如果说大海是生命诞生的摇篮,那森林就是人类赖以生存和发展的最重要宝库。长久以来,人们将绿色视为生命的颜色,写下过无数诗篇赞美和颂扬森林,给予森林“地球之肺”的美誉。但在海南,有一片神秘的森林,这就是海南岛尖峰岭热带雨林。在大多数人的眼里,雨林被认为是瘴气十足的丛林,潮湿、闷热、虫蛇、山蚂蟥等恶劣环境,加之交通闭塞,人们大都不敢贸然进入。然而,有这样一群人,为了更好地研究、观测和保护森林,在中国林科院建院之初,就深入到这片丛林中,开拓了热带雨林处女地的研究,建立了我国最南端的热带林生态系统定位研究站,并坚守了60年。他们服各种困难,人员更换了一批又一批,将人生中最为宝贵的年华奉献给了这片绿色宝库,在梦想的道路上砥砺前行,这源于一种精神的传承,即“坚守与探索”。
一、历史回顾,砥砺前行
(一)、开荒拓野,初启热带雨林研究先河
在1958年中国林科院成立后的第4个年头,即1962年,中国林科院热带林业研究所在海南尖峰岭成立。实际上在热林所成立之前的1957年,当时的林业部森林调查队就派遣了南方工作组前往海南,开展了热带森林群落的调查工作,其中一部分队员,放弃了大都市的生活,几年后在尖峰岭扎根下来,并与中国林科院派出的筹建热林所人员共13人,开荒拓野,克服了重重困难,在中国林科院的领导下建立了热林所,并于1963年建立了“热带森林生物地理群落定位研究站”,这是当时林业部门仅有的两个定位站之一(另一个是四川米亚罗站),从此开启热带雨林系统长期定位研究的先河。因此,溯源热带雨林早期的研究,正好与中国林科院的成立同期。后来于1986年正式挂牌成立的尖峰岭热带林生态定位站,最早积累的数据就是来自1957年的300个森林植被样地和1个林区地面气象站的调查监测数据,这也使得尖峰岭定位站成为我国积累监测数据最早、监测持续时间最长的森林生态定位站之一。
(二)、建所之初,掀起雨林生态研究热潮
全球掀起热带森林生态学研究高潮始于20世纪50~60年代,热林所在建所伊始即抓住了这个国际前沿的研究热点方向,对尖峰岭热带雨林生态系统组成、结构、功能开展了一系列的研究。特别是1963年在中国林科院原副院长、中国科学院院士吴中伦教授的主持下,将尖峰岭热带原始林采伐后的更新和生态效果研究列入国家重点研究计划,对热带原始林、择伐林、皆伐迹地人工更新林和天然更新林等四个类型进行了对比研究,在当时工作和生活条件都极为艰苦的情况下,开展了多学科的综合研究,并取得了初步的研究成果,填补了我国热带森林生态学与热带林学研究的空白,为后来的持续研究起到了重要的引领作用;同时也为海南岛热带森林经营方案的制定提供了科学依据,如20世纪70年代曾在海南岛推广应用的“砍三留七”的经营模式。
(三)、十年浩劫,热带雨林研究几乎停滞
“文革”十年浩劫,几乎将热林所迈入正轨的热带森林生态学研究扼杀于襁褓之中。尽管科研工作几乎处于停滞状态,但为了配合当时“抓革命、促生产”形势的需要,仍有一部分科研人员坚持在热带林区采集树木种实、木材和土壤样本,逐步积累了尖峰岭的森林植被类型、植物区系、土壤特征等的数据,为后来正式出版的《海南岛尖峰岭地区生物物种名录》、《中国生态系统定位观测与研究数据集—森林生态系统卷∙海南尖峰岭站(生物物种数据集)》等专著奠定了翔实的数据基础。
(四)、开放改革,喜迎生态研究科学春天
