用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，獲取科學(xué)數(shù)據(jù)

三明野外研究站側(cè)重研究原生性常綠闊葉天然林、次生林及典型人工林的結(jié)構(gòu)、功能、過程及其對(duì)全球變化的響應(yīng)與適應(yīng)，從原位實(shí)驗(yàn)中獲取森林中碳元素循環(huán)的過程數(shù)據(jù)。其中，模擬全球氣候變化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)位于格氏栲國(guó)家森林公園附近，碳匯林經(jīng)營(yíng)平臺(tái)位于陳大金絲灣森林公園。

為了參觀用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)武裝下的樣地實(shí)況，11月22日，記者隨同楊智杰、陳仕東等科研人員一起上山。由于下雨，道路濕滑，大部分路段只能推車上山。下午到米櫧天然林樣地，汽車中途陷進(jìn)泥溝進(jìn)退兩難，最后只能棄車徒步上山。

當(dāng)大家登上杉木幼林土壤增溫實(shí)驗(yàn)樣地時(shí)，雨后的空氣很清爽，記者不禁高呼：“風(fēng)景太美了！”楊智杰博士說，來這里干活可不是一件美差，山高、坡陡、土薄、濕滑，科研人員滑倒甚至滾下山坡是經(jīng)常發(fā)生的。

陳仕東博士介紹，三片森林土壤增溫實(shí)驗(yàn)樣地建設(shè)非常艱辛，由于坡度陡，操作時(shí)人很難站穩(wěn)，勞動(dòng)效率很低，僅僅布設(shè)加熱電纜就花了近半年時(shí)間。投入使用后，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的土壤增溫控制系統(tǒng)在亞熱帶地區(qū)運(yùn)行會(huì)造成嚴(yán)重的加熱不均勻現(xiàn)象，后來經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)半年的自主技術(shù)攻關(guān)與系統(tǒng)改進(jìn)，目前應(yīng)該是世界上加熱最均勻的增溫試驗(yàn)站。

在同一個(gè)樣地上，記者看到“物候監(jiān)測(cè)儀”，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植物在生長(zhǎng)中隨著季節(jié)變化而發(fā)生的萌芽、抽枝、展葉、開花、結(jié)果及落葉、休眠等規(guī)律性變化現(xiàn)象，為碳匯林的研究提供第一手資料。

在格氏栲天然林樣地，記者看到林地上布設(shè)了包括兩個(gè)配對(duì)碳匯監(jiān)測(cè)腔室、一個(gè)小型氣象站和一臺(tái)控制主機(jī)的“四件套一組”的森林土壤碳匯監(jiān)測(cè)設(shè)備，這是一個(gè)集環(huán)境要素及碳循環(huán)數(shù)據(jù)于一體的分布式“獨(dú)立”觀測(cè)系統(tǒng)。據(jù)介紹，這里原先是用進(jìn)口設(shè)備，因?yàn)椴患嫒?、易損壞等原因，從2012年開始，陳仕東博士對(duì)引進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，前前后后歷經(jīng)5個(gè)版本，材料從有機(jī)玻璃到不銹鋼再到航空鋁鎂合金，越來越輕便和堅(jiān)固，而且也越來越適用于山區(qū)的特定環(huán)境。經(jīng)過不斷的改進(jìn)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)在自主研發(fā)的設(shè)備具有自動(dòng)診斷報(bào)警功能且有很大的容錯(cuò)能力，保證了長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定。

為了更好地監(jiān)測(cè)森林生態(tài)系統(tǒng)，科研團(tuán)隊(duì)建立物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳排放動(dòng)態(tài)變化的高頻觀測(cè)，以數(shù)字化的方式反映和還原植被生長(zhǎng)的唯一和不可復(fù)制的真實(shí)過程。

搭建開放平臺(tái)，助推成果轉(zhuǎn)化

櫛風(fēng)沐雨，風(fēng)餐露宿，科研團(tuán)隊(duì)在先進(jìn)科技助力下，科研成果源源不斷地呈現(xiàn)出來，其中杉木人工林碳吸存與碳計(jì)量技術(shù)獲得省科技一等獎(jiǎng)。近5年來，師大通過生態(tài)地理過程數(shù)字研究平臺(tái)造就了一批高層次人才，獲得省部級(jí)以上項(xiàng)目百余項(xiàng)，經(jīng)費(fèi)總額近2.1億元。

根據(jù)5年多來積累的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一些很有價(jià)值的現(xiàn)象，并提出一些令人耳目一新的觀點(diǎn)，部分觀點(diǎn)甚至可能顛覆國(guó)際的傳統(tǒng)理論。

在我省濕潤(rùn)的森林林下和樹干上大多生長(zhǎng)著許多不為人所關(guān)注的苔蘚地衣等植物。經(jīng)過多年的大數(shù)據(jù)高分辨率觀測(cè)研究發(fā)現(xiàn)，這些植物雖然生物量小，但是對(duì)林冠下的二氧化碳能起到非常重要的吸收作用，平均可以減少大約20％的土壤碳排放，表明這些植物具有非常重要的碳匯能力。如果把這些植物也統(tǒng)計(jì)在碳匯中，將大大增加森林的碳匯量。

大數(shù)據(jù)高分辨率觀測(cè)還發(fā)現(xiàn)，森林地下根系產(chǎn)生的二氧化碳可以通過蒸騰作用被攜帶到葉片進(jìn)入大氣中，而這個(gè)途徑泄漏的二氧化碳將增加森林碳排放。高分辨率數(shù)據(jù)顯示，在峰值時(shí)將增加大約50％的葉片碳排放，表明這是個(gè)非常嚴(yán)重的碳泄漏途徑。

此外，大數(shù)據(jù)研究還發(fā)現(xiàn)，新增的碳匯林可以是一些原先人們以為沒有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的“雜木林”，這些本土的雜木林具有非常好的吸收大氣二氧化碳的能力，雖然不能出產(chǎn)商業(yè)化的木材，但其生產(chǎn)速度更快、覆蓋率更高，從碳匯角度來看其作用不遜于人工林。

通過大量連續(xù)的原位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，師大掌握了人工造林從幼苗期到成熟期碳匯的變化。那么，這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與成果如何轉(zhuǎn)化為可復(fù)制可推廣的碳匯計(jì)量模型？

楊玉盛教授說，科研團(tuán)隊(duì)將研發(fā)基于大數(shù)據(jù)的高精度碳匯計(jì)量模型，建立林業(yè)碳匯的方法學(xué)，從而推進(jìn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)技術(shù)向普惠應(yīng)用技術(shù)的轉(zhuǎn)化。

為了進(jìn)一步提升科研水平與推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化，師大以“頂天立地”（即科學(xué)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展）為導(dǎo)向開展科研工作，建成了從國(guó)家到地方、基礎(chǔ)研究到應(yīng)用轉(zhuǎn)化的多層次的產(chǎn)學(xué)研一體化的科研平臺(tái)，做強(qiáng)平臺(tái)來擴(kuò)大舞臺(tái)，從實(shí)驗(yàn)性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)向滿足區(qū)域碳匯交易應(yīng)用性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，從單一的科研活動(dòng)向碳匯方法學(xué)創(chuàng)建及儀器研發(fā)經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)化，為我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)做貢獻(xiàn)。