為“綠色長(zhǎng)城”筑牢科技根基
今年6月17日是第30個(gè)世界防治荒漠化與干旱日。國(guó)家林業(yè)和草原局(以下簡(jiǎn)稱國(guó)家林草局)發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,目前我國(guó)“三北”防護(hù)林體系建設(shè)工程(以下簡(jiǎn)稱三北工程)已累計(jì)治理退化草原12.8億畝,森林覆蓋率由1978年的5.05%提高到13.84%。
三北工程啟動(dòng)于1978年,工程規(guī)劃期限73年,到2050年結(jié)束。三北工程咨詢專家組副組長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所(以下簡(jiǎn)稱沈陽(yáng)生態(tài)所)所長(zhǎng)朱教君指出:“不管是美國(guó)還是蘇聯(lián),它們的防護(hù)林工程都堅(jiān)持不了這么長(zhǎng)時(shí)間,我們是當(dāng)之無(wú)愧的世界紀(jì)錄保持者。”
回望這項(xiàng)聲勢(shì)浩大、曠日持久的生態(tài)工程,不得不拜服中國(guó)人“敢教日月?lián)Q新天”的精神氣魄。但也需銘記,這份氣魄的底氣來(lái)源于堅(jiān)持科學(xué)規(guī)劃、科學(xué)管理、科學(xué)評(píng)估。以中國(guó)科學(xué)院為例,幾代科研人賡續(xù)接力,鐘情一生,為這道“綠色長(zhǎng)城”添磚加瓦。
1?一項(xiàng)前所未有的壯舉
西北、華北、東北,簡(jiǎn)稱三北地區(qū)。這里曾孕育出燦爛輝煌的華夏文明,也集中分布著八大沙漠、四大沙地,一望無(wú)垠的沙漠、戈壁形成了一條綿延萬(wàn)里的風(fēng)沙線。
歷史上,我國(guó)森林覆蓋率一度高達(dá)64%,但經(jīng)過(guò)人類數(shù)千年的開(kāi)發(fā)利用,在近代又被列強(qiáng)掠奪,到新中國(guó)成立時(shí),森林覆蓋率已驟降至8%。
“生態(tài)環(huán)境是一個(gè)國(guó)家社會(huì)發(fā)展的基本盤(pán)?!敝旖叹榻B。1954年,沈陽(yáng)生態(tài)所的前身——中國(guó)科學(xué)院林業(yè)土壤研究所(以下簡(jiǎn)稱林土所)正是為服務(wù)東北及鄰近區(qū)農(nóng)林生產(chǎn)事業(yè)而建立的,一大批農(nóng)林專家從全國(guó)各地來(lái)到這片黑土地。
上世紀(jì)五六十年代,我國(guó)北方曾興起植樹(shù)造林的熱潮,但這些局部的造林活動(dòng)并沒(méi)能阻止環(huán)境惡化的腳步。內(nèi)蒙古的沙漠戈壁由1960年的1.1億余畝擴(kuò)大到1977年的1.6億余畝,增加了45%。
國(guó)際上,美國(guó)和蘇聯(lián)都曾對(duì)自然資源進(jìn)行過(guò)度開(kāi)發(fā)利用,導(dǎo)致沙塵暴等惡劣天氣肆虐,經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重,不得不開(kāi)展生態(tài)修復(fù)工程。美國(guó)大平原林業(yè)工程持續(xù)了8年,蘇聯(lián)斯大林改造大自然計(jì)劃防護(hù)林工程持續(xù)了15年。
而中國(guó)的三北工程從一開(kāi)始規(guī)劃即到73年之后,并且目標(biāo)明確——使三北地區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到根本好轉(zhuǎn),人民群眾的生產(chǎn)生活條件得到根本改善。
出臺(tái)這樣宏偉的計(jì)劃,從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明,擺脫三北地區(qū)的生態(tài)困境絕非一朝一夕之功。
數(shù)據(jù)顯示,從上世紀(jì)60年代到70年代初,三北地區(qū)有670多萬(wàn)公頃的土地沙漠化,良田被毀、草場(chǎng)沙化,水土流失嚴(yán)重。據(jù)測(cè)算,每年流入黃河的16億噸泥沙中,80%來(lái)自黃土高原丘陵溝壑區(qū),相當(dāng)于每年有2800萬(wàn)噸氮磷鉀肥流失。因此,三北風(fēng)沙帶成為中國(guó)的貧困帶,羊沒(méi)草吃、人沒(méi)水喝,甚至連燒飯的柴火都撿不著。
沙進(jìn)人退,何談國(guó)富民強(qiáng)?
