中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 長沙 410125

中國科學院桃源農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站（以下簡稱“桃源站”），位于湖南省常德市桃源縣，成立于 1979 年 6 月，隸屬于中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所。

桃源站 1988 年進入中國科學院生態(tài)網(wǎng)絡系統(tǒng)研究網(wǎng)絡，1991 年成為中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡（CERN）的首批成員之一，2001 年被科技部列為國家重點野外科學觀測試驗站（試點站），2006 年正式被確認為國家野外科學觀測研究站（CNERN）成員，并被命名為“湖南桃源農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究試驗站”。在中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡 2011—2015 年綜合評估中獲得“優(yōu)秀野外臺站”。同時，桃源站還先后加入了全球陸地觀測系統(tǒng)（GTOS）、國際長期生態(tài)研究網(wǎng)（ILTER），被認定為縣、市、省、全國四級青少年科普基地，以及中國科學院網(wǎng)絡科普聯(lián)盟成員。經(jīng)過近 40 年的探索和建設，桃源站已發(fā)展成為一個在區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)觀測與研究、可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展優(yōu)化模式示范和農(nóng)業(yè)科技宣傳教育等方面均具有鮮明特色的開放型野外研究平臺。

1 研究目標和定位

桃源站瞄準我國亞熱帶區(qū)域農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求，針對亞熱帶區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)人-地矛盾尖銳和環(huán)境污染日趨嚴峻等問題，以亞熱帶農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)過程、亞熱帶農(nóng)牧復合生態(tài)系統(tǒng)過程和亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能及其調(diào)控為研究方向。主要研究領域包括：

（1）亞熱帶農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)田土壤生產(chǎn)力演變規(guī)律和調(diào)控機制：研究農(nóng)田土壤碳、氮、磷等生態(tài)要素的轉化、積累與耗竭的生態(tài)過程與生物學機理及調(diào)控機制；

（2）土壤地力提升技術與機理：探討紅壤丘陵地區(qū)中低產(chǎn)田生產(chǎn)力提升的綜合技術體系與機制；

（3）畜禽健康養(yǎng)殖與種養(yǎng)一體化調(diào)控機制，研究紅壤丘陵區(qū)種養(yǎng)資源優(yōu)化配置、畜禽健康養(yǎng)殖與養(yǎng)殖廢棄物資源化安全利用等。

2 研究成果與科學貢獻

作為國家級野外臺站，桃源站先后承擔了國家重點研發(fā)計劃項目/課題，“973”計劃項目課題，國家科技支撐計劃課題，國家自然科學基金重點項目、優(yōu)青項目、科學儀器基礎研究專款項目、國際（地區(qū)）合作研究與交流項目、面上（含青年）基金項目，中國科學院知識創(chuàng)新項目，中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項等科研項目，是中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所“135”規(guī)劃中重大突破任務的重要科研基地之一。2000 年以來，基于桃源站野外研究平臺共發(fā)表科研論文 900 余篇，其中 SCI 期刊論文 437 篇；出版專著 14 部；授權國家專利 65 項；獲國家科技進步獎二等獎 4 項，國家自然科學獎二等獎 1 項，省部級科技獎勵 13 項。

（1）稻田土壤氮素循環(huán)關鍵微生物作用過程機理。系統(tǒng)揭示了水稻土氮素循環(huán)過程微生物作用機制，明確了含 narG 和 nirK 反硝化微生物是驅動 N2O 排放的關鍵種群。

（2）豬氨基酸營養(yǎng)功能的基礎研究。揭示了豬的氨基酸營養(yǎng)代謝與繁殖生理調(diào)控功能的關系機理，推動了豬營養(yǎng)調(diào)控與健康飼料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（3）土壤微生物光合固碳功能研究。揭示了土壤微生物在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中具分解/同化雙重功能，量化了土壤微生物固碳潛力，填補了碳匯研究上土壤微生物貢獻的空白。

（4）水稻低鎘分子育種研究。開發(fā)了兩對功能性分子標記（FNP），明確了雜交稻稻米鎘含量主要是由雙親間的加性效應所決定。

（5）農(nóng)村分散型污水治理技術研究。闡明了稻草和綠狐尾藻的功能與污水氮磷變化，以及水體硝化和反硝化微生物之間的關系，推動了利用生物高效治理農(nóng)村污水技術的應用。

