中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 中國荒漠生態(tài)系統(tǒng)定位研究網(wǎng)絡(luò)(CDERN,以下簡稱“荒漠生態(tài)網(wǎng)”)始建于?1998?年,為國家林業(yè)和草原局陸地生態(tài)系統(tǒng)野外觀測研究與管理中心管轄。經(jīng)過?20?多年的建設(shè)與發(fā)展,目前由?47?個(gè)野外站(點(diǎn))組成(其中科學(xué)技術(shù)部批復(fù)建設(shè)站點(diǎn)?1?個(gè)、國家林業(yè)和草原局批復(fù)建設(shè)站點(diǎn)?25?個(gè)、高校和科研單位自建站點(diǎn)?21?個(gè))。2012?年,荒漠生態(tài)網(wǎng)與中國科學(xué)院的中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)(CERN)及其他相關(guān)部門的荒漠草地類型生態(tài)站共同組成“荒漠-草地野外站聯(lián)盟”(以下簡稱“荒-草聯(lián)盟”),發(fā)揮各自的平臺(tái)資源優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)荒-草聯(lián)盟框架內(nèi)的科技資源共建共享,優(yōu)勢互補(bǔ),共同拓展發(fā)展空間,提高荒漠生態(tài)系統(tǒng)研究的創(chuàng)新能力和服務(wù)國家生態(tài)建設(shè)的技術(shù)支撐能力。荒-草聯(lián)盟常年開展工作的區(qū)域范圍包括我國北方風(fēng)沙-荒漠區(qū)(含鹽堿、凍融類型)、黃土高原、西南巖溶與干旱河谷、東南紅壤水土流失及典型岸線(河岸、湖岸、海岸)沙地,實(shí)現(xiàn)了我國陸地沙漠、礫漠(戈壁)、石漠、土漠、寒漠等重要荒漠類型的全覆蓋。

中國荒漠生態(tài)系統(tǒng)定位研究網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程及布局

發(fā)展歷程

20?世紀(jì)?50?年代,在我國防沙治沙及沙漠科學(xué)研究的起步階段,第一代從事沙漠研究的科研工作者分別在寧夏沙坡頭、甘肅民勤、遼寧章古臺(tái)、內(nèi)蒙古磴口、陜西榆林、寧夏靈武、新疆托克遜、青海沙珠玉、青海格爾木等地建立了治沙綜合試驗(yàn)站或中心站。同時(shí)期,新中國首批治沙隊(duì)伍(包括沙漠考察隊(duì))、治沙研究所、防風(fēng)治沙林場相繼成立,如中國科學(xué)院治沙隊(duì)、中國科學(xué)院地理研究所沙漠研究室、青海沙珠玉防風(fēng)治沙林場等。

1978?年,當(dāng)時(shí)的林業(yè)部組織編制了《全國森林生態(tài)站發(fā)展規(guī)劃草案》。隨后,在林業(yè)生態(tài)工程區(qū)、荒漠化地區(qū)等典型區(qū)域陸續(xù)布局建立了多個(gè)生態(tài)站。1992?年林業(yè)部修訂了規(guī)劃草案,成立了生態(tài)站工作專家組,初步提出了生態(tài)站聯(lián)網(wǎng)觀測的構(gòu)想,為建立生態(tài)站網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。2006?年,國家林業(yè)局發(fā)布《國家林業(yè)科技創(chuàng)新體系建設(shè)規(guī)劃綱要(2006—2020?年)》,明確提出“根據(jù)林業(yè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)、野外試驗(yàn)和觀測研究的需要,新建一批森林、濕地、荒漠野外科學(xué)觀測研究臺(tái)站,初步形成覆蓋主要生態(tài)區(qū)域的科學(xué)觀測研究網(wǎng)絡(luò)”。2007?年,國家林業(yè)局正式成立“陸地生態(tài)系統(tǒng)野外觀測研究與管理中心”,設(shè)立森林、濕地、荒漠?3?個(gè)生態(tài)系統(tǒng)定位研究網(wǎng)絡(luò)分中心。甘肅民勤站、寧夏鹽池站、青海共和站、云南元謀站?4?個(gè)荒漠站成為首批加入荒漠生態(tài)網(wǎng)的生態(tài)站。2008?年,國家林業(yè)局發(fā)布《國家陸地生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究網(wǎng)絡(luò)中長期發(fā)展規(guī)劃(2008—2020?年)》,中國荒漠生態(tài)系統(tǒng)定位研究進(jìn)入快速發(fā)展階段。截至2019?年?12?月,以國內(nèi)林業(yè)高校、科研院所和規(guī)劃設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)等為技術(shù)支撐,以自然保護(hù)地、沙漠公園、治沙林場等為總部基地的荒漠生態(tài)網(wǎng)框架基本形成。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與布局

