北京赛车运动社团老徐
作者:本刊記者 王晨緋 鄭千里 來源: 發布時間:2012-10-15 14:28:57
古爾班通古特荒漠的瞭望者 ——中科院新疆生地所阜康荒漠生態系統觀測試驗站紀略

 
不是“梧桐”也引鳳凰
 
一望無際的古爾班通古特沙漠,沙丘高低錯落,梭梭和白梭梭組成迷宮,紅柳在荒蕪中開出妖冶……
 
它位于新疆準噶爾盆地中央,是中國第二大沙漠,也是干旱區唯一受大西洋冷濕氣流影響的以固定和半固定沙壟為主的沙漠,面積約4.88萬平方公里,海拔300~600米。受中亞西風環流影響,加之水源較多,這里生物種群豐富,荒漠植物生長良好,是世界溫帶沙漠中具有最豐富的植物物種與基因資源的典型區域。
 
在這茫茫無際的荒漠上,早已有了中科院、有了新疆生態與地理研究所(下稱“生地所”)的科研布局。
 
“哪里有荒漠哪里就有生地所。了解古爾班通古特的環境特點,有助于加深對我國西部乃至中亞沙漠區或干旱區的認識。”生地所所長陳曦說。
 
天山東段終年積雪的博格達峰,往北凝成細長透藍的天池,海拔急劇下降,短短向北80公里之內,高度從5445 米降至460米,依次發育了中亞干旱區完整的高山冰雪帶、高山亞高山草甸帶、中山森林帶(針葉林)、低山丘陵草原帶、洪積沖積扇上的半荒漠帶、扇緣的典型荒漠帶、沖積平原的綠洲農業帶,最后終止于位于古爾班通古特沙漠內固定半固定沙丘上的沙漠帶。
 
“早年,中科院的老一輩科學家經過考察調研,發現所有生態系統類型都存在于一個封閉、完整的內陸河小流域,亦即三工河流域中。該流域的平原區新老綠洲并存,鹽生與非鹽生荒漠都有發育,綠洲-荒漠交錯帶明顯存在。一個野外臺站設立在這里,是極好的科研觀測研究場所,同時也是進入沙漠的便利驛站。他們非常有科學的前瞻性。”生地所研究員李彥向本刊記者娓娓道來。
 
上個世紀80年代末,與阜康市境內的新疆生產建設兵團直屬222團協商后,中國生態系統研究網絡在三工河流域內布點,建立了阜康荒漠生態系統觀測試驗站(以下簡稱阜康站)。
 
距阜康站20公里的沙漠中,您如果想領略浩渺黃沙的純凈,欣賞長長的駝隊在夕陽下的美麗投影,或者身披袈裟者修長的斜影,只怕會感到失望。
 
這里生命與死亡競爭激烈,現代化的農田與原始荒漠界限分明,是考察自然生態與人工生態的理想之地。
 
初秋之際,阜康站的劉雪燦開車,帶領本刊記者進入沙漠。觸目可見的是成片的檉柳,緊接著是白梭梭、梭梭、駱駝刺、囊果苔草等植物。在結成黑皮的沙土上,荒漠炙熱的陽光無情地將它們的皮相剝落得只剩下“棍棍”,有的已殘敗成枯枝,但沙下的根系盤根錯節地網住了沙漠,使之幾乎不可移動。
 
沙漠中原本就沒有路,由于生地所科研人員的多次頑強挺進,留下了深深的車轍印,路基已壓得堅硬。
 
從新疆建設兵團222團和阜康站進入沙漠,必經一個叫做“梧桐溝”的地方。途經這里,劉雪燦指點著糾正道:“‘梧桐’是誤傳,梧桐其實是胡桐——新疆的傳奇樹——胡楊。”
 
不管是“胡桐”還是“梧桐”,“鳳凰”卻早已被引來。正是這些科研人員,背著科研儀器,一身迷彩,揣著馕和水,前仆后繼地走入古爾班通古特沙漠的深處。
 
最笨的辦法做最基礎的科研
 
壟上的白梭梭和壟下的梭梭,在向天空舒展著最后的綠枝。一個月后,沙漠將進入寂靜的冰雪期。
 
太陽約莫要下山了,戴岳才收拾好實驗器材,和同學一起回阜康站。司機師傅在一旁熄火等候,他每天一早把學生們送到沙漠中,等日暮時分再把他們接回來。
 
“有時任務不重,我們可以回來吃個午飯。”戴岳說。她是阜康站站長李彥的博士研究生,正在做梭梭等植物與水分的關系研究。
 
回去大概需要半個小時,盡管是越野車,沙路上的顛簸起伏,仍讓人感覺底盤空軟。
 
“從許皓師姐開始做宏觀,到現在我正做的微觀,我是連續做下來的第四屆研究生了。”這個項目也是導師李彥的國家杰出青年科學基金項目。他們通過長期的觀測發現,當外界水分條件發生劇烈變化時,荒漠植物生理活動出乎預料地保持穩定,而個體形態(尤其根系形態)表現出強烈的可塑性。
 
