位置: 觀測研究站網(wǎng)站
實驗室簡介
面對資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴峻形勢，黨的十八大從新的歷史起點出發(fā)，做出“大力推進生態(tài)文明建設”的戰(zhàn)略決策，強調(diào)必須樹立尊重自然、順應自然、保護自然的生態(tài)文明理念，走可持續(xù)發(fā)展道路。黨的十九大報告中也明確提出，建設生態(tài)文明是千年大計，需“加大生態(tài)系統(tǒng)保護力度”，開展“統(tǒng)籌山水林田湖草”的系統(tǒng)治理。2019年9月，習近平總書記在黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展座談會上進一步強調(diào)，“著力加強生態(tài)保護治理、保障黃河長治久安、促進全流域高質(zhì)量發(fā)展”。生態(tài)文明建設以及黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展重大國家戰(zhàn)略需要強有力的科學技術支撐，通過對生態(tài)系統(tǒng)進行長期系統(tǒng)的研究，揭示其生境格局、關鍵過程和驅(qū)動機理，預測未來變化趨勢。其中，野外科學觀測研究站需要發(fā)揮核心作用。
面向我國河口濕地環(huán)境保護與生態(tài)建設、黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展國家戰(zhàn)略科技需求，針對山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)和黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)建設中的生態(tài)與環(huán)境問題，根據(jù)河口濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能的復雜性、敏感性，瞄準國際前沿，以國際河口濕地研究先進水平為建設目標，對水、土、氣、生等濕地要素持續(xù)開展長期規(guī)范化觀測，建立穩(wěn)定運行的數(shù)據(jù)匯聚系統(tǒng)；圍繞新生河口濕地生態(tài)系統(tǒng)演化與驅(qū)動、河口濕地水動力過程與生境格局、河口濕地水環(huán)境效應與生態(tài)模擬及河口濕地生物多樣性保育與生態(tài)修復等國家重大科學問題與重大需求開展科學研究；完善河口野外臺站及生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究網(wǎng)體系，充分發(fā)揮技術轉(zhuǎn)化引領作用，提供生態(tài)文明建設示范樣板；提升濕地科學的理論方法與實踐體系，系統(tǒng)搭建國際一流科學研究、人才培養(yǎng)與交流合作的平臺。
圖1.黃河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境特色與區(qū)域優(yōu)勢
黃河口濕地生態(tài)系統(tǒng)野外科學觀測研究站聚焦新生河口濕地形成和演化規(guī)律及生態(tài)響應這一科學問題。從點、線、面、網(wǎng)不同尺度入手，針對河口濕地系統(tǒng)整體，深化對河口濕地結(jié)構(gòu)、功能、過程基礎理論的研究，從內(nèi)涵和機制上豐富和發(fā)展?jié)竦貙W。通過多層次、多尺度、多角度分析和模擬，構(gòu)建河口濕地生態(tài)水文模型和效應評價方法，從內(nèi)容和方法上豐富和發(fā)展?jié)竦貙W。通過建立退化河口濕地的修復和保護技術體系，提出恢復性生態(tài)補償機制和模式，從實踐上豐富和發(fā)展?jié)竦貙W。從而進一步推進和拓展我國濕地科學研究的發(fā)展，提升濕地研究的國際地位。依托野外科學觀測研究站國際合作伙伴建立較完善的河口濱海濕地研究國際合作網(wǎng)絡，為“一帶一路”等國家戰(zhàn)略提供科技支撐。通過這一國際合作交流平臺，進一步加強與國外相關科研機構(gòu)的聯(lián)合研究，加強人員與人才梯隊的聯(lián)合培養(yǎng)，實現(xiàn)科技平臺與信息資源共享，共同承擔和發(fā)起國際科學研究計劃，發(fā)表高水平研究成果，協(xié)同推進技術成果轉(zhuǎn)化，并通過國際會議、學術研討等多種形式加強研究與技術成果的傳播推廣，提升我國河口濱海濕地生態(tài)保護領域的整體科研實力，增強國際影響力，提升國際競爭力。黃河口濕地生態(tài)系統(tǒng)野外站的建設，將大大提高對濕地生態(tài)系統(tǒng)的科研觀測能力，為保護利用宏觀決策的制定提供可靠的科學依據(jù)，也是履行《濕地公約》、《瀕危野生動植物種國際保護公約》等國際公約的重要途徑，有利于促進濕地生態(tài)保護，提高我國的國際聲望。
