中科院沈陽應用生態研究所防護林研究團隊宋立寧研究員（左）和盧德亮博士（右）在科爾沁沙地農田防護林帶利用大地阻抗儀測定地下水位。
孫一榮攝
加強荒漠化綜合防治，深入推進“三北”等重點生態工程建設，事關我國生態安全、事關強國建設、事關中華民族永續發展，是一項功在當代、利在千秋的崇高事業。習近平總書記在內蒙古自治區巴彥淖爾市考察并主持召開加強荒漠化綜合防治和推進“三北”等重點生態工程建設座談會時指出，要堅持科學治沙，全面提升荒漠生態系統質量和穩定性。
黨中央高度重視荒漠化防治工作，把防沙治沙作為荒漠化防治的主要任務。經過多年探索實踐，廣大科研人員在科學治沙方面取得了一系列重要研究成果，并總結了豐富的經驗。科學治沙怎么治？科研人員如何傾力科學治沙？科技版即日起推出“跟隨科研人員去治沙”系列報道，敬請關注。
——編 者
時值盛夏，記者來到位于內蒙古自治區通遼市的中科院沈陽應用生態研究所（以下簡稱沈陽生態所）大青溝沙地生態實驗站。說是“站”，這里卻沒什么像樣的建筑，條件頗有些簡陋。放眼望去，只看到兩排平房，進出的路也只有一條小道。
從科研角度看，大青溝站卻擁有不可多得的好條件——地處科爾沁沙地東南前哨，試驗地跨越遼寧省和內蒙古自治區，涵蓋了沙區幾乎所有類型的生態系統。站內總面積400畝的疏林草地內，有天然珍稀闊葉林、喬木人工林、灌木林、草地、沙地、農田等。防護林生態系統類型又覆蓋了防風固沙林、農田防護林、水土保持林、水源涵養林等。這里還搭建了樟子松防護林塔基日光誘導葉綠素熒光觀測研究平臺，擁有標準氣象觀測場等設施設備。
建站35年來，大青溝站成為沈陽生態所開展防護林學相關研究的主要依托平臺之一。對于從這里走出去的一代代科研工作者來說，大青溝站也是他們投身林業科研、支撐防沙治沙學術生涯的重要一站。
“條件雖然艱苦，但對我們開展科學研究來說是個很理想的地方”
走進大青溝站，綠意中夾帶幾絲涼意。微風吹過，樹木的枝葉沙沙作響，油松、樟子松、楊樹、榆樹滿目蒼翠。沿著站里食堂后面的林間小路走上一段，就來到了總面積1公頃的綜合觀測研究樣地。
在這片綜合觀測研究樣地里行走，要時刻小心不被腳下的繩帶絆倒。“我們是2021年完成樣地設計和建設的。樣地被劃分成100個10米乘10米的小樣方，每個小樣方內都定期采集植物、土壤等樣品，開展水分、養分等基礎測定分析，并按照標準整理和保存數據。”大青溝站站長郝廣友說。
按照沈陽生態所所長、防護林學首席科學家朱教君的規劃，開展長期定位監測是大青溝站一項基礎而重要的工作。
“考慮到水分是防風固沙林建設的決定性因素，我們在周邊的人工林、科爾沁沙地殘存天然林中重點開展了固沙造林樹種和鄉土樹種的抗旱生理相關前沿基礎研究。”郝廣友告訴記者，除了長期定位監測，他們還在樣地內開展了防風固沙樹種的關鍵生理過程、生長動態、健康狀況等監測和研究，并在離此不遠的遼寧省彰武縣章古臺鎮平行建設了樟子松密林綜合觀測研究樣地。
綜合觀測研究樣地主要的樹種是沙地樟子松，這也是科爾沁沙地最早引來固沙造林的樹種。
沙地樟子松的故鄉在大興安嶺西麓的紅花爾基鎮。上世紀50年代，沈陽生態所的前身——中科院林業土壤研究所，聯合遼寧省章古臺固沙造林試驗站先后將樟子松2年生幼苗“南移”8個緯度，引種到了章古臺試驗區，開創了樟子松固沙造林的先河。如今，挺拔的樟子松扎根于科爾沁沙地，枝繁葉茂、生生不息。
“樟子松下面還有一些灌木，像山杏、文冠果等，形成了一個類似于混交林的景觀。”郝廣友說，在科爾沁沙地，如果純林營造得密度過大，就會造成水分的消耗，一旦超出水資源的承載力，樹木會出現衰退、死亡等現象。
這也是郝廣友近年來的主要研究方向之一。作為大青溝站的第七任站長，這位80后研究員在研究“水力失衡造成樟子松等防護林樹種衰退的脅迫機制”等方面，取得了不少進展。腳下的這片土地，在他心里有著很重的分量。
防護林學是沈陽生態所的特色學科，大青溝站在這一領域也取得了不少重要成果。郝廣友加入沈陽生態所，朱教君就鼓勵他到大青溝站治沙一線去開展科學調查和研究。“我們實驗站地處科爾沁沙地東南前哨，是北方防沙帶典型的生態脆弱區，生態要素齊全。這一地區的防護林體系在區域農田防護、防風固沙、減緩沙塵暴等方面發揮著重要作用。條件雖然艱苦，但對我們開展科學研究來說是個很理想的地方。”郝廣友說。
