全 文 ：新疆天山云杉森林生态系统定位研究的初步设想
张毓涛 ,白志强
(新疆林业科学院 ,新疆乌鲁木齐　830000)
　　摘　要:1998 年新疆被列入国家林业局森林生态定位观测网络之一。就开展森林生态系统长期定位观测与研
究发展历史及重要性 、建立新疆森林生态定位站的必要性 , 对新疆开展森林生态定位观测研究的初步设想做
一简要论述。
　　关键词:天山云杉;森林;生态系统定位研究
中图分类号:S791.18　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-4330(2003)04-0224-03
森林覆盖面积占地球面积的 1/3 ,每年生产的有机物约占整个陆地生态系统的 70%,其对太阳辐射
的吸收 、分配 、利用和转化过程 ,直接影响地球的能量收支 、转换及有机库格局 ,而且也影响大气中的
CO2 、O2 和水汽的平衡 。森林的养分循环 、水分循环参与整个地球的生物化学循环过程 ,在全球物质循
环代谢方面起着重要作用 。为了解人类生存环境中各类森林生态系统的功能 ,并加以调控 ,以便更好地
造福于人类 ,需要对各类森林生态系统结构与功能的基本特征 、动态变化规律与地圈 、生物圈平衡的过
程定位观测研究 。但由于森林生态系统结构的复杂性和各种生态因子之间相互作用机制的多样性 ,短
期研究和定性描述 ,都难以揭示其内部运行机制和客观规律 。因此 ,只有通过长期连续地森林生态系统
定位研究 ,才能够有效地阐明森林生态系统的结构与水热条件 、物质转换和能量流动规律 、生物量与生
产力以及生态系统碳贮量等问题。同时可为森林的可持续发展 、生物多样性保护 、社会经济发展和环境
建设提供科学依据。通过建立生态定位站开展系统研究意义重大而深远。
1　国内外森林生态定位研究的发展现状
早在十九世纪末 ,国外就已开始建立了生态定位研究站 。进入二十世纪 ,生态系统的观点为全世界
接受以后 ,很多有名的生态定位站又相继建立 。如前苏联的Mopиahob实验站 ,美国的Hubbard Brook生
态系统研究(HBES)试验站等等 。二十世纪60年代后 ,随着计算机和信息技术的飞速发展 ,生态定位观
测开始趋于网络化。自 1972年联合国人类与环境会议和 1992年联合国“环境与发展大会”以后 ,各种
生态系统研究和监测网络相继成立 ,其中著名的有美国的“长期生态研究网络”(LTER),英国的“环境变
化研究网络”(ECN)等 。
与国外一些发达国家生态系统定位研究相比 ,中国森林生态系统定位研究起步较晚 ,二十世纪 60
年代早期才初步开展定位研究工作 。1978年 ,国家林业局正式制定了全国开展“森林生态系统研究”的
发展规划草案后 ,我国的森林生态定位研究站数量不断增多 、研究内容不断完善 ,并且向网络化发展。
1992年 ,根据我国生态环境建设需要 ,国家林业局召开工作会议 ,修订了规划 ,组成了联网和专家组 ,使
我国森林生态系统定位研究与全球环境发展战略接轨进入一个新的阶段。随后 ,成立了由11个生态站
组成的中国森林生态系统定位研究网络(CFERN),制定了《林业部森林生态系统定位研究网络规划》。
1998年增补了新疆天山云杉森林生态系统定位观测站 ,至 2000年 ,中国森林生态系统网络基本建成 ,包
含了不同气候带的 15个生态站 ,初步形成了由北向南以热量驱动和由东向西以水分驱动的生态梯度十
字网 。
2　新疆森林生态定位观测研究的初步设想
收稿日期:2003-04-10
作者简介:张毓涛(1968-),男 ,助理研究员 ,本文承蒙史彦江研究员 、李行斌副研究员的指导 ,特此致谢