于是,一次前所未有的偉大壯舉在三北大地上付諸實(shí)踐。它不僅是一項(xiàng)生態(tài)工程,也是一項(xiàng)民生工程。
2?開(kāi)創(chuàng)“沙地樟子松防沙治沙”先河
三北工程?hào)|起黑龍江、西至新疆,東西長(zhǎng)4480公里,最初規(guī)劃范圍涉及13個(gè)省區(qū)市, 占我國(guó)國(guó)土面積的42.4%,可謂“半壁江山”。
當(dāng)時(shí),國(guó)家安排一期工程7年投入的專項(xiàng)資金達(dá)到5000萬(wàn)元。在1978年,5000萬(wàn)元大約相當(dāng)于5萬(wàn)個(gè)家庭一年的總收入。這對(duì)國(guó)家財(cái)政來(lái)說(shuō)已是一筆巨款,但對(duì)建防護(hù)林來(lái)說(shuō),缺口仍然巨大。
朱教君的老師、沈陽(yáng)生態(tài)所研究員姜鳳岐回憶:“三北工程一期的造林任務(wù)是1000萬(wàn)畝,相當(dāng)于每畝地只有5元。如果按照農(nóng)田防護(hù)林學(xué)要求的每畝166株樹(shù)計(jì)算,攤到每株上只有3分錢?!?/p>
可以說(shuō),從國(guó)家到基層,都是“咬著牙也要上”。
在資金有限的情況下,首先要解決種什么樹(shù)的問(wèn)題。
栽什么樹(shù)最容易呢?姜鳳岐表示,當(dāng)時(shí)首先選定的是好栽易活、長(zhǎng)勢(shì)快的楊樹(shù),可在短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮較好的防護(hù)作用,群眾也最為熟悉。但楊樹(shù)壽命較短,少則十幾年,多則三五十年,單一栽種還易發(fā)生病蟲(chóng)害。因此,林土所提出,可將楊樹(shù)作為先鋒樹(shù)種,再配置一定比例的其他樹(shù)種。
實(shí)際上,早在1953年,林土所建所元老之一、林學(xué)家劉慎諤就率隊(duì)在科爾沁沙地東南緣(現(xiàn)遼寧省彰武縣章古臺(tái))建立了治沙工作站,并提出將天然分布在大興安嶺西麓、呼倫貝爾草原過(guò)渡帶上的沙地樟子松,引入此地防沙治沙的想法。
1964年,劉慎諤騎著毛驢在西北檢查治沙試驗(yàn)工作。
1955年,林土所科學(xué)家將6508株2年生樟子松苗和3889株1年生樟子松苗,從它們的故鄉(xiāng)大興安嶺“南移”8至9個(gè)緯度,引種到章古臺(tái),聯(lián)合遼寧省章古臺(tái)固沙造林試驗(yàn)站進(jìn)行造林試驗(yàn),一舉成功,開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)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,變“沙進(jìn)人退”為“綠進(jìn)沙退” ,作為三北工程重點(diǎn)樹(shù)種大面積推廣,被譽(yù)為“治沙功勛樹(shù)”。
而在朱教君心目中,樟子松不僅擁有傲人的歷史,也享有輝煌的未來(lái)。他說(shuō):“樟子松耐寒、耐旱、耐貧瘠,未來(lái)仍然是三北工程的主力樹(shù)種,沒(méi)有之一?!?/p>
防護(hù)林主要林型:防風(fēng)固沙林。
3?三北工程的首本“教科書(shū)”
除了樹(shù)種問(wèn)題外,還要解決如何種、種在哪里的問(wèn)題。
姜鳳岐介紹,由于三北地區(qū)普遍干旱,而人們生活的村莊、河堤、農(nóng)田附近水土條件較好,也易于管理管護(hù),于是三北工程一期就將突破口放在了路邊、河邊、農(nóng)田四周,“實(shí)踐證明這是一項(xiàng)非常明智的選擇”。
