内蒙古赛罕乌拉森林生态系统定位研究站简介
2014年11月30日 20:37  点击:[]

内蒙古赛罕乌拉森林生态系统定位研究站(以下简称:赛罕乌拉生态站)创建于2009年5月,隶属国家林业局,由内蒙古自治区林业厅主管,挂靠内蒙古农业大学生态环境学院。赛罕乌拉生态站是中国陆地生态系统定位研究网络(CTERN)的森林分中心——中国森林生态系统定位研究网络(CFERN)的成员站之一,位于内蒙古赤峰市巴林右旗赛罕乌拉国家级自然保护区境内,地处内蒙古赤峰市巴林右旗北部,距旗政府大板镇115km。地理坐标为东经118°18′~118°55′,北纬43°59′~44°27′,总面积10.04×104hm2

一、自然地理概况

(一)区域代表性

赛罕乌拉森林生态站所处的植被气候区位于内蒙古东部森林草原及草原地区。地带性森林类型为呼伦贝尔及内蒙古东南部森林草原区。赛罕乌拉是内蒙古大兴安岭南部山地景观的典型地段,是内蒙古最大次生林区——罕山次生林区的典型区域。同时,赛罕乌拉又是中国北方重要河流——西辽河的重要水源保护地之一。因此,赛罕乌拉所处的区域代表性非常独特。 

(二)生态系统典型性

赛罕乌拉自然保护区是东亚阔叶林向大兴安岭寒温带针叶林、草原向森林的双重过渡地带,也是华北植物区系向兴安植物区系的过渡带,同时也是浑善达克沙地向罕山山地入侵的区域。区域内有森林生态系统、草地生态系统和荒漠生态系统相互镶嵌分布,其“边缘效应”非常明显,生物多样性及其丰富。主要植被类型有夏绿针叶林华北落叶松(Larix priceps— ruprechtii,夏绿阔叶林,包括白桦(Betula platyphylla)、黑桦(Betula dahurica)、山杨(Populus davidiana)、蒙古栎(Querusmongolica)等。

二、生态站现有基础

)后勤保障

赛罕乌拉生态站有研究人员宿舍8间,同时能够满足20人的住宿(手机信号全部覆盖、有网络、数字电视)。同时,赛罕乌拉教学基地有两排砖混结构平房1227.4m2,可住人房间近40间,包括学生食堂、宿舍、实验室等,一次能够满足200人的实习。此外,赛罕乌拉生态站合作单位内蒙古赛罕乌拉自然保护区有访问者中心、职工宿舍等近100人的食宿条件向生态站开放。

)科研条件

目前,赛罕乌拉生态站主要野外观测设施及场地有测流堰、水量平衡观测场、坡面径流观测场、森林净生产力观测场、森林资源动态观测场、生物多样性动态观测场、森林生态系统健康及经营技术研究场、森林生态系统服务功能动态评价观测场、森林、草原碳汇功能长期观测场、大样地等固定设施和固定样地30余块。 

野外观测设备有小气候梯度观测系统、自动标准气象站、便携式气象站、负离子浓度分析仪、干湿沉降仪、便携式水质分析仪、流速仪、水位计、自计雨量器、土壤碳通量测定系统、光合作用测定系统、年轮分析仪、冠层分析仪、植物茎流仪、超声波树高测定仪、动物行为监测系统、土壤紧实度仪、TDR土壤水分温度仪、便携式土壤养分测定仪、TRIME-土壤水分测量系统等。 

室内化学分析实验室260m2,有消煮室、分析室、天平室、原子吸收分析室、气象色谱分析室及微生物处理室等。主要仪器设备有气相色谱仪、原子吸收分光光度计、紫外可见光分光光度计、721可见分光光度计、便携式PH计、多参数水质分析仪、振荡器、台式酸度计、离心机、油浴锅、凯式定氮仪、火焰光度计、水机、恒温培养箱、高压灭菌锅、超净工作台、恒温培养摇床、微波消解仪等。

三、主要业务范围

(一)长期定位观测

1.森林水文观测方面

(1)森林生态系统蒸散量观测:单木树干液流、单个林分蒸散量、多个林分蒸散量; 

(2)森林生态系统水量空间分配格局观测 :大气降水量、穿透降水量、树干径流量、枯枝落叶层持水量、地表径流量、土壤含水量、壤中流量; 

(3)森林配对集水区与嵌套流域观测 :降雨量、水位、流量、径流总量、径流模数、径流深度、径流系数、泥沙量、水量、水温; 

(4)森林水质观测:pH值、钙离子、镁离子、钾离子、钠离子、氨离子、碳酸根、碳酸氢根、氯化物、氟化物、硫酸根、硝酸根、总磷、总氮、电导率(TDS、总盐、密度)、溶氧、氧化还原电位、浊度(TSS)、叶绿素、蓝绿藻。微量元素(B、Mn、Mo、Zn、Fe、Cu),重金属元素(Cd、Pb、Ni、Cr、Se、As、Ti)。 