新疆农业科学　2003 ,40:224 ～ 226
Xinjiang Agricultural Sciences
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.1　必要性
新疆维吾尔自治区位于我国的西北边陲 ,地理坐标介于东经 73°30′～ 96°30′和北纬 34°10′～ 49°30′,
国土面积 166.32 km2 ,约占全国总面积的 1/6 ,地处欧亚大陆中部 ,是一个典型的干旱(南疆)半干旱(北
疆)区 ,森林植被稀少 ,生态环境十分脆弱 ,荒漠化 、风沙洪涝等自然灾害频繁 ,严重地威胁着农牧业生产
和经济建设的发展 ,人民生活 、生存条件 、社会经济可持续发展受到严重影响。
森林资源和维护生态平衡对新疆生态环境建设具有举足轻重的作用。山地森林是新疆陆地生态系
统的主体 ,是调节 、涵养水源的绿色水库 。全区 80%以上的降水集中在山区 ,一片 667 hm2 的森林相当
于一座 200×104 m3 的水库。山区森林的兴衰将直接影响绿洲的存亡和人民生活水平的提高。新疆是
个少林地区 ,历史遗留下来的山区天然林资源不足 ,树种单一 ,分布不均 ,林分结构不合理 ,后备资源不
足 ,生态系统脆弱 ,一旦破坏很难恢复。然而过去以采伐木材为主的经营管理体制 ,使山区天然林资源
急剧减少 ,从而引起新疆生态环境的恶化 ,沙化加剧。
当前 ,国家已把“生态环境建设”作为基本国策 ,同时全面实施了“西部大开发”战略 ,而如何科学有
效地改善生态环境 ,为政府宏观决策提供服务 ,成为林业工作者的当务之急 。我们认为通过长期的森林
生态定位观测与研究 ,揭示森林生态系统的结构和功能及其与环境之间的关系 ,建立森林生态环境动态
评价和预警体系 ,能够较好的进行森林资源保护与合理利用 ,对新疆的生态环境建设和社会经济发展将
发挥非常重要的作用 。
新疆的天山森林生态系统定位研究站也是全国大“十”字形网络系统中的一个重要环节 ,是干旱 、半
干旱区森林生态定位观测站的典型代表 。该站的建立必将完善我国由北向南以热量驱动和由东向西以
水分驱动的生态梯度十字网的建设 ,同时为全球生态大网络建设提供可靠数据 ,进而为揭示森林的存在
与多寡对人类居住环境与大气变迁的影响之规律 ,改善人类文明进程 ,为可持续发展奠定坚实的基础。
2.2　初步设想
针叶林是新疆森林的主要组成部分 ,仅天山云杉与新疆落叶松已占全疆有林地面积的 78.8%,立
木总蓄积量的 94.8%。其中天山云杉又是新疆山地森林中分布最广 、蓄积量最大森林生态树种 ,对新
疆的山地水源涵养 、水土保持和林区生态系统的形成与维护起着主导作用 。因此 ,以天山云杉作为主要
研究对象 ,结合国内外生态观测定位站研究成果 ,依照国家林业局生态网站的统一规划和要求以及新疆
生态环境的特点 ,应从以下几个方面系统开展研究 。
2.2.1　天山云杉林群落结构动态与生态系统生物量 、生长量
新疆是一个牧业大省 ,山地草场是主要的牧区 ,近几年随着畜牧业的发展 ,山地草场已严重超载 ,草
场资源破坏严重 ,继而影响了森林生态系统平衡。如何尽快解决林牧矛盾 ,从生态学的观点上恢复和维
护森林生态环境 ,就需要对天山云杉林群落结构 、生物量 、生长量进行长期连续的研究 ,揭示森林的生物
学特性及演替规律 ,弄清群落结构与生物生产力随着时间而变化的动态规律 ,找出生产量出现最高峰的
时期 ,找出生物生产力的变化与树木组成及环境结构的关系 ,揭示出草地与森林的依存关系 ,从而合理
的发展畜牧业来维护森林生态系统的平衡体系。
2.2.2　天山云杉森林生态系统水文生态功能
