摘要：文章在简要介绍鼎湖山国家级自然保护区/鼎湖山世界生物圈保护区的基础上，全面梳理了保护区在过去70年的科研体系建设与研究进展，包括早期生态调查和生物多样性监测、中期生态系统结构功能和动态研究、近期综合研究等3个阶段的进展，分析了科学研究支撑保护区的生物多样性保护

图为鼎湖山世界生物圈保护区 蔡石 摄影

原文刊载于《中国科学院院刊》2025年第9期“塑造人与自然可持续的未来——第五届世界生物圈保护区大会专刊”——栏目“世界生物圈保护区中国实践”

夏汉平 刘菊秀 鲁显楷 任海*

中国科学院华南植物园

文章在简要介绍鼎湖山国家级自然保护区/鼎湖山世界生物圈保护区的基础上，全面梳理了保护区在过去70年的科研体系建设与研究进展，包括早期生态调查和生物多样性监测、中期生态系统结构功能和动态研究、近期综合研究等3个阶段的进展，分析了科学研究支撑保护区的生物多样性保护、社区可持续发展、减缓和适应全球气候变化等方面的工作。最后提出了科学研究支撑生物圈保护的5点启示与建议：（1）基于研究的保护具有强大生命力；（2）通过国际合作提升水平和知名度；（3）科研成果为政府决策和社会参与提供依据；（4）基于科学研究的科学普及非常重要；（5）自然保护与区域发展相协同。这些启示与建议可为全球生物圈的保护与研究提供理论与实践参考。

中国长期以来高度重视自然保护地体系建设，1956年建立中国第一个自然保护区——鼎湖山国家级自然保护区（以下简称“鼎湖山保护区”），1993年成立中国生物圈保护区网络。截至2025年3月，中国已有34个世界生物圈保护区，这些保护区的监测、研究与保护工作在与国际接轨的同时，也在本土化实践中形成了自己的特色。例如，鼎湖山保护区自建立以来，特别是成为世界生物圈保护区以来，就紧紧围绕世界生物圈保护区的使命和学科前沿开展科学研究，在生物多样性保护、可持续发展、支持减缓和适应气候变化等方面取得了重要进展与丰硕成果。

本文通过全面梳理鼎湖山保护区近70年的研究进展与科研监测实践，探讨科学研究如何支撑生物圈保护，总结相关经验与启示并以此提出相关建议，以期为世界生物圈保护区网络的科学研究与保护提供参考。

1 鼎湖山及鼎湖山保护区概况

鼎湖山地处广东省肇庆市，位于北纬23°09′21″—23°11′30″，东经112°30′39″—112°33′41″。因受副热带高压的控制，北回归线附近的陆地约2/3的区域终年干旱少雨，变成了沙漠、荒漠或稀树草原；然而，北回归线经过的华南及南亚地区，因受季风气候的影响，降雨充沛、温暖湿润，形成了森林地带，鼎湖山便是其中最富代表性的森林区域之一。其中，鼎湖山的季风常绿阔叶林具有400多年的保护历史，其物种丰富、结构复杂，是岭南地区古老的地带性植被。由于全球同纬度带上森林的稀缺性，以及鼎湖山森林的独特性，使其在全球与森林有关的研究中具有很强的代表性，凸显其重要的科学研究价值与生态环境价值。鼎湖山上除季风常绿阔叶林外，还有针阔叶混交林等其他7种植被类型，森林覆盖率高达98%。因此，鼎湖山被誉为“北回归沙漠带上的绿色明珠”。

正是因为鼎湖山森林的悠久性、独特性、复杂性、完整性，中国科学院华南植物园于1956年在此建立自然保护区，这是我国第一个自然保护区，也是唯一隶属中国科学院的保护区，由中国科学院华南植物园负责管理。1979年，鼎湖山保护区成为中国首批加入联合国教育、科学及文化组织（简称“联合国教科文组织”）“人与生物圈计划”（MAB）的世界生物圈保护区。鼎湖山紧挨肇庆市鼎湖区，鼎湖山保护区因此成为中国离城市最近的自然保护区之一，也是距离城市最近的“原始森林”。

