣傳教育和國際合作平臺。

4 主要建設內容

2017年11月，國家林業局批準建設廬山森林生態系統國家定位研究站，主要建設內容包括[3]：改建科研實驗用房1座，新建測流堰、坡面徑流場和水量平衡場各3個、標準氣象觀測場1處、綜合觀察鐵塔1個、大樣地1個、標準樣地9個，購置相關儀器設備等。

根據廬山典型植被的垂直分布特點，按照“一站兩帶”的格局進行項目建設布局，即以一個森林生態站為中心，在廬山的南山與北山沿海拔梯度布設兩條觀測樣帶進行項目建設。

森林生態站(科研實驗用房)設在廬山通遠管理站，可充分利用現有交通，水電等基礎設施條件。在廬山的南山(陽坡)與北山(陰坡)兩個不同坡向分別沿海拔梯度共布設兩條觀測樣帶，有利于研究亞熱帶中山海拔梯度上森林的生態特點及其對氣候變化的響應，揭示森林群落的演替規律以及生物多樣性形成機制。項目建設總體布局，參見圖3。

4.1 科研實驗用房

科研實驗用房設在通遠管理站，此處交通便利，水電等基礎設施完善。可利用通遠管理站辦公樓的部分辦公用房，通過裝修改造成為生態定位站科研實驗用房。通用管理站建筑總面積為1235.0 m2，二層磚混結構。本項目改造科研實驗用房位于該辦公樓二層，建筑面積614.0 m2。改建50 m2的會客室為實驗室，利用原建筑4間辦公室分別改建成儀器室、檔案室、植物標本室和土壤樣品室。

4.2 固定監測樣地

為揭示森林生態系統結構與功能變化規律[4]，對森林生態系統的組成、結構、營養循環、生物多樣性、能量平衡和水循環等在人為干涉、自然條件下或自然干擾下的動態變化情況與過程進行長期定點監測，監測樣地主要布局在植被垂直梯度變化明顯的地點。

(1)標準樣地9個。生態定位站監測樣地以標準樣地為主[5]，規劃在南山和北山兩個方向按海拔梯度樣帶進行布設，包括常綠闊葉林樣地、常綠落葉闊葉混交林樣地、柳杉林樣地、黃山松林樣地、落葉闊葉林樣地等。樣地規格為30 m×30 m，面積0.09 hm2。樣地四角采用6分PPR管作為界樁，管長50 cm，埋入地下30 cm。

圖3 基礎設施建設布局

(2)大樣地1處。在廬山藥物試驗場后山的次生林區設置群落動態觀測大樣地1個，面積為6 hm2，規格200 m×300 m，為藥用植物試驗區，樣地內以闊葉林為主。為便于觀測，可將大樣地分解成150個20 m×20 m的小樣方。

大樣地主要調查內容包括：樣地中森林群落結構、樣地坡位、坡向、坡度、海拔、郁閉度、密度等；所有喬木種的樹種名稱、年齡、胸徑、樹高、冠幅、有無斷梢、生長勢等；灌木種的植物名稱、株(叢)數、株高、基徑、蓋度、多度等；草本植物的植物名稱、數量、高度、蓋度、多度等；藤本植物的植物名稱、藤高、蔓數、基徑、藤冠以及附(寄)生植物現狀等。

4.3 氣象觀測

(1)標準氣象觀測站1處，布設在通遠管理站附近的一處南坡地上，此處四周較平坦，多風向且位于上風方向，符合中華人民共和國氣象行業標準《地面氣象觀測規范》(QX/T45-2007)和國家林業局《森林生態系統定位研究站建設技術要求》(LY/T1626-2005)。此處設置標準氣象觀測站，有利于連續觀測研究區域內風、光、溫、濕、氣壓、降水、土溫等氣象因子，揭示各種類型小氣候形成過程的特征及其變化規律[6]。

標準氣象觀測站東西向16 m，南北向20 m，觀測場四周設置高為1.2 m稀疏不銹鋼圍欄，保持氣流暢通。場地內鋪設均勻草層，草高不得大于20 cm。為保護場地的自然狀態。場內不得種植作物，并鋪設0.3～0.5 m寬的觀測便道，沙石路面。

(2)綜合觀測鐵塔1處，布局在通遠管理站南山伴耳峰，規劃建設綜合觀測鐵塔總高度為林分平均樹高的3倍以上，可以滿足長期、連續觀測森林小氣候梯度變化、大氣環境、碳通量等指標的需要。

4.4 觀測設施

測流堰、水量平衡場及坡面徑流場均布局設置在南山伴耳峰附近，此處交通及水源條件良好，符合中華人民共和國水利行業標準《水文基礎設施建設及技術裝備標準》(SL276-2002)和國家林業局《森林生態系統定位研究站建設技術要求》(LY/T1626-2005)，可長期、連續觀測森林生態系統的水文動態，計量分析其水量調蓄、涵養水源等功能。

與觀測設施相配套儀器設備主要包括水分要素觀測(土壤水分測定儀等)、土壤要素觀測(土壤碳通量觀測系統等)、氣象要素觀測(自動氣象站、自動滴譜儀等)、生物要素觀測(年輪分析儀、植物冠層分析儀等)、森林環境空氣質量觀測(空氣顆粒監測儀、大氣負離子連續測定儀等)、數據管理與存儲以及實驗室所需的儀器設備等[7]。

5 結語

本項目建設，是對中國森林生態系統定位研究網絡(CFERN)的完善。有助于深入研究亞熱帶典型森林生態系統不同海拔高度森林群落演替特點、格局和影響因子，以及不同海拔高度森林生態過程特點及其對氣候變化的響應等；有助于利用廬山著名風景名勝區的優勢，把生態站建設成為一個設施完善、儀器和觀測技術先進、人才團隊優秀的森林生態定位觀測研究平臺和我國亞熱帶森林生態系統教學、科普宣教和國際合作平臺；有助于提高林業科技整體水平和創新能力，促進社會經濟可持續發展。