走进“大样地” 南山国家公园的生态“字典”

紧握登山竹竿，此刻，我死死盯着眼前不到60公分宽的小路，小心翼翼地往前挪，旁侧就是十几米高的陡坡。

时值寒冬，南山国家公园黄桑片区依旧满眼翠绿，山间溪谷哗哗作响。在山里徒步10分钟，就已微微出汗。只听滋溜一下，我脚下一滑，差点溜下坡，幸好揽住颗树才扶稳当。

“你们在这里作业，不会摔出去吗？”我疑惑地问向同行人——黄桑国家级自然保护区科研科科长蔡汉华。

“摔啊，无数次。”他回答。

2023年4月至10月，蔡汉华与同事以及中南林业科技大学师生们组成的项目组，在这里建设完成了24公顷的中亚热带常绿阔叶林大型固定监测样地（以下简称森林大样地）。 这是南山国家公园内首个森林大样地，它与2021年建成的草原大样地一起，组成了未来南山国家公园样地建设体系的首批模板。

此刻，茂密的山林布满了红线，每个树枝上都挂了小牌，看起来神秘又壮观，这是“大样地”最直观的样子。那么，冒着被摔无数次的风险，也要建成的“大样地”内涵到底是什么？它又有什么价值呢？

工作人员每天需跋涉险峻山路。（图/黄桑自然保护区管理处）

跋涉山林

蛇虫围堵

给11.5万株植物发户口

在森林（草地）内“画个圈”，以数十年乃至上百年的时间不间断地监测“圆圈”内生态系统的生态过程和物种共生机制。——这是国际生态学领域公认的研究、揭示生态规律最重要、最有效的手段。这个 “圆圈”，被称为固定样地，样地面积在15万平方米以上的，又被俗称为大样地。

我正在攀登的南山国家公园森林大样地，位于湖南省绥宁县寨市乡铁杉林村。占地24公顷，海拔最低590米，最高880 米，是南山国家公园生物多样性最富集的区域之一。

这里水热充沛，因地处南岭，以华南植物区系为主，也包含了一些黔桂植物。值得一提的是，它是我国北纬26度亚热带常绿阔叶林唯一的森林大样地，也是全球同纬度范围内少见的低海拔常绿阔叶林大样地。

眼下，红线将整座山切割成一块块小格子，每个格子为一个样方。整个样地共有600个20 m×20 m的样方，每个样方再分割为16个5 m×5 m的亚样方，共计9600个亚样方。这些小样方就是对照观察组，让专家们更加精确地监测群落结构和生态过程。

拉样方相当于在山里布置棋盘。项目组的成员们需要趴在高低不同的陡坡上，先埋一个水泥桩作为大样方的角，再选好位置插上PVC管，作为小样方的角，最后用红线把这些角连接起来。这样，一个个红线围出的小样方就形成了。

陡坡作业，还要携带重量级仪器，难度自然比徒步行走大得多。森林大样地项目组技术负责人，中南林业科技大学生物科技学院青年教师张翔告诉我，他们干活的时候，经常“一出溜”冲下坡3、4米。 “眼睁睁往下滑，也不知道前面是不是有树枝碎石，啥时候能停。”东北人张翔说。

轮班工作，就地吃饭可以节省出大量的工作时间。 （图/黄桑自然保护区管理处）

幸好选的学生都能吃苦。早上，他们7点半就上山，路程远的时候，从山脚爬到工作地都要两小时。为了节省中午时间，随身带上必备药品和装午饭的保温桶，或者干脆一个塑料袋装点饼干馒头，吃完就能干。即便这样，一天一组也只能完成2至3个样方。蔡汉华后来告诉我，我所步行的林间小道一开始并没有，是项目组半年内走出来的。

陈颖是这次参与项目的学生之一。她记得第一次上山，爬了三个多小时才找到样地的西南点。西南点相当于大样地的原点，确定了原点，才能把RTK技术(新型测量方法，在野外能实时得到厘米级定位精度)的“电子图纸”精确“画”到山里。

“当时找不到合适的点都很累，男生提议先带设备上去，女生原地待命，但女生都不同意。” 陈颖说。后来项目组成员无论是发烧，还是摔了磕了，也都没人撤走。除了拉线，大样地前期建设还包括刷漆挂牌、三维定位等。