我國旱區(qū)面積約?4?520?000?km²,占國土面積47.08%;西南巖溶石漠化區(qū)石漠化面積?120?020?km²,涉及?8?個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)的?455?個(gè)縣,占國土面積的?11.2%。按照“三北”防護(hù)林體系建設(shè)、京津風(fēng)沙源治理、石漠化治理等國家重大生態(tài)工程的宏觀需求,兼顧國家生態(tài)工程效益評(píng)估的需要,荒漠生態(tài)網(wǎng)布局基本涵蓋我國八大沙漠、四大沙地,并統(tǒng)籌考慮我國青藏高原高寒區(qū)及我國西南、東南地區(qū)等特殊區(qū)域環(huán)境,分別在極端干旱區(qū)、干旱區(qū)、半干旱區(qū)、亞濕潤干旱區(qū)、青藏高原高寒區(qū)和特殊環(huán)境區(qū)域(包括巖溶石漠化、干熱河谷和零星沙地)等六大類型區(qū)構(gòu)建生態(tài)站網(wǎng)絡(luò)。

目前,荒漠生態(tài)網(wǎng)已建成國家和局級(jí)生態(tài)站?26?個(gè)(表?1),分布在極干旱區(qū)?3?個(gè)、干旱區(qū)?6?個(gè)、半干旱區(qū)?4?個(gè)、亞濕潤干旱區(qū)?4?個(gè)、青藏高原高寒區(qū)?2?個(gè),同時(shí)在干熱河谷、巖溶石漠化、岸線沙地(河、湖、海、鹽堿)、紅壤丘陵重點(diǎn)侵蝕區(qū)等特殊環(huán)境區(qū)域布局生態(tài)站?7?個(gè)(圖?1)。

中國荒漠生態(tài)系統(tǒng)定位研究網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)

監(jiān)測評(píng)估

構(gòu)建荒漠生態(tài)系統(tǒng)信息平臺(tái)。包括荒漠生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測平臺(tái)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、荒漠區(qū)生態(tài)質(zhì)量狀況監(jiān)測數(shù)據(jù)共享管理平臺(tái)和中國荒漠生態(tài)區(qū)服務(wù)功能公報(bào)平臺(tái)。

服務(wù)國家重要生態(tài)工程的監(jiān)測與評(píng)估。例如:“三北”防護(hù)林體系建設(shè)工程、沙化土地封禁保護(hù)工程、退耕還林(還草)工程、京津風(fēng)沙源治理工程、石漠化治理工程等。

研制觀測設(shè)備,設(shè)立觀測樣地、創(chuàng)新技術(shù)方法。研制了?0—50?m?垂直梯度、10?km?水平梯度沙塵觀測系統(tǒng),并已在民勤站、庫姆塔格站、磴口站和鹽池站等多個(gè)野外站推廣應(yīng)用;2006?年,與中國林業(yè)科學(xué)研究院資源信息所合作在磴口縣南梁臺(tái)設(shè)立首個(gè)1?km²?大樣地,2013?年與中國科學(xué)院植物研究所合作在錫林郭勒盟正藍(lán)旗桑根達(dá)來設(shè)立榆樹稀樹草原?1?km²大樣地,隨后在磴口、民勤、敦煌和庫姆塔格沙漠等地設(shè)立多個(gè)?≥1?km²?的大樣地多塊,東西樣帶超過?1?500?km、跨境樣帶超過?2?000 km。

組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多站同步進(jìn)行野外開放式大型增雨試驗(yàn)。自2008年開始分別在3個(gè)降雨梯度的庫姆塔格站、民勤站和磴口站同步開展增雨試驗(yàn)。

科學(xué)研究

深入開展荒漠生態(tài)學(xué)研究,為解決國家急需的關(guān)鍵生態(tài)學(xué)問題提供支撐。深入開展荒漠生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、格局等長期變化規(guī)律及其互作機(jī)理的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究,揭示荒漠化、石漠化、草地退化和水土流失的發(fā)生和發(fā)展過程及其驅(qū)動(dòng)與調(diào)控機(jī)制,支持生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究和國家重大生態(tài)工程建設(shè),解決一批國家急需的生態(tài)建設(shè)、環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展等方面的關(guān)鍵生態(tài)學(xué)問題,推動(dòng)我國生態(tài)與資源環(huán)境科學(xué)的發(fā)展。開展荒漠化、水土流失等退化生態(tài)系統(tǒng)綜合治理技術(shù)研發(fā),探索不同區(qū)域、不同驅(qū)動(dòng)因素下退化生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)、修復(fù)模式,并在極干旱區(qū)、干旱區(qū)、半干旱區(qū)、亞濕潤干旱區(qū)和青藏高原高寒區(qū)開展示范、應(yīng)用推廣。編輯出版了首部《荒漠生態(tài)學(xué)》研究生教材。

