数十年如一日的科学研究、实地观测

坚持不懈、迎难而上的拓荒精神

从1992年至今

北大生态科研工作者们

在塞罕坝留下脚印、挥洒汗水

把生态学研究的论文

真正书写在了广袤的大地上

文 | 陈振云

9月16日清晨，在河北省承德市塞罕坝机械林场上的北京大学塞罕坝人工林生态系统国家野外科学观测研究站旁的一片樟子松林地里，北大城市与环境学院副教授郑成洋正指导学生们开展取土工作。这里是郑成洋课题组开展生态观测野外科研实验平台的“樟子松人工林降水控制实验样地”，目前全站已建有这样的生态观测野外科研实验平台四个，野外长期生态监测固定样地11个。

樟子松人工林降水控制实验平台

昨夜刚下了一场雨，树林里潮湿而清冷。学生们用力将取土钻打入湿漉漉的土壤后拔出，却惊讶地发现：“老师，我们忘带取土刀了！”郑成洋听闻，先是耐心教诲学生，做实验一定要认真，野外采样物品一定要准备齐全。随后，从地上拿起一根树枝折断，做成一个木质取土刀递给学生。在塞罕坝从事生态研究近20年，郑成洋早已习惯于因陋就简、因地制宜、就地取材。

从1992年至今，北大生态科研工作者在塞罕坝这片由几代人艰苦奋斗植下的广袤绿荫中开展系统地生态学研究，探索生态环境保护的特点和规律，聚焦我国北方干旱、半干旱区人工林建设的重大科学问题，在林水关系、森林耗水、土壤养分、植被恢复与森林健康等方面取得了一系列原创性科研成果。“生态学研究真正是要把论文写在大地上。”郑成洋说。

披霜踏雪，拓荒建站

20世纪90年代，北大城市与环境学系崔海亭教授、刘鸿雁教授等在塞罕坝开始进行植被调查。那时的塞罕坝科研条件艰苦，缺乏长期生态定位观测所需的必要保障和补给。为立足科学前沿，深入开展长期生态系统观测和实验研究，支撑我国北方生态脆弱区的生态建设，服务国家生态文明建设重大战略需求，北大于2000年开始进行生态站项目立项建设。2003年，“方精云院士和北大生态系的几位老先生共同选定了塞罕坝作为北大生态站的最佳建设地点。”郑成洋介绍。

当时国内高校还少有独立建设生态站的先例。几经筚路蓝缕，在克服了经费不足、手续复杂、环境艰苦等重重困难后，2005年动工兴建，2006年项目竣工，2009年“北京大学生态与环境观测系统——塞罕坝实验站”揭牌，正式投入使用。

塞罕坝生态站

“我刚来这里建站的时候，这儿是一片荒草地，无电无水。”郑成洋回忆起建站之初的情景颇为感慨，而北大人的韧劲在生态站建设过程中也得到充分体现：“土地的相关手续我整整跑了一年半”。

经过20年的建设发展，如今的北大塞罕坝生态站初具规模，配备了样品处理室、烘干室、化学分析室、生态模拟与控制室，2014年以来，共获得国家各类基金和项目支持达60多项，其中国家级项目57项，包括全球气候变化重大专项项目3项，科技基础性工作专项项目与课题各2项，基金委重点及重大项目课题各2项，“杰青”项目4项。2020年12月29日，“北京大学生态与环境观测系统塞罕坝实验站”入选国家野外科学观测研究站择优建设名单；2021年10月9日国家科技部正式下文以“河北塞罕坝人工林生态系统国家野外科学观测研究站”正式名称加入国家野外科学观测研究站，也是北京大学首个国家野外科学观测研究站。

