中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所防護(hù)林研究團(tuán)隊(duì)宋立寧研究員（左）和盧德亮博士（右）在科爾沁沙地農(nóng)田防護(hù)林帶利用大地阻抗儀測定地下水位。
孫一榮攝
加強(qiáng)荒漠化綜合防治，深入推進(jìn)“三北”等重點(diǎn)生態(tài)工程建設(shè)，事關(guān)我國生態(tài)安全、事關(guān)強(qiáng)國建設(shè)、事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展，是一項(xiàng)功在當(dāng)代、利在千秋的崇高事業(yè)。習(xí)近平總書記在內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市考察并主持召開加強(qiáng)荒漠化綜合防治和推進(jìn)“三北”等重點(diǎn)生態(tài)工程建設(shè)座談會(huì)時(shí)指出，要堅(jiān)持科學(xué)治沙，全面提升荒漠生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性。
黨中央高度重視荒漠化防治工作，把防沙治沙作為荒漠化防治的主要任務(wù)。經(jīng)過多年探索實(shí)踐，廣大科研人員在科學(xué)治沙方面取得了一系列重要研究成果，并總結(jié)了豐富的經(jīng)驗(yàn)。科學(xué)治沙怎么治？科研人員如何傾力科學(xué)治沙？科技版即日起推出“跟隨科研人員去治沙”系列報(bào)道，敬請關(guān)注。
——編 者
時(shí)值盛夏，記者來到位于內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市的中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所（以下簡稱沈陽生態(tài)所）大青溝沙地生態(tài)實(shí)驗(yàn)站。說是“站”，這里卻沒什么像樣的建筑，條件頗有些簡陋。放眼望去，只看到兩排平房，進(jìn)出的路也只有一條小道。
從科研角度看，大青溝站卻擁有不可多得的好條件——地處科爾沁沙地東南前哨，試驗(yàn)地跨越遼寧省和內(nèi)蒙古自治區(qū)，涵蓋了沙區(qū)幾乎所有類型的生態(tài)系統(tǒng)。站內(nèi)總面積400畝的疏林草地內(nèi)，有天然珍稀闊葉林、喬木人工林、灌木林、草地、沙地、農(nóng)田等。防護(hù)林生態(tài)系統(tǒng)類型又覆蓋了防風(fēng)固沙林、農(nóng)田防護(hù)林、水土保持林、水源涵養(yǎng)林等。這里還搭建了樟子松防護(hù)林塔基日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒庥^測研究平臺(tái)，擁有標(biāo)準(zhǔn)氣象觀測場等設(shè)施設(shè)備。
建站35年來，大青溝站成為沈陽生態(tài)所開展防護(hù)林學(xué)相關(guān)研究的主要依托平臺(tái)之一。對于從這里走出去的一代代科研工作者來說，大青溝站也是他們投身林業(yè)科研、支撐防沙治沙學(xué)術(shù)生涯的重要一站。
“條件雖然艱苦，但對我們開展科學(xué)研究來說是個(gè)很理想的地方”
走進(jìn)大青溝站，綠意中夾帶幾絲涼意。微風(fēng)吹過，樹木的枝葉沙沙作響，油松、樟子松、楊樹、榆樹滿目蒼翠。沿著站里食堂后面的林間小路走上一段，就來到了總面積1公頃的綜合觀測研究樣地。
在這片綜合觀測研究樣地里行走，要時(shí)刻小心不被腳下的繩帶絆倒。“我們是2021年完成樣地設(shè)計(jì)和建設(shè)的。樣地被劃分成100個(gè)10米乘10米的小樣方，每個(gè)小樣方內(nèi)都定期采集植物、土壤等樣品，開展水分、養(yǎng)分等基礎(chǔ)測定分析，并按照標(biāo)準(zhǔn)整理和保存數(shù)據(jù)。”大青溝站站長郝廣友說。
按照沈陽生態(tài)所所長、防護(hù)林學(xué)首席科學(xué)家朱教君的規(guī)劃，開展長期定位監(jiān)測是大青溝站一項(xiàng)基礎(chǔ)而重要的工作。
