国家野外台站(森林生态系统野外台站)建设成效报告之中篇—国家森林生态系统野外台站取得的成效(三)

2018年6月30日11:17:12国家野外台站(森林生态系统野外台站)建设成效报告之中篇—国家森林生态系统野外台站取得的成效(三)已关闭评论 232 views

支撑新时代我国生态文明和美丽中国建设

在国家尺度上公布全国森林生态服务功能价值,世界上没有几个国家能做到,但中国却靠国家力量做到了,其中,国家森林生态系统野外台站功不可没!在中国森林资源绿色核算过程中,主要依据森林生态连清技术体系、分布式测算评估体系实现了森林资源数据集、生态连清数据集和社会公共数据集的耦合集成,最终产生了中国森林生态服务的总价值。正是因为国家森林生态系统野外台站的支撑力量,为核算提供了客观、详实、科学、可靠的第一手生态大数据,促成了三大数据源的有效耦合,保证了核算结果的可靠性和科学性。

2009年11月17日,在国务院新闻办举行的第七次全国森林资源清查结果新闻发布会上,首次发布了“我国森林生态系统服务功能年价值达10.01万亿元”,引起了国内外的高度关注。同时公布的“涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保护”6项服务功能的子数据,让世人对中国林业刮目相看,切身地感受到林业与人类生活的密切关系,特别是6项森林生态服务功能总价值量相当于全国年GDP总量的1/3的事实,着实让人惊叹!

国家野外台站(森林生态系统野外台站)建设成效报告之中篇—国家森林生态系统野外台站取得的成效(三)

2014年10月22日,中国森林资源核算研究成果在北京公布。核算结果显示,第八次森林资源清查期间,全国森林生态系统每年提供的主要生态服务的总价值为12.68万亿元。与第七次森林资源清查期间相比,全国森林生态系统服务的年价值量增长了26.7%。森林每年提供的这次生态服务价值,相当于2013年GDP(56.88万亿元)的22.3%,是当年林业产业总产值(4.73万亿元)的2.68倍,相当于森林每年为每位国民提供了0.94万元的生态服务。

我国幅员辽阔,各地区自然条件各不相同,森林生态监测数据差别各异,历经几十年的发展,国家森林生态系统野外台站,对森林多功能价值的测定、量化打下了良好的基础。通过野外站网络开展的多点协同观测与实验的有效组织模式,在长期监测形成大量基础数据的前提下,在较短的时间里实现了全国加快布网、统一监测标准、数据集成处理的等三大科技创新,推动了跨区域的科技问题的解决,最终形成了国家权威数据,用数据说话,向国家报账。两期的中国森林资源绿色核算是国家森林生态系统野外台站协同观测成果的量化和公开发表,在全球生态危机和应对气候变化的大背景下,这两组数据的出炉,为国家宏观决策提供了有力支持,扩展了我国发展战略空间和提升国际影响力,支撑了新时代我国生态文明和美丽中国建设。

推动环境外交和科技外交,提升国家影响力

2009年是一个“气候变化年”。年末,世界各国代表齐聚丹麦哥本哈根,商讨《京都议定书》第一个承诺期(2008-2012年)结束后,全球对气候变化的道路何去何从,为后京都时代定下行动的基调。毫无疑问,有关林业的相关谈判将和以往一样,成为全球气候变化谈判的重要议题之一。气候变化早已不仅仅是一个全球性的环境问题,也是一个政治问题,更是发展问题。在1992年和1997年国际社会为共同应对气候变化而制定的《联合国气候变化框架公约》,尤其是《京都议定书》中,明确指出,可通过增加森林碳汇和减少毁林排放来减缓气候变化。

