中國網(wǎng)／中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 我國擁有世界上獨(dú)特的亞熱帶常綠闊葉林，其在生物多樣性演化、生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)研究中具有重要地位。同時(shí)，亞熱帶森林是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)屏障，對(duì)于維系區(qū)域生態(tài)安全、消解環(huán)境污染具有重要的作用。觀測(cè)研究亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)是全球生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)研究不可或缺的組成部分。我國紅壤區(qū)與亞熱帶森林交錯(cuò)，承載了近?4?億人口；其中，60%?以上的面積為低山丘陵，對(duì)應(yīng)了約?60%?的森林覆被。高強(qiáng)度的人類活動(dòng)疊加氣候變化導(dǎo)致紅壤丘陵區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能衰退，目前已成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”問題。

中國科學(xué)院千煙洲亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究站（原“中國科學(xué)院-江西省千煙洲紅壤丘陵綜合開發(fā)試驗(yàn)站”，以下簡(jiǎn)稱“千煙洲站”）地處我國南方紅壤丘陵區(qū)，是以林為主、山水林田湖草生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和可持續(xù)發(fā)展研究的典型代表（圖?1）。千煙洲站圍繞亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能、山水林田湖草生態(tài)系統(tǒng)綜合治理和生態(tài)恢復(fù)等核心問題，以亞熱帶人工林、常綠闊葉林、次生林等生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，采用野外長(zhǎng)期定位觀測(cè)、控制實(shí)驗(yàn)與模型模擬等方法，研究森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與關(guān)鍵過程，重點(diǎn)探索地下生物過程及其與地上結(jié)構(gòu)功能的協(xié)同反饋機(jī)制，生態(tài)系統(tǒng)碳氮水通量及其對(duì)全球變化響應(yīng)規(guī)律，流域物質(zhì)循環(huán)與生態(tài)水文耦合過程，創(chuàng)新人工林生態(tài)系統(tǒng)多目標(biāo)經(jīng)營理論、關(guān)鍵技術(shù)與示范模式，發(fā)展森林生態(tài)學(xué)和恢復(fù)生態(tài)學(xué)，為紅壤丘陵區(qū)生態(tài)系統(tǒng)管理與可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐。

亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯特征及環(huán)境生物控制機(jī)制研究

我國擁有世界上面積最大的人工林，大量幼齡亞熱帶人工林碳匯功能顯著，該過程的監(jiān)測(cè)研究對(duì)于理解北半球碳匯源關(guān)系具有重要意義。目前，千煙洲站是全球亞熱帶人工林生態(tài)系統(tǒng)最具代表性的通量站。

率先引進(jìn)碳水通量觀測(cè)技術(shù)，建立通量觀測(cè)技術(shù)體系與方法論

2002?年，千煙洲站在國內(nèi)率先引進(jìn)碳水通量觀測(cè)技術(shù)（圖?2），長(zhǎng)期定位觀測(cè)植被-大氣界面碳水熱通量特征，率先在國內(nèi)建立了植被-大氣界面碳、水通量觀測(cè)平臺(tái)，積累了長(zhǎng)達(dá)?18?年的碳水通量及輔助因子連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，目前已出版專著?2?部，引領(lǐng)和帶動(dòng)了我國碳水通量觀測(cè)事業(yè)的發(fā)展。千煙洲站系統(tǒng)解決了復(fù)雜地形地貌條件下碳水通量數(shù)據(jù)處理中的技術(shù)難題，研制了通用性的碳水通量數(shù)據(jù)分析技術(shù)規(guī)范和計(jì)算機(jī)自動(dòng)化處理系統(tǒng)，建立了復(fù)雜地形、植被條件下生態(tài)系統(tǒng)碳水通量觀測(cè)技術(shù)數(shù)據(jù)分析方法論。

