近日，由大興安嶺林業(yè)集團公司塔河林業(yè)局與東北林業(yè)大學聯(lián)合打造的全球最大寒溫帶森林生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能（BEF）監(jiān)測平臺正式建成。

該平臺將寒溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)的觀測研究從傳統(tǒng)群落尺度拓展至景觀尺度，標志著我國在森林生態(tài)多維度監(jiān)測領(lǐng)域邁入國際領(lǐng)先行列，為全球氣候變化背景下的森林保護與可持續(xù)經(jīng)營提供了“中國方案”。

大興安嶺生態(tài)意義特殊

傳統(tǒng)BEF樣地多關(guān)注“群落尺度”，而這座基于5平方公里核心樣地建成的監(jiān)測平臺，將觀測范圍拓展至景觀尺度，覆蓋2公里×2公里的完整生態(tài)單元，能夠更全面地揭示生態(tài)格局與過程的內(nèi)在聯(lián)系?！俺叨仁巧鷳B(tài)學研究的關(guān)鍵變量，許多在小尺度上看似成立的生態(tài)關(guān)系，在更大范圍可能發(fā)生本質(zhì)變化?！睎|北林業(yè)大學生態(tài)學院教授何念鵬說，景觀尺度的觀測將幫助科研人員發(fā)現(xiàn)此前可能被忽視的生態(tài)規(guī)律，為全球BEF研究提供全新視角。

“選擇大興安嶺建立全球最大BEF監(jiān)測平臺，絕非偶然，而是基于其獨特的生態(tài)區(qū)位與科學價值的雙重考量?！焙文铢i介紹。作為我國唯一的寒溫帶明亮針葉林分布區(qū)，大興安嶺的生態(tài)特殊性為科研提供了天然優(yōu)勢。

這里是全球氣候變化響應(yīng)最為敏感的地帶之一，科研人員可以第一時間捕捉到森林對氣溫升高、凍土退化等環(huán)境變化的細微反應(yīng)。與熱帶雨林相比，寒溫帶明亮針葉林的喬木冠層相對稀疏，林下光照充足，形成了結(jié)構(gòu)清晰的喬灌草分層體系，既保留了生態(tài)系統(tǒng)的完整性，又避免了生物多樣性過于復雜帶來的調(diào)查難度。

“大興安嶺的森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、調(diào)查難度適中，便于開展多維聯(lián)動研究，驗證生態(tài)學基礎(chǔ)理論?！焙文铢i解釋道。同時，作為我國“三區(qū)四帶”生態(tài)安全屏障的核心區(qū)域，這里的生態(tài)變化還關(guān)系到國家生態(tài)安全大局，監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學價值與應(yīng)用價值尤為突出。

可精準記錄每株林木數(shù)據(jù)

走進大興安嶺BEF監(jiān)測平臺核心區(qū)，1.6萬余個高精度RTK（實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)）永久定位點如同大地的坐標，可精準定位20余萬株林木。同時，上千株代表性林木佩戴了專屬“生長監(jiān)測器”，30個標準化遙感驗證樣方均衡分布在林海中，構(gòu)成了一張覆蓋全生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

與傳統(tǒng)監(jiān)測方式不同，大興安嶺BEF監(jiān)測平臺融合了先進的多源遙感技術(shù)，構(gòu)建了“空天地一體化”綜合觀測體系，實現(xiàn)了從單木生長到景觀演變的全尺度監(jiān)測。

“我們既傳承了經(jīng)典生態(tài)學調(diào)查方法的嚴謹性，又融入了現(xiàn)代智能化監(jiān)測技術(shù)的高效性。”何念鵬教授團隊核心成員于海麗介紹，平臺整合了多源遙感數(shù)據(jù)與地面驗證網(wǎng)絡(luò)，以期形成“天空—塔—地”的立體監(jiān)測格局。

天空中，無人機高光譜成像儀與無人機激光雷達實現(xiàn)對生態(tài)系統(tǒng)的大范圍精細掃描，能夠快速捕捉植被覆蓋動態(tài)、林冠結(jié)構(gòu)特征、植被生理生化指標等信息；觀測塔則持續(xù)記錄氣象數(shù)據(jù)、地表通量等關(guān)鍵指標，實現(xiàn)對生態(tài)系統(tǒng)的全天候、不間斷監(jiān)測；地面上，地基激光雷達精準測量林木三維結(jié)構(gòu)，結(jié)合科研人員定期開展群落結(jié)構(gòu)調(diào)查、功能性狀樣品采集、幼苗動態(tài)監(jiān)測等工作，形成對地表生態(tài)過程的深入解析。

