河南大别山森林生态系统国家野外观测研究站

一、建站背景

大别山地处鄂豫皖三省交汇处，介于北纬30°10′-32°30′，东经112°40′-117°10′，东西连绵约380公里，南北平均宽度约175公里，是长江-淮河的天然分水岭。由于大别山区人类活动强度显著高于毗邻山区，地带性原生稳定群落皆已退化，森林资源锐减、水土流失严重且日趋严峻，所以开展地带性植被-常绿落叶阔叶混交林的恢复重建以促进区域社会经济可持续发展显得尤为紧迫。大别山区是国家重点生态功能区以及长江中下游和淮河流域重要的生态安全屏障，因此，建设河南大别山森林生态系统国家野外科学观测研究站，开展大别山森林生态系统恢复和重建、生物多样性保护和生物资源可持续利用等长期定位观测、科学研究、技术示范和科技服务，将为国务院《大别山革命老区振兴发展规划》提供科学依据。大别山站主要观测研究点建于鸡公山国家级自然保护区内，辐射观测研究点分别设置在黄柏山国家级自然保护区、金刚台国家级自然保护区、连康山国家级自然保护区、董寨国家级自然保护区和南湾林场。

                                            图1、大别山地形图

二、基础和优势

（1）学科优势：依托单位河南大学拥有生物学、生态学、地理学的等本科、硕士和博士学位授权一级学科。大别山站的优势学科为全球变化生态学和流域生态学。（2）平台优势：学校拥有生物学国家重点实验室、地理学教育部重点实验室等室内实验平台，同时拥有“河南大学鸡公山生态研究站”和“河南大学信阳森林生态系统观测研究站”等野外实验平台；已经积累了多年的“水土气生”各方面数据。大别山站拥有标准气象站2个、具有接待100人左右的生活和工作条件。（3）地方合作优势：为了建立大别山站，河南大学与信阳市政府、信阳市林业局、鸡公山保护区、南湾林场等签订了合作协议且明确了科研建设样地和实验样地的长期土地使用权。（4）研究基础优势：近五年，大别山站承担了30多项科研项目和课题，在研项目总经费超过4000万元。在生态学、生物学国际顶级期刊Ecology、Global Change Biology、Agriculture and Forest Meteorology、Soil Biology & Biochemistry、New Phytologist等发表SCI论文96篇。（5）团队优势：大别山站现有固定人员62人，其中正高21人、副高12人、中级26人、技术支撑岗4人、在读研究生和博士后70人。大别山站学术带头人包括“国家杰青”2人、中科院“百人计划”4人，其中2人曾长期担任国家野外科学观测研究站站长。

三、研究方向和内容

以大别山常绿落叶阔叶混交林生态系统为对象，围绕其天然次生林的结构和功能及其对环境变化的响应和反馈，开展长期定位观测、科学研究、技术示范和科技服务，为实现天然次生林生态系统结构和功能恢复以及淮河流域社会经济可持续发展提供科学支持。主要研究方向如下：

1. 退化常绿落叶阔叶混交林植被恢复重建及其维持机制

2. 森林生态系统生物多样性保护和生物资源优化利用

3. 全球变化驱动的大别山植被交错区物种扩散动态

4. 流域生态地理特性时空分异规律与社会经济可持续发展

   四、学术委员会名单

   主任：康乐院士（中国科学院动物研究所，河北大学）

   副主任：韩兴国研究员（中国科学院植物研究所）、傅声雷教授（河南大学）

   委员：

• 白永飞研究员（中国科学院植物研究所）

• 谢 平研究员（中国科学院水生生物研究所）

• 吴庆龙研究员（中国科学院南京湖泊研究所）

• 蔡庆华研究员（中国科学院水生生物研究所）

• 周国逸教 授（南京信息工程大学）

• 王希华教 授（华东师范大学）

• 万师强教 授（河北大学）

• 尹侗明教 授（南京林业大学）

• 李春阳教 授（杭州师范大学）

• 孙书存教 授（南京大学）

• 邹建文教 授（南京农业大学）

• 韩士杰教 授（河南大学）

五、硬件设施

研究站拥有办公实验楼和宿舍楼各一栋，面积1200余平米，各类设施投资3000余万元。

1.食宿条件

研究站拥有教工宿舍19间，学生宿舍床位100个，并设有独立的餐厅，可以承接100人左右的野外实习及科研工作。光纤网络覆盖整个研究站。

 