開創(chuàng)了穩(wěn)定同位素原位觀測(cè)技術(shù)在碳、氮、水循環(huán)研究中的應(yīng)用

千煙洲站在國際上較早實(shí)現(xiàn)了大氣水汽?δ¹⁸O、δD和?CO₂、δ¹³C?同步原位連續(xù)觀測(cè)：研發(fā)了葉片-莖桿-土壤連續(xù)體?δ¹³C?觀測(cè)系統(tǒng)，突破了渦度相關(guān)與穩(wěn)定同位素技術(shù)協(xié)同觀測(cè)的技術(shù)瓶頸，推動(dòng)了穩(wěn)定同位素技術(shù)在生態(tài)系統(tǒng)研究中應(yīng)用；研發(fā)了土壤微生物呼吸?δ¹³C?全自動(dòng)變溫模擬與測(cè)定系統(tǒng)；提出了“連續(xù)變溫培養(yǎng)+連續(xù)自動(dòng)測(cè)定”的土壤有機(jī)質(zhì)分解溫度敏感性研究的新模式；發(fā)展了考慮溫度和水分對(duì)溫度敏感系數(shù)（Q₁₀）影響的耦合模型，從而更準(zhǔn)確地描述干旱脅迫下生態(tài)系統(tǒng)呼吸的季節(jié)模式，以及預(yù)測(cè)干旱脅迫下生態(tài)系統(tǒng)呼吸的季節(jié)變異。

揭示亞熱帶人工林生態(tài)系統(tǒng)碳氮收支及其影響機(jī)制

千煙洲站開展的長(zhǎng)期生態(tài)學(xué)觀測(cè)記錄了生態(tài)系統(tǒng)漸變性和突變性的生態(tài)事件（圖?3），為預(yù)測(cè)管理森林功能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。亞熱帶人工針葉林?15?年平均生態(tài)系統(tǒng)凈生產(chǎn)力（NEP）為?460 g C m^-2，其碳匯能力遠(yuǎn)高于寒帶和溫帶地區(qū)，有力支撐了亞熱帶森林在全球碳增匯功能中的重要地位。盡管人工造林是提高生物量和群落多樣性的有效手段，但人工林生態(tài)系統(tǒng)功能面臨較大的不確定性，特別是亞熱帶人工林碳庫易受極端氣候事件的影響。2008?年早春的冰雪災(zāi)害，僅有?0.3%?馬尾松和?7.5%?濕地松林的地上生物量受損，但生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能卻顯著降低了近?20%。

揭示亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)碳氮水動(dòng)態(tài)特征及環(huán)境生物控制機(jī)制

亞熱帶森林與溫帶森林不同，季節(jié)性干旱顯著降低了人工林的碳吸收能力，早春低溫是限制人工林生態(tài)系統(tǒng)碳交換的關(guān)鍵因子，生態(tài)系統(tǒng)對(duì)極端氣候事件（如干旱、冰雪等災(zāi)害）的響應(yīng)具有時(shí)滯性。亞熱帶人工林凋落物層對(duì)土壤甲烷匯具有雙向調(diào)控作用：干旱時(shí)，凋落物層阻礙了大氣甲烷進(jìn)入土壤，降低了土壤對(duì)甲烷氧化吸收率；濕潤(rùn)時(shí)，凋落物層則阻礙了土壤產(chǎn)生的甲烷向大氣擴(kuò)散，促進(jìn)了土壤對(duì)甲烷氧化吸收。蒸散的控制因子在干旱和非干旱年份不同，闡明冠層導(dǎo)度是干旱脅迫期蒸散的主要控制因素，揭示生態(tài)系統(tǒng)對(duì)快速變化的氣象因子的響應(yīng)具有時(shí)滯性。闡明了亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、水耦合循環(huán)及其對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)機(jī)制，為全球變化背景下人工林生態(tài)系統(tǒng)管理提供了重要科學(xué)依據(jù)。該成果獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，重要成果在?PNAS?等刊物上發(fā)表。

創(chuàng)新了根系—根際生態(tài)學(xué)的理論與方法體系

根系—根際生態(tài)學(xué)監(jiān)測(cè)方法體系和研究網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

對(duì)生態(tài)系統(tǒng)地下過程的科學(xué)認(rèn)識(shí)是生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。千煙洲站以樹木根系為突破口，研發(fā)了根箱、根窗等新型觀測(cè)技術(shù)（圖?4）。開展了地下生態(tài)學(xué)過程長(zhǎng)期定位實(shí)驗(yàn)。以千煙洲站為起點(diǎn)，在不同生態(tài)系統(tǒng)推廣了根結(jié)構(gòu)功能的研究體系，并針對(duì)不同森林類型根系模塊的周轉(zhuǎn)和分解開展了觀測(cè)與研究，創(chuàng)建了大陸尺度的“根系生物學(xué)和生態(tài)過程觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)”（RhizoNet），為根系、土壤微生物及生態(tài)系統(tǒng)功能相聯(lián)系建立了研究平臺(tái)，創(chuàng)新了根系—根際生態(tài)學(xué)的理論和原位監(jiān)測(cè)方法體系，自主建立吸收根功能屬性數(shù)據(jù)庫，發(fā)展了地下生態(tài)學(xué)方法理論體系。

