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大观视线︱铸造——走进沽源国家野外观测站

新闻中心二室 潘彩清 2021年09月28日 报道 浏览次数:

大观视线︱走进沽源国家野外观测站:序篇

大观视线︱80万平方公里凝成的坐标——走进沽源国家野外观测站

谁也未曾想到,短短5年后,沽源站就成为农牧交错带唯一的一个国家级研究平台;谁也没有想到,苏鲁滩的研究坐标,后来会成为全国农牧交错带的研究中心,还吸引着国外10余所科研院所漂洋过海到这里开展科研工作。

询问起这个原因,王堃归功于正确的科研定位。

多年的深入研究,让王堃对农牧交错带有了更为深刻的认识。在他看来,农牧交错带的问题是人为干预自然的结果,由于农业地区人口的过度膨胀,不可避免地对周边的草原地区进行挤压,形成了农牧交错带。游耕制等不合理的利用方式,改变了草原地区原本的生态系统,造成了这一地区的生态危机,从而在草原和耕地的交界处形成了“生态裂谷”。如今,农牧交错带的生态裂谷已引起一系列生态危机。

因而,在建站之初,对农牧交错带地区的研究就以“恢复地区生态”为灵魂,并创造性的提出了“以改良土壤为核心的恢复模式”。这成为野外站一直发展的方向。

方向固然重要,但是朝向方向的实际步骤却十分艰难。

听说中国农大要在沽源建立研究站,沽源县党委、政府非常重视,立即决定将新建成的农牧局大楼其中一层作为研究站的办公用所,面积达1000多平米。这个许诺让王堃十分矛盾,如果在县城建站,硬件条件都是现成的,可是每次测数据,都要扛着仪器到野外,测完了再搬回县城;如果在苏鲁滩建站,仪器就可安放在野外,可保证数据观测连续稳定,师生也方便开展研究和实习,只是,房、路、水、电、网的条件都不具备,一切都要从头来。苏鲁滩远在县城12公里处,还不知道有多少困难等着这些读书人。

可王堃再三考虑,最终还是决定,“就是咬着牙,也要在苏鲁滩建站”!

2000年1月,中国农业大学草业科学研究站在苏鲁滩成立了,却面临着“只有最初建的几间平房,水要从邻村取,电路要自己拉,网络条件不具备……”的种种困难。

筚路蓝缕,白手起家,也硬要把这个坐标打造出来!

农大人骨子里的艰苦奋斗,倾注在了研究站的建立中。2003年,研究站准备建几间实验室和住房。曾走过大学校园石子路的双足,现在跑到张家口建材市场买材料,曾在象牙塔中捧书握笔的双手,和工人一起拿起铁锹铲石灰。前期的170万建设资金全部来自申寿南的投资、王堃的科研经费和个人财产。

虽然一分钱掰成两半花,资金还是出现了短缺。房子盖不下去,只能停工。  

面临资金缺口,王堃又一次想到了家底。这时,已经来北京5年的王堃一家正准备买房子。当王堃的夫人听闻实验站资金短缺难以为继,就深明大义地将自家的房款送到了站上。后来,自家的房子,还是在亲戚的帮助下买下的。

对于这件事,王堃有很好的注解:“只要把事情当成是自己家的事情,就没有办不成的。”

2002年,北京地区出现严重的沙尘暴灾害,实验站研究的结论“沙尘不仅来自蒙古地区,还包括农牧交错带”引起了相关部门的重视,也受到了科学界越来越多的认可。国家也将对农牧交错带地区给予了越来越多的关注,野外站提倡的以“恢复地区生态”为理念的农牧交错带得到了越来越多界内人士的重视和认可。实验站发展迎来了契机。

2005年,沽源站被批准为农业部重点实验站和国家野外站,在学校的大力支持下实验站的建设稳步推进,各方面条件逐步完善:

2006年,3公里高压输变线路从县城引来,野外站用上了电;

2006年起,植物、土壤、气象、综合实验室建设完工,购置各类仪器设备总值400余万元;

2007年,多功能气象观测站开始在野外伫立,更新波纹比为M520,观测水平大为提高;

2008年,网络室的局域网连接到县城,研究站有了自己的服务器,还添置了6台台式电脑和5个笔记本电脑。实验站安装了45部直拨电话,完成17.5公里的光纤工程建设,实现了台站的正规化网络建设。

同年,3公里的专用砂石路铺就,解决了长期交通困难的问题,2011年完成铺设水泥路面;