郑成洋（左一）讲解“樟子松人工林降水控制实验样地”土壤呼吸测定及实验操作

近30年来，塞罕坝一直吸引着北大城环科研工作者们关注的目光。他们走进这里的林地、草地开展生态研究，披霜踏雪，乐此不疲。塞罕坝吸引北大城环人的原因很多，除了这里生态系统类型多样、物种丰富，是我国典型农牧交错带和生态脆弱区，“还有一个很重要的原因是从1962年开始在这片海拔1500米以上渺无人烟的荒原上建起大型国有林场，经过新中国三代塞罕坝人艰苦奋斗，在这里植树造林，形成了中国乃至亚洲面积最大的连片人工林，在这里研究生态非常具有理论和实践的意义。”郑成洋说。

如今，塞罕坝经营面积142万亩，营造人工林100多万亩。在北大城环科研工作者眼中，“牢记使命、艰苦创业、绿色发展”的塞罕坝精神与北大城环人在科学研究和社会服务等诸多方面的“拓荒精神”有着内在的契合。

立足前沿，建设平台

北大塞罕坝生态站建站以来始终立足科学前沿，服务于国家重大战略需求，致力于为三北防护林等旱区造林及植被恢复与管理提供技术支撑。如今的北大塞罕坝生态站，建成了森林养分添加平台、降水控制实验平台、草地退化研究平台、碳水通量观测平台等系统化的野外科研实验平台，具备了较为完备的设施，为开展长期生态系统观测和高水平生态学前沿研究提供必要条件和数据支持。

北大塞罕坝生态站秉承开放和合作管理模式，吸纳国内外优秀研究团队开展研究工作，已吸引了国内外生态学、地理学、环境科学、遥感学等相关学科领域的专家学者50余人来站开展科学研究，与生态站有长期固定合作关系的国内外专家已有十余位，也为各高校多个教学实习团队提供了优越的教学条件。

北大塞罕坝生态站的温室

生态学是实践性很强的学科门类，野外实习基地对生态学专业的实践教学至关重要。北大塞罕坝生态站不仅成为北大生态学、自然地理学、环境科学重要的实习基地，还成为北大环境与生态国家级实验教学示范中心的关键组成部分，并吸引了来自中国科学院、中国农业大学、北京师范大学、河北科技大学等全国多所科研机构、高等院校的师生在这里进行生态环境研究，开展植物学、生态学、自然地理学、林学等学科的教学实习。

不同林龄落叶松人工林养分添加平台

由于气候因素，暑期最适宜在塞罕坝开展生态教学实习实践活动。每年暑期，北大城市与环境学院生态学专业、自然地理与资源环境等专业以及元培学院生态方向的学生们在北大塞罕坝生态站开展实习实践。

学生在落叶松林养分添加平台样地进行取样和养分添加实验

默默守候，不懈求索

塞罕坝平均海拔1500米，秋冬季节天气寒冷。此刻北京人们还是身穿短袖衣服的秋天，在塞罕坝却要穿薄羽绒服，已有初冬之感。这里年均气温-1.2℃，极端最低气温-43.3℃，坝上的风过，体感寒冷。

带记者去往御道口牧场草地通量观测场

寒冷艰苦的自然条件挡不住北大科研工作者求索的脚步：方精云院士、唐艳鸿教授、朴世龙教授、刘鸿雁教、王娓副教授、郑成洋副教授等多位教师及团队常年驻扎在塞罕坝开展生态科学研究。

海拔1900米的月亮山上，有着集防火瞭望和资源管护为一体的“望海楼”。今年8月23日，习近平总书记来到月亮山，察看林场自然风貌，看望护林员。追随习近平总书记的足迹，郑成洋带记者一行参观了尚海纪念林和月亮山。在“望海楼”西侧，伫立着面积为1000平方米的北大塞罕坝生态站月亮山气象观测场。郑成洋介绍：“北大科研工作者在这里的气象观测从2007年就开始了。”