鼎湖山保护区覆盖整个鼎湖山，总面积为1155公顷。早在20世纪70年代，鼎湖山保护区就在全国率先划分为绝对保护区和一般保护区。其中，绝对保护区实行全封山，严禁一切干扰和破坏森林的行为；一般保护区实行半封山，允许割草、扒树叶和捡拾直径不超过5厘米的小枝。1988年，鼎湖山保护区又明确提出了3个功能区（核心区、缓冲区和过渡区）的分区与管理；2001年，根据国家当时发布的《中华人民共和国自然保护区条例》，鼎湖山保护区对3个功能区进行了调整，并将过渡区更名为实验区，形成了目前的分区格局。其中，核心区、缓冲区和实验区面积分别为800、220和135公顷，分别占保护区总面积的69.3%、19.0%和11.7%。

2 鼎湖山的研究历程及进展

3个阶段的研究概况

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早期：植物和生态调查及生物多样性监测阶段

早在1861—1862年，由英国学者T. Sampson在鼎湖山采集到首批模式标本大叶石上莲（Oreocharis benthamii Clarke）和盾果草（Thyrocarpus sampsonii Hance）后，便开启了鼎湖山的植物标本采集与科学研究，并持续至今。鼎湖山的生态监测最早可追溯到20世纪50年代：从1950年开始，研究人员进行林分改造的试验研究；中山大学生物学系自1953年开始对鼎湖山植物和土壤进行调查；中山大学地理系1958年开展景观调查与大比例尺景观图绘制，1959年开始对典型群落进行小气候监测。自鼎湖山保护区成立以来，研究人员就对区域内的植物多样性开展监测研究，采集了3万多号腊叶标本，并于1976年出版了《鼎湖山植物手册》。1975年，鼎湖山保护区建立气象观测站并开始气象观测。早期阶段开展的仅仅是零星的、不系统的监测研究。1978年，广东鼎湖山森林生态系统国家野外科学观测研究站暨中国科学院鼎湖山森林生态系统定位研究站（以下简称“鼎湖山站”）正式成立，并对鼎湖山的水、土、气、生做系列本底调查，建立了一批森林永久观测样地及森林水文和小气候梯度观测设施。到1985年，基本完成了鼎湖山的本底调查工作，并绘制了保护区地质地貌图、土壤类型分布图、森林植被图等。这些生态调查和生物多样性监测本底数据为鼎湖山的分区管理和优先保护对象的“一对象一策略”提供了重要指导。

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中期：生态系统结构功能和动态研究阶段

鼎湖山站于1982年建立了2000平方米的季风常绿阔叶林永久样地，1992年扩大为10000平方米。利用样地开展了典型森林生态系统的结构与功能、光能利用效率、生物量、生产力、森林群落构建及其动态等方面研究，填补了该地区地带性森林生态系统生产力研究的空白，同时还开展森林水文、土壤养分、凋落物动态等长期定位观测工作。1988年，鼎湖山站加入中国生态系统研究网络（CERN），开展以地带性森林生态系统结构与功能为主的各项研究工作，并积极寻求与国内外相关科研机构开展生物多样性保护及维持机制、人为干扰对森林生态系统影响等方面的研究，尤其是在森林生态系统养分循环及群落动态学、水文学过程等方面的研究取得重要进展。这些研究为鼎湖山在区域经济发展及人为干扰胁迫下的主要保护对象——季风常绿阔叶林的结构、功能、动态和服务的维持提供了生态系统适应性管理的系统解决方案，支撑了鼎湖山及周边地区的社会、经济、生态可持续发展。