工作人员正在给单木挂牌定位 （图/黄桑自然保护区管理处）

如果把大样地比作一个植物社区，社区内每个成员都要有自己的“身份证号”，最终形成社区的“居民户口系统”。

因此，每棵植株都要挂上一个银底红字的圆牌，写上它的编号，每个枝干也要挂副牌。同时，项目组还要记录下植株的“户口信息”，如是什么物种，胸径、树高、冠幅等。在主干的1.3m胸径处，还要刷上红油漆，以便于后续重复测量胸径。

沿林间小道，项目组还布设了150个敞开口子的“大口袋”，即种子和凋落物收集器，每月两次回收落叶和种子。

“观察这些种子的种类、活性，可以分析树种‘怀孕’期间健不健康。” 张翔解释道。而落叶则储存了森林中大部分的“碳”，可以通过它们，推算整个森林的碳储量，这些都是推算碳汇的基础性工作。

样地工作量最大的时候，也是七至九月环境最艰苦的时候。山里蛇虫活跃。“一没注意脚下，踩到一个马蜂窝，成群结队的马蜂能追你好远，给你叮得又红又肿。”蔡汉华说。队伍每天下山第一件事，就是检查哪里又被咬了。

最危险的一次，张翔发现自己腋下有一个肿块，一周都不消，等察觉到是有蜱虫深入皮肤后，才急送县医院处理。后来团队成员被蜱虫钻得多了，有了经验，开始互相当起“护士”来。

中午太困，学生坐在地上就睡着了，当地师傅警告他们山里有蛇。有次陈颖在树丛里看到一条棕底白纹、2米长、8厘米粗的蛇盘在那里，以为死了。“还头贴地上去拍照，结果它动了一下，吓得我立马后退。”她说。项目结束后，团队关系特别铁，因为都是“过命的兄弟” 。

2023年10月，南山国家公园森林大样地初步建设工作顺利完成。但过命的交情并没有结束，后续的长期监测工作包括幼苗监测、土壤采样及分析等。

张翔告诉我，每年的春秋，他们会在“大口袋”周围1m×1m的小样方里，查看记录新生小幼苗的存活、生长和更新情况。“好比小孩出生了，要看它能不能长大，为什么长不大”。

土壤采样和分析则是五年一次。受坡向、坡位等等因素影响，不同样方的土壤性质很不同，极大地影响了地上群落的结构，比如森林中凹坡的地方就更容易汇集养分。因此不同样方里土壤的养分、微生物、酶活性等都需要定期测量。

见微知著

在我国南方首个草原生态站

探秘“春风吹又生”

一路往东，跨过巫水河，城步南山草原是此行的第二站。

这里常被人赞誉为南方的呼伦贝尔，矗立着我国南方第一个草原生态站——湖南南山草原生态系统国家定位观测研究站。

草原与森林植被最主要的区别在于降水量。我国大部分的草原植被都分布在400毫米年等降水量线以北，南方只有部分独特的山地地形，因短暂的风旱形成草原。

南山国家公园的中山草原，年平均气温10℃，夏无酷暑，冬无严寒。 不仅是我国南方最大最美的高山草甸，也是南方最具代表性的东南热性灌丛草地生态系统。

与森林大样地不同，在生态站周围的南山大茅坪，三年前已建成了面积16公顷的草原监测大样地，也是我国南方唯一低纬度、大尺度的草原大样地。

样地海拔1670`至1760米，特意选择了人工开垦种植牧草与天然草地的交界处。包含了人工种植牧草区、天然草区、天然灌草区，小部分区域还包含有森林，共记录物种23科50属64种。

中南林业科技大学生命科学与技术学院教授、南山生态站技术负责人王光军告诉我，选择在这里“画圈”，正是因为林草交错带生态过程变化快、物种多、受外界干扰多，因此，能够研究的学科问题也多。

另一原因也和碳汇有关。通过对比人工草场和天然草地，能得出谁的“固碳”能力更强（生物体将二氧化碳转化为有机物固定在地球上的能力，对减缓气候变化意义重大），生态效果、生态产品价值更好。

我站在样地边缘远眺，只见草地尽头已有不少“高大”的灌木，似乎还有一些木本植物。王光军告诉我，过去开垦的人工草地目前确实有向灌木演替的趋势。大样地监测的一部分任务，就是要找到什么在影响草地向灌木演变的生态过程，这个生态过程的变化对草地生态系统的服务功能将产生多大的影响。