尚海纪念林

望海楼

月亮山

野外科研和协调工作磨炼了韩佳音沉稳的性格。9月16日，迎着草地呼啸的风，韩佳音走向御道口牧场草地通量观测场，“今年4月15日晚上，强劲的沙尘暴把西侧围栏都吹倒了”。观测场四周的围栏有几根特殊的栏杆，拔下这几根特殊可拆卸栏杆就成了可供通行进入观测场的小门。韩佳音迈入小门，观察测量草地生态系统碳水通量观测仪器的运行情况，这已经是他今年在塞罕坝持续驻扎的第72天。

落叶松人工林不同林龄养分添加样地

“落叶松人工林不同林龄养分添加样地”的数据采集设备

数十年久久为功的科学研究和实地观测，北大生态科研工作者揭示了在全球气候变化和人为活动影响下的人工林生态系统过程、功能及其响应机理；综合评估大规模人工造林的生态效益；构建我国干旱、半干旱地区植树造林恢复植被过程的理论体系，为建立高效稳定和可持续发展的人工林提供了理论基础，对围绕国家生态建设需求，提升生态文明建设的科学内涵具有重要的战略意义。

 

延伸阅读

对于城环师生来说，塞罕坝是植物与生态研究成果的孵化地是本科生初次接触野外的启蒙地，也是青年担当砥砺奋进的思政实践地。

如果有人问起，我觉得有八个字可以非常贴切地总结我们的野外生活，那就是“脚踏实地、仰望星空”。我想，每一位城环学院的同学，在每一次出野外之后，可能都会对这八个字有一次次新的体会。我们的学问是触摸大地的学问，正如总书记所说，是把学问做在祖国大地上的。而塞罕坝就是这么一个神奇的地方，这里提供给我们一个与植物、与自然以及与其他优秀科研人员交流的机会。我们与全国多所高校的师生在此开展植物学、生态学、自然地理学、林学等学科的科学研究与教学实习，在野外生活中切身体会、继承并弘扬塞罕坝精神。每每踏上这里的土地，心中就会多一份对生态学的敬畏、对大自然的惊叹，以及对祖国的热爱！

——2019级生态学专业博士生 郑天宇

 

为期九天的实习，充实而有趣。我们遇到过困难，感受过疲惫，但的确是收获到了许多，不仅学到了认识自然的知识，增加了同学情谊，更重要的是感受到了自然的神奇。正如老师所说：这个世界很美，等待你去发现，但是你得有发现美的能力。我们从森林到草原，从湿地到湖泊，聆听大自然的声音，并将继续发现自然的魅力，相信每个人都拥有了属于自己的难忘回忆。

——2015级自然地理与资源环境专业本科生 张宏图

 

在这次思政实践活动中，我体悟最深的是绿色发展理念。绿色发展是习近平总书记提出的新发展理念之一，更是塞罕坝精神实践的生动写照。塞罕坝作为中国乃至世界的绿色发展典范，荣获地球卫士奖，其中的精神内核和实践理论是值得我们学习、传承和发扬的。在北京大学生态站，我度过了难忘的理论学习生活；在塞罕坝出野外的点滴实践，我收获了与自然和谐共处之道。感谢塞罕坝的思政实践之旅。

——2020级环境科学专业本科生 张允祺

 

这次塞罕坝思政实践，将思政实践与专业实践并行，我也因此有了两方面不同的感想。第一方面是对野外生态实习的感受。野外实习主要是记录植物和土壤取样，我们需要站在烈日下挖土坑，虽然有些劳累，但也感受到了获得新知识的快乐。第二方面则是对塞罕坝精神“牢记使命、艰苦创业、绿色发展”这十二个字的切身体会。我们在理论和实践相结合的学习中对生态文明思想有了更深了解，也坚定了我们城环人发展生态的信心。

——2020级环境科学专业本科生 李旨航

 

1992年起，北大人开始在塞罕坝从事生态环境研究；2002年启动塞罕坝人工林生态系统野外科学观测研究站的建设。目前，塞罕坝站已经成功入选国家野外科学观测研究站序列，成为北大首个国家野外站。