“風(fēng)沙擋了,村子美了,柴火有了?!边@是老百姓對(duì)農(nóng)田防護(hù)林的評(píng)價(jià)。
這一思想,林土所已實(shí)踐多年。
1960年,林土所成立了由林學(xué)家曹新孫領(lǐng)導(dǎo)的我國(guó)第一個(gè)防護(hù)林課題組。此后,他們又創(chuàng)造了多個(gè)國(guó)內(nèi)首次:建立我國(guó)第一個(gè)農(nóng)田防護(hù)林試驗(yàn)站;組織我國(guó)第一次全國(guó)性防護(hù)林學(xué)術(shù)會(huì)議;形成“東北西部?jī)?nèi)蒙古東部四省區(qū)農(nóng)田防護(hù)林營(yíng)造技術(shù)試行方案”,并由原林業(yè)部作為林造防字第1號(hào)文件下達(dá)執(zhí)行……
一進(jìn)林土所便加入防護(hù)林課題組的姜鳳岐,幸運(yùn)地成為這些“首次”的見(jiàn)證者。他清晰地記得,1963年清明節(jié)那天白雪飄飄,大家穿著棉大衣,冒雪運(yùn)送油松幼苗,并組織群眾造林。為了防止人畜和野兔破壞,課題組絞盡腦汁,千方百計(jì)終于保住了這片試驗(yàn)林。
最終,按照曹新孫“中間林帶”的設(shè)計(jì)思想,他們成功營(yíng)造了我國(guó)北方沙土地區(qū)第一片針葉樹(shù)農(nóng)田防護(hù)林。到三北工程啟動(dòng)時(shí),這片林帶已基本成型,曹新孫關(guān)于農(nóng)田防護(hù)林學(xué)的學(xué)術(shù)思想也逐漸成型。
1981年,曹新孫(右二)陪同瑞士林學(xué)家波斯哈特(左三)到帶嶺工作站考察。
歷經(jīng)3年多的編寫(xiě)工作,1983年,曹新孫主編的《農(nóng)田防護(hù)林學(xué)》正式出版。書(shū)中全面介紹了農(nóng)田防護(hù)林規(guī)劃、設(shè)計(jì)的方法和步驟,提出了各區(qū)域的樹(shù)種選擇和搭配,是一本名副其實(shí)的防護(hù)林學(xué)開(kāi)山之作。姜鳳岐認(rèn)為,該書(shū)在我國(guó)“首次把農(nóng)田防護(hù)林研究提升到一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科水平”。
回憶起曹新孫,姜鳳岐始終難忘恩師引石鋪路、無(wú)私奉獻(xiàn)的赤子之心。曹新孫早年留學(xué)法國(guó),法、英、德語(yǔ)融會(huì)貫通,回國(guó)后翻譯外國(guó)文獻(xiàn)多達(dá)200余萬(wàn)字。他卻沒(méi)有出版譯著,而是將這些資料以內(nèi)部材料、講義等形式傾囊相授。
曹新孫根據(jù)自身實(shí)踐編著的《農(nóng)田防護(hù)林學(xué)》,其初稿曾在1979年至1980年印刷成冊(cè),作為他授課的林業(yè)部三北工程(防護(hù)林)營(yíng)造技術(shù)講習(xí)班教材,分發(fā)給廣大基層林業(yè)技術(shù)骨干,成為人手必備的入門教科書(shū)。
“當(dāng)時(shí)大家只知道要造林,但普遍缺乏技術(shù),這本書(shū)為三北工程一期建設(shè)提供了技術(shù)支撐?!敝旖叹f(shuō)。
后來(lái),農(nóng)田防護(hù)林研究獲得第三世界科學(xué)組織網(wǎng)絡(luò)獎(jiǎng),表明國(guó)際社會(huì)對(duì)該研究的認(rèn)可。激動(dòng)之余,姜鳳岐在日記里寫(xiě)下一首小詩(shī):“常言要為國(guó)爭(zhēng)光,多年夙愿今日遂。前路峰高更待攀,相期口碑勝金杯!”
