我國第一個沙漠化研究的博士,30多年來解決了哪些問題?

我國第一個沙漠化研究的博士,30多年來解決了哪些問題?

本文來自微信公眾號:科學大院(ID:kexuedayuan)


「平沙落日大荒西,隴上明星高復低。」千百年來,茫茫浩瀚的大漠沙海少有人煙,令人望而生畏。但對於王濤而言,卻是傾注全部研究精力的人生舞台。至今,他從事沙漠環境、沙漠化與風沙災害過程及其防治研究已30多年。


王濤是中國科學院蘭州分院院長、西北生態環境資源研究院院長、研究員,也是我國培養的第一個沙漠與沙漠化學科領域的博士和第一個從事沙漠化研究的博士后研究人員。


他的主要研究對象是中國北方的沙漠與沙漠化地區。作為首席科學家,他主持完成了兩個國家重點基礎研究發展計劃(973)項目,為我國沙漠化防治提供了重要理論基礎,並建立了適於不同區域沙漠化防治的技術體系和模式。


目前,王濤和他的團隊正在實施國家重點研發計劃項目「中國北方半乾旱荒漠區沙漠化防治關鍵技術與示範」。


談及自己的工作時,王濤說:「我們目標之一,是在毛烏素沙地、庫布齊沙漠、科爾沁沙地中西部和呼倫貝爾沙地,建立適應區域特點的防沙治沙產業化應用示範基地,實現沙漠化土地穩定恢復,解決以往沙漠化防治主要由政府公益投入、群眾參與積極性不高、傳統防沙治沙措施不可持續的問題。」 總之,王濤及其團隊的奮鬥方向就是努力將沙漠化土地治理與沙區新能源、生物質材料和生態醫藥的產業化緊密結合,形成具有環境友好和可持續特徵的沙漠化土地綜合治理措施及產業化技術體系,為國家防沙治沙工程建設提供理論指導和技術支持。


最初,他與沙漠結緣只因為怕冷


上世紀五十年代初,王濤的父母響應國家號召,從上海遠赴新疆從事金融援建工作。1959年王濤出生於新疆,不久就被送回了蘇州的外婆家,他在江南水鄉度過了自己的少年時光。11歲時他再次回到新疆,此後便在西北紮下了根。


1977年,王濤高中畢業后,開始在新疆哈密柳樹泉農場下鄉插隊,那一年全國恢復高考。「我父親接受過大學教育,而兩個兄長沒有機會讀大學,我有了這個機會,父親便鼓勵我考大學。」王濤說當時插隊的農村經常停電,他就用鞋帶當燈芯自製煤油燈,沒有複習資料,就熟讀中學課本。


1979年,二十歲的王濤考入了新疆大學地理系自然地理學專業。進入大學,英文是必修課程,他在高中時學的俄語只好放棄,開始了瘋狂的英語學習,到研究生一年級時,他居然已經把1.4萬字的英漢小詞典大部分都能背下來,考試結果中的詞彙量為1.2萬個。這種專註而刻苦的品質成為他青春時期的底色,也影響並成就了他數年後的工作與研究。 


大學期間,王濤有機會接觸到了大漠戈壁、山川河湖,寄情山水間培養了他對地理學的濃厚興趣。1982年,根據研究生招生計劃,有老師建議他報考中科院冰川研究所或沙漠研究所。「大學時我們去天山冰川站實習過,幾天就把我凍壞了,我決定去熱一點的地方,就報考了中科院蘭州沙漠研究所。」就這樣,他選擇了沙漠。


1983年9月,他進入中科院蘭州沙漠研究所開始了研究生階段的學習,研究方向是自然地理學沙漠與沙漠化,師從我國沙漠科學奠基人朱震達先生。


在沙漠中穿梭的科考隊伍(圖片來源:中科院蘭州分院提供)


作為學生,為了探究巴丹吉林沙漠高大沙山成因、物質來源、形成年代等,王濤隨朱震達先生率領的中德聯合科考隊伍,用了14天時間由南向北穿越沙漠,沿途進行綜合性的考察。在橫穿沙漠時,團隊不小心丟了一個資料包,裡面是此次出行記錄的相關數據,一位同行的德國學者主張放棄尋找,但當時已是博士研究生的王濤讓大家原地等候,自己硬是徒步幾個小時將資料包找了回來。2007年,這位德國學者來中科院訪問時講述了這個故事。 