 

眼底未名，心系绿洲

2017年，习近平总书记对塞罕坝林场建设者感人事迹作出重要指示，称赞塞罕坝林场的建设者们创造了荒原变林海的人间奇迹，用实际行动诠释了绿水青山就是金山银山的理念，铸就了牢记使命、艰苦创业、绿色发展的塞罕坝精神。

塞罕坝位于河北围场满族蒙古族自治县与内蒙古克什克腾旗交界处，地处浑善达克沙地南缘，位于我国三北防护林中部的关键区段。三百多年前，这里曾是古木参天的皇家猎苑。自清朝咸丰年间放垦以后，人口剧增。由于人类破坏，出现了大面积的植被退化和土壤沙化。

塞罕坝昔日茫茫荒原

1962年，国家在塞罕坝设立机械林场，开展了大范围的人工造林，是中国乃至亚洲面积最大的连片人工林。

塞罕坝林海与浑善达克沙地交会处

塞罕坝是我国三北防护林（尤其是半干旱区防风固沙林）的典型样板，人工林建设取得了巨大成功。在我国半干旱区的其他地区，一些研究也表明，森林的生长引起了河川径流减少等负面效应；单一造林树种引发的森林病虫害等问题也时有发生。三北防护林的一些地区(尤其是在半干旱区)面临着死亡率高、大面积“老头树”、过度耗水等问题。

为了更好地发挥三北防护林的生态效益，更加科学有效地开展我国北方旱区生态建设，北京大学自1992年以来在这一地区开展了长期研究，自2002年启动塞罕坝人工林生态系统野外科学观测研究站的建设，2006年定位站竣工。2009年9月28日，北京大学生态与环境观测系统－塞罕坝实验站正式投入使用。2020年底，“塞罕坝人工林生态系统野外科学观测研究站”成为北京大学首个国家野外站。

塞罕坝站以半干旱区人工防护林建设的生态效益与经营策略为对象，重点聚焦：

三北防护林建设的重大科学基础、全球变化背景下的复合生态系统动态及区域生态系统服务的提升

力求在全球变化的生态影响、生物多样性保护、可持续发展等方面取得重要的研究成果

为三北防护林的生态效益与管理策略提供全面数据支撑

为塞罕坝以及我国人工防护林的发展提出有效建议

塞罕坝站

耕读不辍，繁茂其华

 

“吃祖宗饭，断子孙路不是能耐，能够还祖宗账，留子孙粮才是本事。”

塞罕坝机械林场职工中流传甚广的这句话，道出了塞罕坝生态文明建设的大道理。面朝“林海”，要用科学手段续写塞罕坝的绿色传奇，用监测研究传承“塞罕坝精神”，在这条“复兴”之路上，已经洒满了北大科研人的汗水。

一方面，塞罕坝站与塞罕坝机械林场密切配合，监测和研究工作充分支持塞罕坝机械林场的人工林建设，深入指导塞罕坝造林、资源保护与利用等工作。

另一方面，实地研究也从生态学角度，在林水关系、特殊立地条件造林等方面为塞罕坝林场提供了科学支持。

北大师生在塞罕坝站开展实地植物群落调查

塞罕坝站奠定了北京大学与河北塞罕坝机械林场长期稳定的协作关系，实验场地得到了林场的维护和保障。同时，北京大学也与紧邻塞罕坝的御道口牧场建立了长期合作关系，于2020年9月开始进行草地生态系统碳水通量观测，同时也配备了一定的摄像物候观测。该样地的建成为林木交错带生态脆弱区对全球变化响应的研究提供了强力的技术支撑，补强了塞罕坝地区草地生态研究。