同年,一口160米深层井打通,清甜的泉水喷出地面,研究站的饮用水和科研用水终于有了着落,据有关部门测定,水质达到优质矿泉水标准;

2005—2020年,完成宿舍、餐厅、实验室、专家楼、实验牧场等研究用房近4000平米的建设任务,为科研观测提供了较好的食宿条件;建成200亩永久性观测样地,对植被组成、生物量、土壤理化性质可进行长期定位观测研究;并且拥有10万元以上大型仪器共31台(套),已经在研究方法与手段上达到国际同类实验室水平;

设置了专门的气象、水文、土壤、生物等观测永久样地。积累了20年研究资料,电子文件达3兆,为今后研究提供了基础;建立了草地农田界面永久样地3处和1处风蚀观测场,积累了大量研究数据;积累了自1970年以来,262个农牧交错带县市的遥感影像、经济社会、人口资源等资料;

2018年新增我国北方农牧交错带土壤标品300份,野外站附近植物种子标本40份,目前沽源野外站购买和积累Modis和landsat卫星数据4T左右,主要包括2011年-2015年的潜热、反照率、蒸散、地表温度、辐射强度;1980-2015年的LUCC数据;

2019年11-12月,沽源站黄顶和王堃两位老师在沽源县进行精准扶贫;2019年京津冀协同创新推动重点项目“河北沽源县草畜一体化生态循环农业技术示范与产业化(Z181100009618031)”正式实施,该项目通过以种促养、种养结合,并结合家畜废弃物资源化利用,构建生态平衡、集约高效的现代农业范示,促进区域产业脱贫;

2020年建立农牧交错带的水土与生物资源信息库;

在这期间,2019年4月沽源站塞北新站正式揭牌,塞北管理区为试验站划拨了34亩建设用地,1000亩人工草地和2000亩天然草原,用于进行农牧交错带人工草地、草畜结合研究;形成多项技术成果,构建了相应的推广体系;以牧草种子培育为主的鱼儿山分站也建设了400平米的实验室及学生宿舍,建立20000亩牧草良种生产田,设立了专门的沙化草地长期观测样地……

与此同时,野外站的荣誉和成绩也接踵而至。

2005年10月,农业部命名58个重点野外科学观测试验站,沽源站与曲周、武川三处榜上有名;

同年12月,科技部发布《关于批准建设河北沽源草地生态系统等36个国家野外科学观测研究站的通知》,我校河北沽源草地生态系统实验站被批准作为国家野外科学观测研究站进行建设,这也是我校第一个国家级研究站。同批被批准的还有天山站、长白山站、南极站。次年8月,国家野外站挂牌成立。

2007年5月,教育部科技司组织专家对沽源站建设计划进行论证,专家组一致通过建站计划,建议依托单位尽快落实实施;

2008年8月,科技部国家生态环境野外科学观测研究站专家组成员六位专家到沽源站考察验收,沽源站不负众望,高票通过现场验收。据了解,在全国36个国家野外站的综合评比中,沽源站名列第五名,在6个国家草原大类站中排名第一。

2009年,全国召开第一次野外站先进工作会议,沽源站受到科技部表彰,时任国务院副总理回良玉亲写贺信。沽源站学术委员会主任石元春获得突出贡献奖,站长王堃获得先进个人奖,沽源站获先进集体奖。三项大奖花落沽源站,在会议中没有第二例;

2012年5月,国家生态系统网络综合研究中心对全国53个基本站进行评估,沽源站成绩入前五名;

利用沽源野外站汇交数据,完成了农牧交错带生态系统研究成果,获2014年共享杯研究成果3等奖;

2016年承担国家科研院校开展重大农技推广服务试点项目(河北北部生态特色产业区),涉及河北北部30个县,100多个自然村,几乎覆盖农牧交错带的所有农业产业,服务于国家草牧业重大科技需求,取得了良好效果;为我国北方农牧交错带“粮改饲”的顺利实施提供相关政策依据;

2016年,相关研究成果在Scientific Reports, Ecological Indicators, Journal for Nature Conservation, Ecological Research等期刊发表;完成了以“农牧复合生态系统可持续发展”为主题的科普教育,组织完成了《沽源县农牧业可持续发展规划》;

2018年,沽源野外站目前已整合和开放的资源包括水、土、气、生等基础监测数据,采集、整理我国北方农牧交错带植物标本500余种,建立了北方农牧交错带和相邻农区、牧区900个县(市)1980-2015年资源、经济、人口、气象基础数据库和遥感影像资料,为全面系统开展农牧交错带奠定了基础;