1978年“全国科学大会”的召开,迎来了科学的春天。1979年林业部科学技术司在山东泰安召开了全国森林生态系统研究工作会议,决定成立全国森林生态系统定位研究网络,海南尖峰岭热带森林生态系统的研究被纳入当时的研究网络计划。1982年热林所首次获得国家自然科学基金重大研究项目,同时热带林生态系统的研究也纳入到林业部“六五”计划重点课题,深入的开展了本底资源、小区试验和半定位观测研究。1986年林业部所属的“海南尖峰岭热带林生态系统定位研究站”正式挂牌,在之后的“七五”至“十五”期间,都被列为林业部的重点研究项目,并加大了定位站基建、运行和科经费的投入力度;同时多次获得了国家自然科学基金研究项目,研究能力与水平都得到了很大的提升,处于全国同类研究的前列,期间,出版了《中国海南岛热带林生态系统的研究》等专著。
(五)、台站升级,跨入生态研究崭新阶段
1999年,国家科学技术部筹备“国家重点野外科学观测试验站”网络,鉴于尖峰岭热带林生态系统定位研究站在过去40多年中取得了系列科研成果,且尖峰岭又具有明显的地域优势,因此尖峰镇定位站便成为当年被科技部遴选的全国首批9个国家级重点野外试验站之一,从部级台站晋升为国家级野外台站,其热带雨林生态学研究工作,也在全球变化背景条件下,其研究热点已由原来的森林组成、结构和功能研究,提升为森林生态系统生态学过程及生态功能机制与机理的研究层次,由此,尖峰岭定位站迈进了一个全新的研究阶段。
60年来,热林所的森林生态学研究从无到有,从小到大,从极为艰苦的科研和生活条件改善到现在的具有一定的基础设施与野外科学监测研究规模、并在全国森林生态系统研究中占有自己的一席地位、取得了多项研究成果的野外台站,其研究水平也居于全国前列,这些成果的获得,凝聚了几代科研人员的心血,特别是现已离退休的前辈们,他们毕生的精力都贡献给了热带林生态学的研究事业,给后人构筑了良好的野外监测研究平台。
二、探索奥秘,成果丰富
尖峰岭定位站在持续60年的研究中,获得了一系列的研究成果,在一定程度上不仅促进了热带森林生态学的理论发展,而且也有效支撑了生态环境建设和绿色产业的发展。
(一)、理论探索,丰富雨林生态过程机理
1、阐明了森林采伐干扰条件下热带林的自然恢复机理——发现稀少物种是促进热带次生林恢复的关键类群:结果支持并进一步论证了热林所上世纪70年代提出的“砍三留七”经营模式的合理性,提出了需要合理选择采伐目的物种和保护稀少种的新观点,对于科学评估近半个世纪以来中国热带天然林的保护和恢复成效、改进现有的热带天然林的恢复管理措施具有重要科学意义。
2、不同物种对生境的偏好利用,是解释物种共存机制的重要内涵之一:发现在同一个具有明显生境梯度条件的区域中,热带天然次生林树种类受气候和土壤条件共同影响呈现多个热点分布区;森林中不同种类(特别是稀少种和常见种之间)对生境利用存在分离现象(即生境偏好),解决了林学、生物地理学和保护生物学等学科中关于物种分布与生境关联的重要科学问题,对“优先保护区域”划定具有重要的科学意义和应用价值。
3、现了豆科树木与邻体树木共存的新机制:豆科树木对其邻体树木多样性和生产力的作用存在差异。与农作物间作系统不同的是,豆科树木与其他非豆科树木间植,不一定能提高邻体非豆科树木的多样性和生产力。这不仅在豆科植物氮磷转化关系上探索了全新的理论机制,而且对热带人工混交林的配植和次生林植被的恢复改造具有重要的指导意义。
4、热带森林生物量对长期气候变化和干扰方式的弹力效应:发现长期气候变化特别是水分格局的变化显著影响生物多样性结构,热带次生林恢复过程中的生物量弹力大小取决与干扰方式、恢复时间和物种组成结构。结果对制定适宜的热带林恢复策略具有重要的指导意义。
5、证实了热带森林土壤氮磷循环中的反硝化作用可能被高估:尖峰岭热带森林的土壤反硝化过程分馏系数(15N)为45‰,远大于国际通用16‰的氮分馏系数,表明以往森林土壤氮磷循环中的反硝化速率被高估了。