“根系壽命模塊”學(xué)說的提出及其應(yīng)用

千煙洲站基于長(zhǎng)期亞熱帶森林根系生態(tài)過程觀測(cè)和理論探索，系統(tǒng)地發(fā)展了吸收根的定義及鑒別方法，提出“根系壽命模塊”學(xué)說，為定量細(xì)根生長(zhǎng)、死亡、周轉(zhuǎn)及物候開辟了新方向，并較早將吸收根模塊學(xué)說應(yīng)用于根系周轉(zhuǎn)和分解等方面，提高了生態(tài)系統(tǒng)地下生產(chǎn)力觀測(cè)的準(zhǔn)確性。基于吸收根模塊的新定義，測(cè)定了我國亞熱帶森林?96?個(gè)樹種根屬性，發(fā)現(xiàn)根系功能屬性可從?2?個(gè)維度闡釋，即保守的根直徑與可塑的根系分支結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步分析了根與共生真菌關(guān)系，較早地提出了菌根真菌資源互補(bǔ)理論。在群落尺度，植物借助菌根增加了其捕獲資源的有效性和存活的可能性，特別是叢枝菌根真菌在調(diào)節(jié)植物種間競(jìng)爭(zhēng)和植被群落結(jié)構(gòu)方面具有重要作用。在生態(tài)系統(tǒng)尺度，菌根類型是理解碳氮循環(huán)的重要參數(shù)，外生菌根和叢枝菌根對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)具有顯著差異。

千煙洲站以根功能屬性為突破口，闡釋了吸收根模塊的結(jié)構(gòu)和功能，觀測(cè)和定量了根系生產(chǎn)力過程，探討了植物與微生物的協(xié)同平衡關(guān)系，為理解森林生態(tài)系統(tǒng)功能的形成機(jī)理提供了獨(dú)特視角。

揭示了大尺度根生物地理格局，提出了全新的植物進(jìn)化理論

千煙洲站圍繞根系生物學(xué)及地下生態(tài)學(xué)關(guān)鍵科學(xué)問題，將亞熱帶森林根系結(jié)構(gòu)和功能研究拓展到全球多個(gè)生物群區(qū)，在理論上取得了重大原創(chuàng)性突破。通過對(duì)全球?9?個(gè)根屬性的生物地理格局綜合集成分析發(fā)現(xiàn)，從荒漠到熱帶雨林，根功能屬性存在系統(tǒng)性的生物地理格局。

基于這個(gè)格局，Ma?等提出了一個(gè)全新的植物進(jìn)化理論（圖?5）：在長(zhǎng)達(dá)?4?億年的植物進(jìn)化過程中，地下吸收根朝更加高效、獨(dú)立的方向進(jìn)化，為物種開拓新的棲息地發(fā)揮了重要作用，促進(jìn)了植物的傳播和進(jìn)化。這些工作揭開了植物生存和傳播一些隱秘的“地下規(guī)則”，對(duì)于理解植物資源獲取策略、生物地球化學(xué)循環(huán)模擬和生物多樣性保護(hù)至關(guān)重要。

