【中国科学报】三江站:构建黑土生态安全屏障

科研人员在做野外监测。受访者供图

  白天穿着迷彩服和皮靴,到湿地里挖土、采样,傍晚回到实验室对采集的样品做进一步分析处理……

  在黑龙江三江沼泽湿地生态系统国家野外科学观测研究站(以下简称三江站),科研人员日复一日、年复一年地开展定位观测采样试验,为沼泽湿地生态过程、区域沼泽湿地资源保护、区域生态与环境安全管理等研究提供科学支撑平台。

  三江站副站长、中国科学院东北地理与农业生态研究所(以下简称东北地理所)研究员郭跃东告诉《中国科学报》:“这些年来,三江站在开展湿地农田生态系统水资源保障方面工作的同时,从水资源的优化配置等生态安全保障方面支撑了黑土地的保护与利用。”

  我国第一个沼泽湿地生态站

  据了解,东北黑土区内湿地广泛分布,仅国家级湿地自然保护区就有20多处,并有10余处湿地被列入国际重要湿地名录。三江站就处于这些重要湿地的环绕中,最近的是洪河保护区,周围还有三江、七星河、东方红、珍宝岛、兴凯湖。

  三江平原是我国最大的淡水沼泽湿地分布区之一,地势低平,降水多集中在夏秋两季,气候冷湿、土质黏重、地表水下渗缓慢,季节性冻融促使地表长期过湿,积水过多,形成大面积沼泽水体和沼泽化植被、土壤,构成了独特的沼泽湿地景观。

  曾经的三江平原因“北大荒”而出名。20世纪50年代人们在三江平原上进行大规模开垦后,建设了许多大型国营农场,“北大荒”也随之变成“北大仓”。与此同时,三江平原地区生态环境受到一定程度的破坏,气候条件恶化、旱涝灾害增加、珍稀动植物减少。

  20世纪70年代末,为了推进自然湿地的保护,东北地理所研究员刘兴土(2007年当选为中国工程院院士)为黑龙江省调查和规划了三江平原第一个沼泽自然保护区(洪河自然保护区),它也是国家级湿地自然保护区和国际重要湿地。

  随后,刘兴土和同事们共同建立了我国第一个沼泽湿地生态站——三江平原沼泽湿地生态站(即现在的三江站),进一步推进我国沼泽湿地研究由考察步入定位研究阶段。2005年,三江站成为国家野外观测研究站。

  郭跃东介绍,三江平原地区的土壤类型主要有黑土、白浆土、草甸土、沼泽土等,以草甸土和沼泽土分布最广。这里的湿地与农田系统交错分布,所以湿地对东北黑土地的生态保护和可持续利用有重要作用,包括防止土壤侵蚀和土地荒漠化,净化农业面源污染,蓄水调洪、补充地下水、改善水循环,调节局地气候增加碳汇等。

  这也是当年选址和建站的原因。黑土地需要生态安全保障,农业水土资源需要优化配置,切实发挥湿地、森林、草地生态系统的生态保障功能。

  提升黑土区湿地生态效益

  近年来,我国东北地区湿地生态系统由于受垦殖、排水、资源侵占等人为干扰,造成了普遍性的结构退化、功能下降。

  “以自然恢复为主,人工恢复为辅。”本着这样的湿地恢复原则,三江站湿地管理与恢复学科组科研人员集成植被快速恢复技术、栖息地功能提升技术、多梯度生境构建技术、水文连通等近自然恢复技术,并将这些技术有机整合后,在松嫩西部湿地集中区和三江平原先后开展了湿地恢复技术示范与推广工作。

  “截至目前,这些地区植被盖度达到70%,提高了30%,生物量提升60%。”郭跃东表示,湿地植被恢复技术在松嫩平原扎龙湿地、莫莫格湿地、向海湿地建立了53000 公顷恢复示范区,在三江平原洪河湿地、三江湿地建立了植被恢复示范区20000 公顷。

  其中,莫莫格湿地恢复后,白鹤食源植物增殖40%,停歇时间由平均40多天延长至70多天,种群数量增加至3800只,占全球白鹤数量的98%以上,退化湿地恢复的生态效益显著增加。

  与此同时,东北地理所依托三江站、兴凯湖站等湿地生态系统国家野外台站,在黑土地的安全屏障方面开展了大量的监测、研究和示范工作。

  比如,针对黑土区湿地生态系统,三江站科研团队开展湿地精准生态补水与农业用水保障的流域水资源综合调控、退化湿地恢复与合理利用技术模式、湿地消纳农田退水工程技术等工作,提炼黑土区湿地综合效益提升对策方案。

  第一部《中国沼泽志》、第一幅《中国沼泽分布图》、第一套《湿地观测规范与方法》、第一个沼泽湿地数据库……三江站科研团队在30多年的观测与研究中,填补了我国多个领域的空白。

  “在这里就是一个农民”

  曾在三江站工作的研究人员笑称:“自己在这里就是一个农民。”正是这一批批自称“农民”的人,在三江站通过观测和试验,积累了大量第一手野外科学观测研究数据。

  20世纪80~90年代,在经费短缺、实验环境恶劣的条件下,三江站站长、东北地理所研究员宋长春利用有限的监测仪器,亲自前往一线采样,获得了很多一手的实验数据,为三江平原地区湿地温室气体排放及其对气候系统的反馈调节效应研究做出了重要的贡献。

  自从加入碳通量观测网络以后,三江站在站内工作人员的努力下,已实现了多个站点气象和水文数据的实时传输。如今,三江站形成了以三江平原为中心,辐射至大兴安岭、吉林西部及辽河口湿地的网络格局。

  “我们有5套涡度相关系统仪器的数据采集和处理,需要高速的信息传输系统和视频采集系统,以保障大量数据的监控和高效处理。”郭跃东告诉记者,“由于站点间距离遥远,监测项目较为复杂,每年监测数据庞大,仪器维护和数据获取需要进一步自动化。”

  像郭跃东这样长年驻扎在三江站的科研人员还有很多。他们以站为家,通过定点观测和采样分析,先后向国家及省、市政府部门提交关于三江平原水资源合理利用政策及湿地生态保护政策等咨询报告5份,提出缩小三江平原湿地开发规模、加强三江平原黑土区中低产田改造的建议,并被相关部门采纳。

  (原载于《中国科学报》 2021-10-13 第3版 转移转化)

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