中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 長(zhǎng)沙 410125

中國(guó)科學(xué)院桃源農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“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(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所。

桃源站 1988 年進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)，1991 年成為中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）的首批成員之一，2001 年被科技部列為國(guó)家重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站（試點(diǎn)站），2006 年正式被確認(rèn)為國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)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(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究試驗(yàn)站”。在中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò) 2011—2015 年綜合評(píng)估中獲得“優(yōu)秀野外臺(tái)站”。同時(shí)，桃源站還先后加入了全球陸地觀測(cè)系統(tǒng)（GTOS）、國(guó)際長(zhǎng)期生態(tài)研究網(wǎng)（ILTER），被認(rèn)定為縣、市、省、全國(guó)四級(jí)青少年科普基地，以及中國(guó)科學(xué)院網(wǎng)絡(luò)科普聯(lián)盟成員。經(jīng)過(guò)近 40 年的探索和建設(shè)，桃源站已發(fā)展成為一個(gè)在區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)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(kāi)放型野外研究平臺(tái)。

1 研究目標(biāo)和定位

桃源站瞄準(zhǔn)我國(guó)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(duì)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(yán)峻等問(wèn)題，以亞熱帶農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程、亞熱帶農(nóng)牧復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)過(guò)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(lǐng)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(jī)制：研究農(nóng)田土壤碳、氮、磷等生態(tài)要素的轉(zhuǎn)化、積累與耗竭的生態(tài)過(guò)程與生物學(xué)機(jī)理及調(diào)控機(jī)制；

（2）土壤地力提升技術(shù)與機(jī)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(shù)體系與機(jī)制；

（3）畜禽健康養(yǎng)殖與種養(yǎng)一體化調(diào)控機(jī)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(xué)貢獻(xiàn)

作為國(guó)家級(jí)野外臺(tái)站，桃源站先后承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目/課題，“973”計(jì)劃項(xiàng)目課題，國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題，國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、優(yōu)青項(xiàng)目、科學(xué)儀器基礎(chǔ)研究專(zhuān)款項(xiàng)目、國(guó)際（地區(qū)）合作研究與交流項(xiàng)目、面上（含青年）基金項(xiàng)目，中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新項(xiàng)目，中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)等科研項(xiàng)目，是中國(guó)科學(xué)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(wù)的重要科研基地之一。2000 年以來(lái)，基于桃源站野外研究平臺(tái)共發(fā)表科研論文 900 余篇，其中 SCI 期刊論文 437 篇；出版專(zhuān)著 14 部；授權(quán)國(guó)家專(zhuān)利 65 項(xiàng)；獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) 4 項(xiàng)，國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)，省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì) 13 項(xiàng)。

（1）稻田土壤氮素循環(huán)關(guān)鍵微生物作用過(guò)程機(jī)理。系統(tǒng)揭示了水稻土氮素循環(huán)過(guò)程微生物作用機(jī)制，明確了含 narG 和 nirK 反硝化微生物是驅(qū)動(dòng) N2O 排放的關(guān)鍵種群。

（2）豬氨基酸營(yíng)養(yǎng)功能的基礎(chǔ)研究。揭示了豬的氨基酸營(yíng)養(yǎng)代謝與繁殖生理調(diào)控功能的關(guān)系機(jī)理，推動(dòng)了豬營(yíng)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(bǔ)了碳匯研究上土壤微生物貢獻(xiàn)的空白。

（4）水稻低鎘分子育種研究。開(kāi)發(fā)了兩對(duì)功能性分子標(biāo)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(yīng)所決定。

（5）農(nóng)村分散型污水治理技術(shù)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(guān)系，推動(dòng)了利用生物高效治理農(nóng)村污水技術(shù)的應(yīng)用。

3 人才培養(yǎng)與隊(duì)伍建設(shè)

