夏日，走進(jìn)遼寧清原森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，這里綠樹(shù)成蔭，郁郁蔥蔥；溪水潺潺，清瑩秀澈。

清原森林野外站依托中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所建設(shè)，位于遼寧省撫順市清原滿族自治縣山區(qū)，地處長(zhǎng)白山余脈龍崗山北麓，主要森林類(lèi)型為次生林，代表著東北典型的溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)。清原森林站區(qū)域內(nèi)的長(zhǎng)沙河流域是沈陽(yáng)、撫順兩市的母親河——渾河的西源頭、大伙房水庫(kù)上游水源安全保障的源頭區(qū)，也是遼東山區(qū)重要珍稀瀕危物種棲息地和重要生態(tài)屏障區(qū)。

近年來(lái)，清原森林站充分利用信息化手段推動(dòng)林學(xué)、森林生態(tài)學(xué)等傳統(tǒng)學(xué)科的科研范式變革，開(kāi)展森林碳匯精準(zhǔn)核算、森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)等復(fù)合生態(tài)功能的科學(xué)研究；以生態(tài)科技助力林下經(jīng)濟(jì)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興，為區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)提供科技支撐。

智能管理

森林是陸地最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一。森林生態(tài)系統(tǒng)是巨大的碳匯，固碳能力十分可觀。精準(zhǔn)核算森林碳匯，對(duì)我國(guó)盡早實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、維護(hù)國(guó)家生態(tài)安全具有重大意義。不過(guò)，沈陽(yáng)生態(tài)所科技處處長(zhǎng)王緒高坦言，當(dāng)前森林碳匯核算不確定性大、森林三維結(jié)構(gòu)不清、關(guān)鍵碳匯形成機(jī)制仍不清楚；其中，森林碳通量的精準(zhǔn)計(jì)量是解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵前提。

為了提高森林碳匯的核算精準(zhǔn)度，清原森林站在獨(dú)立流域內(nèi)建立3座觀測(cè)塔，組建科爾塔群監(jiān)測(cè)平臺(tái)，通過(guò)信息化技術(shù)手段，高質(zhì)量地獲取森林生態(tài)系統(tǒng)的全息三維結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)、通量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和生態(tài)水文數(shù)據(jù)。

滕德雄，作為沈陽(yáng)生態(tài)所一名特別研究助理，他每個(gè)月至少要來(lái)清原森林站兩三次，圍繞科爾塔群開(kāi)展科研工作。滕德雄說(shuō)，“塔群平臺(tái)上增設(shè)了冠上物候相機(jī)、林下光量子矩陣傳感器和魚(yú)眼相機(jī)等多類(lèi)科研設(shè)施，對(duì)塔群固定樣地群進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查”。隨著信息化、智能化的逐步推進(jìn)，他現(xiàn)在只需坐在清原森林站多功能數(shù)據(jù)中心的電腦前，就可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)塔上實(shí)時(shí)傳輸回來(lái)的數(shù)據(jù)。

沈陽(yáng)生態(tài)所所長(zhǎng)、清原森林站站長(zhǎng)朱教君介紹，多功能數(shù)據(jù)中心可以將科爾塔群、水文站和實(shí)驗(yàn)樣地內(nèi)的儀器設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)即時(shí)傳輸至站區(qū)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)站區(qū)多源數(shù)據(jù)高效管理；再通過(guò)一體化在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，整合各類(lèi)數(shù)據(jù)資源，以標(biāo)準(zhǔn)化、模板化的應(yīng)用服務(wù)接口對(duì)外提供各類(lèi)數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和智能化管理，精準(zhǔn)有效核算區(qū)域森林碳匯。

“以科爾塔群為紐帶，依托數(shù)據(jù)中心等信息化平臺(tái)建設(shè)，融合大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的信息化技術(shù)，打造數(shù)據(jù)獲取、自動(dòng)傳輸、智能分析、管理決策、可視化的全鏈條信息化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)多尺度、多要素、多過(guò)程長(zhǎng)期碳通量觀測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)獲取與存儲(chǔ)、計(jì)算與分析、質(zhì)控與共享、展示與應(yīng)用，以信息化手段全面提升森林碳匯研究的科研范式變革，建立精準(zhǔn)的森林碳儲(chǔ)量核算機(jī)制。”朱教君表示。

科技支撐

家住沈陽(yáng)、工作在撫順的鄧朔，常常開(kāi)車(chē)在兩地之間奔波。她對(duì)沈陽(yáng)、撫順兩市的母親河——渾河很有感情，也感受到了渾河這幾年的巨大變化。

“渾河水越來(lái)越清澈了，岸邊越來(lái)越綠了，空氣更清新了，周末我經(jīng)常喜歡在河邊遛彎，很享受在河邊的時(shí)光。”鄧朔談到渾河的變化時(shí)嘴角上揚(yáng)，眼神中流淌著喜悅。

渾河的變化，除了得益于流域的生態(tài)治理外，與清原森林站打造跨尺度森林水文過(guò)程研究平臺(tái)，為服務(wù)區(qū)域生態(tài)水安全提供科技支撐有一定關(guān)聯(lián)。

