杨溪河-综合观测场线路是本次自然地理综合实习的第三条线路，在此路线同学们不仅可以探寻河流演化的奥秘，而且还能实地观测到河流过程与坡地过程的相互作用以及河流相关地貌面对于土壤发育和植被生长的控制作用。
01 岸畔阶起，水蚀留痕
河流阶地，作为地质作用下的产物，是原先河谷底部（河漫滩或河床）在经历了漫长的地质变迁后，上升至超出一般洪水水位，并呈阶梯状分布于河谷谷坡的特殊地形。南岭地区，因其处于缓慢的地壳抬升过程中，长期的构造运动与河流下切侵蚀相互作用，为河流阶地的形成创造了条件。初至目的地，苏老师便抛出问题让我们判断眼前的阶地类型。通过前期的课堂讲授我们熟知，阶地主要分为四种：侵蚀阶地，其构成主体为基岩，阶地面上冲积物稀少；堆积阶地，主要由冲积物组成，依据阶地新老关系与空间位置，又可细分为上叠阶地（新阶地叠于老阶地之上）和内叠阶地（新阶地叠于老阶地之内），此类阶地仅能看到河流堆积物，而基岩不可见；基座阶地，在其形成过程中，河流下切深度超过老河谷谷底，致使基岩出露，在基岩之上还覆盖着一定厚度的河流沉积物；埋藏阶地则是早期阶地被新阶地掩埋于地下。在苏琦老师的引导下，同学们经过仔细辨别阶梯状地形形成的物质基础最终确定脚下的阶梯状地貌为堆积阶地。
既然确定为堆积阶地，那此处的堆积物状况又如何呢？在苏琦老师带领下，同学们从岩石的粒径、磨圆以及岩性等方面对现场岩石进行鉴定。河道中存在花岗岩、炭质页岩、粉砂岩以及灰岩颗粒，充分说明了杨溪河曾流经相应的岩性带。进一步观察发现，花岗岩搬运距离较长，磨圆度良好，而石灰岩搬运距离短，磨圆度较差，这也与河流地貌的基本理论相符。
在此堆积阶地之上，我们近一步发现了以千枚岩为基座的第二级阶地，阶地面上分布有磨圆度较好但风化严重的花岗岩质河流砾石，在该砾石层之上可见厚层的坡积物与现代土壤发育。
02 竹林深处，土壤探秘
河流阶地、阶地砾石层、阶地上的坡积物与土壤发育存在怎样的千丝万缕关系?
在郑影华老师的带领下，我们在经度 113.090807E，纬度24.938626N竹林深处，开启了探索海拔490 米高处土壤秘密的旅程。
通过使用土壤钻取样，现场运用土壤比色卡进行颜色判断，手测法进行土壤质地判断我们逐步了解竹林下土壤的基本信息。同时,还使用环刀采集样品,在室内进行土壤总孔度、毛管孔隙度和容重的测定。
03 绿野呼吸，碳途追踪
下午，我们前往森林生态系统综合观测场，在陆海波老师的带领下去探寻解决实际地理问题的观测设施与原理。整个观测站占地不足2500m²，却布设了很多观测设施，承担了森林生态系统物质和能量流动实时观测数据的收集任务，可以观测以下主要地表过程：碳循环过程、水循环过程（小流域尺度水量平衡、林内水文过程、坡面径流和侵蚀过程）、能量平衡过程。
（1）碳通量观测塔
首先映入眼帘的是一座高达二十四米的铁塔，它就是碳通量观测塔（即开路式涡度相关观测系统），可以10Hz的频率原位、高频、长期观测整个生态系统和大气之间碳的交换，水分交换，能量收支，是目前全球生态系统碳水通量观测应用最为广泛的设备。
该设备主要由碳-水通量分析仪、三维超声风速仪、超声温度、辐射四分量观测以及梯度气象和土壤温湿度观测系统等组成。其中生态系统碳-水通量估算主要是依赖于其上的碳-水分析仪和三维超声风速仪来进行观测。空气本质上是以涡旋形式运动，使用三维超声风速仪可以将涡旋的三维运动分解为垂直风速和水平风速，进而计算得出生态系统冠层和大气之间垂直方向碳通量和蒸散发（ET）。生态系统碳循环可以通过总初级生产力（GPP）、净初级生产力（NPP）、净生态系统生产力（NEP）、净生物群区生产力（NBP）四个概念来描述。老师引导大家思考，碳通量塔观测的具体是哪个变量呢？如何利用碳通量塔的观测数据估算植被光合和生态系统呼吸呢？实际上通量塔观测的是NEP，而在没有生态系统干扰（火灾，砍伐）时NEP=NBP，即生态系统碳汇的强弱。同时，科学家巧妙利用夜间观测数据（此时只有生态系统呼吸没有光合），建立生态系统呼吸与空气温、湿度关系，并据此估算白天生态系统呼吸，从而分离出生态系统光合（GPP）和生态系统呼吸速率。该方法误差主要源于昼夜生态系统呼吸对环境因素变化的敏感性可能存在差异。
