会同杉木林生态站

英文名为HuitongLong-termEcologicalResearchStationforChineseFirPlantations。依托单位为中南林业科技大学。其位于湖南省怀化市会同县广坪镇境内，地处湖南省西南边陲，离会同县城15km，距怀化市120km，长沙市630km。其地理位置为东经109°45′，北纬26°50′。观测研究试验地与站址仅1河之隔，相距1km左右。会同杉木林生态站属中亚热带气候区，为云贵高原向长江中下游过渡地带。该区域典型的地带性森林植被类型为常绿阔叶林，森林资源在区域生物多样性保护、水源涵养、土壤肥力维持、碳吸存等生态服务功能方面起着十分重要作用。

中文名：会同杉木林生态站

外文名：HuitongLong-termEcologicalResearchStationforChineseFirPlantations

位于：湖南省怀化市会同县广坪镇境内

依托单位：为中南林业科技大学

1、台站简介

会同县是我国的杉木中心产区之一，享有“广木之乡”的称誉，形成了一套传统杉木栽培制度。由于该地区森林资源经营历史长，人工林成为该地区主要的森林景观，经营的树种有杉木、马尾松等。根据1999年的森林资源调查数据，会同县杉木林的面积为5.89万公顷，占林分面积58%，蓄积量316万立方米，占林分蓄积61%，是我国南方重要的速生用材林基地，其森林资源建设符合我国生态建设需求和国家林业发展战略中“东扩、西治、北休、南用”中“南用”的总体布局。

除上述区域地理特色外，会同杉木林生态站在观测研究方面有明显的优势。

（1）观测研究试验地、基础设施设备完善。有18.2公顷的长期试验基地，基地内设置了8个面积约为2公顷的小集水区径流场综合试验区，可开展平行的对比试验研究。区内有固定样地35块，6个气象观测站，有2套Dynamix林内外自动观测系统，2个22米能量气象综合观测铁塔，6座自动记录的地表径流和地下径流测流堰，6套自动记录的林内穿透水、凋落物承接装置，1个ICT2000TC蒸腾测定仪，能承担完整的生物生产力、水文学过程和生物地球化学循环等内容的野外科学观测研究任务。建有860平方米的工作和生活用房，包括1间计算机网络室、1间样品处理室、1间研究学习室、1间活动室和14间带有卫生间的研究人员宿舍，还有1间厨房和2间餐厅，可接纳40名研究人员开展科研工作。

（2）改进了小集水区径流场综合实验技术方法。把小集水区作为森林生态系统的功能单元，定义在小集水区可辩和可控制边界的条件下，辅以径流场封闭技术和实验设施，可以准确地测定森林水文学过程中降水输入、林冠再分配、地表径流和地下径流等要素，以及系统内各种营养物质输入、淋溶、积累、分配、转移和输出的生物地球化学循环，既克服了大流域试验控制性差，又克服了一般径流场分析难以反映真实森林生态系统特征的缺点。

同时，根据杉木人工林的传统经营制度和现代经营管理技术，8个小集水区内分别设计了不同的试验方案：I号集水区为长期定位观测的对照试验；II、III号集水区为杉木林的代际效应试验，第1代杉木林采伐后营造不同年龄的第2代杉木林，II号集水区杉木林10年，III号集水区19年；IV、V号集水区为不同间伐强度干扰试验，IV号集水区的间伐强度为15%，V号集水区30%；VII号集水区是采伐后撂荒的自然植被恢复试验；VI号集水区为杉木林实生苗和萌芽更新的对比试验；VIII号集水区为复合集水区，研究不同集水区功能过程的整合作用和尺度演绎。

（3）在杉木林、马尾松、阔叶林生态系统结构与功能研究方面取得了系列研究成果。围绕杉木和马尾松等人工林可持续经营等问题，揭示了杉木、马尾松人工林生态系统的养分输入输出平衡、系统内养分的积累与分配、生物循环、凋落物分解和周转、林下植被多样性及养分贡献、土壤养分动态变化规律，研究了采伐利用方式和不同间伐强度对生态系统功能过程的影响，提出了人工林可持续性经营的管理模式。