防護(hù)林主要林型:農(nóng)田防護(hù)林。
4?三代接力與三北工程共成長(zhǎng)
1986年,三北工程進(jìn)入二期工程階段。此時(shí),工程建設(shè)的目標(biāo)發(fā)生了變化。
“一期工程主要是把樹(shù)栽活,屬于造林范疇,二期工程則涉及經(jīng)營(yíng)管理問(wèn)題?!敝旖叹嬷?,所謂“造林一時(shí)、經(jīng)營(yíng)一世”,如何經(jīng)營(yíng)防護(hù)林是一門更大的學(xué)問(wèn)。
但防護(hù)林不同于普通森林,不能僅僅考慮木材產(chǎn)出,更重要的是取得生態(tài)防護(hù)效益。加上三北地區(qū)嚴(yán)苛的自然環(huán)境,原有的森林經(jīng)營(yíng)理論基礎(chǔ)已經(jīng)無(wú)法支撐。
為此,姜鳳岐連續(xù)主持國(guó)家“七五”“八五”“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目,歷時(shí)15年專攻防護(hù)林經(jīng)營(yíng)研究。為了交上一份合格的答卷,他多次帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深入實(shí)地進(jìn)行區(qū)域性考察,與多部門協(xié)作設(shè)置了百余項(xiàng)試驗(yàn),并建立了大量試驗(yàn)示范林。
凝結(jié)著大家心血的《防護(hù)林經(jīng)營(yíng)學(xué)》于2003年正式出版。該書(shū)將防護(hù)林經(jīng)營(yíng)在學(xué)科層面加以系統(tǒng)提煉總結(jié),成為該領(lǐng)域又一本重要的教科書(shū)?!氨狈椒雷o(hù)林經(jīng)營(yíng)理論、技術(shù)與應(yīng)用”獲得了2008年國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
2017年,三北工程即將迎來(lái)40周年之際,姜鳳岐再次回到遼寧省昌圖縣試驗(yàn)基地??粗约寒?dāng)年栽植的油松林帶,歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的風(fēng)雨,已成為一道道“綠色長(zhǎng)城”,他不由感嘆:“此生足矣!”
進(jìn)入21世紀(jì),國(guó)家對(duì)防護(hù)林建設(shè)的需求更加注重從生態(tài)學(xué)視角進(jìn)行系統(tǒng)治理。此時(shí),學(xué)科帶頭人的接力棒交到了朱教君手中。一直跟隨姜鳳岐從事防護(hù)林學(xué)研究的他,在2023年主筆完成了《防護(hù)林生態(tài)學(xué)》。該書(shū)成為新時(shí)代防護(hù)林學(xué)研究領(lǐng)域的重要教科書(shū),入選中國(guó)科學(xué)院大學(xué)研究生教材。
朱教君表示,防護(hù)林生態(tài)學(xué)的終極目標(biāo),是將防護(hù)林的生態(tài)功能和經(jīng)濟(jì)功能有機(jī)結(jié)合,形成“人與自然和諧共生”的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)“雙贏”發(fā)展模式。
“例如,我們研發(fā)了林藥、林菜、林蛙復(fù)合經(jīng)營(yíng)范式,在大幅提升防護(hù)功能的同時(shí),促進(jìn)了林區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?!敝旖叹f(shuō),經(jīng)過(guò)這樣的改造,森林水源涵養(yǎng)與固碳等生態(tài)功能大幅提高的同時(shí),林下道地藥材、山野菜和林蛙等產(chǎn)量也提高了20%至30%,在3年內(nèi)幫助5.1萬(wàn)名林農(nóng)脫貧——同時(shí)收獲了“綠水青山”和“金山銀山”。
據(jù)悉,三北工程帶動(dòng)了林下經(jīng)濟(jì)、特色林果業(yè)等發(fā)展壯大,為全國(guó)提供了1/4的干鮮果品,助力1500萬(wàn)人脫貧增收。
防護(hù)林主要林型:水源涵養(yǎng)林。
從1983年到2003年,再到2023年,三代學(xué)人分別用20年時(shí)間賡續(xù)傳承,針對(duì)不同歷史時(shí)期國(guó)家對(duì)防護(hù)林生態(tài)工程建設(shè)的需求,接力走出一條科學(xué)探索之路。
5?科學(xué)護(hù)航 打好三北攻堅(jiān)戰(zhàn)
40多年來(lái),三北工程的正面效益有目共睹。以世界上第一個(gè)即將消失的沙漠——毛烏素沙漠為例,1984年的衛(wèi)星影像幾乎全是貧瘠荒蕪的沙化土地,如今80%的面積已經(jīng)成為綠洲。4.22萬(wàn)平方公里的沙漠,就這樣被中國(guó)人通過(guò)種樹(shù)“消滅”了。
為了客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)三北工程,中國(guó)科學(xué)院在2008年和2018年——三北工程啟動(dòng)30周年、40周年之際,開(kāi)展了兩次綜合評(píng)估。