監(jiān)測(cè)水位、流速、年徑流量、年降水、蒸發(fā)、坡面徑流、土壤含水量及流域內(nèi)植被和土壤情況……在次生林生態(tài)系統(tǒng)水文觀測(cè)平臺(tái)，朱教君經(jīng)常帶領(lǐng)他的博士生、碩士生研究次生林生態(tài)系統(tǒng)水文情勢(shì)和過(guò)程。

朱教君說(shuō)，在核心獨(dú)立小流域（536.4公頃）內(nèi)，結(jié)合觀測(cè)塔群和激光雷達(dá)技術(shù)，可高質(zhì)量地獲取生態(tài)水文數(shù)據(jù)，借助多功能數(shù)據(jù)中心開(kāi)展水文實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為森林水文監(jiān)測(cè)與研究提供長(zhǎng)期支撐平臺(tái)。

“我們研究森林生態(tài)系統(tǒng)不同層次的水文過(guò)程與環(huán)境的互饋機(jī)制，認(rèn)識(shí)環(huán)境變化下森林水循環(huán)過(guò)程及其與生物因子的關(guān)系；從冠層—生態(tài)系統(tǒng)—小流域—集水區(qū)尺度，跨尺度量化森林水文過(guò)程及各組分貢獻(xiàn)率；分析森林類(lèi)型與結(jié)構(gòu)對(duì)水量/水質(zhì)的影響，探索森林水源涵養(yǎng)服務(wù)功能的形成機(jī)制。努力打造以森林水文學(xué)與生態(tài)水文學(xué)為核心的監(jiān)測(cè)研究平臺(tái)，為保障區(qū)域生態(tài)水安全提供科技支撐。”朱教君表示。

“針對(duì)東北溫帶森林生物多樣性維持機(jī)制不清、生物多樣性下降等問(wèn)題，依托大型森林監(jiān)測(cè)樣地平臺(tái)研究不同物種對(duì)周邊生物多樣性的作用，開(kāi)發(fā)野生植物資源實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保護(hù)珍貴野生植物資源；開(kāi)發(fā)野生動(dòng)物資源實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)野生動(dòng)植物資源自動(dòng)監(jiān)測(cè)、傳輸和識(shí)別一體化技術(shù)變革，為森林生物多樣性維持與改善提供科技支撐。”清原森林站高級(jí)工程師孫一榮說(shuō)。

多效合一

在撫順市清原縣夏家堡鎮(zhèn)賈屯村，全村于上世紀(jì)80年代末就有農(nóng)戶開(kāi)始林下參種植；2006年，村民真正有了自己的林地，這時(shí)掀起了林下參種植的熱潮。截至目前，林下參種植戶共有150余戶，面積已達(dá)1.2萬(wàn)畝，10年以上人參成畝連片，年產(chǎn)值達(dá)千萬(wàn)元。

林下種植人參已成為當(dāng)?shù)亓洲r(nóng)增收的重要途徑之一。清原森林站副站長(zhǎng)于立忠直言，他們?cè)谡{(diào)研中發(fā)現(xiàn)，林下參在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)光環(huán)境要求較高，已有的林冠調(diào)控措施不能滿足林下參的生長(zhǎng)要求，導(dǎo)致林下參苗保存率極低，嚴(yán)重影響林下參的種植效益。為此，我們模擬野生人參的生長(zhǎng)習(xí)性和生態(tài)環(huán)境，將人參籽播種或?qū)⒚缭缘酵寥肋m宜、排水透氣性良好的林分內(nèi)。

于立忠介紹，將透光分層疏透度（OSP）精準(zhǔn)量化技術(shù)應(yīng)用于林下參培育過(guò)程，改變以往上層闊葉樹(shù)的調(diào)控高度與精度，實(shí)現(xiàn)對(duì)林下參上方（0.5m）OSP的準(zhǔn)確量化，進(jìn)而進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，大幅提高了林下參的成活率。同時(shí)，模擬自然環(huán)境，在自然干擾形成的大林窗下種植五味子，在小林窗內(nèi)栽植細(xì)辛、刺五加等，形成林藥復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式。

“清原森林站通過(guò)創(chuàng)新技術(shù)改善了林下參的光環(huán)境，提高了林下參的產(chǎn)量，增加了村民的種植收益，助力了鄉(xiāng)村振興。”賈屯村黨支部書(shū)記張慶財(cái)告訴記者。

沈陽(yáng)生態(tài)所副所長(zhǎng)卓君臣表示，“我所在的不同類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)地區(qū)建設(shè)了多個(gè)野外臺(tái)站，不僅是科學(xué)研究的重要平臺(tái)，同時(shí)也積極為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供科技支撐”。除了林藥高效經(jīng)營(yíng)模式外，林菜高效經(jīng)營(yíng)模式也是林下資源高效利用的典型案例。例如，清原森林站依托近成熟落葉松人工林，加大撫育強(qiáng)度，利用林下空間與生態(tài)環(huán)境，在林下人工栽植大葉芹和刺龍芽等山野菜，形成林菜高效復(fù)層經(jīng)營(yíng)模式，通過(guò)發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)有效實(shí)現(xiàn)多重效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。