2007–2017年青藏高原东南缘贡嘎山峨眉冷杉林土壤含水量数据集

中国生态系统研究网络（CERN）专题 I 区论文（评审中） • 版本 ZH2

A dataset of soil moisture content of Abies fabri in Gongga Mountain, southeastern Qinghai-Tibet Plateau, during 2007–2017

杨阳，李伟，王根绪

Yang Yang, Li Wei, Wang Genxu

DOI: 10.11922/csdata.2021.0011.zh
PID: 21.86101.1/csdata.2021.0011.zh
: 10.11922/sciencedb.j00001.00218

： 2021 - 01 - 21

： 2021 - 04 - 28

808 2 0

摘要&关键词

摘要：土壤水分作为陆地生态系统水循环的核心，是森林生态系统物质和能量循环的重要载体，在森林生态系统水文过程及养分循环等方面发挥了重要的作用。土壤含水量是陆地生态系统水环境长期定位观测的重要指标之一。按照CERN的统一规范，贡嘎山站在开展了土壤水分含量长期监测工作。本数据集收集整理了2007–2017年峨眉冷杉成熟林、峨眉冷杉演替中龄林、峨眉冷杉冬瓜杨演替林和3000米气象观测场的土壤含水量数据，这对了解气候变化下该区域森林土壤水分动态特征及其响应变化提供了数据支撑，对区域森林生态系统森林水量平衡、森林生产力形成及生态服务功能具有重要意义。

关键词：贡嘎山；土壤含水量；峨眉冷杉；水循环

Abstract & Keywords

Abstract: As the core of hydrological cycle of terrestrial ecosystem, soil water is an important carrier of the material cycle and energy exchange of forest ecosystem, and lays an important role in the hydrological processes and nutrient circulation of forest ecosystems. It is one of the important indicators for long-term observation of terrestrial ecosystem water environment. Pursuant to the protocols for standard soil observation and measurement of CERN, the Gongga Mountain station has been carrying out long-term monitoring of soil moisture content. This dataset collected and processed soil moisture content of mature Abies fabri forest, middle- aged A. fabri forest, succession forest of A. fabri and Populus purdomii, and the meteorological station of 3000 m. This provides data for understanding the soil moisture dynamic characteristics and its response to climate changes in this region. It is of great significance to the water balance, forest productivity, and ecological function maintenance of regional forest ecosystem.

Keywords: Gongga Mountain; soil moisture content; Abies fabri Craib; hydrological cycle

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称	2007–2017年青藏高原东南缘贡嘎山峨眉冷杉林土壤含水量数据集
数据作者	杨阳、李伟、王根绪
数据通信作者	李伟（liwei@imde.ac.cn）
数据时间范围	2007–2017年
地理区域	中国生态系统研究网络（CERN）贡嘎山高山生态系统观测试验站、四川贡嘎山森林生态系统国家野外科学观测研究站，位于四川省甘孜州磨西贡嘎山（102°00′E，29°33′N）。本数据集来自贡嘎山高山生态试验站长期观测样地：峨眉冷杉成熟林观景台综合观测场、峨眉冷杉演替中龄林干河坝站区长期观测样地、峨眉冷杉冬瓜杨演替林辅助观测场和3000米气象观测场土壤水分观测样地。
数据量	102 KB
数据格式	*.xlsx
数据服务系统网址	http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00218 http://ggf.cern.ac.cn/meta/metaData
基金项目	中国生态系统观测研究网络野外台站运行服务费；科技部国家野外科学观测研究站运行服务费。
数据库（集）组成	数据集由1个数据文件组成，数据量1945条，包含了用中子仪法测定的峨眉冷杉成熟林、峨眉冷杉演替中龄林、峨眉冷杉冬瓜杨演替林和3000米气象观测场的土壤含水量数据。

Dataset Profile

Title	A dataset of soil moisture content of Abies fabri in Gongga Mountain, southeastern Qinghai-Tibet Plateau, during 2007–2017
Data corresponding author	LI Wei (liwei@imde.ac.cn)
Data authors	YANG Yang, LI Wei, WANG Genxu
Time range	2007–2017
Geographical scope	Alpine Eecosystem Oobservation and Eexperiment station of Mt. Gongga, Chinese Ecosystem Research Network; National Field Observation and Research Station of Agroecosystem in Gongga Mountain, Chinese Academy of Science, located in Moxi Town, Garzê Tibetan Autonomous Prefecture, Sichuan Province, China. Geographical location: (102°00′E, 29°33′N). The dataset was derived from long-term monitoring plots at Gongga Sstation, which including the comprehensive long-term monitoring survey plot of mature A. fabri forest at Guanjing field at the observation platform, middle- aged A. fabri forest at Gan Heba Sstation area, succession forest of A. fabri and Populus purdomii at auxiliary field, and the meteorological station of 3000 m.
Data volume	102 KB
Data format	*.xlsx
Data service system	<http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00218> <http://ggf.cern.ac.cn/meta/metaData>
Sources of funding	The operating service expenditure of field stations of Chinese Ecosystem Research Network of Chinese Academy of Sciences and National Ecosystem Research Network of China, Ministry of Science and Technology.
Dataset composition	The dataset consists of one data file comprised of 1945 entries. It contains volumetric soil water content data of mature A. fabri forest, middle- aged A. fabri forest, succession forest of A. fabri and Populus purdomii, and the meteorological station of 3000 m.

