重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站（重庆缙云山三峡库区森林生态系统教育部定位观测研究站）

     一、地理位置与历史沿革

重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站（简称“缙云山生态站”），地处重庆市北碚区嘉陵江温塘峡畔，位于国家三峡库区土壤保持重要功能区和长江生态保护与生态建设的关键地带，是亚热带常绿阔叶林及马尾松杉木竹林地区最具代表性的地带。站区面积 7600 hm2，依托单位为北京林业大学，与重庆缙云山国家级自然保护区管理局共建合作。建站至今，生态站共获取气象、径流、壤中流监测数据 2400 万条，获得水文、土壤、水质、植物生理等实验数据 30 余万条，建立了长期定位监测数据库、实验数据库和基本资料库。

 

图1 缙云山生态站站区

缙云山生态站主要开展三峡库区山地典型森林生态系统的森林群落特性、森林水文、碳-氮-水循环、森林生理生态、生物多样性、植被恢复、土壤侵蚀和坡体稳定性等领域的观测研究，为国家长期准确地提供区域森林生态系统科学基础数据，也为我国建立主要陆地生态系统服务功能及其价值评价、生态环境质量评价、预警、调控和健康诊断指标体系等提供基础信息指标。

缙云山生态站为“一站两址多点”式布局，其中“两址”为缙云山站址和四面山站址， “多点”为覆盖研究区的定位监测点、研究点和研究流域（图 2）；站点布局基于 建站目的和长期发展规划，针对水土保持与三峡入库水沙过程关系这一科学问 题，充分考虑了长江三峡库区重庆段、入库流域的典型性，依据流域上、中、下游关系和生态系统代表性（包括消落带、震后恢复区、酸雨区等）的原则， 以水平和垂直分布两个维度设置了 2 个研究区段（三峡库区重庆段和入库涪江流域段）、11 个固定监测站点、7 个辐射研究点和 3 个辐射研究流域， 有机的构成了三峡库区（重庆段）-入库典型流域（涪江段）全面覆盖和系统嵌 套的观测体系。

图 2 缙云山生态站研究区位置示意图

缙云山生态站始建于1998年，2001年正式开始运行，为全国生态监测网络CERN的骨干站点和森林负氧离子观测试点站。2013年被评为首批“全国中小学环境教育实践基地”和 “国家级科普教育基地”，2018年获批“全国林业研究生示范性专业实践基地”。2019年列入教育部野外科学研究观测站点，2020年列入国家水土保持监测站。已成为我国长江三峡库区生态修复工程和水土流失防治的重要试验示范基地和科普教育基地。

二、植被类型与研究方向

缙云山试验区属亚热带季风气候区，地处长江经济带长江谷地过渡带、三峡库区内嘉陵江和长江的汇流处，为湘西黔鄂山地常绿阔叶林生态区。原生植被是具有典型代表性的亚热带常绿阔叶林及马尾松杉木竹林，可反映亚热带森林生态系统的天然本底。缙云山森林覆盖率达 96.6%。保护区内有大面积的常绿阔叶林，有多种具代表性的生态系统，从一定程度上反映出了中亚热带森林生态系统的天然本底，是一个典型的亚热带常绿阔叶林的生态综合体物种基因库。缙云山物种多样性丰富，有长江流域保存较好的典型的亚热带常绿阔叶林景观和相对稳定的生态系统，保存了许多古老的分类上孤立的形态特殊的植物。现有植物 246 科、992 属、1861 种，常绿阔叶林、暖性针叶林、竹林、常绿阔叶灌丛、亚热带灌草丛和水生植被等植被类型 6 个、群系 32 个。其中，珍稀濒危植物珙桐、银杉、红豆杉、桫椤等 45 种，缙云四照花、缙云槭、北碚榕等模式植物 38 种。

四面山试验区属于中亚热带偏湿性常绿阔叶林，由于流域内地形复杂，小气候环本区属于中亚热带偏湿性常绿阔叶林，由于流域内地形复杂，小气候环境差异大，水热条件充足，因此物种资源十分丰富，是同纬度地区保存最完好森林植被。植物区系的地理成分较为复杂，以热带成分为主占 51.23%，其次为温带成分，占 31.88%。该山维管束植物共有 214 科 1041 属 3331 种，其中蕨类植物 42 科 99 属 454 种，裸子植物 9 科 21 属 42 种，被子植物 163 科 921 属 2835 种，药用植物 300 多种。由于遭受破坏，目前天然植被存留很少。植被主要由天然次生林和人工林组成。人工林中绝大部分为杉木纯林，占人工林总面积的 92%，而混交林只占人工林的 1%。主要人工乔木树种有杉木、马尾松、柳杉、枫香、酸枣、木荷、灯台、楠竹等。

缙云山生态站围绕三峡库区国家重大生态环境问题，以中亚热带典型森林生态系统及要素的脆弱性和库区关键带复杂过程的复杂性为核心开展以下几方面的研究：1）林生态系统定位监测；2）森林生态水文机理与过程；3）土壤侵蚀与水土保持；4）环境监测和林业生态效益；5）森林生态系统碳氮循环。

三、研究队伍与科研条件

缙云山生态站共有固定人员37人，其中正高级12人，副高级12人， 19人具有海外博士学位/留学经历。生态站有客座人员20人，其中2人来自国外，其中，管理人员18人。在站人员涵盖的专业领域包括水土保持与荒漠化防治、森林水文、土壤侵蚀、山地灾害防治等。