正是由於這次橫穿巴丹吉林沙漠給王濤帶來了科學疑問和豐富的課題資源,也讓王濤從內心深處紮根西北、緣結沙海。


巴丹吉林沙漠有非常特殊的地貌景觀,二三百米的高大沙山分佈在沙漠內,沙山中間還有湖泊,沙山如何發育?湖泊為什麼能長期存在?這些問題深深刻在王濤的記憶和學習研究里……


巴丹吉林沙漠特殊的地貌景觀(圖片來源:中科院蘭州分院提供)


有觀點認為這是河流的側滲水。基於上述科學疑問,他帶着問題學習,王濤發現,沙丘底部有出露的淡泉水補充湖泊,相鄰湖泊的水差能達到2~3米,這與側滲水補給的湖泊形態不同。經對比研究,王濤認為,湖泊不幹涸是因為不斷有大氣降水的補充,只要半數的降水有效存儲在沙漠中,就能夠保證湖泊的水供給。經過一年半的研究,1990年王濤關於「巴丹吉林沙漠演變的若干問題」的論文發表在《中國沙漠》期刊上,成為研究巴丹吉林沙漠的重要文章。


為實地觀測,他推平了一平方公里的沙丘


1991年,王濤從中科院地理研究所博士后流動站出站后,朱震達建議他回中科院蘭州沙漠研究所工作,並安排他到中科院沙坡頭沙漠研究試驗站進行風沙觀測和風沙地貌研究。


在沙坡頭研究站的兩年間,每當風沙來時,王濤團隊不是往房間里躲,而是迎着風沙向前沖,只為了實地觀測,獲取第一手數據。「那時沒有什麼防護措施,連口罩也沒有,大家眼睛、嘴巴裡面全是沙子。」經年累月的風沙影響,讓王濤患上了眼疾,一隻眼睛已做了兩次手術,每每長時間看電腦,眼睛就紅了。 


在沙坡頭研究站,王濤做了國內最早的實驗風沙地貌研究,他用推土機推平了一平方公里的沙丘然後進行實地觀測,王濤說:「推平沙丘后再看這些沙丘如何在自然過程中形成,我們觀測發現,推平的沙丘十年後又恢復到原來的形態。」這個試驗場經系統的觀測試驗,主要研究成果由沙漠團隊的其他骨幹人員發表在《Nature: Geoscience》上。


王濤(圖片來源:中科院蘭州分院提供)


2000年,王濤成功申請到了國家973項目「中國北方沙漠化過程及其防治研究」。獲得項目資助后,他首先想到的是去醫院看望朱震達先生並嚮導師彙報。該項目是新中國成立以來獲得經費最多、最系統的沙漠化基礎研究項目,調查覆蓋了整個沙漠化可能發生的地區,基本囊括了沙漠化研究的主要內容。「當時沙塵暴非常頻繁,有專家認為這是自然過程,我認為人類活動對沙塵暴形成有影響,沙漠化土地擴大,給沙塵暴提供了更多的物質來源。現在沙塵暴少了,反過來證明是退耕還林、還草控制住了供給沙塵物質的源區。」王濤說。


經過5年的艱辛努力,王濤及其團隊揭示了中國沙漠化的成因、過程、時空分佈,澄清了科學界的對若干基礎問題的長期分歧。他們建立了比較完善的沙漠化科學理論和實踐體系。王濤也因此獲得了科技部「優秀973項目首席科學家」榮譽,2007年以第一獲獎者和他的團隊以「中國北方沙漠化過程及其防治研究」成果,獲得國家科學技術進步二等獎。


說起研究取得的成績,王濤表現的很謙虛,始終不忘提起自己的導師。「我們從朱先生身上學習到了一種執着的精神,他終其一生所做的沙漠與沙漠化研究是利國利民的事情,這也引導我們將沙漠化研究視作自己生命的一部分。」他說自己是朱震達的第一個博士生,朱先生的言傳身教深深影響了他。


(圖片來源:中科院蘭州分院提供)


王濤也將這種執着精神傳遞給了自己的學生。


劉樹林是王濤的研究生,跟隨王濤全程參與了「中國北方沙漠化過程及其防治研究」的973項目。他說實地考察分蘭州往東、往西兩條路線,進行沿途採樣、植被土壤調查,需要採集土壤水分、梯度風速等多項數據,無法自動回傳的數據就需要徒步進入沙漠拿回。每趟線路一次要走將近20多天,每個人每年累加起來的調查天數達到60餘天。因為路程遠、吃住困難,他們就住在牧民、老鄉家裡。「冬天進沙漠最好,夏天高溫烤、呼吸困難,春天風大吹得滿嘴都是沙子。」野外調查的艱辛是常人難以想象的。