闡明了亞熱帶森林地下生態(tài)學(xué)過程與地上結(jié)構(gòu)功能的互饋機(jī)制

揭示了亞熱帶森林根系生命周期和分解過程的環(huán)境調(diào)控機(jī)制

圍繞森林根系過程變異性大、機(jī)制不明確等關(guān)鍵科學(xué)問題，創(chuàng)新應(yīng)用“根系壽命模塊”理論，揭示了吸收根與運(yùn)輸根生命周期（生長(zhǎng)、死亡、周轉(zhuǎn)）、分解全過程對(duì)氮沉降的響應(yīng)差異，為開展根系過程時(shí)空與種間變異及環(huán)境調(diào)控機(jī)制研究提供了新思路。明晰了水分和溫度分別是亞熱帶季節(jié)性干旱森林根系生產(chǎn)（量）與物候（時(shí)機(jī)）的主控因子，發(fā)現(xiàn)量與時(shí)機(jī)間的權(quán)衡是植物根系應(yīng)對(duì)環(huán)境變化的重要適應(yīng)策略?。闡明了生態(tài)系統(tǒng)磷限制加劇是亞熱帶森林地下生產(chǎn)力增加的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子；率先發(fā)現(xiàn)根系酸不溶組分與氮離子結(jié)合是氮沉降抑制根系分解的重要途徑?。從根系過程角度，揭示了吸收根周轉(zhuǎn)加快、分解變慢是氮沉降背景下亞熱帶森林土壤碳匯增加的重要形成機(jī)制。

多手段、多視角揭示微生物介導(dǎo)的土壤氮轉(zhuǎn)化關(guān)鍵過程及驅(qū)動(dòng)因子

針對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜、氮轉(zhuǎn)化過程難預(yù)測(cè)等問題，較早地融合?¹⁵N?同位素技術(shù)、土壤氮轉(zhuǎn)化模型及高通量測(cè)序等手段，發(fā)現(xiàn)微生物?NH₄⁺?循環(huán)在低速率?NH₄⁺?沉降情形下處于開放狀態(tài)，而在高銨氮沉降情形下處于耦合狀態(tài)；指明?NO₃^-（而非?NH₄⁺）沉降抑制土壤自養(yǎng)硝化與硝酸鹽固持。明晰了氨氧化微生物、硝化作用及土壤酸化是氮沉降加劇亞熱帶森林向大氣圈排放氧化亞氮的主控因子，對(duì)預(yù)測(cè)森林生態(tài)系統(tǒng)氮損失風(fēng)險(xiǎn)有重要指示意義。從氮循環(huán)功能微生物豐度、種群結(jié)構(gòu)及酶活性多視角揭示了氮、磷添加促進(jìn)亞熱帶森林土壤氧化亞氮排放和硝酸鹽淋失的潛在風(fēng)險(xiǎn)，為人工林氮、磷養(yǎng)分管理提供了重要理論依據(jù)。

揭示了氮磷添加下亞熱帶人工林土壤和微生物過程及機(jī)制

土壤生物系統(tǒng)碳氮交互作用及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。基于千煙洲站開展的長(zhǎng)期氮磷添加控制試驗(yàn)，分析了亞熱帶人工林土壤有機(jī)質(zhì)動(dòng)態(tài)的影響、土壤酶活性、微生物群落結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)氮素富集條件下，土壤有機(jī)質(zhì)濃度的變化與細(xì)顆粒有機(jī)碳、礦質(zhì)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳濃度正相關(guān)，外源氮輸入降低中國南方亞熱帶人工林土壤有機(jī)質(zhì)的礦化-腐殖化作用，不利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累，但顯著改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)。

建立了亞熱帶人工林多目標(biāo)經(jīng)營技術(shù)和理論體系

 亞熱帶常綠闊葉林多樣性和生態(tài)功能維持機(jī)制

我國亞熱帶原生常綠闊葉林物種多樣性高、林分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精確估算其森林結(jié)構(gòu)特征、探索其結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系及物種共存機(jī)制，對(duì)多目標(biāo)森林經(jīng)營管理具有重要的指導(dǎo)意義。通過對(duì)亞熱帶森林?85?種樹木研究，發(fā)現(xiàn)葉片水分屬性（水汽交換模塊）與經(jīng)濟(jì)學(xué)屬性（光捕獲模塊）獨(dú)立變異，意味著葉片內(nèi)存在?2?套獨(dú)立變化的屬性。在不同物種中，這?2?套屬性可以自由組合，形成了葉片結(jié)構(gòu)和功能多樣的分化，有助于解釋熱帶-亞熱帶較高的物種多樣性，也對(duì)理解植物生態(tài)策略及功能多樣性有理論價(jià)值，該研究成果被?Ecology Letters?選為封面故事。在生態(tài)系統(tǒng)尺度，發(fā)現(xiàn)常綠闊葉林生產(chǎn)力顯著高于同區(qū)的人工針葉純林，養(yǎng)分歸還顯著快于針闊混交林和高山矮林等其他森林類型，同時(shí)具有較高的氮素利用效率、固碳能力和病蟲害抵御能力。在區(qū)域尺度，利用植被聚集指數(shù)，研發(fā)了新的遙感產(chǎn)品，顯著提高了亞熱帶森林結(jié)構(gòu)特征估算精度，成功用于模擬與預(yù)測(cè)氣候變化情景下亞熱帶森林的分布及結(jié)構(gòu)變化。