尤其是40周年這次評(píng)估,更像是對(duì)三北工程的一次“期中考試”。受國(guó)家林草局委托,朱教君團(tuán)隊(duì)耗時(shí)數(shù)年,在三北地區(qū)行程7萬(wàn)公里,獲得大量一手資料;收集整理了23萬(wàn)余個(gè)涉林樣地的定位觀測(cè)、監(jiān)測(cè)和調(diào)查數(shù)據(jù),分析了1978年以來(lái)近2000景遙感影像,對(duì)三北工程進(jìn)行了全面綜合評(píng)價(jià)。
2018年,朱教君(右二)考察中國(guó)科學(xué)院策勒沙漠研究站固沙植被。沈陽(yáng)生態(tài)所供圖
2018年12月24日,國(guó)務(wù)院新聞辦公室召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì),向全世界發(fā)布《三北防護(hù)林體系建設(shè)40年綜合評(píng)價(jià)報(bào)告》,鄭重宣告,三北工程實(shí)施40年來(lái),累計(jì)完成造林面積4614萬(wàn)公頃,占規(guī)劃造林任務(wù)的118%;工程區(qū)森林覆蓋率凈提高5.29個(gè)百分點(diǎn);水土流失面積相對(duì)減少67%。
這是40歲的三北工程向全國(guó)人民交上的一份答卷。它的背后,離不開(kāi)科研工作者不斷升級(jí)的科技手段。
上世紀(jì)90年代初,最早引種到科爾沁沙地東南緣的樟子松固沙林發(fā)生大面積衰退現(xiàn)象。朱教君團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)地調(diào)研、野外試驗(yàn),采用同位素示蹤、探地雷達(dá)等新技術(shù)進(jìn)行分析,指出衰退是由于農(nóng)田過(guò)度開(kāi)墾導(dǎo)致地下水位大幅下降,而樟子松為淺根系樹(shù)種所致。此后,他們提出以區(qū)域“全量水資源”平衡為依據(jù)的綜合生態(tài)系統(tǒng)一體化構(gòu)建方案。
為了對(duì)三北工程進(jìn)行長(zhǎng)期持續(xù)的碳匯監(jiān)測(cè),沈陽(yáng)生態(tài)所設(shè)計(jì)建成了全球首個(gè)森林科研大裝置——清原-科爾塔群,配套了基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng),以及基于人工智能分析計(jì)算的數(shù)據(jù)中心,大幅提升了監(jiān)測(cè)精度。據(jù)測(cè)算,清原-科爾塔群監(jiān)測(cè)的三北工程項(xiàng)目區(qū)內(nèi),現(xiàn)有森林每年每公頃固碳量接近2噸。
“這些事說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單,但一做就是30年,其實(shí)也不簡(jiǎn)單?!敝旖叹χf(shuō)。
此外,朱教君對(duì)大裝置還有一點(diǎn)“私心”:通過(guò)變革科研范式,吸引更多年輕人加入林學(xué)、生態(tài)學(xué)研究隊(duì)伍,為三北工程儲(chǔ)備后續(xù)力量。
“80后”研究員郝廣友剛加入沈陽(yáng)生態(tài)所時(shí),朱教君就鼓勵(lì)他到位于內(nèi)蒙古通遼市的大青溝沙地生態(tài)實(shí)驗(yàn)站開(kāi)展一線調(diào)查和研究。當(dāng)?shù)貤l件雖然簡(jiǎn)陋,但郝廣友說(shuō):“這里對(duì)我們開(kāi)展科學(xué)研究來(lái)說(shuō)是個(gè)很理想的地方?!?/p>
如今,三北工程已進(jìn)入第六期建設(shè)。針對(duì)北方區(qū)域生態(tài)環(huán)境依然脆弱的問(wèn)題,黨中央提出力爭(zhēng)用10年左右時(shí)間,打一場(chǎng)三北工程攻堅(jiān)戰(zhàn)。
如何打好這場(chǎng)攻堅(jiān)戰(zhàn)?
“一是讓?xiě)?yīng)該有且能夠有植被保護(hù)的地方,都有林草;二是對(duì)已有林草植被但出現(xiàn)衰退的地方,進(jìn)行科學(xué)修復(fù)、改造;三是在植被構(gòu)建存在困難的地方,通過(guò)科技創(chuàng)新攻堅(jiān)克難,使林草植被盡快構(gòu)建起來(lái)。一句話概括,就是打造好‘山水林田湖草沙’統(tǒng)籌發(fā)展的實(shí)踐樣板?!敝旖叹硎?,同40年前相比,現(xiàn)在要更加尊重科學(xué)規(guī)律、重新向大自然學(xué)習(xí),讓祖國(guó)的“綠色長(zhǎng)城”屹立不倒。
(原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2024-08-28?第4版?專題)
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