“考慮到水分是防風(fēng)固沙林建設(shè)的決定性因素，我們在周邊的人工林、科爾沁沙地殘存天然林中重點(diǎn)開展了固沙造林樹種和鄉(xiāng)土樹種的抗旱生理相關(guān)前沿基礎(chǔ)研究。”郝廣友告訴記者，除了長期定位監(jiān)測，他們還在樣地內(nèi)開展了防風(fēng)固沙樹種的關(guān)鍵生理過程、生長動(dòng)態(tài)、健康狀況等監(jiān)測和研究，并在離此不遠(yuǎn)的遼寧省彰武縣章古臺(tái)鎮(zhèn)平行建設(shè)了樟子松密林綜合觀測研究樣地。
綜合觀測研究樣地主要的樹種是沙地樟子松，這也是科爾沁沙地最早引來固沙造林的樹種。
沙地樟子松的故鄉(xiāng)在大興安嶺西麓的紅花爾基鎮(zhèn)。上世紀(jì)50年代，沈陽生態(tài)所的前身——中科院林業(yè)土壤研究所，聯(lián)合遼寧省章古臺(tái)固沙造林試驗(yàn)站先后將樟子松2年生幼苗“南移”8個(gè)緯度，引種到了章古臺(tái)試驗(yàn)區(qū)，開創(chuàng)了樟子松固沙造林的先河。如今，挺拔的樟子松扎根于科爾沁沙地，枝繁葉茂、生生不息。
“樟子松下面還有一些灌木，像山杏、文冠果等，形成了一個(gè)類似于混交林的景觀。”郝廣友說，在科爾沁沙地，如果純林營造得密度過大，就會(huì)造成水分的消耗，一旦超出水資源的承載力，樹木會(huì)出現(xiàn)衰退、死亡等現(xiàn)象。
這也是郝廣友近年來的主要研究方向之一。作為大青溝站的第七任站長，這位80后研究員在研究“水力失衡造成樟子松等防護(hù)林樹種衰退的脅迫機(jī)制”等方面，取得了不少進(jìn)展。腳下的這片土地，在他心里有著很重的分量。
防護(hù)林學(xué)是沈陽生態(tài)所的特色學(xué)科，大青溝站在這一領(lǐng)域也取得了不少重要成果。郝廣友加入沈陽生態(tài)所，朱教君就鼓勵(lì)他到大青溝站治沙一線去開展科學(xué)調(diào)查和研究。“我們實(shí)驗(yàn)站地處科爾沁沙地東南前哨，是北方防沙帶典型的生態(tài)脆弱區(qū)，生態(tài)要素齊全。這一地區(qū)的防護(hù)林體系在區(qū)域農(nóng)田防護(hù)、防風(fēng)固沙、減緩沙塵暴等方面發(fā)揮著重要作用。條件雖然艱苦，但對我們開展科學(xué)研究來說是個(gè)很理想的地方。”郝廣友說。
“我們做生態(tài)學(xué)研究，不能一葉障目，山水林田湖草沙是個(gè)整體，一定要堅(jiān)持系統(tǒng)觀念”
“這個(gè)就是典型的樟子松，它和油松長得差不多，都是兩針一束，紅松則是五針一束。現(xiàn)在經(jīng)常用樟子松做砧木，上面再嫁接紅松。”作為科爾沁—渾善達(dá)克防沙治沙的專家組長，朱教君對大青溝站十分熟悉。
1992年，朱教君就來到大青溝站，這里的不少草木，他都說得上來龍去脈，一些防護(hù)林也由他親手設(shè)計(jì)。
說起在大青溝站開展的防護(hù)林科研實(shí)踐，朱教君還有一段為樟子松“正名”的故事。上世紀(jì)90年代，章古臺(tái)地區(qū)的樟子松出現(xiàn)了葉枝變黃、生長勢衰弱、病蟲害等問題，繼而發(fā)生了全株死亡且不能更新的大面積林木衰退現(xiàn)象。在情況最嚴(yán)重的1998年，“皆伐”成了這一治沙造林重要樹種唯一的歸宿。
科技工作者們嘗試從多個(gè)方面分析沙地樟子松人工林衰退的原因，卻莫衷一是。社會(huì)上甚至出現(xiàn)了“樟子松固沙林是‘抽水機(jī)’”的議論。
2002年，朱教君進(jìn)行相關(guān)研究。他先跑了一趟樟子松的故鄉(xiāng)大興安嶺，以天然林和疏林草地樟子松林為參考，逐項(xiàng)分析樟子松衰退的原因。最后，他把目光鎖定在了樟子松的根系上：“在紅花爾基，98%樟子松的根系都在40厘米以內(nèi)；到了科爾沁，長得深一點(diǎn)，99%的根系也在1米以內(nèi)。”
“我們做生態(tài)學(xué)研究，不能一葉障目，山水林田湖草沙是個(gè)整體，一定要堅(jiān)持系統(tǒng)觀念。”朱教君順著樟子松的根系“摸”到了地下水問題。原來，樟子松引種造林之初，土壤水、地下水的深度均可滿足沙地樟子松生長。隨著樟子松人工林逐漸穩(wěn)定成林，使農(nóng)田開發(fā)成為可能。為了追求經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)?shù)亻_始營造深根性、高耗水，僅7年就可速生成林的楊樹防護(hù)林。伴隨著楊樹防護(hù)林建設(shè)，農(nóng)田被大量開墾出來，又進(jìn)一步加劇了地下水的消耗，當(dāng)?shù)氐叵滤辉悦磕?0厘米的速度下降。