許皓是李彥培養出的第一個博士生。她曾連續幾個月獨自一人背著6400(便攜式光合測定儀)到沙漠測一天的光合反應,讓李彥和劉雪燦都記憶深刻。
 
2004年夏至,正是新疆一年里白晝最長的一天。早晨才6點,許皓就獨自背著儀器出去,一直在沙漠里工作到晚上11點半。當時許皓疑惑著問劉雪燦,怎么天老是不黑。劉雪燦不由開懷大笑:“傻姑娘,今天是夏至!你辛苦了。”
 
“她帶著自己的博士畢業論文,在全世界都可以理直氣壯地說,‘我是中國培養的博士’!”李彥對這位曾獲取新疆青年科技獎、中科院院長優秀獎的大弟子不無贊許。
 
李彥經常掛在嘴邊的一句話是,科研就是用最笨的辦法,做最基礎的事情。
 
阜康站的會議室里,有張照片引人注目:一群人圍著一棵檉柳挖出幾米深的土坑,檉柳龐大茂盛的地下根仍不見底。
 
照片的時間定格在2003年。李彥帶領阜康站的工作人員用“最笨”的方法——挖掘,考察植物和地下水的響應關系。這場挖掘持續了三個月,檉柳的根約有三米深,而梭梭的根深入到了地下十幾米,直至地下水源。
 
“在我們站里做的,都是一些很基礎和實在的研究,起初會覺得很郁悶。”助理研究員鄭新軍剛來阜康站時,每天的工作就是不斷地篩土,用七八個不同粒徑的篩子分級。而后的長白晝野外試驗,也讓他花了很長一段時間。
 
鄭新軍有一雙發現美的眼睛。他將古爾班通古特沙漠描繪的生機勃勃:“再過一段時間梭梭結種子了,帶紅色的果翅,可以看到一片壯觀的紅色。冬天的梭梭枝條上結了霧凇,銀裝素裹,更有一番風味。還有一種短命的植物叫尖喙牻牛兒苗,種子后面帶了一指長的羽毛,每年五六月份,它們播散種子,滿天都是羽毛,太漂亮了。”
 
在鄭新軍的眼里,古爾班通古特的四季不再單調,沙漠披上多變的外衣,分外引人神往。
 
在一年的大部分時間,鄭新軍都在阜康站和沙漠打交道,他似乎不太在乎“時間成本”,堅信哪怕在沙漠里“耕耘”也會有收獲。
 
“葉落”對“歸根”的反叛
 
越野車往沙漠深處行駛,只見植被漸稀疏,結皮沙漠逐漸被松散的細沙代替,金黃的沙被風吹出規則的波浪沙紋。
 
一架鐵塔在沙壟上,修長的影子斜映在沙丘上。這架瞭望鐵塔高16米,為阜康站的后續試驗而搭建。所有原材料都是站里的越野車拉進來的,一共換了七批工人才完成。
 
本刊記者爬到瞭望塔頂層,方圓十公里的景色盡收眼底:東北部的灌叢植物梭梭和白梭梭幾乎覆蓋了整片沙漠,順勢望向西南方,梭梭越來越稀疏,黃沙逐漸露出頭臉,看不清的遠方一片黃沙彌漫,混沌不清。這些天刮著揚沙,如果風靜沙平,能夠看見雪山博格達峰棱角分明、巍峨如神。
 
負責建塔的劉雪燦得意地告訴我們,他選完建塔位置后,恰巧碰上新疆生地所對該片區域進行航拍,他選擇的位置正好是植被從密集到稀疏的明顯分界線。
 
李彥在科研上總有新想法,他想給梭梭做個棚子,能排除降雨影響,又能接受驕陽的考驗。劉雪燦幫他核算成本時,發現直接交給工廠做需要30萬元,于是開始自己琢磨。“他裝模作樣地畫個圖,再找個小作坊加工,總共只花了6萬元。”李彥笑言。
 
目前,這張棚下的生態實驗,已經走出了四位博士研究生。
 
劉雪燦是阜康站“萬能”的司機,對科研的需求也了若指掌。駛進沙漠的一路上,他將每個樣地的研究內容娓娓道來,就像是阜康站的“科研導游”。
 
在一片梭梭林中,劉雪燦搖開車窗,示意我們看路邊的凋落物收集器。梭梭林下插滿了由鋼圈和薄膜做成的收集器,每隔一段時間黃剛博士都會來這里取樣分析。這是黃剛今年剛布置下的課題。
 
“葉落歸根”,“化作春泥更護花”是基本常識,可是在固定沙漠地區,植被數量可觀,凋落物落入地面后,本應該腐敗后為土壤營養“作貢獻”,但經過小樣本分析,發現林下沙的養分含量并非想象中的那么高。
 
“我查閱過文獻,發現南美干旱地區的凋落物存在光降解,養分一部分流失。如此反推,我們在沙漠里進行植被恢復,若是落葉的養分都不能夠營養土壤,這項工作豈不沒了意義?”黃剛以此為背景寫了申請科研基金的本子,開始定點控制分解試驗。他選擇了梭梭葉、尖喙牻牛兒苗、麥稈三種凋落物進行對照觀察。
 
黃剛不信“落葉”在“歸根”之后的無情無義,近年來仍在苦苦地探究其原因。劉雪燦對他開玩笑說:“我一輛皮卡一年開了9萬公里,有三分之二都是你做實驗的里程,你可一定要做點東西出來啊!”
 