新疆山地面积约占全疆土地面积的 49%,其年降水总量却占全疆降水总量的 80%以上 。同时受山
地的地理位置 、地貌形态 、海拔高度及与西风水汽流向的相对关系等因子的影响 ,新疆山地降水量是不
均衡的。干旱 、半干旱区的存在 ,除地质历史和大气环流的影响外 ,在很大程度上是受山地森林天然分
布 、降水的多寡 、季节分配 、地表径流的变动系统 、侵蚀模数 、含水量 、洪枯比等因子的影响 ,因此 ,干旱区
山地森林的作用是本中之本 、源中之源 ,决定着新疆水资源的运作形势和社会经济。但目前对森林的这
种效能 、机理及其数量关系等问题的认识还模糊不清 ,了解甚少 ,至今在山地森林经营管理上难免带有
一定的盲目性。通过生态定位观测 ,研究它的生态机理 、作用和效能 ,从宏观尺度探索森林与水之间的
作用 ,必将使山地森林的经营更科学化 、实用化 ,为改善新疆的生态大环境 ,持续开发西部奠定必要的科
学基础。
2.2.3　天山云杉森林生态系统能量循环
·225·4期　　　　　　　张毓涛等:新疆天山云杉森林生态系统定位研究的初步设想　　　　　　　　　
　　生态系统的功能作用是与物质和能流联系着 ,而且在系统中物流总是形成循环通道 ,而能流总是伴
随物流 ,最终以热能的形式消散于外界。新疆在精确地对一个具体森林生态系统的能量流动研究得很
少。通过建立生态定位站 ,掌握了解天山云杉森林生态系统中物质循环的规律 ,研究在气象 、地质 、生物
三者的作用下 ,系统养分的输入和输出的情况 ,开展养分元素的生物循环和生物地球化学循环的研究 ,
总结出一套系统的维持天山云杉森林生态系统稳定能力的养分保存机构。
随着地球人口增长 ,工业快速发展 ,森林资源日益减少 ,导致大气 CO2 浓度急剧增加 ,引起了温室效
应等一系列生态问题 。目前对于森林碳贮量以及其对碳平衡的影响机制研究在我国也是刚起步阶段 ,
在新疆还是空白 。因此 ,需要重点研究天山云杉林对CO2的吸收和固定功能 ,通过对不同地理环境或相
同地理环境下不同森林结构类型 、不同季节 、森林气象因子等的分析研究 ,揭示出天山云杉对碳平衡的
影响机理 ,并建立起天山云杉林的 CO2 交换模型 。
本文仅仅对新疆建立森林生态系统长期定位观测站的重要性和开展长期连续的天山云杉森林生态
系统定位研究作了初步设想。因该项研究需要依靠多学科的理论成果 ,运用多种现代的研究手段 ,才能
揭示森林生态系统内在的发展变化规律 ,从而指导生产实践活动 。所以 ,在实践中尚需综合各方面的理
论知识和研究成果及实际情况 ,对研究方法和目标不断改进和完善 ,以期获得满意结果。
参考文献:
[ 1] 林业部科技公司.中国森林生态系统定位研究[ M] .东北林业大学出版社 ,1994
[ 2] 王兵.生态系统长期定位观测与研究网络[ M] .北京:中国科学技术出版社 ,2003
[ 3] 新疆森林编辑委员会.新疆森林[M] .乌鲁木齐:新疆人民出版社;北京:中国林业出版社 , 1989
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[ 5] 蒋有绪.中国森林生态系统结构与功能规律研究[M] .北京:中国林业出版社 ,1996
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(23)《中国农业文摘———农业工程》 (24)《中国农业文摘———畜牧业》
(25)《中国林业文摘》 (26)《全国报刊索引》
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