五月，欢庆劳动者的汗水，纪念青春沸腾的历史，舞醉一地阳光，辉映绿水青山。2019年5月大岗山国家级生态站宾客盈门，其中包括北京林业大学信息学院、北京林业大学工学院、北京天诺基业、北京圣通和、翼鬃麒等多家单位的科研和技术人员，根据各单位携带的自主研发仪器设备功能的不同，将仪器设备分别安装于不同的生态系统观测区域内。仪器合作单位可借助生态站上已有的观测仪器和设施，为新技术仪器设备提供充足的环境和生物支撑数据，以及为新技术仪器设备的推广利用提供方向和领域。同时，新技术仪器的加入也为生态站开展的森林生态系统长期定位观测提供更多监测指标数据，近期的科研交流活动对于森林生态系统长期定位观测具有一定的推动作用。

    为了促进北京林业大学工学院与大岗山国家级生态站的紧密科研交流，进一步提高自主研发和实践操作能力，2019年5月14日至5月16日，北京林业大学工学院赵燕东教授团队的郑一力副教授带领2名研究人员前往江西大岗山国家级森林生态站进行水分监测仪器的安装工作，王慧博士及所有在站工作人员代表王兵站长对郑一力老师一行进行了热情接待。

    水分在活立木的各项生理活动中起着至关重要的作用，实现实时无损检测活立木的茎干含水量对研究活立木的生理特征以及生理状况具有一定的指导意义。北京林业大学赵燕东团队自主研发的活立木茎体含水量传感器基于驻波率原理实现对活立木茎体含水量的实时监测，通过监测对比分析正常植株和受环境胁迫植株茎体含水量的差异，用来监测活立木的生理状态，以及依据历史数据预测判断植物物候期的动态变化和健康程度，对用材林和经济林类植物的生长和生产具有指导意义。

    赵燕东团队本次安装的监测设备主要包括自主研发的ZRDL1001数据采集器、以及具有自主知识产权的两个传感器—多层土壤剖面复合传感器和BD-Ⅲ型活立木茎体含水量传感器。依托林内观测铁塔在高处架设太阳能板为所有监测仪器提供电能，并通过GPRS无线传输设备将数据采集器采集的传感器参数上传到上位机，再由Web端进行数据的实时显示。根据常绿阔叶林样地调查数据，选择冠层建群种植物测定活立木茎体含水量之间的差异，例如丝栗栲、刨花楠、苦槠、椤木石楠、黄牛奶树、山乌桕、拟赤杨、小叶青冈和杉木等9个树种，可结合观测树种的其他生理指标数据探讨不同树种水分利用效率之间的差异。

    土壤水分是影响植物生长与产量的关键因素之一。实时了解土壤中水分的垂直分布状态对于了解植物根系分布、土壤墒情变化、作物的需水规律具有十分重要的意义。赵燕东教授团队研发的多层土壤剖面复合传感器是利用电容法实现对土壤水分的非接触测量，根据测量深度需求可扩展采集探头的数量，探头部分集成温度传感器以此达到同时采集土壤水分和土壤温度的目的，并依据标准485通信协议与ZRDL1001数据采集器进行连接。此次在常绿阔叶林样地内安装的土壤剖面复合传感器具有4层探头，能够实现对10cm、30cm、50cm、70cm深度的土壤参数的观测。

    赵燕东教授表示，大岗山国家级生态站具有先进的国外进口监测仪器，此次安装的监测仪器均为自主研发仪器，可对样地的相关参数进行长期监测，与国外进口仪器作对比，有助于我们研发出更好的生态系统长期观测仪器设备。

    森林生态数据采集设备的技术正在不断地迭代更新，由北京林业大学信息学院陈志泊院长团队自主研发的一款针对不同数据采集端口，实现数据实时传输的数据采集器已安装在大岗山国家级生态站。2019年5月23日至5月31日，在北京林业大学信息学院陈志泊院长团队的李巨虎副教授的带领下，一行人来到大岗山国家级生态站进行设备的安装测试工作。经过几日的调试，该设备初步实现了与CR1000、CR300等仪器的适配，可以将采集到的数据实时传输、存储到云端。