2.森林土壤方面

(1)森林生态系统土壤理化性质观测: 

土壤物理性质:土壤层次、厚度、颜色、湿度、结构、机械组成、质地、密度、含水量、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度等; 

土壤化学性质:土壤pH值、阳离子交换量、交换性钙和镁(盐碱土)、交换性钾和钠、交换性酸量(酸性土)、交换性盐基总量、碳酸盐量(盐碱土)、有机质、水溶性盐分总量、全氮、碱解氮、亚硝态氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、缓效钾、全镁、有效态镁、全钙、有效钙、全硫、有效硫等。 

(2)森林生态系统土壤有机碳储量观测:土壤有机碳储量、有机碳密度、有机碳含量、密度、土层厚度等。 

(3)森林生态系统土壤动物、酶活性及微生物观测:土壤动物数量、动物群落物种多样性、脲酶活性、磷酸酶活性、多酚氧化酶活性、过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性、微生物数量、微生物生物量碳、微生物生物量氮等。 

(4)森林冻土观测:冻土含水率、冻土密度、冻结温度、冻土导热系数、冻胀量、多年冻土的上限深度、季节性冻土深度及上下限深度。 

(5)森林生态系统氮循环观测:氮沉降通量,固氮植物生物固氮量,凋落物氮储量,土壤全氮、水解氮、硝态氮、铵态氮,土壤氮素转化速率(土壤氨化速率、硝化速率、反硝化速率)。 

(6)森林生态系统重金属观测:镉(Cd)、汞(Hg)、银(Ag)、铜(Cu)、钡(Ba)、铅(Pb)、砷(Se)。 

3.森林气象方面

(1)森林常规气象观测 

降雨量、降雨强度、风速、风向、气压、最低温度、最高温度、定时温度、相对湿度、地表定时温度、地表最高温度、地表最低温度、土壤温度(5cm、10cm)、土壤湿度(5cm、10cm)、蒸发散、总辐射、净辐射、光合有效辐射。 

(2)森林小气候观测 

风向(冠层上3m和地被层2个高度),温度、湿度、风速(冠层上3m、冠层、冠层中部、冠层下部、距地面1.5m的5个高度),总辐射、净辐射、光合有效辐射(冠层上3m),土壤热通量(地面以下5cm、10cm的2个深度),土壤温度(地面以下5cm、10cm、20cm、40cm、80cm的5个深度),土壤湿度(地面以下5cm、10cm、20cm、40cm、80cm的5个深度),降水量(距地面1.5m)。 

(3)森林生态系统微气象法碳通量观测:湍流数据(x轴水平风速、y轴水平风速、z轴垂直风速),二氧化碳浓度,水汽浓度,脉动温度。 

(4)森林生态系统负离子、痕量气体及气溶胶观测:森林负离子:O2-(H2O)n、OH-(H2O)n、CO4-(H2O)2等负离子浓度。森林痕量气体:CO、N2O、SO2、O3、CH4、NO、NOx、NH3、H2S。 气溶胶:总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物PM10(粒径<10μm的颗粒物)、可吸入颗粒物PM2.5(粒径<2.5μm的颗粒物)。 

(5)森林生态系统大气干湿沉降观测: 

干沉降:铜、锌、硒、砷、汞、镉、铬(六价)、铅、硫化物、硫酸盐、氯化物、钙、镁、钠、钾、氮。 

湿沉降:pH值、NH4+-N、总磷、总氮、NO3--N、铜、锌、硒、砷、汞、镉、铬(六价)、铅、硫化物、硫酸盐、氯化物、钙、镁、钠、钾。

4.植被生态及生物要素

(1)森林生态系统长期固定样地观测 

乔木层:群落中所有乔木种的胸径、树高、冠幅、郁闭度、密度等。 

灌木层:灌木种的株数(丛数)、株高、基径、盖度和多度等。 

草本层:草本植物的种类、数量、高度、多度和盖度等。 

层间植物:藤本植物的藤高、蔓数、基径和藤冠等;附(寄)生植物的附(寄)主种名、多度等。 

(2)森林生态系统健康评估方法 

生产力指标:胸径年平均生长量、树高年平均生长量、林分蓄积生长量、年增长生物量、林地当年凋落量; 

结构指标 :森林覆盖率、起源、林冠结构、生物多样性指数、郁闭度、灌木盖度、草本盖度、群落现存生物量、保护动植物的种类数、土壤pH值; 

干扰指标 :人为干扰程度、病虫害发生程度、水灾危害程度、旱灾危害程度、火灾发生程度、酸雨危害程度、林地土壤的侵蚀强度、林木受污染物危害的程度; 