支撐條件
黃河口野外科學觀測研究站已安裝高精尖儀器設備達 50 余臺（套），野外儀器總價值 1500 多萬元。包括多通道土壤碳通量自動測量系統(tǒng)、水生態(tài)系統(tǒng)高光譜監(jiān)測裝置、多參數(shù)水質(zhì)分析系統(tǒng)、便攜式光合儀、全自動高精度全站儀、非接觸式雷達流速監(jiān)測系統(tǒng)、土壤碳通量自動測量儀、植物莖流測量系統(tǒng)等儀器設備。
研究站的儀器設備涵蓋氣象、化學、生物、土壤、水文水質(zhì)等多個領域，能夠?qū)崿F(xiàn)對氣象（風速、風向、溫度、大氣壓、太陽輻射、降雨量等）、水文（水溫、流速、水深、鹽度、濁度、含沙量等）、水質(zhì)（氨氮、硝態(tài)氮、總氮、總磷、重金屬等）、地貌（地形、地貌、沉降速率等）、潮汐（潮高、淹沒頻率等）、土壤（鹽度、含水率、污染物等）等環(huán)境因子的高精度觀測；能夠準確測量濕地植被（分布、葉綠素、葉面積、莖流量等），底棲、浮游、藻類等水生生物（生物量、密度等）濕地生物指標；并且能夠連續(xù)監(jiān)測營養(yǎng)鹽、溫室氣體等生物地球化學指標（圖 5）。黃河口野外科學觀測研究站已安裝的儀器設備體系完整，運行穩(wěn)定，使用率高，能夠?qū)崿F(xiàn)黃河口環(huán)境、生態(tài)、資源等數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)的監(jiān)測、收集、傳輸與儲存，為黃河口濕地的深入研究提供有力的基礎數(shù)據(jù)支撐。
黃河口濕地生態(tài)系統(tǒng)野外科學觀測研究站設置有綜合觀測場 3 個、輔助試驗觀測場 3 個、固定觀測點與觀測線 2 套。黃河口濕地生態(tài)系統(tǒng)野外科學觀測研究站所設觀測區(qū)涵蓋了生態(tài)環(huán)境野外觀測的所有需求，并實現(xiàn)了對黃河口各類觀測樣點、場地、平臺的有效整合。
野外觀測場的觀測系統(tǒng)涵蓋大氣、水文、生物、土壤等濕地基礎組分，包括濕地生態(tài)完整性的指標體系，重點關注生物連通、化學連通與水文連通的關鍵生態(tài)過程。野外觀測場在空間上構(gòu)建了黃河口“淺海濕地—灘涂—鹽沼濕地—淡咸水交互濕地—淡水濕地”的連續(xù)梯度觀測格局；并經(jīng)過近 20 年的持續(xù)運行，實現(xiàn)了黃河口濕地“水-土-氣-生”長時間序列的系統(tǒng)性觀測。這些平臺的建設可實現(xiàn)黃河口濕地科研信息化與數(shù)據(jù)資源的收集和共享，揭示黃河口濕地陸海相互作用與生態(tài)系統(tǒng)的長期演變規(guī)律。
圖2. 黃河口濕地生態(tài)系統(tǒng)研究站整體布局。
圖3. 黃河口濕地野外濕地野外試驗場地
圖4. 黃河口濕地生態(tài)系統(tǒng)研究站儀器設備
研究方向
圖5. 黃河口濕地生態(tài)系統(tǒng)研究站研究方向
（1）新生河口濕地生態(tài)系統(tǒng)演化與驅(qū)動
基于生態(tài)環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫，剖析黃河口濕地水文周期和生態(tài)系統(tǒng)變化特征，闡明濕地水文過程及生態(tài)系統(tǒng)形成、發(fā)展和演化的關鍵驅(qū)動機制；通過長期定位觀測和控制試驗，探討不同時空尺度下人類活動、氣候變化等外在因素對河口濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能演變的貢獻；重點剖析水沙過程和水鹽過程共同作用下的咸淡水交互區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)邊界的動態(tài)消長機制，以及對河口濕地碳氮磷硫硅等環(huán)境要素的地球化學過程驅(qū)動；揭示人類活動導致的水鹽梯度變化對生物個體、種群/群落以及食物鏈營養(yǎng)級聯(lián)的影響作用機理；闡釋種子流、基因流、種群擴散、營養(yǎng)級聯(lián)等生物動力學過程對河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控機制。