亞熱帶人工針葉林垂直結(jié)構(gòu)與水平結(jié)構(gòu)管理新策略

針對(duì)亞熱帶人工林結(jié)構(gòu)單一、抗逆性差、功能低等問題，千煙洲站以地帶性常綠闊葉林為參照，解析了亞熱帶常綠闊葉林群落結(jié)構(gòu)構(gòu)建的生物學(xué)機(jī)制及植物群落結(jié)構(gòu)演變規(guī)律；探索了人工純林近自然改造與功能提升的理論體系，發(fā)展了亞熱帶人工林林木管理、林下植被管理的理論與技術(shù)。

在林分垂直結(jié)構(gòu)上突破傳統(tǒng)認(rèn)知，發(fā)現(xiàn)林下植被與喬木既競(jìng)爭(zhēng)又協(xié)同。而林下植被同時(shí)具有重要的水土保持功能，能緩解土壤酸化、優(yōu)化土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，且人工林林下植被生態(tài)功能的發(fā)揮主要是由其生物量而非多樣性決定。因此，提出“適度提高林下植被生物量”的亞熱帶人工針葉林垂直結(jié)構(gòu)管理新策略。此外，基于植物種間水分生態(tài)位、細(xì)根生長(zhǎng)物候和養(yǎng)分生態(tài)位（吸收偏好、根際效應(yīng)）互補(bǔ)特性解析，篩選出了適宜于杉木和馬尾松林下保留的灌木物種。

在林分水平結(jié)構(gòu)上，揭示了人工林水平結(jié)構(gòu)對(duì)土壤生物肥力和水分演變的影響機(jī)制，明確了葉根凋落物輸入比和土壤水分消耗對(duì)林分生產(chǎn)力演變的指示作用。發(fā)現(xiàn)間伐促進(jìn)保留木生長(zhǎng)的新機(jī)制：適宜的間伐強(qiáng)度可通過提高葉/根凋落物輸入比例，改善土壤微食物鏈結(jié)構(gòu)，從而提高土壤生物肥力；揭示在濕潤(rùn)的亞熱帶針闊混交林根層水分劇烈消耗會(huì)對(duì)林木生長(zhǎng)起負(fù)反饋?zhàn)饔茫ㄗh營造混交林時(shí)應(yīng)考慮植物水力學(xué)屬性。發(fā)現(xiàn)深層根系水分利用靈活性是植物經(jīng)濟(jì)譜的重要組成部分；解析“植物等水程度”的地上、地下協(xié)同調(diào)控機(jī)制，提出“優(yōu)選補(bǔ)植極端等水闊葉樹種”的針葉純林初期混交化策略（圖?6）。

亞熱帶流域-區(qū)域尺度物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化與多過程耦合作用機(jī)制研究

20?世紀(jì)?80?年代，千煙洲站即對(duì)九連山、興國和千煙洲生態(tài)水文循環(huán)過程進(jìn)行觀測(cè)；近年來，構(gòu)建了千煙洲-雁門水-贛江-鄱陽湖流域觀測(cè)平臺(tái)；開展了多尺度流域生態(tài)水文過程觀測(cè)研究，以及紅壤丘陵區(qū)關(guān)鍵帶研究工作，建立了巖石-土壤-植被-大氣層多圈層觀測(cè)體系，研究了亞熱帶紅壤丘陵區(qū)多尺度流域物質(zhì)循環(huán)過程及其水文驅(qū)動(dòng)機(jī)制，系統(tǒng)解析了流域從垂直界面到水平界面的碳氮水的遷移轉(zhuǎn)化過程與環(huán)境效應(yīng)。