30多年來,王濤帶領他的團隊致力於中國北方沙漠環境與荒漠化過程研究,不斷攻克中國北方日益嚴重的土地荒漠化難題,足跡遍布全國各大沙漠、沙地和沙漠化區域,為了解沙漠積累了大量「中國經驗」。


沙暴預防,關乎民生


自上世紀九十年代以來,中國北方頻遭大風和沙塵暴襲擊,幾乎每年開春之際我國北方各地都會出現不同程度的沙塵暴天氣,這其中,最讓人印象深刻的莫過於2000年初,那場肆虐首都北京的「黑風暴」。


這場世紀之交的沙塵暴發生后,甚至有人開始談論「沙漠離北京多遠?北京若干年會被沙漠吞掉?」這樣的話題,沙漠化研究也成了學術界關注的一個焦點。


沙塵暴是土地沙漠化的後果之一,土地沙漠化后植被稀疏,不能有效地保護土地,風力直接作用於地面,裸露疏鬆的沙塵物質被吹揚到空中,就是沙塵暴。同時,沙塵暴過程又是土地沙漠化的突發過程。王濤曾在回答記者採訪時說:「隨着我國北方存在大範圍的乾旱化趨勢,沙漠化是在嚴重發展過程中。但是必須指出,北方的乾旱並不主要是氣候變化的結果。北方的乾旱主要是經濟發展,工、農業用水增加,江河、湖泊幹了改抽地下水,長期超采使地下水位愈來愈深,整個環境乾旱化。」


(圖片來源:中科院蘭州分院提供)


王濤認為,沙漠化問題不要僅僅盯着北京,而應當將目光轉向內蒙古草原沙漠化的發展,那裡沙漠化土地吹出的漂移塵土物質是春天經常會影響北京,乃至中國北方大部分地區大氣質量的浮塵的主要來源。


歷史上,位於內蒙古額濟納旗境內的東、西居延海,曾經水草豐美,綠樹紅花,商旅弦歌不絕,詩人唱和留連。但由於為之提供水源的黑河流域過度開墾,生態惡化,而使東、西居延海入水量大減,自上世紀60年代以來相繼乾涸,並成為我國北方有名的「沙塵走廊」。此外還有甘肅省著名的沙漠綠洲民勤縣,也因祁連山生態惡化,造成每年進入全縣的地表水由上個世紀50年代的5.9億立方米,降至現在的1億立方米,全縣94%的土地已經荒漠化,過去的「沙漠明珠」如今成為我國四大沙塵暴發源地之一。


(圖片來源:中科院蘭州分院提供)


面對環境上的巨大壓力,國家希望由中科院寒旱所來承擔全國沙漠化土地的監測與評估工作,用統一的標準判定我國沙漠化的發展狀況。


根據「中國北方沙漠化過程及其治理研究」973項目的動態監測結果,沙漠化的態勢,一是農牧交錯帶由於施行「退耕還林(草)」,注重調整人地關係,沙漠化發展趨勢得到抑制,出現區域性逆轉;二是北方草原牧業地區,草畜矛盾加重,草地嚴重退化,沙漠化呈現加重發展趨勢;三是西北綠洲農牧業地區,水資源短缺的矛盾也在繼續發展,沙漠化從內陸河下游向中上游發展。


2001年8月31日,第九屆全國人民代表大會常務委員會第二十三次會議通過了《中華人民共和國防沙治沙法》,從2002年1月1日起執行。到2004年,僅內蒙古自治區就退耕土地3504萬畝,對緩解土地壓力,恢復人與自然和諧起到重要作用。


隨後,沙漠化地區生態修復事關國家區域生態安全的重大問題。2005年9月8日,《國務院關於進一步加強防沙治沙工作的決定》就明確要求「加強防沙治沙基礎科學研究和應用技術研究」,「科學開展土地沙化監測工作」。


2006年,在北京舉行的「第八屆國際乾旱區開發大會上」,因其在土地沙漠化、沙漠化問題、沙漠化等議題上的突出貢獻和全球眼光,王濤當選為國際沙漠研究協會(IDRA)主席。


「沙進人退」到「綠進沙退」的歷史性轉變


現實中,能夠孕育新生命的綠洲具有生態系統的脆弱和易變等特性。歷史上各種原因造成的水源枯竭、河水斷流、土地沙漠化及土壤鹽漬化、植被毀滅,往往導致綠洲遷移。我國西北地區5%左右的綠洲供養着95%的乾旱區人口,綠洲的穩定可持續發展非常重要。 