（2）河口濕地水動力過程與生境格局
研究潮汐和徑流共同作用對河口濕地水動力過程的影響，探討水動力條件與橫向、縱向和垂向水文連通過程及植被條帶狀分布格局的關系，揭示黃河口濕地生境的空間格局變化的驅(qū)動因素；分析河口濕地土壤、植被與水文連通過程的相互作用，闡釋濕地水動力、生境變化過程中物理、化學和生物過程內(nèi)在關聯(lián)機理，揭示濕地系統(tǒng)生境格局的演變機理，重點關注建立水文連通強度與濕地生境格局聯(lián)系，揭示水文連通變化對生境格局同質(zhì)性和異質(zhì)性作用規(guī)律；明晰黃河口濕地水動力失常、水文連通受阻引起的鹽度梯度壓縮效應，及鹽度梯度對河口濕地典型植被（蘆葦、翅堿蓬、檉柳等）的競爭機制和對入侵物種（互花米草等）的促進效應，揭示強烈人類活動干擾下的濕 地生境格局的累積疊加效應。
（3）河口濕地水環(huán)境效應與生態(tài)模擬
研究濕地生態(tài)系統(tǒng)中生源要素的生物地球化學循環(huán)過程，揭示水碳、水氮和碳氮耦合作用機理，明晰濕地生態(tài)系統(tǒng)碳氮的源／匯轉(zhuǎn)化關系及其溫室效應；分析典型污染物在濕地水體、生物、沉積物等界面歸趨行為及其生物有效性，基于“源－流－匯”統(tǒng)一體，揭示不同時空尺度下濕地水環(huán)境效應的驅(qū)動機制，重點闡明外源性污染物在濕地系統(tǒng)類型組分中的分配和傳輸過程；闡明水、沙、鹽、污染物和生物等對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響機制，模擬主控因素對固碳釋氧、養(yǎng)分循環(huán)、污染凈化以及生物保護等生態(tài)環(huán)境功能的影響規(guī)律；辨識典型濕地生物對水鹽梯度的適應性機制，闡明濕地生物鏈的營養(yǎng)級聯(lián)效應及其對環(huán)境梯度的響應規(guī)律；構(gòu)建河口濕地生態(tài)過程模擬模型，明確多因素干擾河口濕地關鍵生態(tài)過程的響應，及生態(tài)系統(tǒng)健康和服務功能間的協(xié)同關系，系統(tǒng)揭示重大人類活動對河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的影響。
（4）河口濕地生物多樣性保育與生態(tài)修復
針對人類活動和全球氣候變化雙重影響，發(fā)展河口濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性、生物連通功能等關鍵功能過程的受損診斷方法，揭示其受損特征、受損類型、受損程度以及受損關鍵區(qū)域，判識功能過程受損的驅(qū)動機制；重點關注生物生長和生物遷移、擴散等過程中具有決定性作用的物種或復合種群，建立河口濕地生態(tài)系統(tǒng)關鍵生物功能過程的強化機制；闡明河口濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的維持機制，提出珍稀瀕危物種就地保護和遷地保護保育策略和生態(tài)途徑，以不同類型濕地斑塊為節(jié)點，以水文功能過程和生物功能過程為連通路徑或流路，構(gòu)建河口濕地多層級、多功能屬性生態(tài)網(wǎng)絡模型；研發(fā)河口濕地生態(tài)功能強化的綜合調(diào)控技術體系，提出受損河口濕地系統(tǒng)綜合恢復途徑、生境替代模式和生態(tài)補償模式；綜合社會、經(jīng)濟、生態(tài)要素，對濕地生態(tài)網(wǎng)絡的多功能目標進行權(quán)衡，提出從單一節(jié)點到局域生態(tài)系統(tǒng)的多尺度網(wǎng)絡綜合調(diào)控模式。