                                    图2、研究站办公楼

2.办公场所

研究站拥有办公室6间、会议室2间，可承办150人以内的学术会议。

                              图3、研究站会议室与办公室

3.实验设备

研究站拥有实验室14间，包括动植物标本馆各两间。拥有LI-6400光合仪、LI-8100土壤呼吸仪、全自动化学分析仪、氨基酸分析仪、火焰原子吸收分光光度计、年轮分析仪、球磨仪、总有机碳分析仪等大型和常规实验设备，总金额4000余万元。完全可以满足生态系统碳通量、植物生理生态特性、土壤理化性状等测定分析和学生实习需求。

 

 

六、野外实验平台

1.落叶阔叶林生态系统“林冠模拟氮沉降和增雨”实验

研究表明日益增加的大气氮沉降对森林生态系统结构和功能将带来一系列严重影响，但以往的研究普遍采用林下模拟施N的方法，忽略了林冠对N素的吸收、吸附、转化等一系列截留过程；为此，研究站设计并建成了国际上首个从森林冠层模拟N沉降和增雨的野外控制实验平台。选择麻栎—枫香落叶阔叶混交林为研究对象，采用两因素随机区组设计，共包括4个区组，每个区组包括七种处理：对照（C）、林冠增氮25kgN ha-1yr-1（CN25）、林冠增氮50kgN ha-1yr-1（CN50）、林下增氮25kgN ha-1yr-1（UN25）、林下增氮50kgN ha-1yr-1（UN50）、林冠增雨30%（W）、林冠增雨30%+25kgN ha-1yr-1（W+CN25），每块样地大小约1000平方米。依托于该平台，获得国家自然基金和国家博士后基金等项目22项，在Tree Physiology，Soil Biology & Biochemistry等SCI期刊上发表论文多篇，重要成果将陆续报道。

2.森林火烧与氮添加实验

火干扰是森林生态系统的主要干扰因子之一，不仅会直接破坏地表植被，还会间接影响土壤理化性质，进而对森林生态系统结构和功能产生重大影响。火烧会造成森林生态系统氮库的减少，然而氮添加是否影响火烧后的植被恢复的研究却鲜有报道。因此，我们提出两个科学问题：1)森林生态系统植被群落对火烧和氮添加是如何响应。2）火干扰和氮添加对森林生态系统碳氮循环过程和调控机制有怎样的影响。实验地点位于信阳市南湾实验林场贤山林区。选取火烧后与天然状态的麻栎—马尾松针阔混交林为研究对象，采用成对设计与嵌套设计相结合，共包括火烧、氮添加、火烧+氮添加、对照四种处理，每种处理5个重复，共20块样地，每个样地大小为30×15m。

3.改变碳输入质量和数量对森林生态系统碳循环的影响

本实验开始于2015年，目的是量化碳输入的质量和数量对森林生态系统碳循环的影响。选择针叶、阔叶和针阔混交林三种森林类型。每种林型采用随机区组设计，包括：1) 对照，2) 凋落物去除，3) 断根，4) 凋落物去除和断根，5) 两倍凋落物，6) 两倍凋落物+植物去除6种处理，每种处理4个重复，为24个样方。三种林型共计72个样方，每个样方大小为2×2m

