遍布试验站角落的大量高速WiFi热点以及高精度360度光学变焦物候观测摄像头。
我国湿润亚热带地区是世界上一个重要的生态类型区。独特的东亚季风气候,造就了其森林生态系统生产力高、碳储量大、生态过程对气候变暖响应机理复杂,使本区成为世界生态学家高度关注的热点区域。
为了探明全球变暖对这一个区域森林生态系统的影响及响应,福建师大科研团队在森林生态资源丰富且多样的三明建立野外研究站,把科研方向聚焦在全球气候变化与森林碳循环过程、碳汇林经营、碳汇计量及其监测仪器研发等三大领域。
精选实验样地,捕捉碳的踪迹
从国际森林生态系统碳计量科技成果来看,温带的科研数据比较充分,但是热带、亚热带相关的数据非常稀缺。因此,师大科研人员一直致力于湿润亚热带森林生态系统研究,希望通过数据捕捉森林碳汇的真实踪迹。
相对于天然林,我国人工林面积更大也更重要,这是我国森林生态系统异于其他国家的本质特征,自然无法直接套用国外的技术方法。人工林生长迅速,碳汇潜力远大于天然林,但长期以来缺乏大量本土研究数据的支撑,这大大削弱了我国在国际气候谈判中的话语权。
福建师大副校长杨玉盛教授说,森林碳汇的精确计量,既是国际需要的重大科学研究课题,也是适应我国经济社会发展的科技应用,又是我省实现生态产品价值的现实需求,可谓“一举三得”!
森林碳汇的计量主要有生物量清查法和微气象原理技术法,这两种方法均存在忽视土壤碳汇重要性的问题。事实上,西方国家的温带森林以天然林为主,其土壤碳含量通常变化不大且多年稳定,所以西方国家的碳汇计量方式没有考虑甚至忽视土壤碳汇的作用和计量。
在我国南方,人工林以杉木林为主,由于杉木从幼苗到成熟的生长过程不可逆,决定了杉木生长周期中的每个碳排放、碳吸收的增加或减少的波动是无法还原的。此外,野外状态下的台风扰动、温度变化、极端降雨甚至昆虫活动等,均会改变土壤碳排放的瞬时速率。因多方面受限,国内外已经开展的研究中,均难以及时捕捉这些变化,影响碳汇的估算精度。
为了捕捉碳的踪迹与变化,杨玉盛教授说,要通过“三个转变”才能够实现重大突破创新:计量对象从单一群落向区域尺度转换、模型预测转变;技术要求从传统人力观测到自动化、无值守、高频率、云平台、大数据转变;市场需求从基础研究向政府需要、企业需求、民众期盼转变。
“我最大的心愿就是建立野外实验平台。”杨玉盛教授说,我省作为林业大省却长期没有森林生态系统的定位研究站,而建站是获取长期定位观测数据的唯一途径。
他与研究团队踏遍我省的山山水水,最后选定三明的莘口镇。那里是我国南方重要的商品林生产基地,拥有大面积从常绿阔叶天然林转变而来的各种人工林。
2012年开始建站。在美国哈佛森林土壤增温实验的首席设计师弗兰克博士的指导下,福建三明森林生态系统与全球变化研究站(简称“三明野外研究站”)解决了实验中最关键的温度控制技术问题,建成了全球最大、亚洲首个以土壤增温为核心的全球变化多因子控制森林实验平台,包括生态系统、土壤系统和中型实验生态系统三个尺度的实验,研究森林转换、人工林碳汇经营、森林水文、全球气候变化等课题。