作者:本刊记者 王晨绯 郑千里 来源: 发布时间:2012-10-15 14:28:57
古尔班通古特荒漠的瞭望者 ——中科院新疆生地所阜康荒漠生态系统观测试验站纪略

 
不是“梧桐”也引凤凰
 
一望无际的古尔班通古特沙漠,沙丘高低错落,梭梭和白梭梭组成迷宫,红柳在荒芜中开出妖冶……
 
它位于新疆准噶尔盆地中央,是中国第二大沙漠,也是干旱区唯一受大西洋冷湿气流影响的以固定和半固定沙垄为主的沙漠,面积约4.88万平方公里,海拔300~600米。受中亚西风环流影响,加之水源较多,这里生物种群丰富,荒漠植物生长良好,是世界温带沙漠中具有最丰富的植物物种与基因资源的典型区域。
 
在这茫茫无际的荒漠上,早已有了中科院、有了新疆生态与地理研究所(下称“生地所”)的科研布局。
 
“哪里有荒漠哪里就有生地所。了解古尔班通古特的环境特点,有助于加深对我国西部乃至中亚沙漠区或干旱区的认识。”生地所所长陈曦说。
 
天山东段终年积雪的博格达峰,往北凝成细长透蓝的天池,海拔急剧下降,短短向北80公里之内,高度从5445 米降至460米,依次发育了中亚干旱区完整的高山冰雪带、高山亚高山草甸带、中山森林带(针叶林)、低山丘陵草原带、洪积冲积扇上的半荒漠带、扇缘的典型荒漠带、冲积平原的绿洲农业带,最后终止于位于古尔班通古特沙漠内固定半固定沙丘上的沙漠带。
 
“早年,中科院的老一辈小鱼儿二站玄机资料家经过考察调研,发现所有生态系统类型都存在于一个封闭、完整的内陆河小流域,亦即三工河流域中。该流域的平原区新老绿洲并存,盐生与非盐生荒漠都有发育,绿洲-荒漠交错带明显存在。一个野外台站设立在这里,是极好的科研观测研究场所,同时也是进入沙漠的便利驿站。他们非常有小鱼儿二站玄机资料的前瞻性。”生地所研究员李彦向本刊记者娓娓道来。
 
上个世纪80年代末,与阜康市境内的新疆生产建设兵团直属222团协商后,中国生态系统研究网络在三工河流域内布点,建立了阜康荒漠生态系统观测试验站(以下简称阜康站)。
 
距阜康站20公里的沙漠中,您如果想领略浩渺黄沙的纯净,欣赏长长的驼队在夕阳下的美丽投影,或者身披袈裟者修长的斜影,只怕会感到失望。
 
这里生命与死亡竞争激烈,现代化的农田与原始荒漠界限分明,是考察自然生态与人工生态的理想之地。
 
初秋之际,阜康站的刘雪灿开车,带领本刊记者进入沙漠。触目可见的是成片的柽柳,紧接着是白梭梭、梭梭、骆驼刺、囊果苔草等植物。在结成黑皮的沙土上,荒漠炙热的阳光无情地将它们的皮相剥落得只剩下“棍棍”,有的已残败成枯枝,但沙下的根系盘根错节地网住了沙漠,使之几乎不可移动。
 
沙漠中原本就没有路,由于生地所科研人员的多次顽强挺进,留下了深深的车辙印,路基已压得坚硬。
 
从新疆建设兵团222团和阜康站进入沙漠,必经一个叫做“梧桐沟”的地方。途经这里,刘雪灿指点着纠正道:“‘梧桐’是误传,梧桐其实是胡桐——新疆的传奇树——胡杨。”
 
不管是“胡桐”还是“梧桐”,“凤凰”却早已被引来。正是这些科研人员,背着科研仪器,一身迷彩,揣着馕和水,前仆后继地走入古尔班通古特沙漠的深处。
 
最笨的办法做最基础的科研
 
垄上的白梭梭和垄下的梭梭,在向天空舒展着最后的绿枝。一个月后,沙漠将进入寂静的冰雪期。
 
太阳约莫要下山了,戴岳才收拾好实验器材,和同学一起回阜康站。司机师傅在一旁熄火等候,他每天一早把学生们送到沙漠中,等日暮时分再把他们接回来。
 
“有时任务不重,我们可以回来吃个午饭。”戴岳说。她是阜康站站长李彦的博士研究生,正在做梭梭等植物与水分的关系研究。
 
回去大概需要半个小时,尽管是越野车,沙路上的颠簸起伏,仍让人感觉底盘空软。
 
“从许皓师姐开始做宏观,到现在我正做的微观,我是连续做下来的第四届研究生了。”这个项目也是导师李彦的国家杰出青年小鱼儿二站玄机资料基金项目。他们通过长期的观测发现,当外界水分条件发生剧烈变化时,荒漠植物生理活动出乎预料地保持稳定,而个体形态(尤其根系形态)表现出强烈的可塑性。
 