2009年起,王濤作為首席科學家實施了他的第二個國家973項目——「乾旱區綠洲化、荒漠化過程及其對人類活動、氣候變化的響應與調控」。


據王濤團隊的監測評估,2010年我國西北乾旱區綠洲的總面積約為21萬平方公里,約佔乾旱區總面積的7%。其中,人工綠洲約11萬平方公里,是乾旱區2700萬人生活和從事生產活動的區域,也是西北開發的根基之地。 


經過又一個5年的持續研究,王濤團隊在乾旱區綠洲化、荒漠化特徵及其時空分佈,綠洲化、荒漠化的驅動機制等方面獲得了開拓性進展,並在綠洲化、荒漠化變化趨勢及環境效應綜合評估的基礎上,完成了綠洲化、荒漠化調控對策與管理方案。


「風蝕、水蝕和生物多樣性退化背景下的人為活動,是造成乾旱、半乾旱地區荒漠化的主要原因。」王濤說,「現在我國北方一些地區千年前的古老長城已被黃沙淹沒,植被破壞非常嚴重,居住在這裡的人們常年遭受風沙侵襲,受影響人口大約有3億人,每年造成的經濟損失高達540億元。」


沙漠化治理是世界難題。傳統的沙漠化土地治理生物措施重視植被覆蓋度增加,忽視生態系統其他要素,如土壤水分、養分等與植被的相互關係,導致一些治理措施相對簡單,生態系統不能協調發展。而沙漠化土地治理的物理和化學措施由於忽視了沙漠化地區社會和經濟效益,其可持續性也受到質疑。


「要想讓沙漠變綠必須先穩住沙丘。」王濤介紹起了生物防沙治沙的辦法——「草方格」固沙治沙原理。


固沙防沙的「草方格」(圖片來源:中科院蘭州分院提供)


「這是沙漠科技人員的創舉,首次出現在沙坡頭沙漠研究站。他們用草方格固定沙丘,再種植紅柳、梭梭、檸條等沙生植物。這些年隨着三北防護林工程的實施和三江源一期、二期工程有序推進,沙漠地區的人們不斷用麥草、稻草在流動沙丘上扎設成草方格沙障,這不僅可以防風固沙,還能夠截留降水,草方格也被外界讚譽為『中國魔方』。」


實際上,草方格最早應用於我國第一條沙漠鐵路包蘭鐵路的建設中。在寧夏沙坡頭地區火車穿越了騰格里沙漠,在科技工作者和當地群眾的共同努力下,麥草方格編成的巨網最終成功縛住了「沙龍」。沙坡頭因此被稱為「草方格的故鄉」。如今,一把鐵鍬,一捆麥草,一片草方格,沙坡頭實現了黃沙變綠洲的嬗變,騰格里沙漠中神奇地出現了一條連綿延伸的「綠帶」。


在騰格里沙漠中連綿延伸的「綠帶」(圖片來源:中科院蘭州分院提供)


在談及對西北地區沙漠化及防沙治沙經驗時,王濤說:「西北乾旱地區水資源短缺,關鍵問題在於對水資源的調控、人類活動的管理,我們對西北山區、綠洲區、荒漠區進行了劃分,給出了不同尺度上管理模式與人類活動調控的方案。比如,一地應該設立哪些功能區,採取保護還是開發利用的方案等。」據此,王濤和他的團隊給國家和地方政府提供了多份諮詢報告。


從曾經的「風沙逼近」,到現如今綠色屏障不斷加固,在中國西北版圖上,黃色中的綠色由一點點、一絲絲,逐漸變成一塊塊、一片片,防沙治沙工程取得了令世界驚嘆的歷史性偉大成就。沙漠和人類的關係,實現了由「沙進人退」到「綠進沙退」的歷史性轉變。


實現「綠水青山」 需要科技力量


我國沙漠與沙漠化土地分佈廣泛、風沙災害非常嚴重。為解決防沙治沙關鍵科學和技術問題,王濤帶領他的團隊又實施了多項科技支撐、自然基金和省部級項目,在風沙災害的理論創新、技術研發、治理模式等方面取得了一批突破性的成果,建立了防沙治沙恢復生態學、發展了風沙防治工程學,研發了多項風沙災害防治的關鍵技術,成功解決了青藏鐵路和蘭新鐵路沿線、敦煌莫高窟頂等的風沙災害、月牙泉風景名勝區保護和北方風沙區植被穩定建植等難題,取得了顯著的生態和社會經濟效益。其成果為國家防沙治沙工程建設提供了重要科技支撐。王濤以第一獲獎者和他的團隊以「風沙災害防治理論與關鍵技術應用」的成果獲得2018年國家科學技術進步二等獎。


(圖片來源:中科院蘭州分院提供)