根据我国的林情和国际生态学研究热点问题，对中亚热带典型森林生态系统的生态服务功能进行了研究。尽管我国亚热带地区水热条件优越，但由于降水季节分配不均，加之该地区人为活动频繁，而且干扰强度大，森林资源质量差，涵养水源和固持土壤的生态功能脆弱，水安全成为该地区特别是长江中下游生态安全问题之一。会同杉木林生态站完整地获得了杉木人工林水文学过程数据，总结出了林冠截留、树干流、穿透水、土壤渗透、地表汇流与产流、地下径流及对降水过程的响应规律，分析了常绿阔叶林林冠截留量、土壤入渗率和蓄水量，对估算退耕还林与天然林保护工程实施后水源涵养、水土保持等生态效益具有科学价值。研究了杉木林、马尾松林、湿地松林和樟树林生态系统的碳贮量及分配状况，测定了杉木林和樟树林土壤的二氧化碳释放量和碳收支平衡，确定了杉木林具备碳汇功能的时间为10年，为评价森林在区域碳平衡的作用提供科学依据。

此外，还研究了杉木林采伐迹地自然植被恢复的生物量动态、养分积累和土壤养分变化、物种生物多样性变化和生长对策，亚热带不同演替系列（马尾松、枫香、檫木、麻栎、木荷、黧蒴栲、樟树）的光合速率和生物生产力，丰富了亚热带森林植被恢复的生态学内容。

2、自然信息

湖南会同*森林生态系统长期定位研究站位于我国亚热带中部地区，地理位置为东经109°45'，北纬26°50'，海拔高度300－500m之间，相对高度150m以下。处于云贵高原向长江中下游平原过渡的中山丘陵地段，该地区的森林资源对长江中下游生态建设起着重要作用。自1976年开始，中南林学院在这里开展了杉木人工林生态系统的动态研究，相应地设置了大量固定样地和修建了若干试验设施。该站自1979年建站以来，共占地面积约2300余亩，其中建有实验室和办公楼房600m，8个面积分别约为2hm的小集水区径流场综合试验区，6个气象综合观测场，2座高22m的气象水文等综合因子梯度观测铁塔，6座测流堰系统，1座水文观测室，2个三角堰自动记录穿透水装置，40个树干茎流测定装置，2个20m凋落物和穿透水承接器，这些装置均安装了自动记录仪。试验林地通过法律手续取得了长期科研使用权。为了满足科研的需要，在中南林学院内还有专用的化学分析室、计算机室、资料室、样品和标本室等，建筑面积达240m，室内有设备150多台（件），其中上万元的设备18台（件），包括新添置的美国Li-COR6400P型便携式光合测定系统和澳大利亚ICT-2000TE森林小气候测定系统等先进设备。可供植物、土壤、水样的化学分析、数据处理和计算机模拟。自建站以来，国家、省、中南林学院等已在定位观测的基础设施、仪器购置和科研等方面累积投资达1170万元，为定位站完成各项科研、监测任务奠定了良好的基础。

研究区域从国际区位来看，会同定位站地处亚热带，与世界同一纬度地区相比，除了我国在该地带有森林植被分布外，其他的基本上为荒漠、半荒漠。而且研究区域内森林类型多样，生物多样性丰富，森林在生物多样性保护和区域碳平衡功能方面具有十分重要的地位；从国家区位来看，该站为云贵高原向长江中下游平原的过渡地带，为地形较开阔的丘陵山地，属亚热带湿润气候区，地带性植属中亚热带常绿阔叶林。森林生态系统具有涵养水源和保持水土的重要作用，在维系该地区尤其是长江中下游地区的生态安全方面起着重要作用；从林业建设角度来看，该站为南方集体林区，是我国仅有的2个集体林区定位站中的1个，且人工林经营面积大，为我国速生丰产林的重要基地，也是国家六大林业重点工程内容的一部分，定位观测可为人工林可持续经营的生态学机理提供理论依据。此外，会同定位站还在湖南省朱亭林区、国营莽山林场、沅陵林区和广西省禄峰山林场、广东粤北林区设置样地150余块。

