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30载接续奋斗 只为黄土高原“抚伤痕”

——我校神木侵蚀与环境试验站建设发展纪实

神木,素为“南卫关中,北屏河套,左扼晋阳之险,右持灵夏之冲”的塞上重地,历史文化悠久,是宋代杨家将故里,境内石峁遗址是现存史前最大城址, 范仲淹在这里留下千古名篇《渔家傲·麟州秋词》。20世纪90年代以来,有这样一批人来到神木,他们既不是来“冲锋陷阵”,也无暇顾及“塞下秋来风景异,衡阳雁去无留意”的词情,而是满怀豪情开展水土流失防治研究工作,他们就是西北农林科技大学神木侵蚀与环境试验站的科研工作者。

“创业艰难百战多”:选址六道沟小村落

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神木站六道沟基地

六道沟,是陕西省榆林市神木市西沟街道办事处辖区一个自然村,这里沟壑纵横,十几户居民散居各处。神木试验站就选址在这里。

试验站现任站长樊军研究员告诉记者,早在上世纪80年代,“七五”科技攻关项目就界定了黄土高原水蚀风蚀交错区范围,认为这个区域是黄土区乃至全国水土流失最严重的区域。1990年,我国土壤侵蚀学科带头人之一、水保所唐克丽研究员积极响应国家围绕黄土高原生态脆弱带地区形成原因展开科学调查并提出解决方案的号召,牵着一头毛驴,带着侯庆春等20多名青年科研工作者,跋涉1000多公里,在黄土高原的沟沟岔岔间开展实地考察,最终选定六道沟流域定点开展科学研究。

六道沟流域北依长城,地处黄土丘陵与毛乌素沙地过渡地带,多年平均降水量450毫米,主要集中在7-9月,且多为暴雨,以水蚀为主。冬春季节风速高,非植物生长季,以风蚀为主。该流域水蚀风蚀在时间上交替,在空间上叠加,位于典型的水蚀风蚀交错区。

区域内风沙地貌、黄土丘陵地貌和片沙覆盖黄土丘陵地貌交错分布,土壤侵蚀严重,是黄土高原强烈的侵蚀中心和黄河下游河床粗泥沙的主要源区——多沙粗沙区的核心区域,属于我国生态环境极为脆弱的区域之一,在生态过程和地表过程的观测研究中具有独特的区位优势。同时,该区域煤炭、石油、天然气资源丰富,自20世纪以来的大规模能源开发与经济建设对当地生态环境造成了严重影响。基于此,唐克丽团队认为在这里开展防治水土流失科学研究工作最合适,并于1991年在六道沟建立水蚀风蚀试验示范区,正式开展工作。

刚开始的几年,专家们都是分散住在当地老乡的窑洞里,直到1994年地方政府出资建设了5孔窑洞,专家们才有了相对稳定的安身之所。大家每天早出晚归,开辟野外试验用地,建设试验示范区,认真开展基础性科研工作。他们承担的国家“八五”科技攻关项目“生态环境整治与恢复技术研究”于1997年荣获中国科学院科技进步奖三等奖。

学校合并组建后,在中国科学院院士邵明安研究员的带领下,水保所的专家们继续扎根六道沟开展工作。邵明安院士的博士研究生、水保所王力研究员早在1997年攻读硕士研究生期间,就在神木站做实验。当时去站上交通也不方便,坐班车几经周折到内蒙先住一晚,第二天再从内蒙倒车到站上,一呆就是四五个月。站上就他和厨师两个人。博士毕业后,王力留校从事科研工作至今,近几年主要从事人工林退化机制、毛乌素沙地荒漠化、地下水利用等科学研究工作。他的6名研究生目前都在神木站做实验。硕士研究生胡玉洁从今年5月份就一直住在六道沟基地,围绕当地人工栽种的小叶杨、油松、侧柏等抗旱机制做科研,以期找到最适应当地土壤保护、涵养水源的植物。“每天就是早上上山,中午回来吃饭、休息,下午继续上山,也没觉得有多累和枯燥,反而觉得这里挺安静,适合搞科研。”胡玉洁说,她已经研究生三年级,准备继续攻读王力的博士研究生,把科研工作持续开展下去。