以臺(tái)站研究方向?yàn)榛A(chǔ)，桃源站構(gòu)建了一支專(zhuān)業(yè)和年齡結(jié)構(gòu)合理的高水平、穩(wěn)定的研究隊(duì)伍。目前，桃源站有科研人員 51 人，其中：中國(guó)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(xué)位且 80% 以上已獲得國(guó)家自然科學(xué)基金。從隊(duì)伍年齡結(jié)構(gòu)來(lái)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(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”、國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才以及“湖南省科技領(lǐng)軍人才”“湖湘青年英才”“湖南省中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”“長(zhǎng)沙市優(yōu)秀青年科技人才”等人才項(xiàng)目。

桃源站技術(shù)支撐隊(duì)伍共 9 人，其中試驗(yàn)觀測(cè)技術(shù)隊(duì)伍核心團(tuán)隊(duì)由 5 人組成。試驗(yàn)田的管理、水土氣生的監(jiān)測(cè)、野外觀測(cè)和采樣、室內(nèi)分析、數(shù)據(jù)質(zhì)控等均由專(zhuān)人負(fù)責(zé)。人員隊(duì)伍穩(wěn)定、配備合理、任務(wù)分工明確，是高質(zhì)量地完成臺(tái)站所承擔(dān)科研、監(jiān)測(cè)任務(wù)的有力保障，桃源站各項(xiàng)監(jiān)測(cè)工作在年度的評(píng)分中，均名列前茅。

2000 年來(lái)，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(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)特別獎(jiǎng)、國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金、中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)獎(jiǎng)、中國(guó)科學(xué)院大學(xué) -BHPB 獎(jiǎng)學(xué)金、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)三好學(xué)生、優(yōu)秀畢業(yè)生和優(yōu)秀干部、Jefo 營(yíng)養(yǎng)研究生獎(jiǎng)學(xué)金、奧特奇青年科學(xué)家精英賽亞太區(qū)冠軍等殊榮。

4 科研能力與技術(shù)平臺(tái)

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(dá)，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(shè)施齊全，辦公、試驗(yàn)場(chǎng)地均實(shí)現(xiàn)了 Wi-Fi 全覆蓋，具有良好的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)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(cè)研究為基礎(chǔ)，以自然集水區(qū)為生態(tài)系統(tǒng)單元，開(kāi)展農(nóng)業(yè)生態(tài)要素變化動(dòng)態(tài)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)、復(fù)合農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)優(yōu)化構(gòu)建的生態(tài)學(xué)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(shù)體系與模式?？蒲泄ぷ骷性?3 個(gè)空間尺度進(jìn)行，即：① 寶洞峪生態(tài)系統(tǒng)定位研究試驗(yàn)場(chǎng)；② 桃源基地縣；③ 環(huán)洞庭湖紅壤丘陵農(nóng)業(yè)生態(tài)類(lèi)型區(qū)。桃源站核心寶洞峪生態(tài)系統(tǒng)定位研究試驗(yàn)場(chǎng)面積 12.3 公頃。根據(jù)科研和示范需要，將試驗(yàn)場(chǎng)布置為水土保持示范體、生態(tài)景觀建設(shè)示范體、農(nóng)林牧復(fù)合循環(huán)模式示范體、坡地養(yǎng)分流失梯級(jí)消納系統(tǒng)等功能區(qū)塊，建設(shè)有坡地利用模式及生態(tài)效應(yīng)類(lèi)、農(nóng)田水肥高效利用類(lèi)、農(nóng)田耕作制度類(lèi)、基礎(chǔ)生態(tài)過(guò)程研究類(lèi)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)共計(jì) 11 個(gè)（其中 20 年以上長(zhǎng)期定位試驗(yàn) 3 個(gè)），試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)還包含標(biāo)準(zhǔn)氣象觀測(cè)場(chǎng) 1 個(gè)，長(zhǎng)期生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)樣地 30 個(gè)，生態(tài)觀測(cè)設(shè)施 14 處，短期試驗(yàn)樣地 15 個(gè)，種養(yǎng)基地 1 個(gè)；臺(tái)站輻射區(qū)域內(nèi)還設(shè)有站區(qū)調(diào)查點(diǎn) 2 個(gè)，試驗(yàn)示范區(qū) 3 個(gè)。