引言

森林土壤水分是陆地生态系统水文循环过程中重要的水文参量，控制着生态系统内、外部物质和能量的分配与传输，对生态系统的生产力形成与维持、生态系统服务功能的发挥等起到关键性作用^[1-2]。在自然条件下，开展森林土壤水分含量的长期固定监测，对揭示区域植被建设与气候变化背景下的生态系统水文学响应以及生态服务功能变化等具有独特意义^[3]。中国生态系统研究网络（China Ecosystem Research Network，CERN）承担着国家生态系统监测、科研和示范任务，土壤水分是CERN的长期定位观测的重要指标之一。中国科学院贡嘎山高山生态系统观测试验站（简称贡嘎山站）作为CERN和国家生态系统观测研究网络（CNERN）野外台站，按照陆地生态系统水环境观测规范的要求，对土壤水分进行了长期定位监测。

峨眉冷杉林是青藏高原东缘亚高山暗针叶林的重要组成部分，是研究气候变化对陆地生态系统影响的代表性森林类型^[4]。本数据集整理了2007–2017年峨眉冷杉成熟林、峨眉冷杉演替中龄林、峨眉冷杉冬瓜杨演替林和3000米气象观测场的土壤含水量数据，土壤含水量的观测深度包括10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、60 cm、100 cm共6个层次。本数据集为揭示亚高山森林生态系统土壤水分变化规律提供长期、系统的观测数据，为气候变化背景下亚高山森林生态系统生态水文过程响应研究提供理论数据，为该地区的森林水土资源管理及生态系统服务功能评价提供基础支撑。

1 数据采集和处理方法

1.1 观测样地设置

贡嘎山位于青藏高原的东南缘，横断山脉中部，主峰海拔7556 m，属于亚热带温暖湿润季风区与青藏高原东部高原温带半湿润区的过渡带上，年平均气温4℃，年平均降水量1861 mm，年均空气相对湿度90 %左右，每年5–10月为雨季和生长季。依据中国生态系统研究网络（CERN）陆地生态系统水分观测规范，贡嘎山站建立了4个水分长期观测样地（表1）。“GGFZH01”以“X”形布设方式设置5个土壤水分观测点，“GGFZQ01”、“GGFFZ01”和“GGFQX01”以“△”形布设方式各随机设置3个土壤水分观测点。贡嘎山站4个长期观测样地土壤含水量的观测深度包括10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、60 cm、100 cm共6个层次。

表1 贡嘎山站土壤水分长期观测样地介绍

样地名称	峨眉冷杉成熟林观景台综合观测场	峨眉冷杉演替中龄林干河坝站区长期采样点	峨眉冷杉冬瓜杨演替林辅助观测场	贡嘎山站3000米气象观测场
代码	GGFZH01	GGFZQ01	GGFFZ01	GGFQX01
经纬度	29°34′23″N, 101°59′19″E	29°34′33″N, 101°59′42″E	29°34′34″N, 101°59′54″E	29°34′34″N, 101°59′54″E
海拔	3160 m	3010 m	3000 m	3000 m
面积	50m×50m	40m×30m	40m×30m	25m×25m
坡度	30-35°	7–10°	5°	0°
土壤类型	土类为棕色针叶林土，亚类为灰化棕色针叶林土	土类为粗骨土，亚类为泥石流粗骨土	土类为粗骨土，亚类为酸性泥石流粗骨土	土类为粗骨土，亚类为酸性泥石流粗骨土
群落特征	峨眉冷杉成熟林	峨眉冷杉中龄林	峨眉冷杉、冬瓜杨演替林	菊科的双裂蟹甲草占优势，零星灌木以及乔木幼树

1.2 数据采集方法

其原始数据通过TDR法获取，出版数据频率1次/1月。2007–2014年，土壤含水量观测频率为1次/5天（降雨后加测一次），以Delta-T Devices Ltd（△T）公司Moisture Meter（HH2）进行人工观测，入冬地面封冻后暂停观测，数据出现周期性中断；2015–2017年，土壤含水量观测频率为1次/1小时，以Campbell-CR1000进行连续不间断自动监测。

