黑龙江海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站
支撑条件
作者: 海伦站 更新时间: 2007-05-18

(一)主要试验观测仪器

1. 野外试验观测场地的仪器设备
海伦站通过中国科学院中国生态网络(CERN)的一期、二期建设和中国科学院东北地理与农业生态研究所及创新项目支持,基本完善了对黑土农田生态系统观测与研究所需要的野外观测仪器设备和室内分析仪器设备,共有大中型仪器设备39套,总价值399.8万元。目前运行良好,使用效率高,保证每年检测或校正一次。可以基本满足国家生态网络水、土、气、生要素观测与农田生态系统过程研究项目的监测分析要求。
(1)气象要素观测仪器设备
①人工气象观测系统,建于1978年,1997年所有仪器设备进行了更新,全年运行。参照国家标准气象台站的标准,对32项常规气象要素进行了人工观测。
②自动气象观测系统,建于1997年,包括辐射自动观测系统,2004年全部更新。
③农田小气候自动观测系统,1997年购进2套,分常规观测与农田优化模式观测,2005年更新。
(2)水文要素监测仪器设备
主要包括大型蒸渗仪(Lysimeter)、中子水分仪(CNC503DR)、土壤水分测定仪-时域反射仪(TDR)、水分测定仪(MP—917)、15巴压力膜仪(Lab023)、水面蒸发器(FS—01)及站区、示范区地下水位观测井16眼。
(3)农田土壤要素监测仪器设备
主要包括土壤负压计、土壤温度计、大气沉降物自动采集器、土壤液体采集装置及全球定位系统。
(4)生物要素野外观测仪器
主要有便携式激光叶面积仪(CI-203CA)、气孔计(AP4)、便携式光合系统(CI-301PS)、露点微伏计(HR-337)、植物冠层分析仪(CI-110)、红外温度测定仪(QGS-08B)等。
2. 实验室的仪器设备
海伦站拥有1300平方米的实验楼。设有常规土壤物理分析室、土壤化学分析室、土壤微生物培养室、仪器分析室等7个实验室以及样品处理室和长期样品贮存间;配有原子吸收光谱仪、红外气体分析仪、紫外-可见光分光光度计、微波消解炉、氧弹热量计、自动定氮仪以及各类感量的电子天平等一系列常规理化分析仪器(附件F3-4),并配有计算机网络、数字化仪、激光投影机及其它外设设备。
(二)试验观测场及基础设施
海伦站站区现有土地23.3公顷,其中试验田21公顷,有国有土地使用证(附件F2-1)。海伦市前进乡胜利示范区试验示范用地650公顷,海伦市前进乡光荣坡耕地试验示范用地500公顷,合作使用。目前在海伦站区内有12.6公顷的标准黑土农田作为后备试验用地。根据海伦站的研究方向和CERN的要求,建立了10项长期定位试验,建有观测水、土、气、生各生态要素的综合观测场和辅助观测场。
1. 气象要素观测场
①气象要素观测场(包括人工观测和自动观测)面积625 m2。主要观测项目:温度、湿度、风速、风向、降水、日照、气压、总辐射、反射、紫外、净辐射、光合有效辐射等,观测设备完善。
②农田小气候观测场2处,观测不同农田作物结构下的田间小气候。
2. 农田水分、养分、生物综合观测场
1993年建立,场地面积8000m2,主要用于观测研究黑土农田生态系统水循环平衡、养分循环平衡过程及水分、养分、水肥耦合对作物产量的长期影响机制。
3. 人类活动对黑土农田生态系统长期影响定位试验场(5公顷)
主要有:
①养分再循环长期试验场,始建于1985年,已实施20年。主要用于观测研究黑土区移耕农业、有机农业、过渡型农业、石油农业、有机与无机结合型农业中不同养分再循环经营制度对土壤生态及农田生产力的长期影响。
②黑土农田生态系统NPK循环与平衡状况试验场,始建于1990年,已实施15年。主要用于观测研究NPK养分循环平衡状况,黑土耕地养分的自然供给力及其动态变化。
③黑土有机质动态平衡规律试验场,始建于1990年,已实施15年。主要用于观测研究有机肥和秸秆还田对黑土农田有机质动态平衡的长期影响。
④不同作物连作轮作效应试验场,始建于1990年,已实施15年。主要用于观测研究黑土区主要作物连作轮作对土壤肥力和作物生产力的长期效应。
⑤不同耕作方式的土壤生态效应试验场,始建于1990年,已实施15年。主要用于观测研究黑土区不同土壤耕作的长期效应。
⑥退化黑土生态系统恢复重建机理试验场,始建于1990年,已实施15年。主要用于探讨农田黑土生态系统退化机理及恢复途径。
4. 技术成果试验示范场
