国内统一刊号:CN62-0001 甘肃日报社出版






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祁连山深处的回响

——兰州大学用智慧守护绿水青山

野外采样。本文图片均由兰州大学提供

安装调试涡度相关通量观测塔。

兰大团队在祁连山深处开展科考。

新甘肃·甘肃日报记者 苏家英 通讯员 王耀辉 刘清

“马上望祁连,奇峰高插天。”古人诗句中勾勒的祁连山磅礴壮阔,雄奇伟岸。

祁连山,曾因美景而引人注目。如今,作为青藏高原东北部重要水源地和水源涵养区,有“高原冰原水库”美誉的她,因其生态屏障功能而更显价值。

这里有兰州大学地理学、生态学、草学、大气科学等多个学科的专家接力驻扎,通过多学科交叉研究为推进山水林田湖草沙冰一体化保护和系统治理贡献力量;也有逐步完善的野外综合科学观测研究网络体系,有10个科学观测研究站涉及荒漠、草地、冻土、森林、湿地等典型生态系统类型。

“保护好生态是‘国之大者’。”长期以来,一批批兰大人依托祁连山、研究祁连山、保护祁连山,用智慧和汗水守护一方绿水青山。正如兰州大学资源环境学院院长、祁连山研究院院长勾晓华教授所说:“西部地区生态环境比较脆弱,在祁连山的问题上,我们应该有所担当、有所建树、有所贡献,为国家分忧。”

摸清祁连山的“家底”

祁连山曾因人类活动破坏出现冻土破碎、植被稀疏的状况。

要保护和修复祁连山生态,让祁连山重现“风光无限好”,提高植被覆盖率十分重要。但大量植被会消耗更多水分,从而导致新的问题出现:祁连山的水资源该如何分配?

兰大资源环境学院张宝庆教授的工作,就是找到一种协同的发展模式:既筑牢祁连山生态屏障,又不影响水资源总量,保证中游绿洲的用水,让下游的湖泊不至于干涸。

而解决水资源分配问题,就得从科学角度分析主要水资源类型储量及利用现状,摸清祁连山水资源的“家底”。

张宝庆介绍,祁连山区拥有近2684条现代冰川、138.05亿立方米多年平均径流量、山体中上部年均400-500毫米的降水量。“但从遥感影像分析,1990年至2010年,祁连山区冰川面积缩小了约22.8%,这将对河西走廊水资源安全构成很大威胁。”

基于此,兰大贺缠生教授、张宝庆教授团队用十年的时间,建立起祁连山土壤水分观测网络,对既有积雪又有冰川冻土的高寒山区土壤水分进行观测,“以前这方面的数据特别少,因此我们积累的观测数据非常宝贵。”张宝庆说道。

同样是“摸清家底”,兰大生态学院教授级高级工程师张立勋,则重点关注祁连山物种多样性和重点保护动物监测的动态变化与保护问题,并开发了“觅踪”野生动物多样性监测与保护平台(V1版),涵盖物种名录、数字生态、动物监测、数字动物、动物保护等多种模块。

目前,祁连山有野生脊椎动物27目71科301种;祁连山国家公园内的旗舰动物雪豹有280-300只;近十年来在盐池湾、苏干湖等繁殖栖息地的黑颈鹤种群数量增加了近20%……

“这几年,祁连山野生动物频频被发现和报道,主要得益于祁连山保护力度加强和红外相机等先进调查手段的应用。但其实,现阶段祁连山野生动物种群变化正处在拐点位置,祁连山国家公园仍需坚持不懈地做好生态环境保护。”张立勋表示。

服务国家“双碳”目标

通过深度20米到150米不等的钻孔来监测冻土温度并采集冻土岩芯样品,借助无人机验证多年冻土退化形成的热融滑塌和湖塘演化情况……这些,都是兰大资源环境学院牟翠翠教授团队为守护祁连山而锻造的“火眼金睛”。

在祁连山多年冻土区,牟翠翠教授团队打造出“天空地”一体化的监测网络,开展对多年冻土变化的观测。

在当前全球气候变暖和人类活动影响下,祁连山的多年冻土表现出剧烈的退化状态。牟翠翠团队经过科学考察发现,祁连山区多年冻土年平均地温的变化速率是每十年增温0.48摄氏度,多年冻土退化也导致出现显著的热融滑塌现象。

“有的热融滑塌长度达到几公里,塌陷的深坑深度达到七八米,对生态产生很大影响。”牟翠翠介绍,多年冻土区存储的大量有机碳也会在冻土退化后暴露出来,加速微生物的分解,释放大量温室气体。同时热融滑塌会导致地表土壤养分减少,影响植被生长。

“高寒地区植被固碳能力有限,如何保证冻土中的碳不分解释放成为碳源,是我们的重要研究课题。”为助力实现“双碳”目标,牟翠翠团队通过野外监测和室内实验等,终于厘清了多年冻土升温和快速崩塌过程影响碳释放的生物地球化学机制。

和牟翠翠团队不同,兰大草地农业科技学院赵传燕教授重点关注着祁连山地区林地、灌丛、草地等不同植物类型的碳汇功能,通过获取观测数据、构建理论模型分析不同植物及不同面积配比对“双碳”的贡献。