草地生态系统碳水通量观测仪器

经过三十余年的研究和十余年的监测，北大科研团队在塞罕坝孵化了系列科研成果：

1

刘鸿雁教授研究团队历经三十余年，系统开展塞罕坝及周边地区植被地理与植被生态研究，揭示了这一地区植被格局的成因，重建了这一地区过去植被演化过程，提出了区域林草植被覆盖的合适承载力。尤其是对多个造林树种固碳和耗水过程连续多年的观察，揭示了三北防护林地区主要造林树种小叶杨出现大面积死亡的原因，提出了未来区域植被恢复的策略。研究成果“中国北方生态脆弱区植被动态及其对气候变化的响应”获得2011年度教育部自然科学奖二等奖。参与完成的咨询报告“关于应对气候变化规避三北防护林衰退风险的建议”2020年得到了国家领导人的批示。

2

基于2010年建立的不同林龄落叶松人工林长期氮添加平台和2018年建立的季节不对称性增温平台，朴世龙教授团队对不同生长阶段落叶松人工林生态系统过程进行研究，旨在揭示落叶松人工林对未来气候变化情景的响应与适应。研究团队明确了氮沉降对落叶松人工林生长和土壤碳排放的影响模式，为建立高效、稳定、可持续的人工林提供了理论基础；揭示了落叶松人工林物候对季节不对称性增温的响应，为落叶松人工林建成和应对未来气候变化提供了重要的理论基础，有助于从物候学角度认识人工林生产力的维持机制。

3

基于2010年建设的樟子松人工林养分添加平台，王娓副教授团队对人工林生产力及土壤碳排放动态进行连续监测，改进了菌根真菌呼吸的测定方法，阐明人工林生长和土壤碳排放的响应模式，为人工林可持续管理提供参考。此外，基于不同退化草地氮添加实验平台（2011年起），开展较为系统的草地退化评估与恢复研究，建立草地退化评估指数，明确植物与土壤对人类干扰的响应，为退化草地的恢复治理提供借鉴。

4

郑成洋副教授团队选择塞罕坝45年樟子松人工林，通过穿透雨转移方法，增加、减少样方内+30%、-30%的水分，设立三个处理三个重复森林降水控制平台。研究樟子松人工林降水改变对水分利用效率、森林生长、土壤养分、植物生理等响应。

森林降水控制实验示意图

在未来，塞罕坝站将在现有监测和研究的基础上，以“林水关系”为主线，继续立足人工林生态系统的生态学基础、人工林对气候变化的响应与反馈、人工林生态效应的动态变化、不同造林模式的适应性四个研究方向开展长期定位监测和实验研究。

久久为功，薪火相传

塞罕坝站每年吸引全国多所高校的师生在此开展植物学、生态学、自然地理学、林学等学科的教学实习。

塞罕坝站目前是北大重要的生态学、自然地理学、环境科学的实习基地，也是北京大学环境与生态国家级实验教学示范中心的重要组成部分。同时，塞罕坝站还是北京市市校共建实习基地。自建站以来，已接待国内外多所高校和科研院所实习以及会议，包括中瑞研究生暑期学校、北京大学研究生暑期学校、北京师范大学教学实习、中国农业大学教学实习等，并承担了多个国际交流活动及国外专家的考察工作。有不少研究生暑期学校、中小学夏令营都会选择到塞罕坝站开展活动，这里既是相关教学实习和社会实践的野外基地，也是人工林及其生态功能的科普场所。

塞罕坝站平均每年接待教学实习团队8个。吸引了国内外生态学、 地理学、环境科学、遥感学等相关学科领域的专家学者50余人来站开展科学研究，与本站有长期固定合作关系的国内外专家共11人。

 

从“高原荒漠”到“绿水青山”

从“绿水青山”再到“金山银山”

在塞罕坝这片广袤的绿洲里

有北大科研人的身影

十年树木，百年树人

一代代北大人

默默无闻地坚守在这里

足迹遍布在荒僻高原

他们从来没有梦想过成为英雄

他们心怀北大精神、科研事业

将科研成果

一笔一画地写在大地上

将生态文明建设

投身于行动中