    同时，由陈志泊院长团队和大岗山国家级生态站合作研发的生态监测平台可将云端数据进行实时的、综合的展示与分析。针对生态站数据的指标繁多、数量庞大、站点间差异性大等特点，该平台将“互联网+”技术与生态监测相结合，对不同站点的监测数据进行科学的入库与整合，同时基于Hadoop与Spark技术进行大数据的开发，实现了从大尺度、跨地域、多站点的角度对数据进行存储、管理与分析。目前，网站所能实现的主要功能有实时数据展示、日/周/月/季/年数据曲线展示、站点设备状态展示、指标数据同比/环比展示、多站数据对比展示、指标数值预测、指标数值异常处理、数据图表下载等。上述功能具有较强的便捷性、实用性，在满足研究人员实时查看站点监测状态的同时，还能实现对指标数据的多形态展示和多尺度对比，协助研究人员进行数据对比与分析，从而形成一个高效、综合的生态监测平台。

    植物蒸腾作用是森林水分循环的重要环节，通过测定木质部液流运移规律，计算单株树干液流速率和单株树木耗水量，可估算出植株蒸腾量。同时通过监测不同树种树干的含水量和变化规律，分析不同树种之间的树干蒸腾量和水分之间的关系，了解不同树种需水量的差异。2019年5月25日，北京天诺基业工程师到达大岗山国家级生态站，开始首次安装TDP插针式树干液流监测仪的工作，采用集群监测法为杉木种源水分利用效率（WUE）研究提供可靠监测平台。TDP插针式植物径流由北京天诺基业公司自主研发，利用热量扩散原理，采用特殊的加热线和热电偶线精密集成。每个传感器由两个探针组成，一个加热探针和一个参考探针，加热探针采用恒定电源供电，形成稳定可靠的热源。

    空气负离子（Negative air ion）被誉为空气中的“维生素”，通常在自然条件下，受外来的碰撞、电场力、辐射、植物尖端放电及其产生挥发性物质等条件的作用，促使某些原子的核外电子跃出，并很快附着在其他空气分子上（多数为氧气分子和水分子）。不同迁移率的负离子作用不同，迁移率大的负离子的浓度跟空气的含尘量有关，与空气清洁度呈负相关，空气中迁移率小的负离子，具有良好的生物活性能够进入生物体，可以抑制病毒、细菌的滋生，对疾病有抑制、缓解辅助治疗的作用。目前负离子监测仪主要是采用电容式空气负离子收集器收集空气离子携带的电荷，通过测量这些电荷形成的电流和取样空气流量换算出离子浓度。由于观测技术和负离子对外界环境的敏感性，使得不同监测仪器的观测数据存在一定的差异。2019年5月23日至5月27日，北京圣通和科技有限公司工程师到大岗山国家级生态站安装自主研发的一款空气环境质量监测设备—AIAM600型大气负离子自动监测仪，该仪器主要是通过计量认证的流量控制器实现流量控制，湿度控制传感器去除进样气体中水分子的干扰，以及高精度电阻和云计算等硬/软件分级校准技术提高观测数据的质量。

    植物光合作用受叶片气孔行为的控制，气孔的开闭受温度、水分、太阳辐射、以及养分等因素的影响。温度可通过调节植物体内酶活性控制植物体的生理活动及代谢反映，降水可调高土壤水含量，且较高的空气湿度可维持较高的气孔导度有利于进行光合作用，土壤养分元素含量对植物叶片的气孔导度、叶绿体以及酶活性均有重要影响。长期定位监测不同植物相同生理指标的变化规律，了解不同树种碳汇功能对气候变化相应机制的差异。2019年5月30日，翼鬃麒科技（北京）有限公司技术工程师到达生态站，用YZQ-100E多叶室动态光合仪调试测试福建柏针叶光合作用的强弱。仪器设计亮点在于叶室高速切换，4台便携式光合仪类同步监测，测量指标有光合数据、动态蒸腾数据、蒸腾耗水数据、胞间CO₂浓度数据、气孔导度数、叶片温度与叶室温度差等动态数据，可以进行同步对比实验设计，梯度实验设计。仪器通过自动24小时连续监测得到连续性、动态性较好的数据，减少人为误差，便于分析光合作用速率随环境变化的日动态变化。

    野外观测数据的获取是森林生态系统长期定位观测至关重要的部分，工欲善其事必先利其器，合适的观测仪器是将劳动力强度降至最低并且还能得到长时间序列的连续性数据，有助于更清楚详细的揭示森林生态系统不同结构与功能的变化规律，解释森林生态系统重要生态过程中自身动态平衡的内在机理和调控机制。随着多学科的融合以及通讯技术的运用，野外观测仪器和互联网技术的发展必将推动森林生态系统长期定位观测的发展。