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大涼山的生態研究破“圈”試驗

2022年04月26日07:19 | 來源:四川日報
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原標題:大涼山的生態研究破“圈”試驗

數億年前的岩石會影響山坡上的玉米產量﹔土壤不隻“土黃”,它的豐富多彩遠超你的想象﹔地下水資源分布不均,越過一個山頭,庄稼長勢就會完全不同﹔看不見的微生物,正在塑造全球碳循環……

我們生活的大自然是岩石圈、土壤圈、水圈、大氣圈、生物圈等相互作用的結果,每一個圈都自成體系,又和其他圈發生著千絲萬縷的聯系。

單一圈的研究,科學家們做過很多,但想要系統集成為“連環圈”,打破現有的閉環,破“圈”再融合,還屬於跨界研究的熱點領域。

2019年,自然資源部中國地質調查局在全國不同區域分別選擇了五個代表性點位,開展生態地質調查,其中西南地區的代表就是四川的大涼山區。

時隔三年,大涼山區生態研究破“圈”了嗎?有哪些研究新發現?近日,記者來到負責大涼山區生態地質調查項目的中國地質調查局成都地質調查中心(以下簡稱“成都地調中心”)一探究竟。

破什麼圈?

打破單一要素圈,串成生態系統圈

如果把生態環境當成一個人,山、水、林、田、湖、草、沙、冰等要素就像人體的器官,當出現環境污染、生態破壞的事件,某一個要素或者某幾個“器官”受傷,生態環境就會“生病”。

生態修復工作者是環境的“醫生”。“現階段,給生態環境‘治病’的主要方式還是頭痛醫頭、腳痛醫腳。”大涼山區生態地質調查項目負責人、成都地調中心高級工程師歐陽淵說。

但這次調查項目則不同,它並非一次“治療”,而是一次“體檢”,對土壤、岩石、水等生態要素分別進行評估,然后給出生態環境的健康體檢報告。

此次“體檢”還吸取了中醫診療思路,將單一要素整合起來,比如中醫所講的經絡,一條脈絡涉及多個穴位,“我們也是一樣,比如研究水循環系統對生態環境的影響,我們既要看地表水,還要看地下水,更要看岩石的岩性,了解水在地下的運行狀態。”生態修復就從“治病”變成了“治未病”。

在業內,生態地質學仍是一門新興學科。它是以地球系統科學為指導,揭示各種生態格局和生態過程的地質學影響機制,特別是生態環境演替的地質背景、地質作用過程及相互作用機理,並從地質學角度提出相應的生態保護措施。具體來說,生態地質調查主要的任務是查清植被與地質體的成生聯系,分析生態系統演化的地質學機理,提出生態保護與修復措施。

地球上的土壤,實際上是岩石風化的結果,經過數億年的洗禮,逐漸從堅硬變得柔軟細膩,成為人類耕種生活的重要基礎。

水如同人體的血液,帶著物質在生態系統中循環,血液的通路在岩石之間,如果地下通路斷了,豐沃的良田可能會在數年之內變成不毛之地。

水土在變化,受其影響,植被也以波動和演替的形式不斷發展變化,塑造了我們賴以生存的多樣世界……

地質學者正在從他們熟悉的地質領域出發,搭出一條條橋梁,把岩石、水、土壤、氣候、生物等圈層連接起來,尋找他們之間的關系,找出生態系統的運行規律,為生態保護與修復、生態農業、大氣環境、地質災害防治等提供地學基礎數據。

怎麼破圈?

“三步走”從粗到細新手段參與調查

破“圈”第一步,先做融合研究。大涼山區項目開始前,成都地調中心拉起一個10余人的小團隊,分頭收集資料,既有傳統地質研究中的地形、地質、土壤等資料,也包括跨學科的氣象、生物,甚至經濟社會發展資料。