6、探明了降水格局的改变对热带森林水文生态过程产生重要影响:尖峰岭地区长期降雨格局的变化是影响总径流和快速径流的主要因子,未来最大雨强增加10%,尖峰岭热带森林集水区地表径流、快速径流量和总径流水流量将增加1.3倍,从而改变了森林生态系统碳氮磷水的循环耦合模式。
(二)、成果应用,服务生态建设乡村振兴
热带雨林生态系统长期定位监测研究,并不是一个纯粹的生态学理论研究范畴,而是要将所探索的自然生态系统组成、结构与功能规律应用于生态环境建设和生态文明建设中,为绿色发展、乡村振兴服务。
1、系统评估了海南生态公益林生态服务功能,为生态公益林管理提供了技术支撑:通过计量海南全面开展了生态公益林生态系统服务功能价值的评估,表明:①.在海南岛中部高、四周低的特殊地形地貌条件下,其涵养水源功能价值最大,是海南防灾减灾的重要基础条件;②.海南的热带雨林具有非常高的物种多样性,为经济社会的可持续发展和未来的生物基因资源利用提供了重要的生物种质资源保障;③.海南热带雨林净化大气环境、固碳释氧和森林防护等功能,是海南优美的自然生态环境前提条件,也是建设海南生态省、国际旅游岛和自由贸易岛的重要生物生态资源基础;④.海南热带雨林作为“一蓝一绿”生态旅游的重要基础(蓝色为大海,绿色为森林),其“森林生态旅游”和“森林康养”价值量大,极大提升了整个海南岛的生态环境品质。为海南省林业厅提供了“发挥热岛凉山优势,促进生态产业发展”的决策咨询报告。
2、建立的华南地区森林碳汇监测计量系统,可为森林碳汇交易提供计量服务:自上世纪80年度以来,尖峰岭定位站就陆续开展了森林碳汇计量与固碳机理的研究。自上世纪80年代以来,已在海南、广东、广西等华南主要林区建立了约1200个森林碳汇计量与监测系列样地,初步形成了华南地区森林碳汇计量监测网络,为精确估算森林生态系统碳汇、林业碳汇间接减排、林业碳交易和碳汇林业政策的制定等方面提供区域数据基础源。
3、为基层林业部门提供了森林生态效益监测指导服务:对于林业基层单位对生态监测技术的社会需要,尖峰岭定位站的科研人员及时提供了相关的指导服务,据不完全统计,自2014年以来,通过“送科技下基层”和“技术培训”等形式,为新建的生态定位站、生态监测站、自然保护区、森林公园和相关企业等指导了各类监测技术人员1400多人次。
4、为热带林区生态旅游和森林康养产业发展提供支撑服务:尖峰岭定位站通过“科普讲座”、“现场解说”、“印发科普读本”等形式,为海南各森林旅游区提供生态旅游效益的技术服务。如编印《热带雨林自然解说》小册子、对旅游从业人员进行现场培训、为《中国国家地理》杂志推荐并配文《尖峰岭热带雨林》,并被选为中国十大最美森林的第三位。据不完全统计,尖峰岭自1994年以来,森林生态旅游收益年平均增速达26.7%。近年来定位站监测的空气负离子、PM2.5等实时监测数据,为尖峰岭森林康养产业的发展奠定了良好的数据基础。
三、秉承传统,开拓未来
60年,在历史长河中“弹指一挥间”而已;60年,人生中的“一甲”,却是大半辈子的光阴;对于科研工作者来所,如果从大学或研究生毕业到退休来算,充其量也就30多年的时间。尖峰岭定位站坚守了60年的研究,接力棒至少已传递了三至四代人,在探索热带雨林奥秘中,有付出,更有收获,虽不能说“硕果累累”,但至少“成果丰富”。这些成果的获得,与“尖峰岭定位站人”的长期坚守和锲而不舍的探索精神是密不可分的。
为了保证能够长期连续地开展热带雨林生态系统研究,野外监测样地几乎都设在了无人烟的原始热带雨林深处。山上没路缺电,如果要在某个固定实验点开展调查研究工作,就必须提前带好帐篷,备齐充足的饼干、榨菜和蜡烛等基本生活物资,以便坚守,确保观测数据的科学性、真实性。