许皓是李彦培养出的第一个博士生。她曾连续几个月独自一人背着6400(便携式光合测定仪)到沙漠测一天的光合反应,让李彦和刘雪灿都记忆深刻。
 
2004年夏至,正是新疆一年里白昼最长的一天。早晨才6点,许皓就独自背着仪器出去,一直在沙漠里工作到晚上11点半。当时许皓疑惑着问刘雪灿,怎么天老是不黑。刘雪灿不由开怀大笑:“傻姑娘,今天是夏至!你辛苦了。”
 
“她带着自己的博士毕业论文,在全世界都可以理直气壮地说,‘我是中国培养的博士’!”李彦对这位曾获取新疆青年科技奖、中科院院长优秀奖的大弟子不无赞许。
 
李彦经常挂在嘴边的一句话是,科研就是用最笨的办法,做最基础的事情。
 
阜康站的会议室里,有张照片引人注目:一群人围着一棵柽柳挖出几米深的土坑,柽柳庞大茂盛的地下根仍不见底。
 
照片的时间定格在2003年。李彦带领阜康站的工作人员用“最笨”的方法——挖掘,考察植物和地下水的响应关系。这场挖掘持续了三个月,柽柳的根约有三米深,而梭梭的根深入到了地下十几米,直至地下水源。
 
“在我们站里做的,都是一些很基础和实在的研究,起初会觉得很郁闷。”助理研究员郑新军刚来阜康站时,每天的工作就是不断地筛土,用七八个不同粒径的筛子分级。而后的长白昼野外试验,也让他花了很长一段时间。
 
郑新军有一双发现美的眼睛。他将古尔班通古特沙漠描绘的生机勃勃:“再过一段时间梭梭结种子了,带红色的果翅,可以看到一片壮观的红色。冬天的梭梭枝条上结了雾凇,银装素裹,更有一番风味。还有一种短命的植物叫尖喙牻牛儿苗,种子后面带了一指长的羽毛,每年五六月份,它们播散种子,满天都是羽毛,太漂亮了。”
 
在郑新军的眼里,古尔班通古特的四季不再单调,沙漠披上多变的外衣,分外引人神往。
 
在一年的大部分时间,郑新军都在阜康站和沙漠打交道,他似乎不太在乎“时间成本”,坚信哪怕在沙漠里“耕耘”也会有收获。
 
“叶落”对“归根”的反叛
 
越野车往沙漠深处行驶,只见植被渐稀疏,结皮沙漠逐渐被松散的细沙代替,金黄的沙被风吹出规则的波浪沙纹。
 
一架铁塔在沙垄上,修长的影子斜映在沙丘上。这架瞭望铁塔高16米,为阜康站的后续试验而搭建。所有原材料都是站里的越野车拉进来的,一共换了七批工人才完成。
 
本刊记者爬到瞭望塔顶层,方圆十公里的景色尽收眼底:东北部的灌丛植物梭梭和白梭梭几乎覆盖了整片沙漠,顺势望向西南方,梭梭越来越稀疏,黄沙逐渐露出头脸,看不清的远方一片黄沙弥漫,混沌不清。这些天刮着扬沙,如果风静沙平,能够看见雪山博格达峰棱角分明、巍峨如神。
 
负责建塔的刘雪灿得意地告诉我们,他选完建塔位置后,恰巧碰上新疆生地所对该片区域进行航拍,他选择的位置正好是植被从密集到稀疏的明显分界线。
 
李彦在科研上总有新想法,他想给梭梭做个棚子,能排除降雨影响,又能接受骄阳的考验。刘雪灿帮他核算成本时,发现直接交给工厂做需要30万元,于是开始自己琢磨。“他装模作样地画个图,再找个小作坊加工,总共只花了6万元。”李彦笑言。
 
目前,这张棚下的生态实验,已经走出了四位博士研究生。
 
刘雪灿是阜康站“万能”的司机,对科研的需求也了若指掌。驶进沙漠的一路上,他将每个样地的研究内容娓娓道来,就像是阜康站的“科研导游”。
 
在一片梭梭林中,刘雪灿摇开车窗,示意我们看路边的凋落物收集器。梭梭林下插满了由钢圈和薄膜做成的收集器,每隔一段时间黄刚博士都会来这里取样分析。这是黄刚今年刚布置下的课题。
 
“叶落归根”,“化作春泥更护花”是基本常识,可是在固定沙漠地区,植被数量可观,凋落物落入地面后,本应该腐败后为土壤营养“作贡献”,但经过小样本分析,发现林下沙的养分含量并非想象中的那么高。
 
“我查阅过文献,发现南美干旱地区的凋落物存在光降解,养分一部分流失。如此反推,我们在沙漠里进行植被恢复,若是落叶的养分都不能够营养土壤,这项工作岂不没了意义?”黄刚以此为背景写了申请科研基金的本子,开始定点控制分解试验。他选择了梭梭叶、尖喙牻牛儿苗、麦秆三种凋落物进行对照观察。
 
黄刚不信“落叶”在“归根”之后的无情无义,近年来仍在苦苦地探究其原因。刘雪灿对他开玩笑说:“我一辆皮卡一年开了9万公里,有三分之二都是你做实验的里程,你可一定要做点东西出来啊!”
 