（2）蒸发皿、蒸渗仪
水文过程观测方面，先后参观了蒸发皿估算自由水面蒸发，用装有原状土的蒸渗仪观测土壤蒸发、渗漏。蒸渗仪以每分钟的频率记录原装土体质量的变化，并在土体底部设有渗漏液收集器，通过土壤水分质量平衡原理计算土壤蒸发和渗漏。
（3）坡面径流场
坡面径流场大小为5m×20m，主要植被类型为南岭代表性的常绿阔叶林。在坡面径流观测场，我们学习了降水的林内分配以及坡面产流产沙过程的观测。森林中降水分配有以下三组分：①林冠截流②树干径流（沿树干向下流的雨水）③穿透雨。研究人员通过割开树木韧皮部（不伤及树木导管和筛管），缠绕上管子，用胶密封，引流并收集测定树干径流。林内穿透雨通过在林内布设多个雨量筒进行观测。
为了观测树木内水分运移以估算植物的蒸腾作用，科学家采用了一种巧妙的热扩散法测定树干液流。树干液流观测系统主要由两根探针组成，沿液流方向插入树干中，上探针加热，下探针不加热，用作参考探头。设备工作时上探针以恒定功率连续加热，由于液流与探针存在热交换，带走探针部分热量，根据两根探针温差变化，就可以计算树木内液体向上运输的速率。整个装置上绑有白色绑带，可以反射阳光，避免太阳光照影响探针温度。
此外，利用坡面径流场可以测定每次降雨的坡面产流量，同时还可以测定坡面土壤侵蚀和泥沙输移量。一些规范的径流场，还可以对壤中流进行观测。在小流域集水区，大家参观了集水区的测流堰、地下水位观测，在流域尺度上理解水量平衡的观测方法。
观测场还有特色的森林小气候测定系统，利用了空气动力学计算摩擦风速、奥布霍夫长度、动量通量、潜热通量的参数，对南岭生态保护，火险预警提供了有力支持。
在这个网络覆盖不到，没有电力供应的区域，整个观测站的供电需求仅由数个太阳能板满足，由如此少的电能供应整个观测研究站的自主高效运转，体现了设备设计的节能和巧思。
04 扇缘细语，洪水轨迹
离开综合观测站后，我们又发现了杨溪河支流和洪积扇。洪积扇是暂时性或季节性河流流出山口后，因地形突然开阔平缓，流速减慢，水流变为多河床辫流而形成的扇状堆积地形。其堆积物具有大小混杂、泥沙俱下、磨圆度差且大小砾石并存的显著特征。苏琦老师向我们详细讲解了洪积扇的形成过程。在岩石节理与风化的共同作用下，山体岩石破碎，产生大量碎屑物质并堆积在河谷地带。暴雨来临时，山区河流流量剧增，流速加快，裹挟着这些碎屑物质奔腾出山。当河流流出山口，进入开阔平缓地带，流速急剧降低，搬运能力大幅下降，碎屑物质便逐渐沉积下来，形成洪积扇。随着洪积扇稳定发育，河流会切穿扇面，此时下一期洪积扇会在更低的基准上形成。因此，我们可以依据洪积扇的相对位置来判断它们之间的新老关系。洪积扇作为山区河流作用的重要产物，蕴含着丰富的地质信息。通过对洪积扇的深入研究，我们能够了解山区的地质构造、岩石性质、气候变化以及河流的搬运和沉积规律。
两期洪积扇台地（谢云老师摄）
河谷形态的差异犹如一部地质史书，反映了区域地质地貌的演化历程。岩石性质作为地貌形成的基础，地壳运动和河流侵蚀作用则是塑造地貌的主要动力。通过对不同河谷形态的研究，我们仿佛能够穿越时空，解读出该地区过去的地质变迁，更加深刻地认识到地球表面的形态是在多种因素长期相互作用下不断演变的动态过程。
文章来源：南国地理公众号