会同定位站长期从事森林生态系统定位研究工作，涉及森林生态学、森林水文学、森林能量学、森林气象学、森林土壤学、干扰反应、代际效应等方面。

主要研究方向是：①南方集体林区杉木、马尾松等主要人工林生态系统持久生产力维持机理的研究；②亚热带森林生态系统的功能过程研究，包括森林生态系统C循环和水文循环规律研究；③亚热带典型森林生态系统生态服务功能的定位观测和评价；④森林植被自然恢复过程的生态功能研究。

主要内容：亚热带典型森林生态系统结构、功能，生物多样性和演替动态规律的研究；亚热带常绿阔叶林、杉木人工林森林水文效益研究；农林复合生态系统结构和经营模式的时间与理论的探讨；环境退化地区恢复生态学的研究与生态工程规划设计；亚热带森林生态个体、群落光合作用特性及对全球气候变迁的响应；林业可持续发展；森林公益效能综合评价的体系；生态安全等研究。对城乡生态环境规划建设，人类生存以及生态系统理论的发展具有重要的理论和实践意义。

湖南会同*森林生态系统长期定位研究站在1976年，中南林学院根据IBP研究成果，以杉木人工林为对象，在国内率先开展森林生物量和生产力研究，为我国提供了第一篇森林生物量和生产力宝贵资料，标志着我国生态学进入了生态系统研究阶段；1978年开始对杉木人工林的结构、功能进行深入了研究。在坚持以杉木人工林生态系统为主要研究对象的同时，为了开展与亚热带典型森林生态系统进行对比研究，还对马尾松、温地松、黄柏、杜仲、厚朴、黑荆、黧蒴栲等人工林及天然次生林生态系统进行了深入研究。

会同生态站定位研究依据生态学原理，以小集水区作为森林生态系统的基本功能单元，采用小集水区径流场封闭综合试验技术，建立了包括对照、间伐、皆伐、自然恢复和萌芽等在内的8个面积为2hm的集水区试验系列，设置样地150块，做到了空间尺度上的一致性和时间尺度上的连续性，进行长期定位观测气象、水文、植物、土壤、营养化学动态、生物量变化动态和能量流动特征。实行数据标准化管理和建设，进行系统分析和数学模拟。将森林生态系统群落结构、生产力、水量平衡、养分循环和能量流动与环境因子、生物因子的动态研究紧密结合，进行全面综合系统分析。

①通过对不同林龄的杉木人工林的调查研究编录了植物名录，以重要值为定量值，按龄级用区系排队法和极点排序法，将杉木人工林划分为7大类型，并研究了杉木林群落中物种多样性的变化趋势。

②对幼林、杆材阶段、成熟林进行生物量测定，完成了杉木林生物量动态变化的研究并建立了杉木林全林整体生长模型和生物量全林预测模型。

③采用小集水区径流场封闭技术，研究了杉木林生态系统营养库背景值，地球化学循环的流动度量值和流动过程，以及生物循环的吸收、存留和归还速率，并研究了杉木林水文学过程中有机化合物的动态和杉木人工林净化水质的功能。

④运用水量平衡、能量平衡和空气动力学等三种方法，研究了森林水分输入和转移流动过程。运用蓄满产流模型模拟分析了集水区产流特征和汇流机理，揭示了系统调节水分的功能。

⑤综合生态学、微气象学、物理学和空气动力学的知识，对杉木林生态系统的光能固定及其分配规律、环境能量、辐射与热平衡进行研究，揭示了森林改善环境的作用机理。

⑥定点定位研究了人为干扰后杉木林生态系统生态因子的变化规律，植被变化和间伐与皆伐对杉木林的水文学效应，运用动态数据分析和谐波理论，模拟分析了不同干扰方式下不同土壤水分的周期变化。

⑦使用等效益相关法、市场价值法、影子工程法和机会成本法等评价方法，通过定位研究取得数据，对杉木人林采伐后生态系统水源涵养、固土保肥、改良土壤、净化大气等公益效能的损失进行了定量评估。

⑧采用定点定位连续观测以及和对照区相对比的研究方法，对第二代杉木林的生物量、养分生物地球化学循环、林下地被物生物量和养分积累量、径流规律、生态环境因子的变化过程和生态系统生物调节恢复进行研究，探索了杉木林结构、功能和生产力的代际效应。