朱教君說：“樟子松是淺根系樹種，在一些極端干旱年份，它的根系根本‘吸’不上來水分，生長能力受到制約，再加上病蟲害侵入等影響，引發(fā)了衰退。”
道理聽上去簡單，但是對科研來說，必須要有扎實(shí)的數(shù)據(jù)和分析支撐。朱教君調(diào)取了這片2.6萬公頃的樟子松生長區(qū)域50年來的遙感影像資料，結(jié)合土地利用情況來分析各生態(tài)系統(tǒng)耗水、工農(nóng)業(yè)用水和生活用水等情況。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用同位素分析的手段，來判斷樟子松根系水分利用來源，創(chuàng)新性地把探地雷達(dá)用在了防風(fēng)固沙林土壤含水量的測定上。團(tuán)隊(duì)還研究了林火、微生物和樟子松天然林生長之間的關(guān)系。一系列研究為“三北”沙區(qū)樟子松防護(hù)林經(jīng)營提供了科學(xué)對策。隨后，當(dāng)?shù)赝ㄟ^調(diào)整造林密度、按規(guī)劃造林等方式，使得樟子松的枯死率大大降低。
“樹木想要存活、生長乃至成林，水、溫等氣候條件必須適宜。我國95%以上的干旱、半干旱沙區(qū)分布在‘三北’地區(qū)，水資源極度缺乏，植樹種草一定要‘以全量水定綠’，除了考慮林草生長本身消耗的水資源，還要綜合考慮區(qū)域內(nèi)的工農(nóng)業(yè)用水和生活用水。”朱教君說。
“尊重自然、順應(yīng)自然，同時(shí)發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性推動(dòng)科技創(chuàng)新”
防沙治沙在沈陽生態(tài)所有著光榮的傳統(tǒng)。該所主要奠基人之一劉慎諤就是一位治沙先驅(qū)。早在1953年，他就在章古臺(tái)建立了治沙定位試驗(yàn)站，總結(jié)出一套草、灌、喬相結(jié)合的人工植被類型治沙措施。1956年，他又承擔(dān)了包蘭鐵路通過騰格里沙漠沿線的治沙任務(wù)，帶領(lǐng)科研隊(duì)伍騎著駱駝進(jìn)入沙區(qū)，坐著羊皮筏渡過黃河，研究黃河南岸固定沙丘的植被演替，調(diào)查沙區(qū)植物的分布和生態(tài)習(xí)性，提出了草、灌結(jié)合加沙障的治沙方案，為包蘭鐵路按時(shí)通車作出了貢獻(xiàn)。
幾十年后，當(dāng)朱教君承擔(dān)國家“三北”防護(hù)林體系工程40年綜合成效評估工作時(shí)，他帶著團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大規(guī)模野外調(diào)查，行進(jìn)超7萬公里，拿到了大量一手資料，確保了數(shù)據(jù)的綜合性、代表性以及數(shù)據(jù)質(zhì)量的可靠性。
在大青溝站，除了對各種先進(jìn)的儀器設(shè)備、技術(shù)手段的介紹，記者聽到最多的一個(gè)概念就是“近自然修復(fù)”。“這里的天然植被就是以榆樹為主的疏林草場，學(xué)術(shù)上稱為‘頂級群落’。”沈陽生態(tài)所研究員宋立寧介紹，在“三北”地區(qū)，水資源非常有限，如果按照高密度的純林模式營建防護(hù)林的話，一來水不夠用，二來也會(huì)導(dǎo)致一些病蟲害，樹木往往會(huì)出現(xiàn)衰退、死亡。“所以，把密度降下來，營造一個(gè)近似自然的混交林，系統(tǒng)就會(huì)更加穩(wěn)定。”
“做生態(tài)學(xué)研究，建設(shè)防護(hù)林，都要尊重自然、順應(yīng)自然，同時(shí)發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性推動(dòng)科技創(chuàng)新。”朱教君笑著說，“所以當(dāng)我們遇到不懂、不會(huì)的問題時(shí)，不妨去看看大自然是怎么做的，再來探索可行的辦法。”