“我們做生態學研究，不能一葉障目，山水林田湖草沙是個整體，一定要堅持系統觀念”
“這個就是典型的樟子松，它和油松長得差不多，都是兩針一束，紅松則是五針一束。現在經常用樟子松做砧木，上面再嫁接紅松。”作為科爾沁—渾善達克防沙治沙的專家組長，朱教君對大青溝站十分熟悉。
1992年，朱教君就來到大青溝站，這里的不少草木，他都說得上來龍去脈，一些防護林也由他親手設計。
說起在大青溝站開展的防護林科研實踐，朱教君還有一段為樟子松“正名”的故事。上世紀90年代，章古臺地區的樟子松出現了葉枝變黃、生長勢衰弱、病蟲害等問題，繼而發生了全株死亡且不能更新的大面積林木衰退現象。在情況最嚴重的1998年，“皆伐”成了這一治沙造林重要樹種唯一的歸宿。
科技工作者們嘗試從多個方面分析沙地樟子松人工林衰退的原因，卻莫衷一是。社會上甚至出現了“樟子松固沙林是‘抽水機’”的議論。
2002年，朱教君進行相關研究。他先跑了一趟樟子松的故鄉大興安嶺，以天然林和疏林草地樟子松林為參考，逐項分析樟子松衰退的原因。最后，他把目光鎖定在了樟子松的根系上：“在紅花爾基，98%樟子松的根系都在40厘米以內；到了科爾沁，長得深一點，99%的根系也在1米以內。”
“我們做生態學研究，不能一葉障目，山水林田湖草沙是個整體，一定要堅持系統觀念。”朱教君順著樟子松的根系“摸”到了地下水問題。原來，樟子松引種造林之初，土壤水、地下水的深度均可滿足沙地樟子松生長。隨著樟子松人工林逐漸穩定成林，使農田開發成為可能。為了追求經濟效益，當地開始營造深根性、高耗水，僅7年就可速生成林的楊樹防護林。伴隨著楊樹防護林建設，農田被大量開墾出來，又進一步加劇了地下水的消耗，當地地下水位曾以每年10厘米的速度下降。
朱教君說：“樟子松是淺根系樹種，在一些極端干旱年份，它的根系根本‘吸’不上來水分，生長能力受到制約，再加上病蟲害侵入等影響，引發了衰退。”
道理聽上去簡單，但是對科研來說，必須要有扎實的數據和分析支撐。朱教君調取了這片2.6萬公頃的樟子松生長區域50年來的遙感影像資料，結合土地利用情況來分析各生態系統耗水、工農業用水和生活用水等情況。他帶領團隊利用同位素分析的手段，來判斷樟子松根系水分利用來源，創新性地把探地雷達用在了防風固沙林土壤含水量的測定上。團隊還研究了林火、微生物和樟子松天然林生長之間的關系。一系列研究為“三北”沙區樟子松防護林經營提供了科學對策。隨后，當地通過調整造林密度、按規劃造林等方式，使得樟子松的枯死率大大降低。
“樹木想要存活、生長乃至成林，水、溫等氣候條件必須適宜。我國95%以上的干旱、半干旱沙區分布在‘三北’地區，水資源極度缺乏，植樹種草一定要‘以全量水定綠’，除了考慮林草生長本身消耗的水資源，還要綜合考慮區域內的工農業用水和生活用水。”朱教君說。
“尊重自然、順應自然，同時發揮人的主觀能動性推動科技創新”
防沙治沙在沈陽生態所有著光榮的傳統。該所主要奠基人之一劉慎諤就是一位治沙先驅。早在1953年，他就在章古臺建立了治沙定位試驗站，總結出一套草、灌、喬相結合的人工植被類型治沙措施。1956年，他又承擔了包蘭鐵路通過騰格里沙漠沿線的治沙任務，帶領科研隊伍騎著駱駝進入沙區，坐著羊皮筏渡過黃河，研究黃河南岸固定沙丘的植被演替，調查沙區植物的分布和生態習性，提出了草、灌結合加沙障的治沙方案，為包蘭鐵路按時通車作出了貢獻。
幾十年后，當朱教君承擔國家“三北”防護林體系工程40年綜合成效評估工作時，他帶著團隊進行了大規模野外調查，行進超7萬公里，拿到了大量一手資料，確保了數據的綜合性、代表性以及數據質量的可靠性。
在大青溝站，除了對各種先進的儀器設備、技術手段的介紹，記者聽到最多的一個概念就是“近自然修復”。“這里的天然植被就是以榆樹為主的疏林草場，學術上稱為‘頂級群落’。”沈陽生態所研究員宋立寧介紹，在“三北”地區，水資源非常有限，如果按照高密度的純林模式營建防護林的話，一來水不夠用，二來也會導致一些病蟲害，樹木往往會出現衰退、死亡。“所以，把密度降下來，營造一個近似自然的混交林，系統就會更加穩定。”
“做生態學研究，建設防護林，都要尊重自然、順應自然，同時發揮人的主觀能動性推動科技創新。”朱教君笑著說，“所以當我們遇到不懂、不會的問題時，不妨去看看大自然是怎么做的，再來探索可行的辦法。”