服务功能指标:水质等级、林外林内温度差值、林外林内湿度差值、固定CO2量、O2释放量、空气负离子浓度、吸收污染物能力

(3)森林生态系统凋落物与粗木质残体观测:年凋落物量及其组分含量、凋落物分解速率、粗木质残体贮量。 

(4)森林生态系统植被层碳储量观测:乔木层生物量、灌木层生物量、草本层生物量、层间植物生物量、凋落物量、植被净初级生产力(NPP)、森林植被碳储量、森林植被年净固碳量。 

(5)森林生态系统物候观测 

乔木和灌木:树液流动开始日期、芽膨大开始日期、芽开放期、展叶期、花蕾或花序出现期、开花期、果实或种子成熟期、果实或种子脱落期、新梢生长期、叶变色期、落叶期等物候期。 

草本植物:萌芽期/返青期(萌动期)、展叶期、分蘖期、拔节期、抽穗期、现蕾期、开花期、结荚期、二次或多次开花期、成熟期、种子散布期、黄枯期等物候期。 

气象现象:初终霜、初终雪、严寒开始、水面(池塘、湖泊、河流)结冰、土壤表面冻结、河上厚冰出现、河流封冻、土壤表面解冻、(池塘、湖泊、河流)春季解冻、河流春季流水、雷声、闪电、虹以及植物遭受自然灾害等现象。 

(6)森林动物资源观测 

昆虫、鸟类、两栖类:种类和分布、种群数量和密度、栖居生境及质量。 

兽类:种类和分布、种群数量和密度、栖居生境类型及质量、出生率和死亡率。 

能量代谢:CO2排放量、O2消耗量、动物呼吸。

(二)长期生态学研究

在长期定位观测的基础上,为林业生态工程建设提供服务,满足林业发展需求,回答生态环境与林业建设过程中的重大科学问题。赛罕乌拉森林生态站长期生态学研究专题有: 

(1)森林生态系统温室气体排放研究 

二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫 

(2)森林生态系统土壤呼吸 

土壤总呼吸速率、土壤动物呼吸速率、微生物呼吸速率、植物根系呼吸速率、土壤呼吸速率日变化、土壤呼吸速率季节变化和土壤呼吸速率年变化。 

(3)森林生态系统年轮分析 

年轮宽度、早材宽度、晚材宽度、早材密度、晚材密度、年轮密度、最大年轮密度、最小年轮密度、早材晚材界线密度、年轮元素含量。 

(4)森林生态系统服务分布式观测布局与测算方法 

根据LY/T 1721的评估公式,计算生态观测单元的物质量和价值量,通过由点到面的数据转换,把各测算单元数据逐级累加得出最终结果。 

(5)森林生态系统根际微生态区观测 

根际土壤理化指标:pH值、氧化还原电位、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效氮、速效磷、速效钾。根际土壤生物学指标:微生物类群及其数量、酶活性、线虫数量和种类、细菌数量和种类。 根系形态因子:根的长度、根长密度、根尖数量、直径分布格局、死亡根及存活根数量、平均直径、投影面积、表面积、根体积、分类数量、每个直径类的根尖数量、细根生长量、细根死亡量和细根周转。 

(6)森林生态系统稳定同位素观测 

13C丰度值(δ13C)、15N丰度值(δ15N)、18O丰度值(δ18O)、D丰度值(δD)、2H丰度值(δ2H)等。

(三)规划布局及发展目标

1.规划布局

依据《国家林业局陆地生态系统定位观测研究网络中长期发展规划(2008~2020年)》,在国家林业局生态网络中心和中国森林生态系统定位研究网络(CFERN)的技术规范指导下,以长期野外定位观测和数据积累为基础,运用国内外先进的观测技术和方法,对内蒙古赛罕乌拉森林水文、森林土壤、森林气象和森林生物进行综合观测,为内蒙古东部森林草原及草原地区积累长期观测数据。另外,重在把握该区域森林生态系统的特色,重点突出森林向草原的过渡带、边缘效应、生物区系的交汇区等区域特色的研究,将赛罕乌拉森林生态站建设成为开放、协作、创新、双赢的野外科学研究与观测机构。 

2.发展目标

2014年的发展目标是:完成并验收赛罕乌拉森林生态站的一期基本建设项目,上报二期建设项目。大幅度提高赛罕乌拉森林生态站野外观测与基础研究条件,根据国家“观测、研究、示范”的定位要求,以总体推进、重点实施为原则,以提高野外观测和科学研究的能力为主要工作方向,以提升总体科研水平为目标,建立起特色鲜明,设施齐备的科研、教学平台。 

二、承担科研项目情况

2内蒙古赛罕乌拉森林生态站项目承担情况

序号

基金性质

起止年限

经费

(万元)