为了此次气候谈判,中国代表团公布了中国森林资源碳汇的核算结果,基于第七次森林资源清查(2004-2008年)结果显示,中国森林生态系统年固碳量为3.59亿吨,这也是中国首次核算了全国森林植被层和土壤层完整的生态系统碳汇量。当中国代表拿出中国森林资源年碳汇量数据在国际气候谈判会议上发言,无疑增强了气候谈判的话语权,提升了国际影响力。然而,这背后跟国家森林生态系统野台站的长期监测作用密不可分。3.59亿吨的数据也是中国林科院森环森保所王兵研究员及团队,通过多年的科学研究,基于国家森林生态系统野外台站长期动态观测,并结合森林资源变化,经过严谨的科学测算给出的答案。可见国家森林生态系统野外台站长期监测坚强有力地推动了我国的环境和科技外交。

服务林业生态建设

退耕还林和天然林资源保护工程均属于国家重大林业生态建设工程,效益监测与评估对于工程建设的作用意义重大,工程的效益监测实质上是一个数据比对过程,生态站网遍布于不同的林业工程区,积累了大量的历史数据,这是监测和评价林业工程效益不可或缺的重要基础数据。基于国家森林生态野外台站长期监测来完成重大林业生态工程的生态效益评估,是践行生态文明和美丽中国建设的重要体现。

1. 服务于退耕还林工程生态效益评估

退耕还林是我国实施自然生态系统修复的标志性工程,是迄今为止世界上最大的生态建设工程。截至2016年底,国家共下达营造林任务4.47亿亩,累计投资4500多亿元,全国25个工程省区和新疆生产建设兵团的2279个县(市、区)1.24亿农民直接受益。退耕还林工程实施、巩固了17年,今年我国将启动新一轮退耕还林。工程到底产生了多大的生态效益?创造了多少生态价值?对促进生态文明建设发挥了哪些作用?2016年退耕还林生态效益监测评估国家报告正式发布,从国家层面,系统、科学地用数字回答了这些问题。

由中国林科院森环森保所王兵研究员及团队完成的《退耕还林工程生态效益监测国家报告(2016)》在数据采集上,基于国家森林生态系统野外台站,获取利用全国退耕还林工程生态连清数据集,首次对我国前一轮退耕还林工程所有涉及的25个工程省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团生态功能的物质量和价值量进行评估,通过运用系统、科学地评价体系向管理决策者和人民提交一份详实的“答卷”。按照2016年现价评估,全国退耕还林工程每年产生的生态效益总价值量为13824.49亿元/年,超过了退耕还林工程总投入的3倍。从2013年至今,该团队连续4次针对国家退耕还林工程开展生态效益监测与评估,并出版了4期退耕还林工程生态效益监测国家报告。

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开展退耕还林工程生态效益监测评估,有利于推动建立符合生态文明要求的林业发展方式,有利于推进生态文明评价制度的建立。退耕还林工程涵养了水源(385.23亿立方米/年)、增加了森林碳汇(4907.85万吨/年)、净化了大气环境(吸收污染物总物质量为314.83万吨/年、滞尘总物质量为47616.42万吨/年、滞纳TSP 38093.16万吨/年、滞纳PM103296.35万吨/年、滞纳PM2.51318.36万吨/年))、保护了生物多样性(1802.44亿元/年),维护了国土生态安全,取得了不可替代的巨大生态效益。然而,如果没有国家森林生态系统野外站作为平台,得不到可靠的数据源作为支撑,退耕还林生态效益评估过程中各生态服务功能项无法顺利测算,那么国家历时17年为退耕还林而付出大量投入所产生的生态效益也终将是个谜团。

2. 服务于天保工程生态效益评估

天然林是森林资源的精华,是结构最复杂、群落最稳定、生物量最大、生物多样性最丰富、生态功能最强的森林生态系统,在保障国土生态安全、国民经济持续稳定发展和林区社会稳定中具有十分重要的地位。目前,天保工程总投资达到近2000亿元,取得了重大建设成效,实现了工程区森林资源由过度消耗向恢复性增长转变、生态状况由持续恶化向逐步改善转变、经济社会由举步维艰向全面发展转变,为维护国家生态安全、促进林区经济可持续发展做出了重大贡献,在国内外产生了巨大影响,引起社会各界的密切关注。