2011年起,赵传燕开始带领学生在祁连山深处的寺大隆生态监测科学观测研究站工作。

对祁连山森林生态空间进行界定,为森林的恢复与保护划定生态红线;在祁连山生态环境问题整治后做起生态环境变化评估,调查开矿点的植被覆盖度;青海云杉林的潜在分布研究被应用于解决林牧矛盾……每年4月份进站,9月中下旬返回学校。这种状态,赵传燕和她一届届的学生持续了11年。

“国家提出了‘双碳’目标,我们要分别研究它们的固碳效率,综合评估若要实现服务功能最大化,林地、灌丛和草地的面积配比应该是多少才能更好地固碳增汇,给管理部门提供数据支撑。”赵传燕说。

传承中坚守担当

绿洲的健康,直接关系到祁连山区的高质量发展。20世纪80年代,任继周院士就在位于绿洲核心区的临泽创建了草地农业试验站。

今时今日,兰大草地农业科技学院侯扶江教授团队接续坚守临泽草地农业试验站,在田间地头接受着风吹日晒的考验。

曾经一段时间里,祁连山区草原退化严重,狼毒、醉马草等毒害草随处可见,牧草供给和家畜需求季节不平衡是根本原因。为了解决草原退化问题,任继周院士提出了季节畜牧业的理论,南志标院士建立了农牧耦合修复草原生态的模式。

此后,在南志标院士的指导下,侯扶江致力于将临泽草地农业试验站打造成草畜互作、农牧耦合的科研教学基地,“草地农业怎么做最有利于生态保护,最有利于生产效益提高,最有利于农牧民增收?”他不停思考着。

不只侯扶江,兰大资源环境学院耿豪鹏副教授也与祁连山情缘不浅。

从兰州出发,沿着祁连山麓向西,最后经敦煌再绕到青海……早在本科时期,耿豪鹏就在学院组织下在北祁连和中祁连转了一整圈,研究生阶段加入潘保田教授课题组后,他参与到祁连山地表侵蚀与构造气候相互作用的研究课题中。

在没信号、没道路的深山里一住就是一星期,每个暑假都在祁连山中度过两三个月,科考途中遇到差点把汽车掩埋的泥石流……多次考察祁连山,种种经历让耿豪鹏对祁连山产生了深厚的感情。

在对祁连山的研究布局中,潘保田教授团队最初以石羊河上游最大支流——西营河为基地。潘保田说,这里属于青藏高原的一部分,冰川、河流、峡谷、沙漠等不同的景观类型位置十分接近,体现了地理学中非常重要的垂直地带性,这也是团队最初选择在这里开始对祁连山进行研究的重要原因。

经过20多年的积累,他们现在已经形成了西营河流域、黑河流域双中心,建成了甘肃省石羊河流域野外科学观测研究站,成为兰州大学布设在祁连山上,较为完善的野外综合科学观测研究网络体系的重要组成部分,构建起互相对接、系统严密的研究体系。

生态保护的兰大声音

十余年来,勾晓华的足迹遍布祁连山,并通过研究树木年轮记录来探究气候变化的痕迹。“树轮记录显示近两百年来祁连山地区气候逐渐变湿,树木生长加快,对生态环境产生显著影响;气候变暖也导致高山林线有向上爬升的趋势,林线处树木密度增加很快。”勾晓华介绍。

近些年,勾晓华的工作重心从单一的气候研究,转向运用多年的基础研究成果服务于国家战略和祁连山生态环境保护建设中。

在“中国科学院战略性先导科技专项(A类)”项目支持下,勾晓华和跨学科团队的丁文广教授、李育教授等编撰的《祁连山生态绿皮书:祁连山生态系统发展报告》已连续出版了4年。

“书中总结集成了兰州大学及相关单位在祁连山地区长期以来的研究工作,把基础研究成果转化为政府科学决策的依据。”丁文广说。此外,他还针对祁连山局部生态破坏问题,向甘肃省政府提交相关建议并被采纳,为祁连山国家自然保护区整改提供了一种可操作的方案。

在调研过程中,丁文广看到经过几年整改,当地生态开始恢复,植被覆盖度有所增加,接着,他又开始关注这里的可持续发展问题,“不能一管就死、一放就乱,地方政府要立足长远,探索新的管理机制。”

2018年底,在综合有关研究的基础上,丁文广、勾晓华等10位兰州大学教授联名向国家林业和草原局、甘肃省政府、青海省政府提交了《关于构建人与自然和谐共处的“生态民”治理模式,促进祁连山国家公园建设的建议》,提出了实施“生态民”治理模式、“社区共管”机制等建议。

为了不破坏草地而沿着布满石头的河道行进,尽管汽车会爆胎、方向会偏离;在三月初祁连山的冰天雪地中,克服极寒环境和高原反应取到冻土岩芯样品……守护祁连山的过程中,以冰川为伴、与河流为友的兰大人拥有不少刻骨铭心的经历,但随着研究越做越深,他们发现,祁连山“底色”已变,风景这边独好。

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