和森林大样地一样，草原大样地也被红线分成了400块20 m×20 m的小监测样方。研究团队需要对每一个样方做物种调查，包括计算草地上和地下根生物量，从而得出草地多样性指标、总生物量、碳捕获量和储存率等。

他们的具体工作场景是这样的：每天早上8点出发，选一个2x2平方米调查点，一整天趴在地上“数草”，并看看是不是有新的“小可爱”入侵。

工作人员正在做草地样方做生物量统计和物种调查 （图/王光军）

“小可爱”指的是样方内每年入侵的新种，很多是一年生植物。“一般只有一两厘米，比豆芽小多了，要很仔细才能分辨出来。”王光军说。除了生物量，也需要采集样地土壤，用于测量其pH值和碳、氮、磷、钾等养分元素以及微生物多样性等，从而判断土壤的质量变化。

因为更新换代更快，草原大样地的生物量统计需每年一次。从2021年开始，每年暑假都会有30多名师生常驻生态站，做统计和调查。至今，草原大样地已完成多次物种调查。“掌握了大样地400个样方植物多样性、植被土壤的C、N、P、K空间分布等成果，正在整理成SCI论文。”王光军说。

建立生态数据库

生态文明的基石

结束了两次大样地的学习之旅，一个最大的疑问浮现在我的脑海：用这么多人力物力建设大样地，到底有什么价值？

王光军给了我一个形象的比喻。他认为，大样地就是一本“字典”，能为我们提供最真实、可信、健康、稳定的基础生态数据。

尽管人类早已认知到生态系统的宏观运行规律，但大自然真实的生态过程、物种共生机制实际是非常复杂、多变，且因地制宜的。很长一段时间内，小尺度（可以简单理解为小范围）的生态系统研究过于简单，并不能精确地掌握复杂的生态过程。

以南山国家公园常绿阔叶林大样地为例。对大样地长期监测并记录数据后，可以得到植被和环境相互作用的精准模型，也就是当地生态系统的运行模型。从而更加精准地把握整个黄桑片区，甚至所有同纬度低海拔常绿阔叶林的生物多样性维持机制，掌握其生态规律。

这样，同纬度地区的生态修复、管理，就有了 “字典”。比如现在不少地区在修复矿山生态，那矿山到底能不能种树？什么时候种？种什么物种？ “字典”都可以给出答案。

南山国家公园黄桑国家级自然保护区六鹅洞瀑布。（图/黄桑自然保护区管理处）

另外，大样地还是长期研究最好的平台，为南山国家公园生物多样性研究与保护提供了可靠的支撑。

“生态保护并不是说把森林围起来，没有任何人类活动就可以了。”张翔说。现代化生态保护，是在保护的同时也要利用，如何科学地保护、利用森林需要有科学依据。而建立森林大样地就是收集科学依据的过程。

说到这里，需要补充的是，想向大自然“抄作业”并不容易。因为能让人类“抄”的原生性自然植被已经很少了。

黄桑国家级自然保护区党委委员、副处长刘应志告诉我，南山国家公园常绿阔叶林森林大样地在我国丰富的大样地体系（甚至国际上）中有着非常独特的地位和价值。因为在漫长的历史中，我国同纬度、同海拔范围的原生性地带性植被几乎已被破坏殆尽。即便有少量保存的原始林大多数也呈破碎状态，亟需保护和修复。

而在黄桑国家级自然保护区，还保存有大面积的原生性植被和多样物种。 “在这里建立监测大样地，对保护、管理森林的作用不可代替。”刘应志说。

这两年，科学界流行一句话：把论文写在大地上。如果把这句话应用到生态学研究中，那大样地就是：让科学从大地中来，又到大地中去。在大样地上得到的数据，可以说，是我国甚至全球建设生态文明的基石。

目前，我国以及国际上都已建立起了长时间段、多区域的大样地数据网络。其中，南山国家公园草原大样地已接入CERN中国生态系统研究网络。森林大样地也正在积极争取接入全球森林生态系统网络和全国生物多样性平台网络。

所有的基础站点连接起来，就能提供最好的数据支撑，来应对全球气候变化对生态系统的影响。目前，世界某些国家的大样地建设和研究历史已超过百年，而我国最早建设的大样地至今也不到二十年，相对来说起步较晚。“所以要努力追赶国际同行。”张翔说。

来源：湖南南山国家公园