数据处理方法：将质控后的每个样地各层次观测数据取平均值后即获得月平均数据。数据单位%，保留1位小数，同时标明重复数及标准差。

2 数据样本描述

2.1 数据集结构

本数据集包括了样地代码、年、月、植被类型、探测深度、含水量、重复数、标准差等指标，详见表2。

表2 土壤含水量指标

样地代码	年	月	群落特征	探测深度(cm)	含水量(%)	重复数	标准差	备注
字符型	数值型	数值型	字符型	数值型	数值型	数值型	数值型	字符型

2.2 数据缺失情况

因2007–2014年进行人工观测，当年10–11月入冬地面封冻后暂停观测，次年5月恢复观测，因此期间数据缺失，数据出现周期性中断。

“GGFZH01”5个观测点中第二个观测点在2015-01-13至2016-11-13期间20 cm传感器出现故障致使数据持续报错，故以同期10 cm、30 cm之均值作为近似值予以补充，并用以计算该层观测数据平均值。“GGFZQ01”3个观测点中第二个观测点在2015-12-15至2015-12-20期间10 cm传感器偶现时间不等故障，故障期间数据报错，以前后相邻数据插值作为近似值予以补充，并用以计算该层观测数据平均值。“GGFFZ01”3个观测点中第二个观测点在2015-08-10至2016-11-13期间60 cm传感器出现故障后数据持续报错，以同期40 cm、100 cm之均值作为近似值予以补充，第三个观测点在2015-01-13至2016-11-13期间20 cm传感器出现故障后数据持续报错，以同期10 cm、30 cm之均值作为近似值予以补充，并用以计算该层观测数据平均值。

3 数据质量控制和评估

3.1 质量管理体系

为确保数据质量，贡嘎山站土壤水分监测参考《陆地生态系统水环境观测质量保证与质量控制》^[5]相关规定进行。贡嘎山站在CERN的统一规划和指导下，对各项生态指标进行长期观测，数据管理和质量控制则由专业分中心和综合中心负责。为了保证数据质量进而实现有效共享，CERN形成了严谨的质量管理体系，通过计划、执行和评估3个步骤，采取前端控制和后端质控的管理模式，对数据进行审核、检验和评估。具体的质量管理流程和组织职责如图1所示。

图1 CERN三级质量管理组织的质量管理流程与职责^[5]

3.2 数据产生过程质量保证和质量控制

数据质量控制过程包括了对源数据的检查整理、单个数据点的检查、数据转换和入库，以及元数据的编写、检查和入库。为保证观测质量的稳定可靠，CERN制定了严格的管理制度。首先是固定观测频率，指定专门人员对场地设施进行定期与不定期维护，数据上交后由中心进行校核。

本数据集所涉及的土壤含水量观测样地设置、维护以及观测规范和原始数据质量控制方法根据《陆地生态系统水环境观测质量保证与质量控制》^[5]的相关规定进行。人工观测数据除对采集和分析过程进行专业培训和定期检查外，还上交原始记录资料以便查验。测量设备在使用前，均需进行标定。所有观测数据整理好后仍需按照方法《数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断和处理》（GBT4883-2008）进行异常值检验。对于存在的异常值，通过检查其原始记录以判断是否应予剔除。

4 数据价值

贡嘎山作为横断山地区的典型代表和长江上游的重要生态屏障，生态地位极其重要，本数据集公开发表了2007–2017年贡嘎山高山生态系统土壤含水量的数据，可以作为青藏高原东缘（横断山区）贡嘎山高山森林生态系统水文特征的重要参考资料。本数据集不仅为该区域的土壤水分含量特征及变化规律的研究提供科学数据支撑，而且为气候变化背景下亚高山森林生态系统生态水文过程响应研究提供理论数据。

5 数据使用方法和建议

本数据集可通过Science Data Bank在线服务网址（http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00218）获取数据服务。如果想获取日尺度数据等也可通过贡嘎山国家野外科学观测研究站网络（http://ggf.cern.ac.cn/meta/metaData）获取数据服务，登录首页点击“资源服务”下的数据服务，进入相应的页面下载。研究人员如需进一步了解与本数据集相关的其他观测数据也可通过该平台申请获取，或与本文作者联系。

致谢

感谢CERN综合中心和水分分中心领导和老师的指导和支持，感谢野外监测人员刘发明和兰晓全在水分监测和样地管理工作中的贡献。

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数据引用格式

杨阳, 李伟, 王根绪. 2007–2017年青藏高原东南缘贡嘎山峨眉冷杉林土壤含水量数据集[DB/OL]. Science Data Bank, 2021. (2021-04-28). DOI: 10.11922/sciencedb.j00001.00218.

稿件与作者信息

论文引用格式

杨阳, 李伟, 王根绪. 2007–2017年青藏高原东南缘贡嘎山峨眉冷杉林土壤含水量数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2021. (2021-03-16). DOI: 10.11922/csdata.2021.0011.zh.

杨阳

Yang Yang

主要承担工作：数据整理、审核和数据论文撰写。

（1988—），女，四川广安人，硕士，工程师，研究方向为生态学，信息管理。

李伟

Li Wei

主要承担工作：提供原数据、数据标准规范化、质量控制和校验。

liwei@imde.ac.cn

（1969—），男，四川南充人，本科，正高级实验师，研究方向为山地生态与环境。

王根绪

Wang Genxu

主要承担工作：数据质量评估和总体工作部署。

（1965—），男，甘肃天水人，博士，研究员，研究方向为生态水文学、全球变化与高山生态系统响应。

出版历史

I区发布时间：2021年4月28日（版本ZH2）