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兰州大学开展多学科交叉研究保护祁连山生态——用智慧守护绿水青山

2022年06月20日来源:中国教育新闻网

“马上望祁连,奇峰高插天。西走接嘉峪,凝素无青云……”地处甘肃省西部与青海省东北部边境的祁连山,因风景旖旎而引人注目。同时,作为青藏高原东北部的重要水源地、水源涵养区以及河西走廊的绿色水库,祁连山也因其生态屏障功能更凸显其价值。

保护好生态环境是“国之大者”。兰州大学长期关注祁连山生态环境保护问题,前赴后继的兰大人依托祁连山、研究祁连山、保护祁连山,在茫茫深山里钻孔取样,在雄浑沙漠中捕风捉沙,在多年冻土区调查监测……他们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,用智慧守护祁连山的绿水青山,构筑起了一道绵延不绝的绿色屏障。

为更绿的祁连山助力

祁连山区拥有2600多条现代冰川,年平均径流量约138亿立方米,山体中上部年均400—500毫米的降水量,是石羊河、黑河、疏勒河三大内陆河的水源地,三大内陆河90%的水资源都出自祁连山。

但过去的祁连山,曾因开矿炸山等人为破坏而变得“伤痕累累”。监测数据显示,祁连山区1990年至2010年冰川面积缩小了约22.8%。要保护和修复祁连山生态,增加植被的覆盖度十分重要。但大量植被会消耗很多水分,随之出现一个问题:祁连山的水资源应该如何分配?

解决这一问题,首先要从科学角度分析水资源类型储量及利用现状,兰州大学资源环境学院教授贺缠生、张宝庆带领团队用10年时间建立起祁连山土壤水分观测网络。“土壤水分空间异质性很大,即使一两米的距离也会随着植被类型的改变而改变,因此长时间积累的观测数据非常宝贵。”张宝庆介绍。

生态是需要用水的。基于观测数据,该团队目前正在探寻上中下游合理分配水资源的协同发展模式——既筑牢上游生态屏障,不影响出山径流量,保证中游绿洲用水,又不至于使下游湖泊干涸,确保让祁连山更绿、水资源更平衡。

绿洲的健康直接关系到祁连山区的高质量发展。上世纪80年代,兰州大学任继周院士就在位于绿洲核心区的甘肃省张掖市临泽创建了草地农业试验站,并提出了季节畜牧业理论,综合土草畜的数量关系确定适宜的放牧强度,指导草原生态保护和动物养殖。

在此基础上,兰州大学南志标院士建立了农牧耦合修复草原生态模式——在牧区建立人工草地,在农区施行草田轮作,对农区和牧区施行系统间的耦合发展,增加牧草供给和营养品质,降低草原放牧压力。兰州大学草地农业科技学院教授侯扶江介绍,在绿洲草田轮作、种植牧草,相当于建了一个物质和能量的“工厂”和“集散地”,整个区域的生产效益提高了3倍以上,既减轻了放牧压力,也保护了草原。

积极服务国家“双碳”战略

通过深度20米到150米不等的钻孔监测冻土温度并采集冻土岩芯样品,利用遥感数据观测地表冻融沉陷程度,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……在祁连山多年冻土区,兰州大学资源环境学院教授牟翠翠团队打造起“天空地”一体化的监测网络,这也是守护祁连山的“火眼金睛”。

多年冻土是连续两年或两年以上处于冻结状态的岩土层,祁连山海拔3500米以上的高寒地区很大一部分属于多年冻土。多年冻土区存储了大量的有机碳,冻土退化会导致部分碳暴露,加速微生物的分解释放,向大气中释放大量温室气体。同时,热融滑塌会导致地表的土壤养分减少,影响植被生长。

牟翠翠团队通过多年科学考察发现,祁连山区多年冻土年平均地温每10年增温0.48℃,并出现了显著的热融滑塌现象,地表土壤碳氮含量损失高达10%—30%。为实现“双碳”目标,该团队通过野外监测和室内实验对多年冻土区碳释放的机制进行研究,试图全面解析冻土“碳循环”过程的生物与非生物机制。

“我们正在对多年冻土区的固碳能力进行评估,进一步为沿线省份调控碳排放提供参考。通过研究热融滑塌的发育机制,对热融滑塌和冻融泥流灾害进行预警,为政府部门提供决策依据和有力支持。”牟翠翠说。

兰州大学草地农业科技学院教授赵传燕则重点关注祁连山地区林地、灌丛、草地等不同植物类型的碳汇功能。赵传燕团队对祁连山森林生态空间进行了界定,为森林的恢复与保护划定生态红线。同时,对祁连山170多处开矿点植被恢复情况进行评估,从开矿点恢复初期的裸露状态到低覆盖草地再到高覆盖草地,观察覆盖类型的转换情况,并用模型模拟转换后的水文过程、生态过程可能发生的变化……

不断探索生态管理新机制

从兰州出发,沿着祁连山麓向西,最后经敦煌再绕道青海,这条路,兰州大学资源环境学院副教授耿豪鹏早已熟稔于心。研究生阶段,他就加入了教授潘保田主持的祁连山地表侵蚀与构造气候相互作用研究课题中,破解祁连山构造抬升与地貌演化的谜题。

经过20多年积累,该团队已建成甘肃省石羊河流域野外科学观测研究站,并逐步形成了涵盖地貌学、冰冻圈科学、水文学、气候学等学科的研究团队,构建了一个互相对接、系统严密的研究体系。

10余年来,兰州大学资源环境学院院长、祁连山研究院院长勾晓华的足迹遍布整个祁连山,她通过研究树木年轮记录探究气候变化的痕迹。近几年,勾晓华的工作重心从单一的气候研究转向运用多年基础研究成果服务于祁连山生态环境保护建设。

如今,她和跨学科团队的教授丁文广、李育等编撰的《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的研究工作,为政府科学决策提供了理论依据。

针对祁连山局部生态破坏问题,2017年,丁文广向甘肃省政府提交了“关于构建祁连山国家级自然保护区新型管理机制的建议”,该建议被时任省长、副省长先后批示,并被相关政府部门采纳;2018年底,丁文广、勾晓华等10位教授联名向国家林业和草原局、甘肃省政府、青海省政府提出了实施“生态民”治理模式、“社区共管”机制等建议。

“祁连山国家公园有几万平方公里,只靠政府的力量肯定不够,生态保护中要充分传承原住居民的传统生态自然观,把生态保护与区域经济发展结合起来,这样才能更好地实现生态文明建设的目标。”丁文广说。

作者:中国教育报记者 尹晓军 通讯员 王耀辉 刘清

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