寧夏六盤山森林生態系統定位站隸屬中國林科院森林生態環境與保護研究所。生態站下設兩個試驗點分別位於六盤山自然保護區核心區的香水河小流域和外圍區的疊疊溝小流域內。
六盤山位於我國黃土高原的中西部,南起陝西省隴縣,北到寧夏南部,走向西北-東南,全長200多km,在寧夏境內約80km,平均寬40km。主峰位 於涇源、隆德兩縣交界的米缸山,海拔2931m。六盤山自然保護區始建於1982年,1988年晉升為國家級自然保護區,主要保護對象為水源涵養林及野生 動物。自然保護區是六盤山的核心部分,位於東經106°09′~106°30′,北緯35°15′~35°41′。地跨寧夏回族自治區固原市的原州區、隆 德、涇源三縣(區),總面積687.6km2,涉及流域面積1236km2。
六盤山處於東亞季風區的邊緣,夏季受東南季風的影響,冬季受乾冷的蒙古高壓控制,形成四季分明、年溫差日溫差較大的大陸性季風氣候特徵。冬季寒冷乾 燥,夏季高溫多雨,春季升溫快,秋季降溫快。在自然地理區劃上處於暖溫帶半濕潤區向半乾旱區過渡的地帶。年日照時數為2100-2400 h,年平均溫度為5.8℃,最熱月(7月)平均氣溫為17.4℃,最冷月(1月)平均氣溫為-7.0℃,極端最高溫度為30℃;極端最低溫度為-26℃。 ≥10℃積溫為1846.6℃,無霜期90~130 d 。年均降水量為676 mm,多集中於夏季,6-9月份的降水量占全年降水量的73.3%,由於山體的作用,六盤山東南坡的雨量較大,隨著高程的增加其增率也較大;但在六盤山西 北坡,水汽較少,雨量相應減少,隨高程的增加增率相對較小(六盤山水文考察報告,2005)。
六盤山為中生代斷陷盆地。第三紀白堊系被褶皺降升,以後受隴西系複合影響,而逐漸形成北西向構造山體,第四紀期間,斷裂上升仍在繼續,在長期外營力的 作用下,形成強烈切割的中山地貌。六盤山主要地層為下白堊統,其東西側及隆德至黃草溝有三條斷裂 (六盤山水文考察報告,2005)。六盤山山勢雄偉,為狹長山地,山體主要由兩列平行的山脈構成,地勢大致呈東南高西北低。山體為石質山地,母岩為石灰頁 岩、紅色沙岩,土壤石礫含量多,土層薄。
寧夏六盤山森林生態系統定位站內主要有6種土壤類型:山地草甸土、灰褐土、新積土、紅土、潮土和粗骨土。其中以灰褐土面積最大,占土壤總面積的94.4%,(六盤山自然保護區科 學考察,1988)。由於土壤受高程、植被及溫濕條件影響,六盤山區表現出山地土壤的垂直性地帶分布規律。在海拔2640m以上的山體頂部,成土母質為沙 質泥岩、頁岩、灰岩風化的殘存物和坡積物,地面坡度緩,雨雪多,較濕潤,生長有草甸植物,土壤為山地草甸土,因氣溫很低,有機質分解緩慢,有大量有機質積 累,土層厚度約為140cm;在海拔1700~2700m之間,植被以闊葉林為主,並有箭竹生長,枯枝落葉層在陰坡最厚可達10cm,有機質含量高,較為 肥沃,形成山地灰褐土。因山地灰褐土質地較細,土層較薄,易遭沖刷。
六盤山處於溫帶草原區的南部森林草原地帶,主要地帶性植被為草甸草原和落葉闊葉林。其基本特徵表現為植被種類豐富,地理成分複雜,區系具有明顯的過渡 性。溫帶成分占絕對優勢,在區系組成及我國特有植物中,以華北成分為主。在特定的氣候和地形條件下,這裡形成了半濕潤區植物群落和半乾旱區植物群落組成的 地帶群落交錯的特徵,植被類型隨著海拔高度變化而分為溫帶落葉闊葉林、針闊混交林、山地灌叢草原、山地草地草原和亞高山草甸,稱得上是黃土高原上的“綠 島”。它擁有高等植物788種,其中有較高經濟價值的達155種。另外,六盤山地區還棲息著豐富多樣的野生動物,計有鳥類158種、哺乳類39種、兩棲類 5種、爬行類4種,屬於國家重點保護的有金錢豹、林麝和紅腹錦雞等。