水土流失是紅壤丘陵山區(qū)突出的生態(tài)環(huán)境問題。經(jīng)過長(zhǎng)期定位觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)壤中流過程明顯加劇了南方土壤氮磷淋失，并且壤中流中的溶解性有機(jī)碳（DOC）、碳磷淋溶效應(yīng)大于地表徑流。在小流域內(nèi)，全年?70%—80%?的生物可利用磷的流失集中在雨季，但存在滯后效應(yīng)，降雨過程中生物可利用磷的流失是地區(qū)水體富營養(yǎng)化的主要成因。陸地和水生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氮的固定、吸收與流失的需求不同，從而導(dǎo)致了?2?種生態(tài)系統(tǒng)氮健康閾值的差異。該項(xiàng)研究探討了淡水生態(tài)系統(tǒng)的最佳碳氮磷比，用于指示淡水生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)。

“千煙洲模式”——促進(jìn)紅壤丘陵區(qū)域生態(tài)恢復(fù)與經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展

為地方生態(tài)恢復(fù)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了科技支撐和模式樣板

我國南方紅壤丘陵區(qū)受亞熱帶季風(fēng)氣候控制，巖石類型多樣，以林為主，山水林田湖草系統(tǒng)嵌套，人地相互作用強(qiáng)烈。高強(qiáng)度的人類活動(dòng)和粗放的經(jīng)營管理，導(dǎo)致該地區(qū)水土流失嚴(yán)重、土壤養(yǎng)分大量流失，生態(tài)退化問題極其嚴(yán)重。千煙洲站以生態(tài)修復(fù)實(shí)踐和生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展為己任，強(qiáng)調(diào)生態(tài)管理的系統(tǒng)性、理論的應(yīng)用性、學(xué)科的綜合性。經(jīng)過?40?年不斷建設(shè)，在荒山草坡上通過生態(tài)恢復(fù)形成的綜合研究示范基地，創(chuàng)立了著名的“丘上林草丘間塘，河谷灘地果魚糧”的“千煙洲模式”（圖?7）。

“千煙洲模式”較早提出立體大農(nóng)業(yè)模式，系統(tǒng)集成了農(nóng)林牧漁高產(chǎn)高效技術(shù)，建成發(fā)展了資源綜合利用優(yōu)化模式，建立了小流域綜合管理體系，為科學(xué)與政策架起了一道橋梁，為解決紅黃壤區(qū)水土流失和農(nóng)村資源綜合開發(fā)作出了重大貢獻(xiàn)。隨后，千煙洲站承擔(dān)了南方紅黃壤地區(qū)綜合治理和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)研究的攻關(guān)任務(wù)，開展了林果經(jīng)、林牧糧等資源綜合開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)一步優(yōu)化了該模式。近年來，迭代升級(jí)的“千煙洲模式?2.0”，打造出可復(fù)制、可推廣的山水林田湖草-人生命共同體示范樣板，服務(wù)于國家生態(tài)文明建設(shè)及美麗中國“江西樣板”建設(shè)。

“千煙洲模式”被聯(lián)合國教科文組織授予全球生態(tài)修復(fù)“百佳”，入選聯(lián)合國環(huán)境署全球森林恢復(fù)典型案例，成為生態(tài)恢復(fù)的國際樣板。此外，“千煙洲模式”還榮獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，并被寫入我國高中地理教科書，以及入選中華人民共和國建國?50?周年成就展。

 亞熱帶人工林改造、技術(shù)集成與示范

隨著極端氣候事件頻發(fā)及強(qiáng)度增加，干旱脅迫加劇，亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)變得更加脆弱。千煙洲站努力踐行山水林田湖草系統(tǒng)治理與綠色發(fā)展的理念，開展了亞熱帶人工林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與功能提升及試驗(yàn)示范，探索出了亞熱帶人工林質(zhì)量提升和林區(qū)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的有效途徑。

人工林結(jié)構(gòu)優(yōu)化與功能提升示范。針對(duì)大面積針葉人工林質(zhì)量不高、抗性較差、功能低下等問題，提出?2?個(gè)改造方向。 突出木材生產(chǎn)功能建立經(jīng)濟(jì)效益較高、大徑材豐產(chǎn)林。設(shè)計(jì)了間伐材積?50%、25%?和不間伐處理實(shí)驗(yàn)。突出生態(tài)與碳匯功能，形成復(fù)層異齡生態(tài)林。采用伐針補(bǔ)闊模式進(jìn)行改造，在間伐之后補(bǔ)種木荷、楓香等鄉(xiāng)土闊葉樹種，建立了復(fù)層-異齡-混交林，促使人工林從單一生產(chǎn)功能到綜合生態(tài)功能轉(zhuǎn)變。