提供生態(tài)環(huán)境科技重大發(fā)展戰(zhàn)略與政策的決策咨詢,為國際履約、國家生態(tài)建設(shè)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)與技術(shù)支撐。在京津風(fēng)沙源工程評(píng)估、“三北”防護(hù)林工程總體規(guī)劃修編、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)墾生態(tài)成效評(píng)估、北方草原防風(fēng)固沙和水源涵養(yǎng)服務(wù)評(píng)估、大敦煌生態(tài)保護(hù)與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略研究、生物碳匯擴(kuò)增戰(zhàn)略研究、新時(shí)期國家生態(tài)保護(hù)與建設(shè)研究、科爾沁沙地全域治理戰(zhàn)略研究、適應(yīng)水土資源條件的區(qū)域林草布局策略等一系列戰(zhàn)略咨詢和工程規(guī)劃中作出了重要貢獻(xiàn)。

開展荒漠植物收集、保存與整理,完成沙漠科考等工作。編輯出版了《荒漠植物圖鑒》,完成了沙漠(含沙地和戈壁)綜合科學(xué)考察和荒漠生態(tài)系統(tǒng)功能與服務(wù)評(píng)估工作,出版了《荒漠生態(tài)系統(tǒng)功能評(píng)估與服務(wù)價(jià)值研究》。

人才培養(yǎng)與科普基地

以荒漠生態(tài)網(wǎng)為支撐,建成我國荒漠生態(tài)系統(tǒng)長期科學(xué)研究基地、人才培養(yǎng)和教學(xué)基地、試驗(yàn)示范基地和公眾科普教育基地。服務(wù)高校、科研院所本科生、研究生野外實(shí)踐;面向社會(huì)各界、各類人群,宣傳普及生態(tài)環(huán)境保護(hù)、修復(fù)相關(guān)知識(shí);為國內(nèi)外相關(guān)科學(xué)研究、學(xué)術(shù)交流、技術(shù)培訓(xùn)提供樣地、數(shù)據(jù)和設(shè)施等共享平臺(tái);展示、推廣生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)的新品種、新技術(shù)和新模式。

主要科學(xué)進(jìn)展

開展沙漠、戈壁綜合科學(xué)考察,填補(bǔ)了我國沙漠科考的最后空白。在科學(xué)技術(shù)部科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)、中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)等計(jì)劃支持下,荒漠生態(tài)網(wǎng)先后開展了庫姆塔格沙漠綜合科學(xué)考察、戈壁綜合科學(xué)考察、庫木庫里沙山綜合考察、沙地綜合考察與編目等,基本摸清了我國的沙情,填補(bǔ)了沙漠和戈壁科考的空白區(qū)。產(chǎn)出了一批專著和圖集等代表性成果,如《庫姆塔格沙漠研究》《庫姆塔格沙漠風(fēng)沙地貌》《中國黑戈壁研究》《庫姆塔格沙漠綜合自然地理圖集》《庫姆塔格沙漠地貌圖》和《中國戈壁分布圖》等。

研究沙漠化發(fā)生、發(fā)展規(guī)律,探索綜合治理中國方案。完成了中國荒漠化生物-氣候分區(qū),并在國家尺度上建立了適用于大范圍荒漠化監(jiān)測與荒漠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架,為全國荒漠化監(jiān)測提供了理論與方法;依據(jù)《聯(lián)合國防治荒漠化公約》標(biāo)準(zhǔn),編繪出《中國荒漠化氣候分區(qū)圖》,明確界定了中國荒漠化的潛在發(fā)生范圍。