具體來講,六盤山植被分為溫性針葉林、落葉闊葉林、常綠竹類灌叢、落葉闊葉灌叢、草原、草甸6個植被型,32個群系,89個群叢。溫性針葉林主要為華 山松(Pinus armandii)。落葉闊葉林類型主要有遼東櫟(Quercus liaotungersis)、山楊(Populus davidiana)、白樺(Betula platyphlla)、紅樺(Betula. albo-sinensis)、糙皮樺(Betula. utilis)、少脈椴(Tilia panciostata)等為主組成。常綠竹類灌叢由華西箭竹(Fargesia nitida)組成。落葉闊葉灌叢主要有筐柳(Salix cheilophia)、沙棘(Hippophae rhamnoides),虎榛子(Ostyopsis davidiana)、灰旬子(Cotongaster acutifolius)、峨嵋薔薇(Rosa omeiensis)、秦嶺小檗(Berberis cinumsenata)等;草原主要由狼針茅(Stipa baicalensis),羊茅(Festuca ovina)、草地早熟禾(Poapratensis)、蒿類(Artemisia)等、草甸主要有苔草(Corex spp.)、紫穗鵝冠草(Roegneria pur purascens)、蕨(Pteridium aguilinum)、紫苞鳳毛菊(Sanssurea iodostegia)等組成。
六盤山植被類型十分豐富,是黃土高原降水、徑流最豐富的地區之一,是黃河中游主要支流涇河、渭河及清水河的發源地,被稱為黃土高原的“濕島”,在涵養水源、調節氣候、保持生態平衡等方面起著重要的作用,具有十分重要的保護和科學研究價值。
我國西北地區地域廣袤,由於水資源的匱乏和人為不合理的土地利用方式,導致森林資源破壞十分嚴重,森林面積大幅度減少。由於植被稀疏,致使該區的生態 環境極為脆弱,水土流失、土地荒漠化等生態災難十分嚴重。歷年來,國家陸續投入了巨資進行該區的生態環境治理,然而由於沒有處理好森林植被和水資源的相互 關係,致使人工植被生長速度緩慢、病蟲危害嚴重,植被生態效益很低,並因造林種草以後的土壤乾化而加劇了森林植被的衰亡速度,不能保證造林種草植被建設的 穩定性。
從可持續發展戰略的觀點出發,在西北地區進行森林植被建設必須兼顧植被的生態效應和本身生態需水的數量特徵,以區域水資源承載力和土壤水分承載力為基礎, 通過科學規劃和分類經營的思想,因地制宜,採取相應的植被建設和恢複方法,才能把森林植被生態環境建設、區域水資源平衡及社會的經濟發展結合起來,從根本 上解決生態環境問題。因此,通過六盤山森林生態站的長期定位研究,其成果直接可以為當地及相似地區的植被恢復與重建提供理論依據。