2013和2014年,王濤被聘為聯合國防治荒漠化公約(UNCCD)第三屆科學大會科學顧問委員會(SAC)和科技與政策協調委員會(SPI)委員,為我國沙漠與沙漠化科學在國際上爭得了話語權。作為聯合國環境署和中科院「國際沙漠化防治研究與培訓中心(ICRTDC)」的主任,他主持了十多次聯合國環境署(UNEP)、發展署(UNDP)和中科院等委託的「國際沙漠化研究與治理培訓班」,為30多個受沙漠化和風沙災害嚴重影響的發展中國家培養專業人才230人,將中國技術與經驗推向國際。


作為大會主席成功承辦了第8屆(2006)和第11屆(2013)國際乾旱區開發大會(ICDD)及多次雙邊和多邊國際學術研討會,獲得了包括國際乾旱區開發委員會(IDDC)「突出貢獻獎」、蒙古國科學院「榮譽博士」和中國科協「全國優秀科技工作者」在內的多項榮譽和表彰。


(圖片來源:中科院蘭州分院提供)


種種獎項和榮譽,是王濤幾十年如一日堅持科研,使中國沙漠與沙漠化研究成果在國際上獲得認可的體現,也是對王濤踐行國家號召,將科研目光聚焦祖國需要,將論文寫在祖國的大地上的最佳褒獎。


2012年11月召開的中共十八大,首次把「美麗中國」作為生態文明建設的宏偉目標,把生態文明建設擺在了中國特色社會主義五位一體總體布局的戰略位置。「綠水青山就是金山銀山」理論為中國當下樹立正確的發展思路,確立科學合理的發展方式提供了清晰的方法論。


在王濤主持帶領下的中國科學院西北生態環境資源研究院,積極響應地方政府需求,進一步加強了對祁連山生態環境的研究和修復。由王濤組建帶領的科研團隊多次深入祁連山腹地進行科研調查,主持完成的《祁連山生態保護與修復的現狀問題與建議》、《對確保祁連山和全省生態保護紅線「能落地、守得住」提出生態保護紅線劃定與管控的建議》等報告得到了甘肅省政府的重視。2017年6月26日科研團隊參與的《祁連山國家公園體制試點方案》在習近平總書記主持召開中央全面深化改革領導小組第三十六次會議上審議通過。


2019年3月7日下午,習近平總書記參加十三屆全國人大二次會議甘肅代表團審議時,作為8個代表之一,王濤向總書記彙報了「祁連山生態環境保護與治理」,並提出祁連山人工增雨和在甘肅率先組建綠色金融機構的建議。總書記要求「對代表們的意見和建議,有關部門要認真研究吸收」。


「善待沙漠,善待環境,就是善待人類自己。我們希望通過研究沙漠改善自然環境,服務國家,造福人民。」對王濤而言,研究沙漠已融入了他的生命。他已經把35年的時光和心血聚焦在了沙漠與沙漠化研究領域,在他眼中沙漠不再是令人望而生畏、肆虐的「沙魔」形象,而是可親、可感、可控、可用的生態資源。


對於他自己來說,將半生所學傾注在他所熱愛的沙漠上,既是對前輩教誨「利國利民」的傳承,又是他報效祖國,不忘初心,體現自身價值的所在。


參考資料:

1.謝曉玲,《探尋荒漠化治理的「中國經驗」》,甘肅日報2018年9月25日;

2.扈永順 張文靜,《王濤的沙海情緣》,瞭望新聞周刊2018年9月14日;

3.郭姜寧,《沙漠專家王濤研究員呼籲:防治沙漠化應從三大領域攻關》,科技日報2000年10月28日;

4.李伯陽,《寒旱所所長王濤當選國際「沙協」主席》,蘭州晚報2006年4月28日;

5.王進東,《加快我國綠洲研究與管理刻不容緩》,科學時報2010年10月26日;

6.郭姜寧 馬松堯,《沙漠化生態修復任重道遠》,科技日報2006年5月17日;

7.李麗 王晶,《情注沙漠終不悔》,中國科學院蘭州分院官網http://www.lzb.cas.cn/zt/40kxdct/fyrw/201806/t20180615_5027367.html;

8.張志山 陳治理,《與沙漠為戰靠種樹就夠了嗎?當然不是!》,科學大院 2018年4月17日 https://mp.weixin.qq.com/s/k03JEedCCoyQFYDL2c214A?;

9.王立朝,《科學認識我國北方沙漠化和沙塵暴》,科學時報2001年9月6日。


本文來自微信公眾號:科學大院(ID:kexuedayuan),撰文:汪寧寧、王晶、宋華龍

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