3 人才培養(yǎng)與隊伍建設

以臺站研究方向為基礎，桃源站構建了一支專業(yè)和年齡結構合理的高水平、穩(wěn)定的研究隊伍。目前，桃源站有科研人員 51 人，其中：中國工程院院士 1 人，研究員 15 人，副研究員 20 人，助理研究員 16 人，副研以下科研人員均獲得博士學位且 80% 以上已獲得國家自然科學基金。從隊伍年齡結構來看，35 歲以下人員 13人，占 24.5%；35—45 歲 25 人，占 47.2%；45 歲以上 15人，占 28.3%。優(yōu)秀科研工作者先后入選中國科學院“百人計劃”、國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領軍人才以及“湖南省科技領軍人才”“湖湘青年英才”“湖南省中青年科技創(chuàng)新領軍人才”“長沙市優(yōu)秀青年科技人才”等人才項目。

桃源站技術支撐隊伍共 9 人，其中試驗觀測技術隊伍核心團隊由 5 人組成。試驗田的管理、水土氣生的監(jiān)測、野外觀測和采樣、室內(nèi)分析、數(shù)據(jù)質(zhì)控等均由專人負責。人員隊伍穩(wěn)定、配備合理、任務分工明確，是高質(zhì)量地完成臺站所承擔科研、監(jiān)測任務的有力保障，桃源站各項監(jiān)測工作在年度的評分中，均名列前茅。

2000 年來，桃源站共培養(yǎng)研究生 162 名，其中碩士研究生 110 名，博士研究生 52 名。研究生在站期間先后獲得了中國科學院院長特別獎、國家獎學金、中國科學院院長獎、中國科學院大學 -BHPB 獎學金、中國科學院大學三好學生、優(yōu)秀畢業(yè)生和優(yōu)秀干部、Jefo 營養(yǎng)研究生獎學金、奧特奇青年科學家精英賽亞太區(qū)冠軍等殊榮。

4 科研能力與技術平臺

桃源站地處湖南省常德市桃源縣漳江鎮(zhèn)，有高速公路直達，交通便利。站部建有 2 400 平方米的科研綜合樓一棟，客房、辦公室、食堂等工作與生活設施齊全，辦公、試驗場地均實現(xiàn)了 Wi-Fi 全覆蓋，具有良好的無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸條件。

桃源站以農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究為基礎，以自然集水區(qū)為生態(tài)系統(tǒng)單元，開展農(nóng)業(yè)生態(tài)要素變化動態(tài)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測、復合農(nóng)業(yè)經(jīng)營系統(tǒng)優(yōu)化構建的生態(tài)學研究，為紅壤丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)高效可持續(xù)發(fā)展提供人為調(diào)控技術體系與模式?？蒲泄ぷ骷性?3 個空間尺度進行，即：① 寶洞峪生態(tài)系統(tǒng)定位研究試驗場；② 桃源基地縣；③ 環(huán)洞庭湖紅壤丘陵農(nóng)業(yè)生態(tài)類型區(qū)。桃源站核心寶洞峪生態(tài)系統(tǒng)定位研究試驗場面積 12.3 公頃。根據(jù)科研和示范需要，將試驗場布置為水土保持示范體、生態(tài)景觀建設示范體、農(nóng)林牧復合循環(huán)模式示范體、坡地養(yǎng)分流失梯級消納系統(tǒng)等功能區(qū)塊，建設有坡地利用模式及生態(tài)效應類、農(nóng)田水肥高效利用類、農(nóng)田耕作制度類、基礎生態(tài)過程研究類長期定位試驗共計 11 個（其中 20 年以上長期定位試驗 3 個），試驗場內(nèi)還包含標準氣象觀測場 1 個，長期生態(tài)系統(tǒng)觀測樣地 30 個，生態(tài)觀測設施 14 處，短期試驗樣地 15 個，種養(yǎng)基地 1 個；臺站輻射區(qū)域內(nèi)還設有站區(qū)調(diào)查點 2 個，試驗示范區(qū) 3 個。

桃源站配備有水分、土壤、生物和氣象觀測研究所需的自動氣象站、土壤溫濕鹽自動觀測系統(tǒng)、水位自動觀測設備、熒光葉綠素分析儀、光合作用測定儀、便攜式多參數(shù)水體分析儀、植物節(jié)律自動在線觀測系統(tǒng)、碳通量觀測設備等室內(nèi)分析和野外觀測儀器設備 40 余臺（套），還與中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點實驗室共建共享有氣相色譜儀、原子吸收分光光度計、紫外分光光度計、熒光光度計、碳/氮分析儀、流動注射儀、水體碳氮分析儀、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀等室內(nèi)分析儀器，同時這些儀器可對外開放；與區(qū)域生態(tài)研究室共建有 3S 實驗室和農(nóng)業(yè)生態(tài)數(shù)據(jù)庫，臺站自建有數(shù)據(jù)庫和信息系統(tǒng)；建成 2 個樣品庫和 1 個植物樣品冷藏庫。以上條件為桃源站承擔和開展各類重大研究項目提供了有力的保障。

