潜心科研三十载使命担当促前行——福师大科研团队致力森林生态系统与全球变化研究侧记

发布时间: 2019-11-22 访问次数: 13


三元记者站 黄柳青 梅列记者站 吴艺缤


全国最绿省份福建的最绿城市三明,有一支来自福建师范大学地理科学学院的科研团队,他们潜心致力于森林生态系统与全球变化的研究,一晃眼,已经在山野绿林深处躬耕三十年。

10月20日,记者走近这支科研团队,走进他们的工作站、野外实验平台,了解他们的科研经历、逐梦故事。


野外建站,增强业界话语权

森林作为陆地生态系统的主体,是陆地生态系统中最大的碳库,在调节全球碳平衡和减缓大气中CO2等含碳温室气体浓度上升及调节全球气候变化等方面具有不可替代的作用。从全球来看,温带森林生态系统碳计量科研成果比较丰富,而中亚热带地区相关数据稀缺,我国南方大部分地区属亚热带地区,福建省山地丘陵面积广、人工商品林丰富……在此背景下,福师大科研团队主动担起了生态领域相关科研责任。

那研究什么?为给生态文明建设和应对气候变化提供科技支撑,不断增强我国在全球气候变化谈判中的话语权,科研团队致力于森林生态系统与全球变化的研究,重点研究湿润亚热带山地森林生态系统对全球气候变化的响应与适应、人工林碳汇经营与计量、典型森林多界面能量交换等课题。

“建立野外站是我一生的心愿。”福建师范大学副校长、科研团队带头人杨玉盛教授说,我省作为林业大省,长期以来都没有森林生态系统的野外观测研究站,而建站是获取第一手长期定位观测数据的唯一途径。

1989年起,杨玉盛教授就带领科研团队在全省范围内踏查选取试验点,通过比对全省各地林区后,于2004年在三明格氏栲国家森林公园附近建立三明森林生态系统与全球化福建省野外科学观测研究站。

在省、市相关部门及依托单位的大力支持下,三明野外观测研究站先后投入近8000万元用于基础设施建设、购买仪器设备和野外平台建设等。2012年,在美国哈佛森林土壤增温实验首席设计师弗兰克博士的指导下,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森林生态系统土壤增温控制实验平台。

目前,三明野外观测研究站有固定科研人员27人,其中国家“万人计划”科技创新领军人才2名、国家杰青2人、国家优青5人。积累了5年以上的长期监测数据,包括气象、植被、水文、生物多样性、土壤理化性质、微生物及土壤动物、温室气体排放等数据集,共计对100多个要素进行监测。自2010年以来,保存土壤、植物样品及标本共5万多份。今年10月中旬,三明野外观测研究站也正在申报国家野外观测研究站。


专注创新,科研更加自动化

科学研究,离不开先进仪器设备的支撑。

在格氏栲附近的模拟全球气候变化实验平台站点,记者看到人工杉木林地面上布设着大量自动化监测仪器。

这种仪器是科研团队自主研发的最新产品,是由一套微型气象站和一台控制主机以及两个配对的自动化终端组成的“四件套一组”森林土壤碳汇监测设备。该仪器能自动用“并行方式”实现同一时间监测多个不同空间点的土壤碳交换速率,是集环境要素及碳循环数据于一体的分布式观测系统。

据介绍,原先这里采用的是进口的土壤碳通量监测仪,不仅价格昂贵,而且只能通过“轮询方式”监测,造成不同监测点的时间同步性差,而且仪器防水性不佳、维护费时费力费人工。同时,由于科研实验设备用量大,只靠外国进口需大量资金投入,因此自主研发才是开展大规模研究的突破口。

2012年开始,三明野外观测研究站博士陈仕东开始专注森林碳汇监测设备自主创新设计,用材从有机玻璃到不锈钢再到航空铝镁合金,前后用了4年多时间共改进5个版本。他介绍:“现在自主研发的专利碳汇监测设备,具有国际上首创的多点同步监测技术,而且还有防水、防虫、自动诊断报警等功能,还可以通过物联网远程集中管理维护,这些独有的技术使得这些仪器能够在高温、高湿、多虫的湿润亚热带森林长期无人值守稳定运行。”

目前,三明野外观测研究站已经有近百种自主科研创新。整合目前世界上最先进的传感器和自主研发技术,实现了从森林冠层到深层土壤的不同生态系统界面的综合同步观测,这种高时空分辨率的监测在世界上同类研究站中也是非常少有。

“三明野外观测研究站研究生态系统有一定历史了,一直都很想来实地看看、学习。今天现场参观了解,一些野外第一手数据、自主研发的设备技术,都让人很震撼、心动。未来,希望研究站建立共享平台,大家可以交流合作。”当天正好前来参观考察的中国科学院沈阳应用生态研究所研究员梁超说。


栉风沐雨,初心使命促前行

以山为伴、以树为友,日复一日、年复一年,这样的科研工作孤寂、枯燥、艰难吗?

“下雨结束后我们就得往山上跑。”陈大金丝湾森林公园样地站点主要开展森林碳汇经营与计量领域科研,三明野外观测研究站实验师胥超说,这个站点雨量充沛,一年平均1700多毫米,为了监测不同森林类型水土保持功能差异,研究人员每逢降雨就要上山采集样品。截至目前,已经累计监测7年采集了近300次样品,而每采集一次就要收集近100多个样品,确实挺不容易。

其实,对于他们来说,不容易的事情很多:建站点初期,种植的实验林还未成型,夏季在没有遮挡物的情况下地表温度能达到45℃,而为了防止被山林里的昆虫叮咬或杂木刮伤,他们还需穿上长袖工作服,扛着十几公斤的监测仪器漫山遍野布设备、采数据;实验样地“路隘林深苔滑”,科研人员滑倒甚至滚下山坡时有发生;大山深处,除了几名常年固定驻扎的科研人员,鲜少有人问津……

科研多艰辛,使命促前行。胥超表示:“白天上山收集数据,晚上整理分析数据,要是发现一些有意思的规律就会特别兴奋,这也就转换成科研动力了,自然也就克服了孤寂、冷清、枯燥感,这也正是科学研究的魅力。”

陈仕东也说:“有时夜里也需要上山采数据,有时研发设备技术到凌晨两三点,而且科研工作不是说花时间进去就能完成的,所以,大家基本没有上下班这种概念。但这样单纯的环境能让人更专心、更集中做科研工作。”

不忘初心,方得始终。正是这些科研人员的信仰与热情、专注与执着、探索与创新,30年始终坚守科学精神、坚持科学研究,三明野外观测研究站2018年入选福建省首批野外科学观测研究站,在亚热带山地森林生态系统对全球气候变化的响应、生态水文过程与流域生态安全、生态系统服务功能提升理论与技术、土壤碳通量监测设备自主研发与系统集成等方面取得了重要进展。近5年来,获省级奖项6项,其中二等奖3项,三等奖3项;获发明专利3项,实用新型专利9项;在主流SCI期刊发表论文110余篇等。

福建省是首个国家级生态文明试验区,森林覆盖率连续40年全国第一。三明野外观测研究站高级实验师刘小飞说:“未来3至5年,希望研究站在当地政府及省市林业、电力等相关部门的大力支持,建成世界上独一无二双塔移动碳水通量观测平台、小集水区尺度气候变化研究平台和多因子气候变化联网研究平台等五大平台,实现从‘大气——森林——土壤’整个生态系统全方位的实时监测,打造成一个国内领先、国际一流的野外科学观测站,使之成为科学家心目中科学研究的‘生态硅谷’。”



(来源:三明日报 2019-10-27)