主持人

内蒙古东部人工林碳储量多途径动态评价技术研究 

内蒙古自治区科技计划项目 

2012-2014 

95 

周梅 

内蒙古森林生态系统动态监测与评价技术研究与应用 

内蒙古自治区科技计划项目 

2011-2013 

70 

周梅 

内蒙古自治区森林生态系统服务功能技术研究 

内蒙古自治区科技计划项目 

2009-2012 

49 

周梅 

中国森林净生产力多尺度长期观测与评价研究 

国家林业局 

2008-2012 

80 

周梅 

内蒙古自治区和新疆自治区森林生态系统服务功能定位观测与评估技术 

国家林业局 

2008-2011 

49 

周梅 

内蒙古大兴安岭森林生态系统健康动态监测与评价技术 

内蒙古自治区科技计划项目 

2012-2015 

70 

魏江生 

大兴安岭南段次生林结构调控与功能监测技术研究 

内蒙古自治区科技计划项目 

2013-2015 

80 

魏江生 

内蒙古大兴安岭南部次生林碳、氮耦合对模拟氮沉降的响应机制研究 

内蒙古自然基金 

2012-2014 

刘殿国 

内蒙古大兴安岭南部次生林土壤呼吸对植物碳输入变化的响应 

内蒙古自然基金 

2013-2015 

包翔 

三、研究人员组成情况

专职管理人员有4人,学历结构为2个博士研究生,1个硕士研究生,1个中专学历人员;固定研究人员有12人,其中8个博士研究生,占总人数的66.67%;1个硕士研究生,占总人数的8.33%;2个学士学历,占总人数的16.67%;1个中专学历,占总人数的8.33%。 

表1 赛罕乌拉森林生态站人员组成表 

定位站职务

姓名

职称

学历

主要负责专题方向

专职站长

周梅 

教授 

博士研究生 

森林水文学 

水文学研究组

周梅 

教授 

博士研究生 

森林水文学 

土壤学研究组

魏江生 

教授 

博士研究生 

土壤水、通量观测 

包翔 

教授 

博士研究生 

森林土壤理化性质 

气象学研究组

崔学明 

副教授 

学士 

森林小气候 

植被生态学研究组

张昊 

教授 

博士研究生 

植被生态学 

动物生态学研究组

刘殿国 

副教授 

学士 

野生动物生境适宜性研究 

遥感与生态学研究组

孙紫英 

副教授 

博士 

3S与森林动态 

包亮 

副教授 

博士 

3S与森林动态 

专职科研实验管理

赵鹏武 

硕士 

硕士研究生 

养分循环与能量动态 

 

四、发表论文及成果产出

1.哈琴.赛罕乌拉国家级自然保护区不同草地类型碳储量研究.内蒙古农业大学硕士学位论文,2012. 

2.朝鲁门其其格.赛罕乌拉自然保护区土壤.内蒙古农业大学硕士学位论文,2012. 

3.木其尔.赛罕乌拉自然保护区实用性植物调查.内蒙古农业大学硕士学位论文,2012. 

4.韩丽.赛罕乌拉自然保护区不同植被类型下土壤理化性状的对比研究.内蒙古农业大学硕士学位论文,2010. 

5.苏龙高娃.赛罕乌拉自然保护区景观格局分析.内蒙古农业大学硕士学位论文,2010. 

6.邢雅玲.赛罕乌拉自然保护区不同植被类型下土壤碳氮特征分析.内蒙古农业大学硕士学位论文,2011. 

7.灵灵.赛罕乌拉自然保护区不同植被类型下土壤水分特征及物理性状究.内蒙古农业大学硕士学位论文,2011. 

8.史山丹.内蒙古东部典型树种不同龄组生物量及生产力.内蒙古农业大学硕士学位论文,2012. 

9.李新.基于MODIS数据的内蒙古森林净初级生产力遥感估算研究.内蒙古农业大学硕士学位论文,2011. 

10.哈琴,王明玖,常国军,等.赛罕乌拉国家级自然保护区不同草地类型植被碳密度及其分配.干旱区资源与环境,2013,27(4):41-46. 

11.苏龙高娃,敖特根,萨仁高娃,等.赛罕乌拉植物群落垂直分布研.内蒙古草业究,2009,21(4):13-16. 

12.王淑杰,杨小丹,李明,等.内蒙古赛罕乌拉国家级自然保护区维管束植物区系研究.内蒙古农业大学学报,2012,33(4):69~73. 

13.史山丹,赵鹏武,周梅,等.大兴安岭南部温带山杨天然次生林不同生长阶段生物量及碳储量.生态环境学报,2012,21(3):428-433. 

五、主要负责人及联系人

站长:周梅 

联系电话:0471-4318644 13948518503 

电子信箱:dxal528@aliyun.com 

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