韩玉洁
浦东外环林带主观测点
上海地处长三角都市圈中心，是著名国际化大都市，人口密度高，环境压力大，需要通过发展城市森林来改善环境，促进生态型宜居城市建设。2013年10月，上海市林业总站和上海交通大学联合申报国家林业局上海城市森林生态系统定位观测研究站（以下简称“上海城市森林生态站”）。2013年12月，国家林业局科技司组织专家论证会，上海城市森林生态站通过专家论证，并得到国家林业局同意建设批复，成为中国森林生态系统定位研究网络第87号台站，也是第一个真正意义上的城市森林生态站。
上海城市森林生态站的建立，不仅能为上海城市森林建设和管理提供理论依据，为上海生态宜居城市建设提供技术支撑,更可为长三角及全国的城市森林定位观测研究、城市林业建设和经营起到引领作用。
一、上海城市森林生态站建设背景
生态系统长期定位观测是获得生态系统性质及其对全球变化响应基础数据信息的重要手段。随着人口的增长、经济的发展，资源紧缺和环境污染问题日趋严重，生态环境质量成为科研人员、政府和公众普遍关注的问题，也促进了生态学和环境科学的快速发展，陆地生态系统长期定位观测研究也进一步得到重视。
我国20世纪60年代即已开始了森林生态系统定位观测研究， 90年代成立了中国森林生态系统定位研究网络（CFERN），本世纪以来，我国森林生态站建设得到快速发展。目前，中国森林生态系统定位研究网络（CFERN）的站点已发展成为具有长期定位观测、野外试验、样地监测等多种功能的综合野外科研基地，成为国家林业局科技能力建设的重要组成部分。党的十八大提出发展生态文明和建设美丽中国的战略措施，对我国林业发展和森林生态站建设提出新要求。加快发展城市森林，开展城市森林生态系统长期定位观测，为防控大气污染、建设宜居城市提供理论依据和技术支撑已成为我国新时期林业发展的重要内容。
上海市地处中亚热带向北亚热带过渡地带，是中国第一大城市和著名的国际大都市，也是中国大陆经济、金融、贸易和航运中心。上海经济发展快、城市化水平高（89%），人口密度大（3000人/公里），对城市森林生态服务具有强烈需求。改革开放以来，上海市委、市政府对城市森林发展极为重视，在城区森林绿地、国家森林公园、外环林带、水源涵养林、沿海防护林、郊野森林公园等方面开展了大规模建设，使上海森林覆盖率从20世纪90年代的3%提高到目前的13.13%。同时，上海城市森林研究也得到了快速发展，形成一批重要成果，并在全市范围内建立了森林林分生长及碳储量动态观测样地、生态公益林抚育成效监测样地、森林绿地大气污染防控监测样地、病虫害预测预报监测样地等多种单项定位观测样地，为上海城市森林生态站的建立奠定了基础。
二、上海城市森林生态站建设目标
在建设期内，按照国家林业行业标准——《森林生态站工程项目建设标准》（LY/J报批稿）、《森林生态系统定位研究站建设技术要求》（LY/T1626-2005）、《森林生态系统定位观测指标体系》（LY/T1606-2003）的要求，完成上海城市森林生态站综合实验楼建设，以及1个主观测点和2个辅助观测点的建设，提供规范观测数据，既能达到国家规定的常规森林生态站建站要求，又能体现城市森林生态站的特色。上海城市森林生态站建成后，将成为集观测、科研、培训、科普和服务等功能为一体的城市森林生态站，为全国城市森林生态站建设起示范作用；成为观测设施与技术先进、人才团队优秀、研究成果水平高、科普教育与服务能力强的城市森林生态站；成为中国森林生态系统定位研究网络的重点站，跻身国际城市森林生态系统定位观测研究先进台站行列，在国际上具有较大的影响力。
东平国家森林公园辅助观测点
三、上海城市森林生态站建设内容
（一）建设布局
上海城市森林生态站的观测点选择，既要满足国家常规森林生态系统定位观测的要求，又考虑城市森林生态系统定位观测的特殊需要；既要考虑上海地区城市森林群落（人工林和天然次生林，幼龄林和成熟林）特点，又要反映上海城市森林分布格局（城区、近郊和远郊）及重要林业工程（如延中绿地、外环林带）；既要考虑上海城市大气污染状况，又要考虑上海冬季以北风为主、夏季以东南风为主的地理气候对上海城市环境的影响。因此，上海城市森林生态站在观测点选择方面，形成“1+2”观测点布局模式，即：1个主观测点（外环林带），2个辅助观测点（中山公园、东平国家森林公园），形成中心城区—近郊—远郊城市森林的梯度观测研究格局。
（二）观测内容
1. 气象常规指标观测
根据森林生态系统定位观测标准设置地面标准气象站，开展气象常规指标观测。气象因子观测指标执行LY-T1689-2007。包括天气现象、风、空气温度、地表面和不同深度土壤的温度、空气湿度、辐射、大气降水。
2. 森林大气环境质量因子观测