低效林改造技術(shù)集成與示范。低效的馬尾松林（小老頭林）長(zhǎng)勢(shì)較差，嚴(yán)重退化，生態(tài)服務(wù)功能較低。試驗(yàn)站在于都建立了小老頭松林改造示范區(qū)（面積?0.86 km²），主要通過水土流失防護(hù)的工程措施（如水平溝、竹節(jié)壕等）、灌草物種選育及添加、稻草及秸稈覆蓋和（微生物肥）肥料管理等，提高人工林水土涵養(yǎng)功能，加速退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)。

高附加值人工林與立體生態(tài)種養(yǎng)模式與示范。四季生態(tài)果園發(fā)展模式。均衡生產(chǎn)，達(dá)到四季勞作而不忙、四季產(chǎn)果而多樣，并帶動(dòng)研學(xué)旅游，實(shí)現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的深度融合。丘陵區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)林果可持續(xù)性與高效性經(jīng)營組合發(fā)展模式。例如，果糧（油）復(fù)合經(jīng)營豐產(chǎn)栽培模式、果藥復(fù)合經(jīng)營豐產(chǎn)栽培模式，以及果禽復(fù)合經(jīng)營豐產(chǎn)栽培模式等。

 雁門水流域-山水林田湖草生命共同體試驗(yàn)示范

以千煙洲站為核心，包含周邊?73 km²?的區(qū)域即為雁門水流域，“雁門水流域山水林田湖草生命共同體試驗(yàn)區(qū)建設(shè)”被列為江西省生態(tài)文明三大典型示范區(qū)之一。通過雁門水及其支流河道整治、山塘水系連通、農(nóng)業(yè)面源污染防控及森林結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)流域生態(tài)功能全面提升；通過生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)林果業(yè)和研學(xué)旅游服務(wù)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)流域綠色產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展；通過村容村貌、基礎(chǔ)設(shè)施和人居環(huán)境改善，實(shí)現(xiàn)生活品質(zhì)全面提高；通過鄉(xiāng)村組織結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、強(qiáng)化內(nèi)生動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)流域三生共榮。

長(zhǎng)期生態(tài)恢復(fù)機(jī)理研究和數(shù)據(jù)積累，為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)形成機(jī)理與示范、區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。千煙洲站所在的灌溪鎮(zhèn)被評(píng)定為“江西省山江湖可持續(xù)發(fā)展實(shí)驗(yàn)區(qū)”，所在的泰和縣被科學(xué)技術(shù)部列為“國家可持續(xù)發(fā)展實(shí)驗(yàn)區(qū)”。目前，已啟動(dòng)“泰和縣雁門水系生態(tài)保護(hù)與修復(fù)”、“吉安市大氣污染源排放清單與顆粒物來源解析”等多個(gè)地方項(xiàng)目。

結(jié)語

40?年來，千煙洲站始終圍繞國家生態(tài)建設(shè)重大需求和學(xué)科發(fā)展，在紅壤丘陵區(qū)生態(tài)恢復(fù)、亞熱帶森林地下生態(tài)過程和地表通量等方面取得了一大批原創(chuàng)性成果，解決了紅壤丘陵區(qū)水土流失、人工林管理、小流域綜合治理急需解決的現(xiàn)實(shí)需求，回答了生命科學(xué)與地球科學(xué)前沿科學(xué)問題，為生態(tài)文明建設(shè)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供了重要的科技支撐。

千煙洲站重點(diǎn)探索生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與人類福祉之間關(guān)系，建立并發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)同示范模式，不斷落實(shí)“美麗中國”戰(zhàn)略任務(wù)。千煙洲站的生態(tài)恢復(fù)理論與實(shí)踐、長(zhǎng)期生態(tài)學(xué)觀測(cè)研究，將在我國紅壤丘陵區(qū)山水林田湖草-人類生命共同體發(fā)揮理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐中發(fā)揮重要作用。（作者：馬澤清、王輝民、楊風(fēng)亭、付曉莉、方華軍、王景升、戴曉琴、寇亮、趙博，中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，中國科學(xué)院千煙洲亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究站；《中國科學(xué)院院刊》供稿）

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