由于濒临西太平洋,台风成为不可忽视的影响森林生态系统的关键因素。海南台风多,每当台风过境,常常是大树被连根拔起,路毁桥淹,一般人避之唯恐不及。然而这确是生态站团队成员上山检测数据、捕捉台风影响森林生态系统“重要信息”的时刻。曾经有一次台风期间的晚上,他们在狂风暴雨中赶赴监测基地,所带去的手电筒因雨水短路,漆黑一片,恰正好遇到大树被暴风折断,险些砸中团队的同事。
除此外,密密麻麻的山蚂蟥、蜈蚣、蛇虫,林间小道上丛生带刺的各类植物,无不给这个研究团队的探秘者们带去危险和困难。但谈到这些年的科研监测工作时,印象最深的却是海南原始热带雨林中的奇异景色和神秘的生态功能带给他们的震撼。而这,也正是促使着他们坚持求索、坚持奉献、不断探索的动力之源。
在物种丰富且地形复杂的原始热带雨林,一般人士几乎是寸步难行。作为专业人士,这个团队的探秘者们每一次上山都要面临重重考验。而就是在这样艰难的条件下,他们硬是把山高坡陡的900亩森林生物多样性监测样地准确划分成1500个20米见方的网格,并给每个网格中的每一棵胸径1厘米以上的树木都挂上了刻有特定号码的标牌。一个标牌就代表了一棵树的“身份证”,迄今为止他们已经给50多万棵树“扯上了身份证”。而这50多万棵树每五年都需要全部重新测量一次。每完成一次测量,需要30人夜以继日的工作超过一年时间,野外记录的监测数据量高达600多万个,这全部需要手工操作才能完成。
因为森林覆盖率、空气质量等多项全国领先的指标,海南省曾连续5年位列全国低碳竞争力首位。成绩背后凝聚了尖峰岭定位站研究团队成员的心血,坚持了60年的热带森林碳汇能力监测研究成果,如今已成为支撑海南形成低碳竞争力的主要数据源泉之一。
对于尖峰岭定位站研究团队成员而言,与尖峰岭热带雨林结缘,并且这份事业已经融入到了骨子里,成为生命中不可分割的一部分。如今科技发展了,部分监测指标采用自动化设备监测,出现的危险程度也随之降低了。但受特殊自然环境条件的影响,自动监测仪器设备不时会出现故障,他们仍然需要一如既往地前往监测点。
着眼国际前沿和未来发展,尖峰岭生态站在取得系列成果的基础上,形成全球变化生态学、生物多样性监测、地下生态学过程等三大研究平台,也加入国际热带林研究中心(CTFS)全球生物多样性大样地监测网络;与美国、加拿大、英国等科研院校建立了学术交流、数据共享、人才培养的渠道,为定位站走向国际前沿奠定了良好的基础。
有付出就会有收获,过去的这些年里,尖峰岭定位站先后完成了“海南尖峰岭热带森林生态系统研究”、“热带森林碳汇能力与对全球气候变化的作用”、“海南热带山地雨林恢复过程中的生物多样性变化规律研究”等多项研究成果;发表研究论超过600篇,出版研究专著10多部;多次获得了国家和省部级科技进步奖、自然科学奖和梁希林业奖,以及“全国野外科技工作先进集体”、“全国林业先进集体”、广东省总工会“模范职工小家”等荣誉称号;定位站的研究人员也先后获得国务院“政府特殊津贴”专家、“全国林业系统先进个人”、“全国野外科技工作者先进个人”、“最美野外科技工作者”、广东省“丁颖科技奖”、“全国野生濒危动植物调查先进个人”、中国林科院“杰出青年”、广东省林业厅机关“优秀共产党员”、热带林业研究所“先进工作者”等荣誉称号。
在这片土地上,倾注了尖峰岭定位站研究团队太多人特别是前辈们的心血与付出,他们必然会继续奋斗下去,不负这份社会责任与历史使命。
(作者:李意德,系中国林科院热带林业研究所研究员,海南尖峰岭森林生态系统国家野外科学观测研究站现任站长,国家林业和草原局森林碳汇研究与实验中心副主任)