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为了客观、动态、科学地评估东北、内蒙古重点国有林区天保工程实施带来的生态效益,中国林科院森环森保所王兵研究员及团队负责开展了东北、内蒙古重点国有林区天保工程生态效益的评估工作。以东北、内蒙古重点国有林区森林资源二类调查数据为基础,以国家森林生态系统野外台站多年连续观测的数据、国家权威部门发布的公共数据,运用东北、内蒙古重点国有林区森林生态系统连续观测与清查体系,采用分布式计算方法,从物质量和价值量两个方面,首次对东北、内蒙古重点国有林区天保工程实施前(2000年)后(2015年)及实施期间获得的森林生态效益进行了评价。评估结果显示,天保工程实施期间,评估区域所获得的生态系统服务总价值量达6366.45亿元/年,相当于天保工程总投资(1 802.09亿元)的3.53倍。东北、内蒙古重点国有林区天保工程生态效益评估所涉及的生态连清数据集主要来源于国家森林生态系统野外台站,进而科学地完成了东北、内蒙古重点国有林区天保工程生态效益监测和评估工作,强化和践行“绿水青山就是金山银山”的意识和理念。

提升民生福祉,推动生态环境科学的发展

森林生态系统具有净化空气、杀菌、消除疲劳、治疗疾病等功效,称为森林氧吧功能。基于国家森林生态系统野外台站和森林生态连清技术体系,建立了北京城市森林环境空气质量监测网络,研发了气溶胶在发生器(QRJZFSQ-Ⅱ),创建了森林生态系统氧吧功能监测技术。采用实时监测和叶片结构电镜扫描分析技术,系统开展了植被区与非植被区在典型污染过程和典型天气下不同时间尺度污染物变化规律和机制,证实了森林植被具有强大的净化大气污染物和吸滞PM2.5、PM10颗粒物等功能,阐明了森林生态系统氧吧功能及其特征。构建了陕西关中地区森林治污减霾生态连清指标体系,为全国治污减霾功能评估奠定了技术和理论基础。

1.森林植物减霾功能研究

PM2.5究竟是什么?它从哪里来?它会给人类造成怎样的危害?怎样才能有效减少它在空气中的含量?森林如何调控PM2.5等颗粒物……在国家森林生态系统野外台站里,科研工作者们正在忙碌着,他们用科研数据告诉人们,“好空气、森林造,坏空气、森林克”。

目前,我国很多涉及森林植被调控PM2.5、释放负离子、区域适宜种植的树种等重点科研项目,都是在国家森林生态系统野外台站里孵化孕育出来的。2017年4月,由中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所领衔完成的《森林治污减霾功能研究——以北京市和陕西关中地区为例》项目也是由国家森林生态系统野外台站孕育而来。

以陕西关中地区为例,2010年—2015年,关中地区的造林工程每年滞纳空气总悬浮颗粒物、PM10、PM2.5分别为3622.2吨、2903.5吨和526.1吨,年吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物分别为2.34万吨、313.5吨和809.8吨,年提供负离子59.54×1022个,年固碳23.41万吨、释氧40.02万吨。截至2015年,在不考虑森林砍伐等森林损失的情况下,关中地区这5年造林工程治污减霾功能的比例占3.59%-25.01%,其中新造林颗粒物滞纳功能的贡献显著,PM2.5滞纳量的比例占25.57%,尤其是新造林对二氧化硫的年吸收量可以抵消同期关中地区工业二氧化硫的排放量。如果按照每人年耗氧量为0.292吨,关中地区森林年释放氧气能够满足2411.08万人的年需氧量。

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进一步分析得知,就滞纳空气颗粒物而言,年滞纳量最大的是栎类、灌木林和其他软阔类,其滞纳不同粒径空气颗粒物质量占关中地区森林滞纳颗粒物质量的比例范围为15.17%-35.52%。滞纳量最小的为水杉、铁杉和杉木等其他针叶类,占比不到0.005%。在提供负离子,吸收污染物、固碳释氧等过程中,栎类、灌木林和其他软阔类也均明显优越于水杉、铁杉和杉木。