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近期：综合研究阶段

21世纪初期，鼎湖山站基于前期建立的永久样地和基础设施获取的数据，在生态系统结构和功能研究方向取得了突破性的成果。鼎湖山站发现季风常绿阔叶林的结构发生了变化，有向灌丛化逆向演替的趋势；发现超过400年的成熟森林土壤仍然具有较大的碳汇功能，提出生态系统“非平衡理论框架”，相关成果入选2006年“中国基础研究十大新闻”。同时，在全球环境变化与人为干扰持续加剧的双重压力下，鼎湖山站开始研究多尺度环境胁迫因子与生态系统响应机制间的耦合关系，并建立了一系列观测设施和控制实验平台，包括2002年建立通量观测塔用于生态系统碳水通量监测；随后，又陆续建立一系列关于全球变化因子控制（氮沉降、酸沉降、降水变化、增温等）的长期实验平台，用于开展鼎湖山森林生态系统对全球变化响应与适应研究。2005年，中国科学院华南植物园建立了南亚热带常绿阔叶林20公顷固定样地（以下简称“鼎湖山大样地”）和大型集水区，以用于生物多样性和长期生态水文监测。2000年以来，鼎湖山站主要侧重开展森林生态系统碳、氮、磷、水循环及其耦合过程对全球变化的响应与适应规律研究，试图揭示南亚热带森林生态系统碳的源汇功能。2011年开始聚焦森林生态系统服务功能，重点探究全球变化背景下常绿阔叶林生态系统服务功能的动态趋势及其演变机理。鼎湖山大样地加入中国森林生物多样性监测网络（CForBio），为生物多样性维持机制等方面的研究作出了贡献。目前，鼎湖山站正在打造“天空地一体化”立体观测研究平台，将在鼎湖山新建一座60米高的主塔，并把原来高27米的副塔增高至30米，以服务于国家“双碳”目标及粤港澳大湾区发展需要。这些研究在促进鼎湖山生物多样性维持和可持续发展、减缓和应对气候变化方面发挥了重要作用。

与“人与生物圈计划”有关的研究进展

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生物多样性研究

鼎湖山是中国最早开展生物多样性研究的平台之一。鼎湖山现有野生高等植物1948种，记录有兽类43种、鸟类277种、两栖类23种、爬行类59种、鱼类25种、已鉴定昆虫996种；有国家重点保护野生动物73种，其中一级7种、二级66种；以鼎湖山采集的模式标本命名的物种达202种，包括植物63种、动物68种、菌物71种；以“鼎湖”命名的物种共44种，包括植物18种、动物11种、真菌4种、细菌11种。有关生物多样性的研究主要围绕森林群落结构、功能、分布格局和动态等方面。在鼎湖山森林中，一系列的研究发现：树木物种主要呈现聚集分布；群落构建的确定性过程和随机过程存在空间尺度效应；个体资源分配模式对群落结构和功能有重要影响；中性过程与生态位分化共同驱动南亚热带树种的共存机制；生态策略在空间分布上表现出垂直分异特征。通过长期生态监测和生态系统功能研究，了解了鼎湖山保护区中格木、穿山甲等珍稀物种的生存状态、分布范围及受到威胁的因素，从而制定了有效的保护措施，扩大了这些珍稀物种的种群。

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全球变化研究

鼎湖山站关于全球变化的研究开始于20世纪末。基于永久样地的长期监测，发现全球变化导致鼎湖山地带性常绿阔叶林在过去30多年间朝着灌丛化的方向逆向演替，提出了受酸沉降影响严重的鼎湖山森林的酸度仍可恢复的观点。基于长期通量观测数据，研究表明极端气候事件带来的最大叶片羧化速率动态变化和生态系统呼吸滞后效应是调控亚热带森林固碳年际变异的重要因素；发现鼎湖山森林在旱季比雨季吸收更多的碳，季节性干旱导致亚热带森林固碳量增加。基于氮沉降长期控制实验，发现氮沉降降低群落原有物种多样性，利于新物种迁入并改变群落演替方式；揭示了长期氮沉降调控热带森林土壤碳排放的格局及机理，为氮沉降促进热带森林土壤碳固持现象提供了重要证据；提出了土壤碳吸存假说，揭示了氮沉降促进热带森林捕获大气碳的机理；指出富氮豆科树种具有更高的15N截留能力；阐明了长期氮和磷添加可能会影响亚热带森林底层土壤碳的稳定性，并指出未来研究需要更多地关注森林不同土层有机碳的稳定性及其驱动机理。基于酸沉降控制长期实验，发现土壤磷转化对酸雨的响应具有季节性差异，植物在雨季可以调动菌根真菌促进闭蓄态磷的溶解，缓解酸化引起的磷限制；证明在酸沉降影响下，土壤有机碳含量增加。基于生态系统位移（自然增温）实验，鼎湖山站发现气候变暖对树木功能性状及其可塑性有着显著的影响；阐明了控制增温下植物和微生物不同步的热适应驱动了生态系统由碳源转变为碳汇；发现增温激活了植物多种磷获取策略以维持较高的磷需求，缓解了植物磷限制；指出增温影响下植物氮需求增强和土壤氮供应降低导致生态系统氮循环更封闭，缓解了南亚热带高氮沉降带来的氮污染风险。鼎湖山森林生态系统对气候变化的响应机制、物种迁移模式的变化等研究结果被联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）报告引用且被国家行动计划采用，为国家制定适应和减缓气候变化的策略提供了科学依据。