4.林下穿透雨减少和增加实验平台

本实验目的是研究降水对亚热带—暖温带气候过渡区森林生态系统结构和功能的影响。实验地点位于信阳南湾实验林场贤山林区，选择该地区典型的落叶阔叶林-麻栎纯林为研究对象，通过人工搭建减雨棚和增雨管道，以模拟降雨减少和增加两种情景。采用拉丁方实验设计，增雨、增雨、对照各3个重复样地，每个样地大小为20×20m。

七、长期监测指标

在以上实验平台中，对植物物种、植物生长、叶片光合速率、凋落物量、凋落物分解、温室气体、土壤呼吸速率、根系周转速率、群落更新状况、降雨量、穿透雨、树干径流、壤中流、地表径流、土壤水分、土壤微生物、土壤动物以及气相等“水土气生”指标进行了长期监测。

八、专家来访与学术交流

研究站成立以来，先后接待美国田纳西州立大学、美国佐治亚理工学院、中国科学院北京植物所、中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院生态环境中心、中国科学院华南植物园、中国科学院亚热带农业研究所、中国科学院沈阳应用生态研究所、中国科学院武汉植物园、北京大学、南京大学、中南林业科技大学的200余名专家学者前来交流或者考察，先后举办或参与“第五届中国生态学俱乐部论坛和”和“森林生态与全球变化学术研讨会”两次学术会议，获得国内外专家的一致好评。

     图11、第五届中国生态学俱乐部学术年会暨研究站成立一周年学术研讨会参会合影

图15、大别山植被类型图

图16、大别山土壤类型图

站长介绍

傅声雷，博士，教授，博士生导师。研究方向：退化生态系统的恢复模式构建与健康评价、土壤生物的生态功能。1999年于美国University of Georgia获得生态学博士学位，2000-2004年先后在美国University of California的Santa Cruz和Davis分校从事博士后研究工作，2004-2015年在中国科学院华南植物园工作，期间一直担任广东鹤山森林生态系统国家野外科学观测研究站站长；2016年至今在河南大学工作。2009年获得“国家杰出青年科学基金”。2015年获得广东省科学技术一等奖。担任Soil Biology & Biochemistry编委；Soil Ecology Letters共同创刊主编，《生物多样性》等副主编，《植物生态学报》《生态学报》等期刊编委。曾主持国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、NSFC-广东省政府联合基金、重大国际合作项目等。

代表论文：

1. Shao YH, Zhang WX, Eisenhauer N, Liu T, Xiong YM, Liang CF, Fu SL*. 2017. Nitrogen deposition cancels out exotic earthworm effects on plant-feeding nematode communities.Journal of Animal Ecology.86(4),708-717.

2. Zhang CL, Li XW, Chen YQ, Fu SL et al. 2016.Effects of Eucalyptus litter and roots on the establishment of native tree species in Eucalyptus plantations in South China.Forest Ecology and Management.375: 76-83 .

3. Shao YH, Wang XL, Zhao J, Wu JP, Zhang WX, Neher DA, Li YX, Lou YP, Fu SL*.2015. Subordinate plants sustain the complexity and stability of soil microfood webs in natural bamboo forest ecosystems.Journal of Applied Ecology.Doi: 10.1111/1365-2664.12538.

4. Zhao J, Faming Wang, Jian Li, Bi Zou, Xiaoli Wang, Zhian Li*,Shenglei Fu*. 2014.Effects of experimental nitrogen and/or phosphorus additions on soil nematode communities in a secondary tropical forest.Soil Biology and Biochemistry.75, 1-10.

5. Zhang, WX., Hendrix, PF., Dame, LE., Burke, RA., Wu, JP., Neher, DA., Li, JX., Shao, YH., Fu, SL*. 2013. Earthworms facilitate carbon sequestration through unequal amplification of carbon stabilization compared with mineralization.Nature Communications. 4, pp 1-9.

   联系方式：

   电子邮箱：fsl@henu.edu.cn

   网站：http://xyfers.henu.edu.cn/index.htm

                              大别山卫星遥感图