同时,通过北京市森林治污减霾功能的研究可知,不同树种在不同树龄阶段单位面积滞尘的能力也明显不同。针叶树种中,柏类和松类各林龄阶段滞纳颗粒物能力均较强。阔叶树种中,刺槐、国槐和枫树等滞纳颗粒物能力较强,栎类和桦树滞纳能力较差。造成这种现象的主要原因与树种叶片表面结构有关,如叶片表面粗糙度、绒毛长短、气孔密度、蜡质层、油脂厚度等。对于同一个树种,在不同林龄阶段,其滞纳空气颗粒物的能力也存在显著差异。针叶树种滞尘能力为:成熟林和过熟林大于中龄林和近熟林,幼龄林较低。阔叶树的滞尘能力则为:中龄林和近熟林大于成熟林和过熟林,幼龄林较低。

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国家森林生态系统野外台站用科学的监测数据服务于社会大众,散发着科学的魅力。向社会大众显示了森林滞纳颗粒物的强大功能,增强人们的环保意识以及怎样合理种植不同树种来达到减霾降尘的目的,并揭示了针叶树种滞尘能力大于阔叶树种这一生态学界一直悬而未决的问题。通过对北京市和陕西关中地区森林治污减霾功能的测算及研究,能够为两地乃至同类地区的造林规划及树种选择方面提供翔实的数据支撑,为建设天蓝、地绿、水净的家园助力,为人类的健康事业注入新的活力,这就是科学研究的最终目的。

2.森林氧吧监测和森林康养前景

2014年9月2日至3日,中国林科院森环森保所王兵研究员在河南鸡公山森林生态站技术人员的密切配合下,先后现场实测了信阳市黄柏山、鸡公山两个森林生态旅游景区空气负离子浓度,并在中共信阳市委宣传部召开的“信阳市典型森林生态旅游景区空气负离子状况实地监测信息发布仪式”上接受了10多家新闻媒体的记者采访。

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现场实测结果表明:信阳市黄柏山国家森林公园万丈崖景点和鸡公山国家级自然保护区东沟瀑布群景点固定时段空气负离子浓度平均值分别达到每立方厘米20.70万个和20.48万个,其中万丈崖景点空气负离子浓度瞬间峰值高达每立方厘米47.80万个,无论是两景点固定时段平均值还是万丈崖景点瞬间峰值均创下国内已见报导的空气负离子浓度新高。两景点固定时段平均值是我国空气负氧离子保健浓度评价标准最高等级(6级)的228倍,是世界卫生组织规定的“空气清新”标准的478倍。

在实测现场召开的信息发布仪式上,王兵研究员对监测的数据赞叹不已。他说,信阳不愧是生态高地、养生福地、度假胜地,是名副其实的“森林氧吧”。我国将空气中负氧离子含量作为生态文明建设的重要指标之一,有了鸡公山和黄柏山这样优良的生态环境和森林生态系统,信阳当之无愧地站在了生态文明建设的制高点。空气负离子被誉为“空气中的维生素和生长素”,被视为支撑宜居城市与宜居社区第一要素,信阳用空气负离子浓度测定的实际数据,再次向世人证明了它无愧于“全国十佳宜居城市”的美丽称号。

2017年6月,借助第九届中俄林业生态建设国际学术论坛的契机,21-22日,50余位与会代表在王兵研究员主持下,深入五大连池风景区,进行“森林氧吧”实地探测活动。分别对五大连池风景区内龙门石寨、老黑山、温泊、北饮泉和二龙泉等景点进行了负氧离子探测。

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高浓度的负氧离子浓度只是“森林氧吧”的重要组成之一,良好的空气质量也是“森林氧吧”的重要条件。五大连池绿色宜人的原始森林和雄浑壮阔的熔岩台地形成的独特的火山自然生态系统造就了五大连池风景区全区域宜人的自然环境和清新的空气(表1),通过黑河森林生态站五大连池景区分站监测数据可以看出,五大连池景区的空气污染物浓度值远低于国家空气质量标准中规定的浓度限制,均达到一级水平,野外负氧离子探测数据与黑河森林生态站五大连池景区分站实时监测数据充分证明这里是东北三省乃至全国“森林氧吧”的一个独特区域。