20世紀80年代期間,由蘭州大學和中科院西北水保所等20個科研、教學及有關部門組成了“六盤山科學綜合考察團”,對六盤山自然保護區進行了地質、 地貌、氣象、水文、植被、森林資源等方面進行了詳細的調查,並出版了《六盤山自然保護區科學考察》一書。自1999年以來,由中國林業科學研究院森林生態 環境與保護研究所王彥輝研究員牽頭,承擔了國家科技部“973”課題、“十五”科技攻關課題、國家林業科技支撐課題、國家自然基金重點項目等多項森林生態 水文方面的研究工作,取得了較好的科研成果,發表了大量相關論文和著作,在國內外形成了較有影響的半乾旱地區的森林生態和水文研究站-六盤山森林生態定位 站。近年來,課題組通過本站為依託,還與德國、奧地利、英國等國家的同行專家進行了積極的學術交流與合作,這使本站得到國外同行的認可奠定了良好的基礎。
寧夏六盤山森林生態系統定位站在六盤山南、北兩側各建立了1個試驗點,其中六盤山北坡年降雨量400mm的疊疊溝小流域為半乾旱區試驗代表 區,六盤山東南坡的年降雨量800mm的香水河小流域為半乾旱半濕潤試驗代表區。在每個試驗區根據地貌、地形、植被和水文要素特徵修建了4個複合式流域水 文觀測堰,6個坡面徑流場的徑流觀測場,在位於代表六盤山外圍黃土丘陵區的孤雁嶺建立了3個大型的水分平衡場;在疊疊溝小流域和香水河小流域建立氣象觀測 場各2處。同時,還建立了華山松、油松、遼東櫟、白樺、紅樺、華北落葉松人工林、沙棘灌叢、虎榛子灌叢、山地陽坡草地、山地半陽坡草地、天然灌叢等多個長 期生態水文觀測樣地。另外在香水河小流域還建立了兩間科研人員的休息室。
寧夏六盤山森林生態系統定位站結合國家科技部“973”項目和國家自然基金重點項目,定位站還配置了配備了包括攜帶型自動氣象站、冠層分析儀、樹幹莖流計、樹幹徑向變化 記錄儀、土壤水分觀測儀、土壤水勢儀、壓力式水位記錄儀、壓力室、根系分析系統和乾燥箱等多套國內外先進儀器和科研設備。目前,這些儀器和設備基本上都能 夠實現數據的自動化採集。經過幾年來相關課題的實施,六盤山定位站已收集了氣象、土壤、森林水文過程、流域水文、植被結構與生長等大量寶貴的基礎數據和本 底資料。
六盤山位於我國黃土高原的中西部,南起陝西省隴縣,北到寧夏南部,走向西北-東南,全長200多km,在寧夏境內約80km,平均寬40km。主峰位 於涇源、隆德兩縣交界的米缸山,海拔2931m。六盤山自然保護區始建於1982年,1988年晉升為國家級自然保護區,主要保護對象為水源涵養林及野生 動物。自然保護區是六盤山的核心部分,位於東經106°09′~106°30′,北緯35°15′~35°41′。地跨寧夏回族自治區固原市的原州區、隆 德、涇源三縣(區),總面積687.6km2,涉及流域面積1236km2。
六盤山處於東亞季風區的邊緣,夏季受東南季風的影響,冬季受乾冷的蒙古高壓控制,形成四季分明、年溫差日溫差較大的大陸性季風氣候特徵。冬季寒冷乾 燥,夏季高溫多雨,春季升溫快,秋季降溫快。在自然地理區劃上處於暖溫帶半濕潤區向半乾旱區過渡的地帶。年日照時數為2100-2400 h,年平均溫度為5.8℃,最熱月(7月)平均氣溫為17.4℃,最冷月(1月)平均氣溫為-7.0℃,極端最高溫度為30℃;極端最低溫度為-26℃。 ≥10℃積溫為1846.6℃,無霜期90~130 d 。年均降水量為676 mm,多集中於夏季,6-9月份的降水量占全年降水量的73.3%,由於山體的作用,六盤山東南坡的雨量較大,隨著高程的增加其增率也較大;但在六盤山西 北坡,水汽較少,雨量相應減少,隨高程的增加增率相對較小(六盤山水文考察報告,2005)。