桃源站配備有水分、土壤、生物和氣象觀測(cè)研究所需的自動(dòng)氣象站、土壤溫濕鹽自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)、水位自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備、熒光葉綠素分析儀、光合作用測(cè)定儀、便攜式多參數(shù)水體分析儀、植物節(jié)律自動(dòng)在線觀測(cè)系統(tǒng)、碳通量觀測(cè)設(shè)備等室內(nèi)分析和野外觀測(cè)儀器設(shè)備 40 余臺(tái)（套），還與中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所農(nóng)業(yè)生態(tài)過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共建共享有氣相色譜儀、原子吸收分光光度計(jì)、紫外分光光度計(jì)、熒光光度計(jì)、碳/氮分析儀、流動(dòng)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(shí)這些儀器可對(duì)外開(kāi)放；與區(qū)域生態(tài)研究室共建有 3S 實(shí)驗(yàn)室和農(nóng)業(yè)生態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，臺(tái)站自建有數(shù)據(jù)庫(kù)和信息系統(tǒng)；建成 2 個(gè)樣品庫(kù)和 1 個(gè)植物樣品冷藏庫(kù)。以上條件為桃源站承擔(dān)和開(kāi)展各類(lèi)重大研究項(xiàng)目提供了有力的保障。

5 開(kāi)放與交流

經(jīng)過(guò)近 40 年的探索和建設(shè)，桃源站已發(fā)展成為一個(gè)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(kāi)放型野外研究機(jī)構(gòu)。

在國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)的支持下，建立了臺(tái)站的信息發(fā)布系統(tǒng)和數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，支持在線或離線申請(qǐng)臺(tái)站數(shù)據(jù)資源和包括樣地、設(shè)施、儀器設(shè)備在內(nèi)的實(shí)物資源共享。

作為科普基地，桃源站每年均根據(jù)自身?xiàng)l件和學(xué)科優(yōu)勢(shì)、特色及能力，針對(duì)不同的社會(huì)群體對(duì)農(nóng)業(yè)科學(xué)知識(shí)的需求特點(diǎn)，開(kāi)展豐富多彩的科技宣傳教育、科技咨詢(xún)和推廣活動(dòng)，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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

6 發(fā)展目標(biāo)

面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展主戰(zhàn)場(chǎng)，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(jìn)力度，堅(jiān)持高質(zhì)量的水土氣生的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)工作，完成 1—2 項(xiàng)省部級(jí)科研成果，構(gòu)建一支服務(wù)地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的科研團(tuán)隊(duì)。

（1）平臺(tái)建設(shè)方面。以野外臺(tái)站信息化為突破口，實(shí)現(xiàn)野外觀測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化和信息化，整合相關(guān)資源，建立亞熱帶丘陵區(qū)農(nóng)牧復(fù)合型生態(tài)系統(tǒng)野外研究平臺(tái)。

（2）科研方面。針對(duì)農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重大國(guó)家需求以及亞熱帶區(qū)域面臨的重大挑戰(zhàn)，重點(diǎn)開(kāi)展土壤-作物-畜禽生態(tài)系統(tǒng)格局與過(guò)程應(yīng)用基礎(chǔ)研究及關(guān)鍵調(diào)控技術(shù)研發(fā)和應(yīng)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(guò)程機(jī)理研究等方面取得重大突破，力爭(zhēng)使臺(tái)站及研究所生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)主學(xué)科整體居于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

（3）示范推廣方面。通過(guò)積極爭(zhēng)取地方政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)多方資金、政策支持，建設(shè)外圍示范基地，拓展技術(shù)集成示范與重大成果應(yīng)用展示平臺(tái)功能，重點(diǎn)參與實(shí)施在中國(guó)科學(xué)院“率先行動(dòng)”計(jì)劃特色研究所建設(shè)過(guò)程中著力推進(jìn)的主要服務(wù)項(xiàng)目“亞熱帶家畜養(yǎng)殖生態(tài)高值化技術(shù)體系構(gòu)建”，以及以“南方農(nóng)村水體污染綠狐尾藻生態(tài)治理技術(shù)”為核心的農(nóng)區(qū)環(huán)境污染源頭防控技術(shù)解決方案和長(zhǎng)江中游流域農(nóng)業(yè)面源污染生態(tài)治理示范基地的構(gòu)建工作。