尋找沙漠中“遺失”的碳
 
李彥介紹說:“阜康附近的綠洲,在漢代就有行政建制。兵團建設的是50多年的新綠洲,他們在鹽堿地上開辟出新綠洲,為生態作出了貢獻,這幾十年的效果很明顯。我們需要將這幾年的生態恢復進行量化證明。”
 
天山北麓是新疆經濟最為發達的地區,在全疆的影響舉足輕重,也是我國西部開發的重點地區。李彥2002年從日本回國入選“百人計劃”,當時他就認識到,中國的荒漠區開發獨一無二。同樣擁有大面積荒漠的美國和澳大利亞,都是資源大國,他們對荒漠的開發程度需求很低。
 
“國際上的專家公認,我國的防沙固沙做得最好。美國和澳大利亞與我們的國情不一樣,根本不需要在沙漠里折騰。”李彥說。
 
1992年,IPCC(政府間氣候變化問題小組)曾發布權威報告,對全球碳平衡的估算發現:有近20%的CO2去向不明,這就是全球變化與碳循環領域熟知的“CO2失匯”問題。盡管科學家們對全球碳收支的研究已經很多,但對碳匯的地域分布、強度、形成機制等關鍵點上仍未達成共識。
 
經過沙漠里的幾年“折騰”,李彥帶領的阜康站科研團隊,在鹽生荒漠開展的對比實驗觀測中發現,荒漠鹽堿土頻繁出現對CO2的吸收過程。采取滅菌處理,剔除有機過程后,鹽堿土仍全天吸收CO2,而且,比起前人報道的干旱土壤的無機碳沉積速率,這種吸收要高出1~2個量級。
 
由王忠緣和馬杰兩位博士接手,做師姐未完成的這一課題,已是第七個年頭,他們第一次看到了希望。
 
即使在新疆這片貧瘠的土地上,土壤呼吸照常理推斷也為正值。可是他們觀測到的連續負值,使得工作有些蹊蹺。
 
“起初我們懷疑儀器有問題,但所有的東西矯正過,負值的現象仍舊存在。師姐做了很多前期工作,排除了很多干擾因素。”他們嘗試用各種土壤滅菌的方法:紫外、干燥、高壓,就是為了推翻這個奇怪的“失匯”現象。
 
結果甚至是顛覆性的。對于陸地生態系統,土壤呼吸是光合作用以外最大的碳通量。這種結論的特殊性提示他們,在人類的認知方面或許要作相應調整。他們將數據整理后,先后將文章投給了《自然》和《科學》兩本雜志。
 
二氧化碳循環是全球熱點,全球碳排放和碳庫計算結果不對等,而李彥團隊的計算負值著實是個顯眼的異常結果。一位美國科學院院士給出這樣的審稿意見:“按你們計算得出的速度,荒漠的碳應該有腳脖子深了,但我并沒有看見!”
 
李彥認為:干旱區植物有限,有機碳含量很有限,無機碳含量占據絕大部分,尤其是碳酸鹽的含量總量并不比森林少。迷失碳有可能存在于最不可能存在之處:即分布廣泛、植被稀少、生產力低下的鹽堿土區。
 
雖然被退稿,但《科學》雜志“明察秋毫”,在2008年的320卷中刊登了這樣一則消息:“中國西部古爾班通古特沙漠CO2通量的測量得出了一個令人吃驚的結論,荒漠鹽堿土正在默默地以無機方式大量吸收CO2。”
 
中科院及其研究所的定位,就是要做前瞻、“瞭望”的事情。李彥繼續順藤摸瓜。在973項目“干旱區鹽堿土碳過程與全球變化”的支持下,他開始布置同位素示蹤實驗以證明其觀點,相關的研究正在繼續深入,有望獲得突破。
 
這幾年出野外的時間減少,李彥有些無奈:“我喜歡干活。儀器來了都是我自己琢磨透,再交給學生,拿到數據我一看就明白。”
 
從荒漠回來,本刊記者看到,被兵團命名為“北絲綢路”的瀝青路面上,曬滿當地農民收獲的玉米、瓜子。
 
看來,即便是在古爾班通古特荒漠,有了像李彥帶領的科研團隊,有了這樣長年執著的瞭望者,荒漠生態就再不會那么單調,也再不會那么脆弱。■
 
《科學新聞》 (科學新聞2012年第10期 躬行大地·野外臺站)
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