1、基本概况

北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站（简称“燕山站”）地处燕山山地丘陵区，是华北平原向蒙古高原的过渡带、森林区向草原区的过渡带，农业区向草牧业区的过渡带，同时也是沙尘暴进入京津冀的重要通道之一，因此是首都生态圈、京津冀生态圈的核心区域，对保障首都生态环境改善和生态功能、解决区域性生态环境问题起着重要的作用。燕山山脉呈东西向，北高南低，形成了向南开口的“马蹄形”山谷地形或半盆地地形。由于山体对冷空气活动的阻挡和削弱作用，导致山前暖空气流动性较小，形成了气流停滞区，大气污染物和水汽容易聚集，是雾霾多发的重点区域。南部为低山丘陵，是燕山主要农耕区，同时也是河北省多雨地带，为流水侵蚀作用强烈地区。燕山植被层次结构明显，区系地理成分复杂，具有十分典型的温带性质。主要为落叶阔叶林（以栎类为主），并混有暖性针叶油松林的中高山/低山森林植被，分布着大面积的低山灌丛与亚高山杂草丛植被。

燕山山地丘陵区土壤类型多样，随海拔发生明显的变化。海拔1900米以上的山顶和缓坡处,土壤为山地草甸土。土层深厚,有机质分解较慢,积累过程较强,有机质含量8%以上, 有较好的团粒结构,松软有弹性,碳酸钙全部被淋溶,呈酸性反应,pH值5.5-6.2。海拔800-1900米之间是山地棕壤土,有机质含量较高,一般5-8%之间,腐殖质层较厚,呈中性到微酸性反应,pH值6-7,孔隙度较大;在海拔50-80米之间的低山丘陵, 是山地褐土，土层一般较薄，而且多含石砾，土瘦，干旱，有机质含量低于5%，一般呈中性到碱性反应，pH值7-8.2%，这种土壤易引起水土流失。据根据第一次全国水利普查中水土保持普查的成果，燕山山地丘陵水源涵养区水土流失面积为2.57万km2，约占整个水源涵养区面积的34%。

燕山站建于2014年，由中国科学院大学、中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院遥感与数字地球研究所3家单位共同建设，负责人为国科大王艳芬教授。目前，燕山站观测网络辐射燕山山脉核心区域，已有观测点包括雁栖湖、密云水库、响水湖、大黑汀水库。雁栖湖观测点位于中国科学大学雁栖湖校区，地处燕山山地丘陵区，全年日照时数约为2800小时，年平均气温9～13℃，无霜期约170～200天，年平均降水在600～700毫米。区域内自然植被类型以次生的油松（pinus tabulaeformis）林为主，偶有混杂树种的落叶阔叶林。该观测点着眼于气象及大气环境监测、植被观测、土壤监测、土地利用监测、水体监测、水文监测、遥感与地面实验、生态环境信息监测等的长期观测，并开展多尺度、多学科（生态学、地质学、生物学、大气环境科学）融合的科学研究。主观测点不仅是科学研究的基地，同时也是实验教学基地、科教融合平台、学科交叉平台和科普基地，服务于国科大相关学院同学利用该平台进行野外实习。

2、台站定位

本站针对我国政治、文化和经济核心区，环渤海特大城市群发展的生态环境问题，基于“人地耦合系统”理论和地球关键带的研究范式，以阐明燕山山地丘陵对京津冀区域社会、经济可持续发展的支撑作用与区域社会、经济发展对燕山地球关键带的影响为核心研究目标，从燕山地球关键带的形成与演化、燕山地球关键带的结构、燕山地球关键带的通量过程、燕山地球关键带的生态系统服务功能四个方面开展系统性研究，突出制约区域可持续发展的水资源与水环境、大气环境质量的研究，系统解析各圈层的相互作用、地表通量过程间的耦合关系对地表与地下水资源储量的形成与周转、水环境质量和大气环境质量的演变，为区域可持续发展提供支撑。