“踏遍青山人未老”:服务国家大战略

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六道沟小流域水土流失监测小区

2007年,神木试验站正式挂牌成立,李世清、王文龙先后任站长,樊军于2019年担任第三任站长至今。神木试验站也于2019年入选教育部野外科学观测研究站,2021年获批建设国家野外科学观测研究站,入选国家林业和草原局陕北温带草原生态系统国家长期科研基地。

樊军最早与六道沟打交道是2001年,他当时已经就职于水保所,同时攻读博士,博士论文就是在站上完成,主要围绕退耕还林后坡耕地径流泥沙、水循环、水平衡变化等开展研究。博士毕业后继续在神木站围绕水蚀风蚀交错区植被重建、水循环过程、土壤改良等开展研究。

赵允格研究员第一次来神木指导研究生开展工作还是在19年前。作为我国率先开展黄土高原退耕地生物结皮及其生态功能的科学家,赵允格告诉记者,她课题组的硕士研究生张珺雨刚结束一个多月的生物结皮人工培养野外试验。该项试验需要每天天亮前赶到试验地,对样地进行管理和观测,一般需要两人完成,一人作地面调查,一人记录数据。但由于课题组试验工作非常繁忙,团队的研究生们分散各地,因此,神木站的这项试验只能张珺雨一个人完成。每天调查的时候,她一边地面调查,一边用手机录音,回到宿舍再通过录音整理数据。

30多年来,一批批专家围绕生态水文过程监测与研究、复合侵蚀过程及其防治原理、植被恢复与土壤改良及协同机制、生态恢复关键技术与综合示范等,开展了一系列卓有成效的工作,揭示了黄土区土壤水分时空特征和土壤干层分布,建立了小流域土壤水分植被承载力模型,为黄土高原合理的植被建造提供了依据;系统揭示了水蚀风蚀交错带片沙覆盖区沙土二元结构坡面产流产沙过程及镶嵌斑块植被格局对风蚀、水蚀过程的响应机理;针对晋陕蒙煤田开发导致的水资源短缺、地表破坏、植被衰退等生态环境受损问题,围绕土体重构与土壤改良、水资源保护及高效利用、植被恢复与生态修复等开展了系统研究和相关的技术集成与示范推广;揭示了土壤水分对退耕还林草的响应,发现在退耕沙黄土坡面土壤水分是控制坡面土壤侵蚀的关键因素;揭示了黄土高原生物结皮土壤的水热过程与水土保持机制,提出了生物结皮的人工培育方法和利用生物结皮防治水土流失与土地退化的模式。

2000年以来,神木站发表科研论文600余篇,获得9项奖励,其中国家自然科学二等奖1项,培养硕士博士研究生200名。近5年来,神木站获中国土壤学会科学技术一等奖、中国科学院教育教学成果二等奖、中国水土保持学会科学技术二等奖等国家和省部级科技成果奖励3项。

“敢教日月换新天”:开辟四卜树新“战场”

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神木站四卜树站点

占地10亩的院落,3000余平方米的综合大楼,100平方米的餐厅等配套设施,还有100亩试验场,这个位于毛乌素沙漠边缘、可同时容纳80余人开展工作的四卜树新站点,是神木试验站事业发展的见证,也是学校与神木市校地合作的一个缩影。

上任站长以来,在地方政府的大力支持下,樊军积极推动试验站硬件条件的建设与改善,试验站几乎一年一个样。2020年,试验站将六道沟基地原有的五孔窑洞拆除,建设完成630平方米的二层学生宿舍楼;2021年建设完成150余平方米的厨房餐厅等附属设施;2023年又建设完成了520平方米的综合楼。

樊军的眼光不仅仅着眼于六道沟。他告诉记者,六道沟所在的区域多属采空区,想在当地扩大基地面积困难很大。即使是非采空区,因为有地下资源,也要和当地能源企业协调。经多方沟通,樊军发现这条路走不通,于是就把视野放到了六道沟以外。

2020年,学校与神木市签订合作协议,其中一条就是共建国家级野外科学观测研究站,改善野外站工作条件,刚好当地在四卜树村建设有农民培训大楼及相关配套设施,双方经协商,培训大楼作为试验站的办公地点。