在上海中心城区选择典型森林样地，开展森林大气环境质量因子观测。主要观测指标包括林内大气CO、SO2、NO2、O3、PM2.5、PM10 浓度和大气负离子浓度等。
3. 森林小气候和水文因子观测
在主观测点及辅助观测点中分别选择典型森林样地，开展森林小气候和水文因子的观测。森林小气候主要观测指标包括大气温度和湿度、风速和风向、土壤温度和湿度等。森林水文因子主要观测指标包括降水量（林内降水量和降水强度、树干径流量、枯枝落叶层含水量、地下水位、森林蒸散量等）、水质（pH值、钙离子、镁离子、钾离子、总氮、总磷、砷、镉、铬、铅等元素含量）等。参照森林生态系统定位观测标准及实验室分析标准等规范，进行水化学分析。
4. 森林土壤理化指标定位观测
主要对样地森林枯落物、土壤物理性质（土壤颗粒组成、土壤容重、土壤总孔隙度、毛管孔隙度及非毛管空隙度）、土壤化学性质（土壤pH值、阳离子交换量，土壤有机质，土壤氮、磷、钾、钙、硫、硼、镁、铜、锌、锰、钼等），特别是对壤污染物（如土壤重金属元素砷、镉、铬、铅含量等）方面开展观测。
5. 上海地区森林群落学动态特征观测
森林群落学特征观测内容如下：第一，森林群落结构，例如：树种组成，林龄，林分平均树高、平均胸径，林分密度、郁闭度，林分群落主林层的叶面积指数，林下植被平均高等；第二，森林群落乔木层生物量和林木生长量，包括树高年生长量、胸径年生长量、乔木层各器官（干、枝、叶、根等）的生物量、灌木层及草本层地上和地下部分生物量；第三，森林凋落物、群落养分、天然更新观测，包括林地当年凋落物量，森林群落C、N、P、K、Fe、Mn等养分因子，以及更新树种、密度、数量和苗高等。
6. 森林健康与可持续发展指标
按照有关规范，进行森林病虫害、污染和生物多样性定位观测。包括病虫害的发生与危害（有害昆虫与天敌的种类、受到有害昆虫危害的植株占总植株的百分率、植物受感染的菌类种类、受到菌类感染的森林面积等）、污染对森林的影响（大气降水的酸度、林木受污染物危害的程度等）、与森林有关的灾害发生情况（森林流域每年发生灾害的时间和程度）、生物多样性（国家或地方保护动植物的种类、数量，地方特有物种种类数量，动植物编目，多样性指数）等。
中山公园辅助观测点
（三）研究重点
1. 上海城市森林生态系统服务特点和评价
根据上海及其整个长三角地区城市化水平高、人口密度高、经济发达、环境污染严重等特点，根据森林资源清查数据、森林生态系统定位观测数据，研究景观、区县和市域尺度上森林生态系统服务的特点、分布格局和影响因素，进行上海城市森林生态系统服务评价；并提出基于全面提升生态系统服务的森林资源有效经营的措施，为政府部门制定生态补偿政策提供依据。
2. 上海及长三角都市圈城市森林污染防控潜力及其影响因素
根据上海大气污染特点，研究不同生态和空间（树种、林分、景观和区域）尺度上森林防控大气污染（特别是PM2.5）的机制、影响因素以及潜力，并提出最佳防控效益的森林绿地群落配置。
3. 上海城市森林植被对气候变化的响应
上海地处中亚热带向北亚热带过渡区域，植物对气候变化敏感。森林优势树种和其他重要植物对气候变化的响应程度及其敏感性，影响着森林群落演替，也影响森林生态系统功能的发挥。另外，城市地区的暖化要比其他地区严重，是研究植物和气候变化关系的实验室。在本项目中，选择重要的树种和林下植物，揭示植物物候变化的趋势，研究森林植物对气候因子响应的特点和机制，为在气候变化形势下上海地区森林资源经营管理提供理论依据。
4. 上海城市森林群落演替格局和影响因素
目前，上海森林中的幼龄林占有较大比重，林分处于快速生长期，生产潜力大；同时，幼龄林林木也处于快速分化阶段，群落演替不确定性高，环境变化也成为森林群落演替不确定影响因素。通过对上海城市森林固定标准地林分长期、连续的观测，结合林分群落学调查，掌握全市森林不同树种林分群落演替动态变化规律，并对其影响因素进行分析，提出基于森林演替格局的上海城市森林经营方案。
5. 上海城市森林生物多样性特点和影响因素
上海处于南北植物分布的交汇带，具有悠久的植物引种历史，植物种类丰富。根据上海地区森林类型分布特点，进行不同林分类型生物多样性长期定位观测，研究城市化条件下不同林分群落的动物、植物、微生物的多样性特点和形成机制，了解环境变化（特别是城市化、气候变化、污染等）对城市森林生物多样性的影响，揭示生物多样性对城市森林生态系统服务的影响，为城市森林合理经营提供理论依据。
6. 基于多目标的城市森林经营与管理技术
由于上海城市森林的特点，多数林分的经营目标呈现多重性特点。因而，需要基于这些林分区位特点、林学特性、群落学特性和主要经营目的，进行类型划分，为不同类型林分制定合理的抚育措施，为合理经营全市森林提供技术支撑。
上海城市森林生态站效果图
（作者：上海市林业总站资源科科长）
（本文由作者供图）