①胜利村平地黑土观测、试验示范场
胜利村距海伦站12公里,拥有土地面积650公顷,典型平地黑土,设有10户调查点,从1990年开始对农户生产情况、养殖情况、施肥、产量、土壤肥力变化等项目进行调查。
②光荣村水土流失黑土区观测、试验示范场
光荣村距海伦站15公里,拥有土地面积500公顷,典型黑土坡耕地,设有10户调查点,从1990年开始对农户生产情况、养殖情况、施肥、产量、土壤水土流失变化等项目进行调查。
5. 科研辅助设施
海伦站主要科研辅助设施有:防雨棚、玻璃温室、风干棚、晾晒场、田间定量灌排设施、农机棚及配套农机具,可以满足相关科研及作物生产过程的需要。
(三)工作和生活设施
海伦站工作和生活设施优越,2002年建成的综合实验楼,外观优美,内部结构合理,配套设施齐备,达到国内先进水平,可满足各项室内化验分析及试验要求。2005年刚刚建成的专家公寓楼,可接待国内外专家。试验田设施完备,21公顷的试验田中间建有水泥路面,可供各种天气下进入试验田作业,四周建有约2000米的铁栅栏,保证试验田不受外界人为干扰。
综合实验楼:建筑面积1303 m2,34个房间,拥有170 m2多功能学术报告厅。
专家公寓:建筑面积:696 m2,拥有高级客房2套,标准客房18间,普通客房6间,拥有餐厅和厨房,可以接待60人食宿。
通讯条件:海伦站拥有光缆通讯电话、网络传输,与省会城市同等便利。
水、电、暖设施:海伦站建有地下深水井、泵房和自来水供水系统。自建变电房与国电相连,保证连续供电。自建供暖系统,供暖能力为6000 m2。拥有覆盖面积达30公顷的防雷设施。所有的建筑均按国家标准安装防火设施。
交通:海伦站距哈尔滨230公里,与高速公路、铁路相连,交通便利。海伦站配有11座金杯面包车1辆,可满足科技人员野外用车。
(四)基础数据
海伦站基础数据主要包括长期监测数据和研究数据两部分。长期监测数据分为气象、土壤养分、土壤水分以及生物数据四种类型。研究数据包括长期定位试验数据、项目研究数据、以县为单位的黑土区历年统计数据。以上数据均已按中国科学院生态网络标准建档,实现计算机电子化管理,并建成中国东北黑土农业生态数据库,目前数据库总容量已达26G,网址为http://www.blackland.csdb.cn。此外,海伦站还建有土壤标本库和科研原始数据档案,储藏各类土壤样本3007个。
1. 长期监测数据
(1)气象数据集
包括人工气象数据(起始于1978年)、自动观测数据(起始于1997年)、农田小气候数据(起始于1997年)。
(2)水分数据集
主要包括农田土壤水分观测数据、土壤耕作长期定位试验土壤水分数据、坡耕地土壤水分动态变化数据、站区及示范区地下水位监测数据。
(3)土壤数据集
主要包括:土壤交换量、土壤大量元素、土壤矿物、微量元素和重金属、土壤机械组成、土壤容重、土壤类型、母质、作物、采样深度、土壤容重平均值、均方差、样本数。
(4)生物数据集
包括:农田作物种类与产值;农田复种指数与典型地块作物轮作体系;农田主要作物肥料投入情况;主要作物农药、除草剂、植物生长调节剂等投入情况;农田灌溉制度;主要作物物候观测;作物叶面积与生物量动态;耕作层作物根生物量;作物根系分布;主要作物的收获期植株性状与产量;农田作物矿质元素含量与能值;农田土壤微生物生物量碳季节动态。
2. 研究数据
包括长期定位试验数据、在站研究项目数据、站所在地海伦县农业数据和区域研究数据。
3. 中国东北黑土农业生态数据库

将区域研究、监测和统计数据分别建立数据文档,录入数据库。数据文档按数据类型、年份、课题将数据分别赋以文字说明,以统一的格式打印、装订成册;将已建立的数据文档统一编号归类,用光盘和其它载体备份,分别保存在中科院网络综合中心、分中心和本站。
2002年利用中国科学院知识创新项目构建了中国黑土农业生态数据库,该数据库除了上述已经建立的数据文档外,将海伦站的长期定位试验数据、近年的研究数据以及所代表的整个黑土区80个市县的GIS数字地图和历年的统计数据输入数据库。数据库结构包括数据指南、数据查询、数据更新,由区域自然基础数据、农业基础数据、研究观测数据、农业专家系统、空间图形数据等构成,为国家和黑龙江省生态建设提供科技咨询和信息平台。
海伦站建立了数据管理和使用条例。其基本原则是保证与课题间相互交流,促进数据共享。由专职人员进行数据库的管理和维护。

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