樊军表示,选址四卜树站点,也是经过深思熟虑的。六道沟所在的区域主要为黄土丘陵沟壑区,虽然也有一些沙地,但经过治理几乎已经看不到。而四卜树位于毛乌素沙漠,是典型的沙地。且从六道沟到四卜树10公里的区域,正好是黄土丘陵沟壑区到沙区的过渡带,有利于开展水蚀风蚀复合侵蚀研究。六道沟基地主要以水蚀研究为主,四卜树位于沙区,可以强化试验站风蚀方面长期监测和研究,刚好形成互补。此外,该区域除了干旱缺水与水土流失并重外,还有一个重要的问题就是它的土壤质地以粗质地为主,土壤肥力提升困难,而四卜树所在区域都是沙地,有利于开展沙土改良的定位研究。

王茜是樊军的博士研究生,主要开展沙地改良原理有关研究工作,目的是通过有机肥、生物碳等改善粗质的沙地土壤,提升土壤肥力和促进增产增收。她于今年5月份到站上,一住就是5个多月。每天早上去地里,夏天的时候中午回来吃饭、休息一下再去,冬天天气冷、天黑得早,中午干脆就不回来了。为了方便做实验,她还学会了骑电动三轮摩托。最近就她和一个做饭的阿姨在站上,主要开展玉米的测产工作。她表示,每年都要测,要积累基础数据和指标等,需要一届一届做下去。站上各方面条件挺好的,不觉得有多么苦。尽管没有大城市那么方便,但也觉得不需要那么多的繁华,认真把实验做好才是天大的事。

“而今迈步从头越”:为生态保护和高质量发展建新功

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樊军(中)、张风宝(左)、张庆印(右)在试验站开展工作

近两年,樊军除了是站长,还多了一个身份,就是神木市挂职副市长。“这对我来说是个全新的领域,既是荣誉,也是挑战。”

樊军表示,挂职以来尽管更忙了,但校地互动也更加频繁,有利于推动校地合作的进一步深化。他告诉记者,挂职后接触的当地和上级部门领导同志较多,有利于对方了解试验站及学校在当地开展的工作。比如2022年在接待陕西省政研室调研时就向对方介绍了试验站相关工作并提出了意见建议,对方很感兴趣,专程到试验站进行了调研,还让试验站上报相关材料。最终樊军上报了“科学推进陕北黄土高原退耕还林还草”的建议。另一方面就是作为科研人员,也可以准确掌握政府及相关单位的需求,从而对症下药解决问题。如当地煤矿的矿坑涌水问题,这些水资源抽到地面以后是生态利用还是农业利用?这些利用又会对生态系统产生什么影响?针对需求,试验站就承担了一些项目去开展研究,使科学研究更有针对性。

副站长张风宝研究员硕博阶段就读于我校,2008年博士毕业后在清华大学做了两年博士后,2010年回到水保所工作。他表示,当时面临许多选择,觉得自己一直从事土壤侵蚀方面的研究,学校的软硬件条件都挺好,离黄土高原又近,就选择回到学校、回到水保所工作。近几年主要围绕风水复合侵蚀交互作用特征、沙盖黄土坡面降雨侵蚀特征、风水复合侵蚀的核素示踪等开展研究。

副站长张庆印副研究员读博时就住在五孔窑洞里,现如今神木站六道沟基地的五孔窑洞、一间活动板房和一间平房成了驻站师生的美好回忆,取而代之的是1300平方米、崭新的生活与工作用房。“这里离学校很远,但离风蚀水蚀双重交错的主战场很近,来了就很踏实。从来没听到有人抱怨过。”

“神木站是我们的科研富矿和智慧源泉,我们将继承和发扬厚重朴实、协力攻关、求实创新、无私奉献的黄土精神,将事业传承下去。”两位副站长表示。

面对试验站未来发展,樊军表示,将围绕硬件条件的不断改善、开放的研究平台的打造、管理服务水平的持续提升、校地合作的进一步深化、试验示范成效的进一步强化等方面着手,继续服务国家战略,服务地方经济社会发展,为黄土高原生态保护和高质量发展持续贡献西农力量。

编辑:张晴

终审:徐海