图3 研究队伍

现有水量平衡场5座、气象观测站 2 座、测流堰 4 座、人工模拟降雨场 1 个、35m碳/水汽通量塔 2 座（2个层次）、固定样地 12 块、理化分析实验室 4 个、工作室 3 间、样品前处理室 1 间。在站设备总值 1400 余万，其中大中型设备 40 余套，可为长期定位观测研究提供保障。

图4 分析实验室

图5 水、碳通量观测系统

图6 水土流失实验场

 

 

图7 水量平衡观测系统

 

缙云山生态站在站设备 210 余套，其中大中型仪器 40 余套，主要包括：开路式二氧化碳、水分分析仪（LI-7500A）、空气负离子仪（FLZ1-203、AIAM- 600）、光合测量系统（LI-6400XT）、土壤碳通量仪（LI-8100）、连续流动分析仪（AA3）、冠层分析仪（LAI-2250）、颗粒物采样系统（DPS PM2.5）、林内和林外自动气象站、槽式摆喷头下喷式人工模拟降雨机、便携式侧喷模拟降雨机、树干茎流仪（FLGS-TDP）、快速流动综合水质仪（ET7919c）、粒子成像测速系统（Particle Image velocimetry, PIV）、激光雨滴谱仪（LPM型）等先进仪器设备。

缙云山生态站共获取气象、径流、壤中流监测数据2400万条，获得水文、土壤、水质、植物生理等实验数据30余万条，建立了基础数据、专题数据和基本资料共3个类型数据集。数据严格按照《森林生态系统长期定位观测方法（GB/T 33027）》、《森林生态系统定位观测指标体系（LY/T1606）》、《森林生态系统长期定位观测方法（LY/T 1952）》执行，能够保障数据的准确性和可靠性。每年对观测数据进行质量控制、完备性检验和数据库录入。

表1 缙云山生态站观测数据情况

数据类型	类目	观测年限	累积观测量	文件大小
基础数据	气象数据	1998至今	59.2万条	3.2G
	土壤数据	2000至今	4120条	50.4M
	流域数据	1999至今	1089条	20.6M
	植被数据	1998至今	2110条	213M
专题数据	森林水文类	2014至今	390.7万条	22.3G
	水土保持类	2000至今	1.2万条	230.5M
	涡度相关类	2006至今	53.4万条	2.4G
	森林康养类	2013至今	3.8万条	110M
	影像资料类	1998至今	1.1万余副	2.81T
合计				2.92T

 

图8基础气象类数据概览

图9 不同林分类型下降雨-产流关系

图10三峡库区NDVI

图11 空气负氧离子浓度数据

 

图12 数据远程传输与实时监测

四、科学研究与社会影响

自建站以来，依托重庆站获得中国水土保持学会科技一等奖2项、三等奖2项，大禹水利科学技术奖特等奖1项，获得重庆市科技进步奖二等和三等奖各1项，获得湖北省科学技术进步奖一等奖1项，国家林业局科技进步奖二等奖1项，四川省科学技术进步奖三等奖1项等省部级奖励共计10项。共发表（录用）科技论文766篇。其中，SCI论文302篇；EI论文96篇；中文核心368篇；获得专利30项和软件著作权28项；出版专著9部。获评2018年第二届全国林业硕士示范性专业实习基地，获世界土保持学会突出贡献论文奖2项，梁希青年论文二等奖2项。

基于站内长期的观测和研究成果，在国家强调生态环境建设的大背景下，生态站积极服务行业、地方和社会，将研究数据转化为具体应用，编制了代表性研究报告7篇，标准规范7篇，4项成果被国家林业局科技司认定为科技成果，出版了10本著作，代表性获奖论文3篇。其中，“基于生态安全的山区小流域水土保持措施空间配置技术”、“退耕还林生态效益评价观测技术”、“城市河流生态系统的生物工程修复技术”、“理水/净水优化林分结构模式筛选技术”等四项技术获得国家林业局成果认定，《三峡工程生态屏障区水土保持规划报告》、《三峡库区及上游影响区水土保持专题规划报告》、《三峡库区重要支流水土保持专题规划》等为国务院三峡办、长江水利委员会的重要规划依据，形成《水土保持工程设计规范》（GB 51018-2014）、《北方地区裸露边坡植被恢复技术规范》（LY/T 2711-2016）、《林业治山调查规划设计技术规程》（DB51/T 1806-2014）、《水利部—水土保持公报编制大纲》、《长江水利委员会—水土保持地面观测（水蚀）技术适用手册》等七项标准、规范和文件，形成《长江流域生产建设项目“天地一体化”水土保持监管报告》、《长江上中游水土保持重点防治工程二十年总结报告》和《西南紫色土区、西南岩溶区、青藏高原区三区水土保持定额修编调研报告》等部委重要调研报告。观测数据直接用于指导重庆三峡库区、长江经济带乃至全国的生态环境建设，对于区域山地灾害与水土流失防治，生态系统稳定性提高、生态环境改善、水资源合理配置、提高生态安全保障都有巨大的作用。

图 13欧洲土壤保持学会主席交流缙云山生态站成果

    以“与自然为善”的生态文明理念，依托生态站丰富的自然资源，持续开展“漫步缙云”为活动品牌的科技周主题展活动、志愿服务、动植物保护、亲子自然教育活动、秋叶私语森林探秘体验等科普活动 6 次，参与 3200 余人次，取得了较好的科普教育作用。

图 13 重庆市园博园进行漫步缙云科普创新

图14 亲子自然教育活动