5 開放與交流

經(jīng)過近 40 年的探索和建設，桃源站已發(fā)展成為一個在區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)研究、可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展優(yōu)化模式示范和農(nóng)業(yè)科技宣傳教育等方面均具有鮮明特色的開放型野外研究機構。

在國家科技基礎條件平臺的支持下，建立了臺站的信息發(fā)布系統(tǒng)和數(shù)據(jù)共享平臺，支持在線或離線申請臺站數(shù)據(jù)資源和包括樣地、設施、儀器設備在內(nèi)的實物資源共享。

作為科普基地，桃源站每年均根據(jù)自身條件和學科優(yōu)勢、特色及能力，針對不同的社會群體對農(nóng)業(yè)科學知識的需求特點，開展豐富多彩的科技宣傳教育、科技咨詢和推廣活動，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

近年來，桃源站與中國科學院地理科學與資源研究所、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、中國科學院南京土壤研究所、中國農(nóng)業(yè)大學、華中農(nóng)業(yè)大學、南京農(nóng)業(yè)大學、湖南農(nóng)業(yè)大學、湖南農(nóng)業(yè)科學研究院、中南林業(yè)科技大學、湖南省林業(yè)科學研究院等多家國內(nèi)科研機構開展長期合作研究；每年參加或舉辦多次國內(nèi)學術會議；此外，還吸引了大量的國內(nèi)相關科研人員來站從事科研活動和學術交流，并成為國內(nèi)多所高校的本科生、研究生實習基地及臺站周邊區(qū)縣農(nóng)技人員的培訓基地。同時，桃源站還與美國的普渡大學、賓夕法尼亞州立大學、俄克拉荷馬大學、安彭利集團，澳大利亞西澳大學、墨爾本大學，新西蘭林肯大學，德國哥廷根大學、漢諾威萊布尼茨大學，加拿大曼尼托巴大學、圭爾夫大學，日本的千葉大學、鹿兒島大學、國立環(huán)境研究所、滋賀縣琵琶湖環(huán)境科學研究中心，英國的班戈大學、約克大學、貝爾法斯特女王大學，以及聯(lián)合國國際家畜研究所等知名高校、科研機構和企業(yè)等建立了長期穩(wěn)定的合作交流關系。

6 發(fā)展目標

面向國民經(jīng)濟發(fā)展主戰(zhàn)場，桃源站立足紅壤丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展，加大人才引進力度，堅持高質(zhì)量的水土氣生的網(wǎng)絡監(jiān)測工作，完成 1—2 項省部級科研成果，構建一支服務地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟建設的科研團隊。

（1）平臺建設方面。以野外臺站信息化為突破口，實現(xiàn)野外觀測系統(tǒng)的自動化和信息化，整合相關資源，建立亞熱帶丘陵區(qū)農(nóng)牧復合型生態(tài)系統(tǒng)野外研究平臺。

（2）科研方面。針對農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重大國家需求以及亞熱帶區(qū)域面臨的重大挑戰(zhàn)，重點開展土壤-作物-畜禽生態(tài)系統(tǒng)格局與過程應用基礎研究及關鍵調(diào)控技術研發(fā)和應用示范；在流域農(nóng)業(yè)環(huán)境污染防控與重金屬污染農(nóng)田安全利用、畜禽健康與養(yǎng)殖環(huán)境控制，以及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)過程機理研究等方面取得重大突破，力爭使臺站及研究所生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學主學科整體居于國內(nèi)領先水平。

（3）示范推廣方面。通過積極爭取地方政府、企業(yè)、科研機構多方資金、政策支持，建設外圍示范基地，拓展技術集成示范與重大成果應用展示平臺功能，重點參與實施在中國科學院“率先行動”計劃特色研究所建設過程中著力推進的主要服務項目“亞熱帶家畜養(yǎng)殖生態(tài)高值化技術體系構建”，以及以“南方農(nóng)村水體污染綠狐尾藻生態(tài)治理技術”為核心的農(nóng)區(qū)環(huán)境污染源頭防控技術解決方案和長江中游流域農(nóng)業(yè)面源污染生態(tài)治理示范基地的構建工作。