BEF監測平臺精準把脈寒溫帶森林

（來源：中國環境網）

轉自：中國環境網

近日，由大興安嶺林業集團公司塔河林業局與東北林業大學聯合打造的全球最大寒溫帶森林生物多樣性與生態系統功能（BEF）監測平臺正式建成。

該平臺將寒溫帶森林生態系統的觀測研究從傳統群落尺度拓展至景觀尺度，標志著我國在森林生態多維度監測領域邁入國際領先行列，為全球氣候變化背景下的森林保護與可持續經營提供了“中國方案”。

大興安嶺生態意義特殊

傳統BEF樣地多關注“群落尺度”，而這座基于5平方公里核心樣地建成的監測平臺，將觀測范圍拓展至景觀尺度，覆蓋2公里×2公里的完整生態單元，能夠更全面地揭示生態格局與過程的內在聯系。“尺度是生態學研究的關鍵變量，許多在小尺度上看似成立的生態關系，在更大范圍可能發生本質變化。”東北林業大學生態學院教授何念鵬說，景觀尺度的觀測將幫助科研人員發現此前可能被忽視的生態規律，為全球BEF研究提供全新視角。

“選擇大興安嶺建立全球最大BEF監測平臺，絕非偶然，而是基于其獨特的生態區位與科學價值的雙重考量。”何念鵬介紹。作為我國唯一的寒溫帶明亮針葉林分布區，大興安嶺的生態特殊性為科研提供了天然優勢。

這里是全球氣候變化響應最為敏感的地帶之一，科研人員可以第一時間捕捉到森林對氣溫升高、凍土退化等環境變化的細微反應。與熱帶雨林相比，寒溫帶明亮針葉林的喬木冠層相對稀疏，林下光照充足，形成了結構清晰的喬灌草分層體系，既保留了生態系統的完整性，又避免了生物多樣性過于復雜帶來的調查難度。

“大興安嶺的森林生態系統結構清晰、調查難度適中，便于開展多維聯動研究，驗證生態學基礎理論。”何念鵬解釋道。同時，作為我國“三區四帶”生態安全屏障的核心區域，這里的生態變化還關系到國家生態安全大局，監測數據的科學價值與應用價值尤為突出。

可精準記錄每株林木數據

走進大興安嶺BEF監測平臺核心區，1.6萬余個高精度RTK（實時動態載波相位差分技術）永久定位點如同大地的坐標，可精準定位20余萬株林木。同時，上千株代表性林木佩戴了專屬“生長監測器”，30個標準化遙感驗證樣方均衡分布在林海中，構成了一張覆蓋全生態系統的監測網絡。

與傳統監測方式不同，大興安嶺BEF監測平臺融合了先進的多源遙感技術，構建了“空天地一體化”綜合觀測體系，實現了從單木生長到景觀演變的全尺度監測。

“我們既傳承了經典生態學調查方法的嚴謹性，又融入了現代智能化監測技術的高效性。”何念鵬教授團隊核心成員于海麗介紹，平臺整合了多源遙感數據與地面驗證網絡，以期形成“天空—塔—地”的立體監測格局。

天空中，無人機高光譜成像儀與無人機激光雷達實現對生態系統的大范圍精細掃描，能夠快速捕捉植被覆蓋動態、林冠結構特征、植被生理生化指標等信息；觀測塔則持續記錄氣象數據、地表通量等關鍵指標，實現對生態系統的全天候、不間斷監測；地面上，地基激光雷達精準測量林木三維結構，結合科研人員定期開展群落結構調查、功能性狀樣品采集、幼苗動態監測等工作，形成對地表生態過程的深入解析。

多技術融合帶來了監測精度和效率的飛躍。平臺集成的厘米級空間坐標系統，讓每一株林木的位置、胸徑、生長狀況等數據都能被精準記錄。“以前測量一棵樹的高度，需要手持儀器控制距離，調整角度，用眼睛找準樹梢，以這種方法調查整片森林每棵樹的高度幾乎是不可能的，現在結合激光雷達遙感數據與地面部分調查資料，半天就可以采集1公頃森林中每棵樹的高度。同時，通過無人機高光譜動態監測，我們能夠追蹤植物葉片的生化參數（如葉綠素含量、水含量）的變化，提前預判林木健康狀況，為病蟲害防治提供科學依據。”于海麗舉例說。

此外，科研團隊還圍繞生物多樣性、植物功能性狀、生態系統功能、環境驅動四大核心維度，建立了全面的觀測指標體系。生物多樣性監測，重點監測物種組成、群落結構等關鍵信息；植物功能性狀監測則深入到葉、枝、干、根的理化性質，揭示植物適應環境的內在機制；生態系統功能監測聚焦生產力、碳匯能力、養分循環等核心功能；環境驅動監測則包括地形、土壤、氣候等多種環境信息，以全面解析生態系統變化的驅動因素。

何念鵬說，通過多維度數據的綜合分析，科研人員能夠系統揭示生物多樣性與生態系統功能之間的耦合關系，為理解寒溫帶森林的生態韌性機制提供數據支撐。

推動森林經營更精細化

“大興安嶺BEF監測平臺的價值不僅在于產出科學成果，更在于為森林保護與經營提供切實可行的技術支撐。”大興安嶺林業集團公司塔河林業局相關負責人說，平臺建成后，將推動林業管理從“經驗型”向“精準型”轉變。

平臺監測數據可為生物多樣性保護提供科學指導。通過揭示生物多樣性維持生態系統韌性的特殊機制，平臺能夠幫助林業部門識別生態保護核心區域，優化保護地劃定方案。

“以前劃定保護區域主要依據林木覆蓋率，現在結合平臺監測到的物種豐富度、生態系統服務功能等數據，能夠更精準地識別出對維持生態平衡至關重要的區域。”塔河林業局生態保護科負責人介紹。

在森林可持續經營方面，平臺突破了傳統林業經營只關注林木本身的局限，通過系統監測喬灌草完整生態系統，為“多目標可持續經營”提供數據基礎。

例如，通過長期監測，平臺能夠精準掌握大興安嶺林下藍莓、紅豆等林業資源的生長節律、產量周期，以及它們的生長狀況與林木郁閉度、土壤養分、凍土變化等環境因子的關系，從而推動林業資源的可持續管理。

在森林質量精準提升方面，平臺為林業管理提供了靶向性解決方案。于海麗說，例如在氣候變化背景下，“我們期望通過該平臺，長期監測林木生長數據、物候數據、土壤數據，揭示凍土退化、生長季延長等氣候變化對森林生長的影響，為林業部門提前調整撫育策略、優化樹種結構提供科學依據”。

“森林質量提升不是簡單增加木材蓄積量，而是要讓森林生態系統更健康、更穩定，更好地發揮碳匯、水源涵養等生態功能。”何念鵬說，希望平臺的監測，可以幫助大興安嶺實現森林經營的精準化、科學化，為寒溫帶森林應對氣候變化提供切實可行的方案。