3、建站历史

2013年9月，怀柔站批准筹建；2013年12月怀柔站建设方案批准通过；2019年4月，国科大科研处统一修改部门名称修改为“燕山地球关键带与地表通量综合观测研究站”；2019年10月，国科大批准申请国家站等事宜；2020年12月，入围国家级野外观测研究台站择优建设名单；2021年3月，向科技部提交近五年建设运行方案；2021年10月，正式获批国家级野外观测研究站。

4、科学观测

燕山站立足“燕山地球关键带多圈层交互作用，聚焦流域尺度发展基于生态系统服务提升的地球关键带科学”这一使命，严格遵守地球关键带长期观测规范要求，明确台站监测工作任务分工，逐步部署全日制自动监测设备，全力推进台站规范化、标准化、信息化建设发展。

目前，燕山站科研观测体系主要包括燕山碳汇监测网络、多圈层生态水文过程综合观测场、山前大气环境综合观测场等部分。燕山碳汇监测网络拟在燕山主要植被类型区以及代表性流域建立通量塔群设施，运用多要素协同、多尺度耦合的综合监测技术和设施，开展CO₂、CH₄、N₂O等通量的长期观测，开展陆地碳源/汇的高频精准监测，实现我国主要的陆地碳汇功能区从岩石圈-土壤圈-生物圈和大气圈垂直多界面温室气体的高精度、高频度的观测与实验研究，揭示燕山陆地碳汇的形成机制、影响因素和调控途径，并有效提升我国在陆地碳汇监测能力。多圈层生态水文过程综合观测场是一个涵盖“降水-蒸散发-树干径流-土壤水-地表径流-地下水”的多要素、自动化生态水文过程监测系统，支撑了地球关键带碳-氮-水-典型污染物耦合循环过程的观测研究，为服务北京重要水源地保护奠定了研究基础。山前大气环境综合观测场基于长期多要素大气质量观测和理论分析，以系统性认知“陆地生物圈-气溶胶-云-气候相互作用的反馈循环机制”为研究目标，结合大气质量监测、遥感影像反演、加权回归模型、混合效应模型等手段开展区域大气污染格局研究，建立并改进土壤-植被-大气多要素参数化模式，研究近地圈层与大气边界层之间的相互作用，揭示大气物理化学过程与区域气候变化之间的相互作用以及与近地圈层之间物质能量交换机理。

燕山站严格参照地球关键带长期观测规范，对台站观测指标、观测方法等进行调整。在数据质控方面设置专人负责数据收集与质控，将数据质量控制贯穿于观测样地维护、设备运行、采样设计、室内分析、数据处理等各个环节，最终采用多级校验保证数据质量：由数据产生人员定期采集数据并开展初步质量控制，数据专员每月收集数据并进行二次校对，每年度由相关研究方向负责人随机抽查一定比例数据开展第三次核验。

2022年度，燕山站作为主要完成单位参与了地球关键带国家野外科学观测研究站观测技术规范制定，并形成了初稿。以此为基础，燕山站制定了自身的科学观测规范，涵盖大气、土壤、植被、地表水、地下水、基岩等内容。依据地球关键带国家野外科学观测研究站观测技术规范监测指标要求，根据台站工作人员配置，明确了监测指标工作任务。此外，初步制定了《燕山站科学数据管理办法》，为台站的长期规范化监测奠定了制度基础。

燕山站还采取开放共享模式进行数据管理。为适应全新的台站监测需求，燕山站拟采用全新智能数据管理系统，进一步强化智能数据自动传输、智能数据汇交、监测数据展示、台站日常管理等信息化建设，争取全面实现台站智能化、信息化管理。

5、开放交流

燕山站秉持开放共享的科研态度，在《北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站管理制度》中明确了科学数据、科研仪器、试验装置、样品和样地等科技资源开放共享管理制度，积极开展科技资源开放共享工作。此外，与美国麦吉尔大学、科罗拉多州立大学等合作开展了国际合作与交流项目，依托燕山站科研条件，在怀柔、延庆等地开展了系列联合观测，初步成果陆续发表于Environmental Science & Technology、Environmental Pollution等知名学术期刊上。