六盤山為中生代斷陷盆地。第三紀白堊系被褶皺降升,以後受隴西系複合影響,而逐漸形成北西向構造山體,第四紀期間,斷裂上升仍在繼續,在長期外營力的 作用下,形成強烈切割的中山地貌。六盤山主要地層為下白堊統,其東西側及隆德至黃草溝有三條斷裂 (六盤山水文考察報告,2005)。六盤山山勢雄偉,為狹長山地,山體主要由兩列平行的山脈構成,地勢大致呈東南高西北低。山體為石質山地,母岩為石灰頁 岩、紅色沙岩,土壤石礫含量多,土層薄。
寧夏六盤山森林生態系統定位站內主要有6種土壤類型:山地草甸土、灰褐土、新積土、紅土、潮土和粗骨土。其中以灰褐土面積最大,占土壤總面積的94.4%,(六盤山自然保護區科 學考察,1988)。由於土壤受高程、植被及溫濕條件影響,六盤山區表現出山地土壤的垂直性地帶分布規律。在海拔2640m以上的山體頂部,成土母質為沙 質泥岩、頁岩、灰岩風化的殘存物和坡積物,地面坡度緩,雨雪多,較濕潤,生長有草甸植物,土壤為山地草甸土,因氣溫很低,有機質分解緩慢,有大量有機質積 累,土層厚度約為140cm;在海拔1700~2700m之間,植被以闊葉林為主,並有箭竹生長,枯枝落葉層在陰坡最厚可達10cm,有機質含量高,較為 肥沃,形成山地灰褐土。因山地灰褐土質地較細,土層較薄,易遭沖刷。
六盤山處於溫帶草原區的南部森林草原地帶,主要地帶性植被為草甸草原和落葉闊葉林。其基本特徵表現為植被種類豐富,地理成分複雜,區系具有明顯的過渡 性。溫帶成分占絕對優勢,在區系組成及我國特有植物中,以華北成分為主。在特定的氣候和地形條件下,這裡形成了半濕潤區植物群落和半乾旱區植物群落組成的 地帶群落交錯的特徵,植被類型隨著海拔高度變化而分為溫帶落葉闊葉林、針闊混交林、山地灌叢草原、山地草地草原和亞高山草甸,稱得上是黃土高原上的“綠 島”。它擁有高等植物788種,其中有較高經濟價值的達155種。另外,六盤山地區還棲息著豐富多樣的野生動物,計有鳥類158種、哺乳類39種、兩棲類 5種、爬行類4種,屬於國家重點保護的有金錢豹、林麝和紅腹錦雞等。
具體來講,六盤山植被分為溫性針葉林、落葉闊葉林、常綠竹類灌叢、落葉闊葉灌叢、草原、草甸6個植被型,32個群系,89個群叢。溫性針葉林主要為華 山松(Pinus armandii)。落葉闊葉林類型主要有遼東櫟(Quercus liaotungersis)、山楊(Populus davidiana)、白樺(Betula platyphlla)、紅樺(Betula. albo-sinensis)、糙皮樺(Betula. utilis)、少脈椴(Tilia panciostata)等為主組成。常綠竹類灌叢由華西箭竹(Fargesia nitida)組成。落葉闊葉灌叢主要有筐柳(Salix cheilophia)、沙棘(Hippophae rhamnoides),虎榛子(Ostyopsis davidiana)、灰旬子(Cotongaster acutifolius)、峨嵋薔薇(Rosa omeiensis)、秦嶺小檗(Berberis cinumsenata)等;草原主要由狼針茅(Stipa baicalensis),羊茅(Festuca ovina)、草地早熟禾(Poapratensis)、蒿類(Artemisia)等、草甸主要有苔草(Corex spp.)、紫穗鵝冠草(Roegneria pur purascens)、蕨(Pteridium aguilinum)、紫苞鳳毛菊(Sanssurea iodostegia)等組成。