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人与自然和谐共生研究

鼎湖山保存有400多年的原始林，长期被视为人与自然共生研究的典型案例，但在20世纪初的过度砍伐也导致部分原始林退化为次生林。自建立鼎湖山保护区后，开展了自然生态恢复和人工促进恢复的试验研究，如生物防火林带的研究成果成为南亚热带森林修复的参考系统，并在生态保护、可持续发展及文化传承等方面进行了大量示范应用。鼎湖山具有极高的生物多样性，在自然演替过程中，植物-土壤-微生物建立的互惠关系，促进了生态系统的稳定。鼎湖山的森林覆盖率达98%，年径流量超1300万立方米，具有重要的水源涵养和碳汇功能，也是肇庆市重要的水源地之一。鼎湖山成熟森林（林龄>400年）仍可持续固定土壤有机碳，具有持久碳汇的强大功能。对鼎湖山碳储存的经济价值进行量化研究发现，鼎湖山每年平均吸收5300吨碳，相当于人民币330万元的经济增加值。通过建立“核心区-缓冲区-实验区”的分区管理模式，鼎湖山实现了生物多样性恢复与生态系统服务功能的提升，野生维管束植物从建区时的1284种增至目前的1778种，核心保护对象季风常绿阔叶林从不足130公顷扩展至220多公顷，基于良好的植被恢复和保护，动物多样性更加丰富，鸟类、兽类等不断出现新分布种，形成了“自然恢复为主、人工帮助为辅”的中国方案。鼎湖山站的这些研究有助于区域水源保护、气候调节，减缓人类干扰对生态系统服务功能的影响，并为制定保护政策以维持和提升生态系统服务功能，提升社区参与度，实现经济发展与生态保护的双赢提供了支撑。

3 启示和建议

通过梳理鼎湖山保护区近70年的研究与保护成果，同时结合中国乃至全球生物圈保护区的成功经验，可获得以下5个方面的启示与建议。

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基于研究的保护具有强大生命力

如果说鼎湖山是植物学家在植物资源调查过程中为了保护自然资源和开展科学研究而建议政府设立保护区的话，那它成为世界生物圈保护区后，一直坚持研究（research）支撑保护（resolution），以及在保护实践中探索科学问题的“双向2R”模式，实现了科研不仅要“在”保护区，更要“为”保护区。科学研究特别是长期定位研究是深入了解生态系统、精准实施保护措施的关键所在。例如，通过监测和研究各类植被生态系统特征与规律，为保护和恢复提供理论指导；又如，通过对生态系统服务功能的研究，探索保护区的可持续发展模式。科学研究在对鼎湖山的生态学认识、保护和利用方案、可持续发展路径选择等方面都发挥着重要的作用。

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通过国际合作提升水平和知名度

鼎湖山保护区积极与美欧科研团队开展国际合作。通过国际合作，不仅引进了国际先进的保护理念、技术和管理经验，还提升了自身在国际生态保护领域的知名度和影响力，为保护区的高质量发展注入了新动力。例如，在美国和中国人与生物圈国家委员会合作项目的推动下，通过开展鼎湖山人为活动对森林生态系统结构与功能影响研究，提高了鼎湖山的科研和管理水平；又如，在与美国史密森研究院的合作中，学习到了国外在生态系统长期监测方面的先进技术手段，优化了自身的监测体系。通过智能化升级改造，该监测体系引领着中国生态系统研究网络野外台站的信息化，同时为保护区的防火和野生动植物监测提供实时自动化服务。鼎湖山站还吸引了大量生态学、经济学、社会学学者开展合作研究，这些跨学科研究为解决复杂的生态问题提供全方位视角，也为制定更有效的保护政策和管理措施服务。总之，鼎湖山保护区的国际合作提升了我国在国际生态保护领域的话语权，也共同推动了全球生物圈保护事业的进步。