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2017年5月16日,全国政协副主席罗富和到北京植物园森林环境空气质量监测场调研中,就森林氧吧康养提出了建设性意见,他建议将北京植物园环境空气质量监测站的仪器设备和建设思想投放到大林区里,通过从目前关注大都市里的小森林到为森林康养提供服务的大林区,将不同型号设备的监测结果进行对比,选取质高价低的设备开展多项环境空气质量指标的监测,最终筛选出除空气负离子指标外的其他主要指标,用实测数据来支撑森林对康养产业的巨大作用。

国家森林生态系统野外台站大部分深入大林区,尤分布于我国各地典型的森林植被区,在森林氧吧监测方面,条件优越,技术先进,位置得天独厚,能够及时获取空气维生素的供给者——提供负氧离子的“森林氧吧库”中第一手监测数据和资料。因此,国家森林生态系统野外台站在森林康养发展过程中,能够更好地提供数据支撑,进而为人们带来切实的福祉。

锻炼科技工作者的大熔炉

20世纪80年代,著名作家黄宗英的报告文学《小木屋》风靡全国,书中女主人翁徐凤翔扎根西藏林海、拓荒高原生态研究的事迹,曾感动了亿万读者。岁月如梭,当年的“森林女神”,如今已年近九旬。一世绿色情,两座“小木屋”,四度“青春焕发”,跋山涉水大半个中国,风餐露宿寻常事,孤苦艰险不言愁。这正是老一辈林业人献身野外生态监测的真实写照。

50多年前,我国第一任林业部部长梁希先生的优美诗文,改变了徐凤翔的人生轨迹。原本偏爱文学的她以身许绿,报考南京林学院(南京林业大学前身),毕业后留校执教,把青春献给了莘莘学子。

年近半百之时,她辞别家人,背起行囊,毅然攀上被许多人视为畏途的雪域高原。在人迹罕至的高山林海,徐凤翔孤身一人,一待就是18年,上攀珠峰大本营,下临墨脱幽谷,西达阿里、羌塘,东越横断山脉、并流“三江”,克服千难万险,建造了第一座“小木屋”――西藏高原生态研究所,成为这一领域的拓荒者,被同行誉为“梅开二度,香自苦寒”。

1995年,从雪域高原走下来的徐凤翔已是年过花甲。她放弃天伦之乐,独自一人,上了北京的“珠峰”――灵山,创建了第二座“小木屋”――北京灵山生态研究所。这座“小木屋”集生态科研、环保教育、西藏“窗口”于一体,徐凤翔在进行野地引种实验和研究京西生态屏障建设之余,当起了全国年龄最大的“导游小姐”,向前来参观的少年儿童宣讲生态常识、西藏风情。这座独具特色的“小木屋”,被海内外人士誉为真正的生态科教基地、汉藏团结的绿色纽带,徐凤翔因此在2003年荣获国家环保大奖――“地球奖”。

21世纪的钟声敲响之时,步入“古稀”之年的徐凤翔又开始了事业上的“第四度青春”――进行“中国高原生态对比考察”。5年来,她先后重访西南边陲山林,再攀西藏峡谷险峰,奔波于天山大漠,探绿于黄河源头,访沙于内蒙古阿拉善。2005年春,她集考察之成果,在北京三联书店举行了中国高原生态展,以生动的图片和精妙的文字展示四大高原的生态危情,获得了各界的广泛好评。

在实地考察的同时,徐凤翔还笔耕不辍,先后撰写了《西藏高原森林生态研究》、《西藏野生花卉》等专著和论文。同时,还制作了多部电教片:“西藏生态行”、“新疆生态行”等。

时光荏苒,徐凤翔已是白发满头,却依旧情怀激越、壮心不已。一位默默耕耘在野外生态监测和考察路上的科研工作者,与森林生态监测站有着不可割舍的情怀,是她建立了野外生态监测站同时又是野外生态监测站承载了她无悔的一生。

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