六盤山植被類型十分豐富,是黃土高原降水、徑流最豐富的地區之一,是黃河中游主要支流涇河、渭河及清水河的發源地,被稱為黃土高原的“濕島”,在涵養水源、調節氣候、保持生態平衡等方面起著重要的作用,具有十分重要的保護和科學研究價值。
我國西北地區地域廣袤,由於水資源的匱乏和人為不合理的土地利用方式,導致森林資源破壞十分嚴重,森林面積大幅度減少。由於植被稀疏,致使該區的生態 環境極為脆弱,水土流失、土地荒漠化等生態災難十分嚴重。歷年來,國家陸續投入了巨資進行該區的生態環境治理,然而由於沒有處理好森林植被和水資源的相互 關係,致使人工植被生長速度緩慢、病蟲危害嚴重,植被生態效益很低,並因造林種草以後的土壤乾化而加劇了森林植被的衰亡速度,不能保證造林種草植被建設的 穩定性。
從可持續發展戰略的觀點出發,在西北地區進行森林植被建設必須兼顧植被的生態效應和本身生態需水的數量特徵,以區域水資源承載力和土壤水分承載力為基礎, 通過科學規劃和分類經營的思想,因地制宜,採取相應的植被建設和恢複方法,才能把森林植被生態環境建設、區域水資源平衡及社會的經濟發展結合起來,從根本 上解決生態環境問題。因此,通過六盤山森林生態站的長期定位研究,其成果直接可以為當地及相似地區的植被恢復與重建提供理論依據。
20世紀80年代期間,由蘭州大學和中科院西北水保所等20個科研、教學及有關部門組成了“六盤山科學綜合考察團”,對六盤山自然保護區進行了地質、 地貌、氣象、水文、植被、森林資源等方面進行了詳細的調查,並出版了《六盤山自然保護區科學考察》一書。自1999年以來,由中國林業科學研究院森林生態 環境與保護研究所王彥輝研究員牽頭,承擔了國家科技部“973”課題、“十五”科技攻關課題、國家林業科技支撐課題、國家自然基金重點項目等多項森林生態 水文方面的研究工作,取得了較好的科研成果,發表了大量相關論文和著作,在國內外形成了較有影響的半乾旱地區的森林生態和水文研究站-六盤山森林生態定位 站。近年來,課題組通過本站為依託,還與德國、奧地利、英國等國家的同行專家進行了積極的學術交流與合作,這使本站得到國外同行的認可奠定了良好的基礎。
寧夏六盤山森林生態系統定位站在六盤山南、北兩側各建立了1個試驗點,其中六盤山北坡年降雨量400mm的疊疊溝小流域為半乾旱區試驗代表 區,六盤山東南坡的年降雨量800mm的香水河小流域為半乾旱半濕潤試驗代表區。在每個試驗區根據地貌、地形、植被和水文要素特徵修建了4個複合式流域水 文觀測堰,6個坡面徑流場的徑流觀測場,在位於代表六盤山外圍黃土丘陵區的孤雁嶺建立了3個大型的水分平衡場;在疊疊溝小流域和香水河小流域建立氣象觀測 場各2處。同時,還建立了華山松、油松、遼東櫟、白樺、紅樺、華北落葉松人工林、沙棘灌叢、虎榛子灌叢、山地陽坡草地、山地半陽坡草地、天然灌叢等多個長 期生態水文觀測樣地。另外在香水河小流域還建立了兩間科研人員的休息室。
寧夏六盤山森林生態系統定位站結合國家科技部“973”項目和國家自然基金重點項目,定位站還配置了配備了包括攜帶型自動氣象站、冠層分析儀、樹幹莖流計、樹幹徑向變化 記錄儀、土壤水分觀測儀、土壤水勢儀、壓力式水位記錄儀、壓力室、根系分析系統和乾燥箱等多套國內外先進儀器和科研設備。目前,這些儀器和設備基本上都能 夠實現數據的自動化採集。經過幾年來相關課題的實施,六盤山定位站已收集了氣象、土壤、森林水文過程、流域水文、植被結構與生長等大量寶貴的基礎數據和本 底資料。