2019年进行紫花苜蓿和能源草新品种选育,收集了国内外约300余份能源草种质资源进行与能源植物生产相关的新品种选育;

2019年代表性成果“饲草优质高效青贮关键技术与应用”项目获得国家科学技术进步奖二等奖;

2019年解决了青贮发酵机理研究薄弱、青贮菌剂受制于人两大卡脖子技术,获评第17届世界青贮大会重大研究进展之一;

组织专家研讨《中华人民共和国草原法》修订,牵头编制全国退牧还草工程、草原质量提升等规划,推动全国草原生产力提升试点项目立项启动;组织参与农业农村部现代饲草产业中长期发展规划编制;

在国内首次利用种子胚根发育迟滞期建立了种子活力评价的室内检测方法;丰富了草种生产地域性理论,系统建立了北方牧草种子生产技术;

部分教师长期深入乡村,扎根生产一线进行现场指导,累计培训基层科技人员和农牧民 2 万多人次,助推内蒙古阿鲁科尔沁旗-中国草都、甘肃定西-西部草都等草业优势产区建设,助力宁夏、河北、内蒙古、甘肃等省区打赢脱贫攻坚战;

2020年8月16日,王堃教授应中央电视CCTV-7频道《大地讲堂》栏目邀请做了《我的草原我的家》演讲。

条件的改善和荣誉的到来,均离不开科学研究软实力的提升和影响力的扩大。在筚路蓝缕打造研究站的同时,这个团队正在全国各地开展生态功能评价的研究。他们分别在农区、牧区、农牧交错带等地调查,用一个生态尺度衡量各区的生态功能,最后发现,虽然农区和牧区的生态也出现了问题,然而,农牧交错带却是最严重的地区。甚至,近几年,京津地区的多次沙尘暴,并非来源于普遍认为的三大草原沙源,而正是来自于农牧交错带。

2011年,领域内最高级别的论坛——香山论坛在北京召开,王堃在会上作报告,代表研究团队发布了这项研究成果,首次提出农牧交错带是生态裂谷的概念。一石激起千层浪,会上多位院士和知名教授表示,这项研究是国际上领域内的重大突破。

之前,国内有关实验站的研究主要是从农牧交错带划界角度出发,沽源野外站的老师们认为,随着农牧交错带的发展,有关研究应该更加深入,从而抓住灵魂,揭示农牧交错带的机理。因而,他们以草地与农田生态系统的界面过程和格局为基础,首先着眼生态安全,进行以土壤为核心的植被恢复,其次再探讨在生态恢复的基础上如何提高生产力。在这个过程中,农牧交错带生态恢复和生产力提高的原理和实践途径均可以解决。在一次学术会议中,张时新院士曾评价说:沽源野外站对农牧交错带的研究落到了实处。

陆陆续续,一些重大科研专项在这里落户。国家973、863、科技支撑项目,自然科学基金项目,国家生态网络CERN建设项目,科技部京津风沙治理项目,农业部948、行业科技项目、行业公益项目等各类科研项目60余项。其中农牧交错带生态恢复与生产力提高、以土壤为核心的生态恢复理论两大研究课题取得了令人瞩目的成就,成为农牧交错带研究的先行者和拓荒者。

目前,世界上仅有两个典型的农牧交错带,一是非洲萨哈尔农牧交错带,另外就是我国北方农牧交错带。因而,在沽源野外站开展的研究具有国际意义,并纷纷结出硕果。至今,已获国家级奖、省部级奖10余项,取得发明专利10余项;出版学术专著和教材20余部,发表学术论文1000余篇,其中SCI文章近300篇;取得各项实用推广技术成果30余项,制定行业标准7项,登记牧草品种8个。逐渐地,沽源野外站成为对农牧交错带贡献最大的野外研究站,成为国家农牧研究中最闪亮的坐标。

王堃说,在他看来,科学家的研究必须要有超前性。至于是否能够得到认可,需要科学家经历学识、兴趣与机遇及国家的发展需求等各种因素统一在一起。沽源野外站能够声名鹊起,是各种因素相互作用的结果,但前提就是,野外站的研究方向和领域具有一定的前瞻性。

这,应该是短短时间,野外站从筚路蓝缕的创业维艰,到成为蜚声中外国家农牧科研坐标的关键。(潘彩清 摄影 沽源国家野外观测站 供图)

责任编辑:于哲
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