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科研成果为政府决策和社会参与提供依据

生物圈保护区理念提倡的科研不仅是科学家的科研，它还十分重视当地人民和政府的参与。政府和社区重视科学研究可为管理决策和社区发展提供支撑。当地政府基于对保护和协同发展的研究结果，持续加大森林防火和生物入侵防控的财政投入，出台一系列优惠政策鼓励保护区周边社区发展生态友好型产业，减少对保护区生态资源的依赖，生态评估结果为保护区的利益相关者参与、治理、资金和资源调动等管理决策提供有力的支持。基于科学研究的社区广泛参与也为保护工作增添活力。例如，对鼎湖山负氧离子的科学观测得知负其氧离子浓度最高达10.56万个/立方厘米，是全国负氧离子浓度最高的保护区与旅游景区之一（鼎湖山亦是国家5A级旅游景区），由此吸引了更多游客，增加了社区旅游收入；而且志愿者、社会组织等社会力量通过参与科普宣传和生态修复等活动，形成了共同关注、共同参与保护的良好氛围。

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基于科学研究的科学普及非常重要

鼎湖山保护区重视科普工作，通过建设科普场馆和自然教育径、开展自然教育活动等方式，创新科普形式和手段；同时，结合科研成果与现代信息技术，向公众普及生态保护知识、传播生态文化，使得越来越多的人了解到保护区的重要价值，从而增强公众对生态保护的责任感。例如，通过对鼎湖山成熟林可持续积累有机碳、发现新物种等科学研究成果的传播，提高了公众对生物圈保护的认识和理解，促进了公众参与生物圈保护的意识与行动。科学普及不仅能减少人为破坏生态环境的行为，还能促进生态旅游等绿色产业的健康发展，实现生态保护与经济社会发展的良性互动。

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自然保护与区域发展相协同

1979年加入世界生物圈保护区网络后，鼎湖山保护区在管理中融入生物圈保护区的理念，与周边社区建立以生态补偿为基础的共管机制，推动生态保护与文旅融合，通过发展生态旅游，延伸绿色经济，支撑区域可持续发展。目前，鼎湖山每年吸引200多万人次的游客前来观光度假，仅门票收入就超过5000万元。丰富的旅游文化活动促进了周边餐饮、文化、土特产、纪念品等产业的发展，从而带动周边社区居民的就业与生活水平提升。此外，鼎湖山洁净而充沛的水源为当地社区提供了另一条致富之路。目前，当地利用鼎湖山水源或鼎湖山品牌的饮用水企业至少有13家，其中有多家每年上缴利税超过1000万元，饮用水的生产与销售成了当地部分社区、街道和居民的重要收入来源。当地社区得到发展、居民生活得到改善后，他们对鼎湖山的保护也就会变得越来越自觉。例如，保护区每年招聘的数十名志愿者中绝大多数都是周边社区的居民。这些居民之所以乐于充当志愿者，根本原因就是他们从保护中获得了实实在在的益处，并把鼎湖山当成其“精神家园”和“财源”。正是这种相互支持、相互促进，使人与自然和谐共生的理念在鼎湖山保护区得到很好地践行。

总之，鼎湖山保护区基于科学研究的保护工作取得了较好成效，为中国乃至全球提供了多方面的经验和启示，不愧是“中国自然保护区的旗帜”。在未来的生物圈保护工作中，可以充分借鉴鼎湖山保护区的“双向2R”模式，强化科学研究、拓展国际合作、促进政府与社会力量协同、做好自然教育工作，共同为全球生态系统的健康稳定和生物多样性保护贡献力量，推动实现人与自然和谐共生的美好愿景。

作者简介

夏汉平 中国科学院华南植物园研究员。曾任鼎湖山国家级自然保护区管理局局长。主要从事恢复生态学和保护生态学研究。

任 海 中国科学院广州分院院长、研究员，曾任中国科学院华南植物园主任，兼任国际植物园保护联盟理事会理事。长期从事植被生态恢复、珍稀濒危植物保护等研究工作。

文章来源

夏汉平, 刘菊秀, 鲁显楷, 等. 科学研究支撑生物圈保护——以鼎湖山世界生物圈保护区为例. 中国科学院院刊, 2025, 40(9): 1578-1585.

DOI: 10.3724/j.issn.1000-3045.20250422004.

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来源：科学参考