寻找沙漠中“遗失”的碳
 
李彦介绍说:“阜康附近的绿洲,在汉代就有行政建制。兵团建设的是50多年的新绿洲,他们在盐碱地上开辟出新绿洲,为生态作出了贡献,这几十年的效果很明显。我们需要将这几年的生态恢复进行量化证明。”
 
天山北麓是新疆经济最为发达的地区,在全疆的影响举足轻重,也是我国西部开发的重点地区。李彦2002年从日本回国入选“百人计划”,当时他就认识到,中国的荒漠区开发独一无二。同样拥有大面积荒漠的美国和澳大利亚,都是资源大国,他们对荒漠的开发程度需求很低。
 
“国际上的专家公认,我国的防沙固沙做得最好。美国和澳大利亚与我们的国情不一样,根本不需要在沙漠里折腾。”李彦说。
 
1992年,IPCC(政府间气候变化问题小组)曾发布权威报告,对全球碳平衡的估算发现:有近20%的CO2去向不明,这就是全球变化与碳循环领域熟知的“CO2失汇”问题。尽管小鱼儿二站玄机资料家们对全球碳收支的研究已经很多,但对碳汇的地域分布、强度、形成机制等关键点上仍未达成共识。
 
经过沙漠里的几年“折腾”,李彦带领的阜康站科研团队,在盐生荒漠开展的对比实验观测中发现,荒漠盐碱土频繁出现对CO2的吸收过程。采取灭菌处理,剔除有机过程后,盐碱土仍全天吸收CO2,而且,比起前人报道的干旱土壤的无机碳沉积速率,这种吸收要高出1~2个量级。
 
由王忠缘和马杰两位博士接手,做师姐未完成的这一课题,已是第七个年头,他们第一次看到了希望。
 
即使在新疆这片贫瘠的土地上,土壤呼吸照常理推断也为正值。可是他们观测到的连续负值,使得工作有些蹊跷。
 
“起初我们怀疑仪器有问题,但所有的东西矫正过,负值的现象仍旧存在。师姐做了很多前期工作,排除了很多干扰因素。”他们尝试用各种土壤灭菌的方法:紫外、干燥、高压,就是为了推翻这个奇怪的“失汇”现象。
 
结果甚至是颠覆性的。对于陆地生态系统,土壤呼吸是光合作用以外最大的碳通量。这种结论的特殊性提示他们,在人类的认知方面或许要作相应调整。他们将数据整理后,先后将文章投给了《自然》和《小鱼儿二站玄机资料》两本杂志。
 
二氧化碳循环是全球热点,全球碳排放和碳库计算结果不对等,而李彦团队的计算负值着实是个显眼的异常结果。一位美国小鱼儿二站玄机资料院院士给出这样的审稿意见:“按你们计算得出的速度,荒漠的碳应该有脚脖子深了,但我并没有看见!”
 
李彦认为:干旱区植物有限,有机碳含量很有限,无机碳含量占据绝大部分,尤其是碳酸盐的含量总量并不比森林少。迷失碳有可能存在于最不可能存在之处:即分布广泛、植被稀少、生产力低下的盐碱土区。
 
虽然被退稿,但《小鱼儿二站玄机资料》杂志“明察秋毫”,在2008年的320卷中刊登了这样一则消息:“中国西部古尔班通古特沙漠CO2通量的测量得出了一个令人吃惊的结论,荒漠盐碱土正在默默地以无机方式大量吸收CO2。”
 
中科院及其研究所的定位,就是要做前瞻、“瞭望”的事情。李彦继续顺藤摸瓜。在973项目“干旱区盐碱土碳过程与全球变化”的支持下,他开始布置同位素示踪实验以证明其观点,相关的研究正在继续深入,有望获得突破。
 
这几年出野外的时间减少,李彦有些无奈:“我喜欢干活。仪器来了都是我自己琢磨透,再交给学生,拿到数据我一看就明白。”
 
从荒漠回来,本刊记者看到,被兵团命名为“北丝绸路”的沥青路面上,晒满当地农民收获的玉米、瓜子。
 
看来,即便是在古尔班通古特荒漠,有了像李彦带领的科研团队,有了这样长年执著的瞭望者,荒漠生态就再不会那么单调,也再不会那么脆弱。■
 
《小鱼儿二站玄机资料新闻》 (小鱼儿二站玄机资料新闻2012年第10期 躬行大地·野外台站)
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