“現代地質環境是人與自然共同作用的結果,地質的作用緩慢而隱蔽,以萬或億年計數,而人類的影響則是劇烈沖動的,短短十幾年甚至幾年就可能完全改變一個區域。”歐陽淵介紹,通過收集近40年的遙感影像資料,他們發現大涼山地區的植被覆蓋率在短短幾十年出現一個“V”翻轉,從多到少再到多。與經濟社會資料相印証發現,這裡經歷了毀林開荒再到退耕還林、飛播造林的過程。“森林之所以能夠在短時間內快速恢復,跟這裡的氣候、水源、地質條件等多種因素密切相關,這是大自然對人類的慷慨和饋贈。”

遙感影像和歷史資料,架構起大涼山區生態地質調查工作的思路雛形,要搞清楚具體哪些要素發揮作用,互相之間如何影響,還需到現場進行調查研究判斷和驗証。

破“圈”第二步,現場採樣。項目組成員分成若干小組,穿越不同成土母質、水文條件、地形地貌單元、土壤類型、植被覆蓋區,試圖從時間、空間兩個維度,了解各類生態要素的相互作用情況。

大自然給人類出了難題:大涼山區山高坡陡、林深路遠,土壤厚薄程度不一,最厚的地方土層超過10米,光靠人工,深部的岩石信息根本沒辦法獲取。項目組請來“CT”機幫忙。這是專門用來給土地做“CT”的便攜式物探儀,它在地面發出聲波,通過接收反射信號來判斷地下不同的岩石岩性,能夠“一眼看穿”地下50米。

破“圈”第三步,回到實驗室,對土壤、岩石、生物等各類樣品做化學分析。“跟以往找礦不同,我們會重點研究土壤和岩石中的各類元素,尋找他們之間的一致性。”歐陽淵舉例說,通過分析發現,大涼山區土壤的性質明顯受基岩制約。據此,研究團隊創建了土壤地質單元概念,將土壤和岩石“二圈”合一,編制土壤地質單元圖譜,將其作為生態地質脆弱的重要評價指標之一。

破﹃圈﹄之后

創建生態評價新指標,為產業發展“把脈”

在打破單一圈層調查的基礎上,研究人員建立了一套全新的生態健康評價體系——生態地質脆弱性評價指標體系。

大涼山區的生態體檢報告同步出爐:大涼山區生態地質脆弱性存在不脆弱、輕度脆弱、中度脆弱和高度脆弱4個等級。從空間分布來看,輕度脆弱主要分布於大涼山區中部的越西—喜德—昭覺—普格一帶和西部的安寧河谷一帶。

欣慰的是,研究結果顯示,大涼山區的生態底子好,“就像身體強健的人,生了病能夠快速恢復。”從1990年至2018年,通過退耕還林、退耕還草、濕地保護恢復等一系列生態恢復措施的實施,大涼山區生態環境呈逐步向好的趨勢,生態地質脆弱性等級也逐步降低。“也就是說,如果修復和保護措施持續到位,可實現整體由中度脆弱向輕度脆弱轉變。”歐陽淵說,當然也不能掉以輕心,如果保護不當或者產生了新的破壞,可能會往高度脆弱區偏轉。

不同等級,指示未來不同的開發能級,涼山州政府相關負責人說,今后基礎設施、重大項目會規避高度脆弱區,優先選擇不脆弱和輕度脆弱區。

在昭覺縣,評價結果已經開始小范圍試用。項目團隊篩選了坡度、坡向、斷層、地質災害、土地利用、灌溉、交通、自然保護區等8個因子,對該縣即將建設的涪昭現代農業產業園進行了評價,得出結論:擬建園區土地適宜性較高、且空間上連片分布,適合建設標准化蔬菜溫室大棚和露地蔬菜種植基地。如今,該項目已經成為當地鄉村振興示范項目。

雖然這次生態地質調查取得了一些開創性的成果,但距離圈層完全“突破”還有一定距離。記者了解到,研究團隊人員多數是地質背景,跨學科方面仍有短板。比如在土壤研究中,可以說清楚土從哪裡來,土裡有哪些好壞元素,但土壤裡的微生物如何影響環境,就沒有辦法獲取詳細數據。“這次項目只是一個開頭。”成都地調中心相關負責人說,希望今后與其他學科開展跨界研究,不斷豐富評價指標體系,形成可以推廣復制的生態評價新模式。(四川日報全媒體記者 寇敏芳)

(責編:羅昱、章華維)

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