夏日，走進遼寧清原森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站，這里綠樹成蔭，郁郁蔥蔥；溪水潺潺，清瑩秀澈。

清原森林野外站依托中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所建設，位于遼寧省撫順市清原滿族自治縣山區(qū)，地處長白山余脈龍崗山北麓，主要森林類型為次生林，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)域內的長沙河流域是沈陽、撫順兩市的母親河——渾河的西源頭、大伙房水庫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，清原森林站充分利用信息化手段推動林學、森林生態(tài)學等傳統(tǒng)學科的科研范式變革，開展森林碳匯精準核算、森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)等復合生態(tài)功能的科學研究；以生態(tài)科技助力林下經濟發(fā)展和鄉(xiāng)村振興，為區(qū)域生態(tài)文明建設提供科技支撐。

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。精準核算森林碳匯，對我國盡早實現(xiàn)“雙碳”目標、維護國家生態(tài)安全具有重大意義。不過，沈陽生態(tài)所科技處處長王緒高坦言，當前森林碳匯核算不確定性大、森林三維結構不清、關鍵碳匯形成機制仍不清楚；其中，森林碳通量的精準計量是解決上述問題的關鍵前提。

為了提高森林碳匯的核算精準度，清原森林站在獨立流域內建立3座觀測塔，組建科爾塔群監(jiān)測平臺，通過信息化技術手段，高質量地獲取森林生態(tài)系統(tǒng)的全息三維結構與動態(tài)、通量監(jiān)測數(shù)據(jù)和生態(tài)水文數(shù)據(jù)。

滕德雄，作為沈陽生態(tài)所一名特別研究助理，他每個月至少要來清原森林站兩三次，圍繞科爾塔群開展科研工作。滕德雄說，“塔群平臺上增設了冠上物候相機、林下光量子矩陣傳感器和魚眼相機等多類科研設施，對塔群固定樣地群進行補充調查”。隨著信息化、智能化的逐步推進，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，就可以隨時監(jiān)測塔上實時傳輸回來的數(shù)據(jù)。

沈陽生態(tài)所所長、清原森林站站長朱教君介紹，多功能數(shù)據(jù)中心可以將科爾塔群、水文站和實驗樣地內的儀器設備采集到的數(shù)據(jù)即時傳輸至站區(qū)服務器，實現(xiàn)觀測站區(qū)多源數(shù)據(jù)高效管理；再通過一體化在線監(jiān)測管理系統(tǒng)，整合各類數(shù)據(jù)資源，以標準化、模板化的應用服務接口對外提供各類數(shù)據(jù)服務，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和智能化管理，精準有效核算區(qū)域森林碳匯。

“以科爾塔群為紐帶，依托數(shù)據(jù)中心等信息化平臺建設，融合大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網等先進的信息化技術，打造數(shù)據(jù)獲取、自動傳輸、智能分析、管理決策、可視化的全鏈條信息化平臺，實現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)多尺度、多要素、多過程長期碳通量觀測數(shù)據(jù)的聯(lián)網獲取與存儲、計算與分析、質控與共享、展示與應用，以信息化手段全面提升森林碳匯研究的科研范式變革，建立精準的森林碳儲量核算機制。”朱教君表示。

科技支撐

家住沈陽、工作在撫順的鄧朔，常常開車在兩地之間奔波。她對沈陽、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。

“渾河水越來越清澈了，岸邊越來越綠了，空氣更清新了，周末我經常喜歡在河邊遛彎，很享受在河邊的時光。”鄧朔談到渾河的變化時嘴角上揚，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程研究平臺，為服務區(qū)域生態(tài)水安全提供科技支撐有一定關聯(lián)。

監(jiān)測水位、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植被和土壤情況……在次生林生態(tài)系統(tǒng)水文觀測平臺，朱教君經常帶領他的博士生、碩士生研究次生林生態(tài)系統(tǒng)水文情勢和過程。

朱教君說，在核心獨立小流域（536.4公頃）內，結合觀測塔群和激光雷達技術，可高質量地獲取生態(tài)水文數(shù)據(jù)，借助多功能數(shù)據(jù)中心開展水文實時監(jiān)測，為森林水文監(jiān)測與研究提供長期支撐平臺。

“我們研究森林生態(tài)系統(tǒng)不同層次的水文過程與環(huán)境的互饋機制，認識環(huán)境變化下森林水循環(huán)過程及其與生物因子的關系；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程及各組分貢獻率；分析森林類型與結構對水量/水質的影響，探索森林水源涵養(yǎng)服務功能的形成機制。努力打造以森林水文學與生態(tài)水文學為核心的監(jiān)測研究平臺，為保障區(qū)域生態(tài)水安全提供科技支撐。”朱教君表示。

“針對東北溫帶森林生物多樣性維持機制不清、生物多樣性下降等問題，依托大型森林監(jiān)測樣地平臺研究不同物種對周邊生物多樣性的作用，開發(fā)野生植物資源實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，保護珍貴野生植物資源；開發(fā)野生動物資源實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)野生動植物資源自動監(jiān)測、傳輸和識別一體化技術變革，為森林生物多樣性維持與改善提供科技支撐。”清原森林站高級工程師孫一榮說。

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80年代末就有農戶開始林下參種植；2006年，村民真正有了自己的林地，這時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1.2萬畝，10年以上人參成畝連片，年產值達千萬元。

林下種植人參已成為當?shù)亓洲r增收的重要途徑之一。清原森林站副站長于立忠直言，他們在調研中發(fā)現(xiàn)，林下參在生長過程中對光環(huán)境要求較高，已有的林冠調控措施不能滿足林下參的生長要求，導致林下參苗保存率極低，嚴重影響林下參的種植效益。為此，我們模擬野生人參的生長習性和生態(tài)環(huán)境，將人參籽播種或將參苗栽到土壤適宜、排水透氣性良好的林分內。

于立忠介紹，將透光分層疏透度（OSP）精準量化技術應用于林下參培育過程，改變以往上層闊葉樹的調控高度與精度，實現(xiàn)對林下參上方（0.5m）OSP的準確量化，進而進行精準調控，大幅提高了林下參的成活率。同時，模擬自然環(huán)境，在自然干擾形成的大林窗下種植五味子，在小林窗內栽植細辛、刺五加等，形成林藥復合經營模式。

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

沈陽生態(tài)所副所長卓君臣表示，“我所在的不同類型生態(tài)系統(tǒng)地區(qū)建設了多個野外臺站，不僅是科學研究的重要平臺，同時也積極為當?shù)亟洕鐣l(fā)展提供科技支撐”。除了林藥高效經營模式外，林菜高效經營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，形成林菜高效復層經營模式，通過發(fā)展林下經濟有效實現(xiàn)多重效益的協(xié)調統(tǒng)一。