多技術(shù)融合帶來了監(jiān)測精度和效率的飛躍。平臺集成的厘米級空間坐標系統(tǒng)，讓每一株林木的位置、胸徑、生長狀況等數(shù)據(jù)都能被精準記錄。“以前測量一棵樹的高度，需要手持儀器控制距離，調(diào)整角度，用眼睛找準樹梢，以這種方法調(diào)查整片森林每棵樹的高度幾乎是不可能的，現(xiàn)在結(jié)合激光雷達遙感數(shù)據(jù)與地面部分調(diào)查資料，半天就可以采集1公頃森林中每棵樹的高度。同時，通過無人機高光譜動態(tài)監(jiān)測，我們能夠追蹤植物葉片的生化參數(shù)（如葉綠素含量、水含量）的變化，提前預判林木健康狀況，為病蟲害防治提供科學依據(jù)?！庇诤｛惻e例說。

此外，科研團隊還圍繞生物多樣性、植物功能性狀、生態(tài)系統(tǒng)功能、環(huán)境驅(qū)動四大核心維度，建立了全面的觀測指標體系。生物多樣性監(jiān)測，重點監(jiān)測物種組成、群落結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵信息；植物功能性狀監(jiān)測則深入到葉、枝、干、根的理化性質(zhì)，揭示植物適應(yīng)環(huán)境的內(nèi)在機制；生態(tài)系統(tǒng)功能監(jiān)測聚焦生產(chǎn)力、碳匯能力、養(yǎng)分循環(huán)等核心功能；環(huán)境驅(qū)動監(jiān)測則包括地形、土壤、氣候等多種環(huán)境信息，以全面解析生態(tài)系統(tǒng)變化的驅(qū)動因素。

何念鵬說，通過多維度數(shù)據(jù)的綜合分析，科研人員能夠系統(tǒng)揭示生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能之間的耦合關(guān)系，為理解寒溫帶森林的生態(tài)韌性機制提供數(shù)據(jù)支撐。

推動森林經(jīng)營更精細化

“大興安嶺BEF監(jiān)測平臺的價值不僅在于產(chǎn)出科學成果，更在于為森林保護與經(jīng)營提供切實可行的技術(shù)支撐?！贝笈d安嶺林業(yè)集團公司塔河林業(yè)局相關(guān)負責人說，平臺建成后，將推動林業(yè)管理從“經(jīng)驗型”向“精準型”轉(zhuǎn)變。

平臺監(jiān)測數(shù)據(jù)可為生物多樣性保護提供科學指導。通過揭示生物多樣性維持生態(tài)系統(tǒng)韌性的特殊機制，平臺能夠幫助林業(yè)部門識別生態(tài)保護核心區(qū)域，優(yōu)化保護地劃定方案。

“以前劃定保護區(qū)域主要依據(jù)林木覆蓋率，現(xiàn)在結(jié)合平臺監(jiān)測到的物種豐富度、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等數(shù)據(jù)，能夠更精準地識別出對維持生態(tài)平衡至關(guān)重要的區(qū)域。”塔河林業(yè)局生態(tài)保護科負責人介紹。

在森林可持續(xù)經(jīng)營方面，平臺突破了傳統(tǒng)林業(yè)經(jīng)營只關(guān)注林木本身的局限，通過系統(tǒng)監(jiān)測喬灌草完整生態(tài)系統(tǒng)，為“多目標可持續(xù)經(jīng)營”提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

例如，通過長期監(jiān)測，平臺能夠精準掌握大興安嶺林下藍莓、紅豆等林業(yè)資源的生長節(jié)律、產(chǎn)量周期，以及它們的生長狀況與林木郁閉度、土壤養(yǎng)分、凍土變化等環(huán)境因子的關(guān)系，從而推動林業(yè)資源的可持續(xù)管理。

在森林質(zhì)量精準提升方面，平臺為林業(yè)管理提供了靶向性解決方案。于海麗說，例如在氣候變化背景下，“我們期望通過該平臺，長期監(jiān)測林木生長數(shù)據(jù)、物候數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)，揭示凍土退化、生長季延長等氣候變化對森林生長的影響，為林業(yè)部門提前調(diào)整撫育策略、優(yōu)化樹種結(jié)構(gòu)提供科學依據(jù)”。

“森林質(zhì)量提升不是簡單增加木材蓄積量，而是要讓森林生態(tài)系統(tǒng)更健康、更穩(wěn)定，更好地發(fā)揮碳匯、水源涵養(yǎng)等生態(tài)功能。”何念鵬說，希望平臺的監(jiān)測，可以幫助大興安嶺實現(xiàn)森林經(jīng)營的精準化、科學化，為寒溫帶森林應(yīng)對氣候變化提供切實可行的方案。