集成我國四大典型區(qū)域的荒漠化綜合治理模式,創(chuàng)新性提出了極端干旱沙漠綠洲生態(tài)經(jīng)濟(jì)型防護(hù)體系模式、干旱區(qū)次生鹽漬化土地防治模式。聯(lián)合中國科學(xué)院進(jìn)行半干旱農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)荒漠化防治“三圈”模式,以及青藏高原高寒草原沙化防治模式的創(chuàng)建和示范;在干旱區(qū)水土資源優(yōu)化配置、抗逆性植物種質(zhì)材料選育、鹽漬化土地“三系統(tǒng)”治理、造林密度控制等關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)瓶頸等方面進(jìn)行長期探索并實(shí)現(xiàn)了突破,榮獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)、國家國際科技合作獎(jiǎng)及省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)10多項(xiàng)。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研究和建立的科技支撐。2008年“全國防沙治沙標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)”成立,荒漠生態(tài)網(wǎng)先后牽頭編制20多項(xiàng)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),組織審定50多項(xiàng)各類標(biāo)準(zhǔn),初步建立起一套覆蓋全、質(zhì)量高、宜應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)序列,構(gòu)建了基礎(chǔ)術(shù)語、觀測評(píng)價(jià)、治理修復(fù)、開發(fā)利用等多維度標(biāo)準(zhǔn)化體系框架;低覆蓋度治沙技術(shù)解決了長期困惑干旱區(qū)造林密度的難題,以此成果為依托,修改完成了新版《造林技術(shù)規(guī)程》國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 15776-2016);積極推進(jìn)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)荒漠化防治標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的設(shè)立事宜,積極向國際推介?4?項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),落實(shí)“標(biāo)準(zhǔn)走出去”戰(zhàn)略,增強(qiáng)我國在該領(lǐng)域國際社會(huì)的話語權(quán)和主導(dǎo)地位。

未來發(fā)展

通過創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、資源整合、以用促建,荒漠生態(tài)網(wǎng)將進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)、科學(xué)布局、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范運(yùn)行。到2030年,規(guī)劃建成包括100個(gè)左右的生態(tài)站(點(diǎn))、涵蓋多種景觀類型(如石漠、礫漠、沙漠、泥漠、鹽漠、寒漠等)的荒漠生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測、共享、服務(wù)公共平臺(tái)。面臨新時(shí)代發(fā)展機(jī)遇,荒漠生態(tài)網(wǎng)的發(fā)展面臨轉(zhuǎn)型,未來將加強(qiáng)與各部門的聯(lián)合共建,共享科技資源,協(xié)同創(chuàng)新,再上新臺(tái)階。

提升野外觀測技術(shù),擴(kuò)大觀測試驗(yàn)范圍。發(fā)展宏觀“地面、無人機(jī)、衛(wèi)星遙感”天-空-地立體觀測,微觀“動(dòng)物、微生物甚至病毒、支原體等生物觀測”分子測序,精準(zhǔn)“基因-細(xì)胞水平、初級(jí)生產(chǎn)者、頂級(jí)群落、旗艦物種的全食物鏈”示蹤技術(shù),提升野外觀測能力,提高觀測精度;拓展調(diào)查樣地和樣帶,從普通樣地拓展到大樣地(1 km²)、超級(jí)大樣地(10km²)和超長大樣帶(1 000—2 000 km²)。

優(yōu)化荒漠生態(tài)網(wǎng)的布局,拓展野外站的研究尺度。研究對(duì)象的尺度轉(zhuǎn)換與擴(kuò)大,從站點(diǎn)、基地(如保護(hù)地、荒野、林場)、局地、生物氣候區(qū),從流域、自然區(qū)域、經(jīng)濟(jì)區(qū)域充分研究,在問題導(dǎo)向下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)頂層設(shè)計(jì),補(bǔ)充建設(shè),完善網(wǎng)絡(luò)。

面向國家和地方重大需求,發(fā)揮行業(yè)優(yōu)勢,聯(lián)合中國科學(xué)院開展全面科技合作。以“野外站聯(lián)盟”為紐帶,發(fā)揮國家林業(yè)和草原局生態(tài)站“地域性廣、面向?qū)嶋H問題”、中國科學(xué)院“綜合性強(qiáng)、面向科學(xué)前沿”各自的平臺(tái)資源優(yōu)勢,在加強(qiáng)院局聯(lián)合的基礎(chǔ)上,注重林-草、沙-草、林-草-沙融合的有機(jī)聯(lián)系,加強(qiáng)互作機(jī)理和機(jī)制的研究;建立合作長效機(jī)制,共同為國家或行業(yè)需求發(fā)揮野外站的獨(dú)特作用。

(作者盧琦,中國林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所所長;李永華、崔向慧,中國林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所;楊自輝、馬全林,甘肅省治沙研究所;辛智鳴、 羅鳳敏、 郝玉光,中國林業(yè)科學(xué)研究院沙漠林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心。《中國科學(xué)院院刊》供稿 )

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