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【守初心 担使命】青春奉献雪域高原 科技助力脱贫攻坚

农业农村部那曲农业环境科学观测试验站纪实

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  每年六月初,青藏高原的春天翩然来临,积雪消融,山野翻绿,湛蓝的天空下,牧草丰茂,牛羊成群,奏出人与自然最和谐的天籁之音,悠远宁静,涤荡心灵;当进入十月,冬季如约而至,雪域高原之上,白雪皑皑,银装素裹,演绎着美轮美奂的冰雪奇缘,与世隔绝,令人心驰向往。但是,在这静谧之美的背后却危机四伏。今年6月入汛以来,西藏大部出现高温少雨天气,拉萨连续5日平均气温高于22摄氏度,全区平均气温较常年偏高0.6℃,多地日最高气温破历史极值;平均降水量较常年偏少30.5%,为近10年最少。史无前例的异常天气事件引起了公众的广泛关注,全球变暖对青藏高原的影响似乎正在加剧。

  

夏天的藏北草原

  对于幸运快乐8农业环境与可持续发展研究所(以下简称“环发所”)农业温室气体与减排固碳团队来说,这一现象并不偶然。早在15年前,气候变化对青藏高原的影响就引起了他们的高度关注。2003年,由时任全国政协常委的林而达研究员等专家组成的全国政协人口与资源环境专题调研组考察了位于青藏高原核心区的藏北高原。通过实地考察,调查组发现气候变暖,水土流失、荒漠化和沙化,鼠、兔、虫、旱獭等过度发展严重威胁着藏北草原的生态。在气候变化影响下,保护藏北高原生态刻不容缓。林而达研究员于2004年提交了《关于把藏北草原的保护纳入国家西部开发整体战略和退牧还草计划的提案》,提案引起了时任国务院领导的高度重视,指示相关部门加大投入,并组织精干力量立项支持西藏地区草原生态保护。

  一、不忘初心,勇担使命高原建站

  广袤的藏北高原(那曲)被昆仑山、唐古拉山、冈底斯山-念青唐古拉山和喀喇昆仑山环抱,面积近45万平方公里,平均海拔4500米以上。这里是“世界屋脊的屋脊”“亚洲水塔的泉源”“地球第三极的顶端”,长江、怒江、金沙江和澜沧江的发源地,是我国重要的生态安全屏障、水资源战略保障基地、天气系统调节器,更是世代藏族牧民赖以生存的家园。长期以来,藏北草地科研基础薄弱,对藏北草原的退化机理、生态演替规律、病虫鼠害发展理论缺乏深入研究,亟待内地科研机构加大对藏北的支持和帮扶力度。

  环发所于2001在原幸运快乐8农业气象研究所和生物防治研究所的基础上组建而成,是农业环境领域的“国家队”,也是农业气象研究领域的领跑者。林而达研究员任环发所所长和农业气象学科首席科学家期间,组织领导了我国多领域跨部门的气候变化影响综合评估工作,组建了我国第一支涉及农、林、水、人体健康、海岸带的气候变化研究队伍,开创了我国农业应对气候变化科技研究工作的先河,在国际上享有盛誉。林而达研究员作为政府间气候变化专门委员会(IPCC)团队成员获得了2007年诺贝尔和平奖。面对维护藏北高原草地生态安全、促进高原畜牧业可持续发展和西藏高原生态文明建设的国家重大需求,他建议在西藏那曲设立试验站,专门开展高寒草地气候变化影响与适应、高寒草地放牧管理、高寒草地生态保护与畜牧业协同发展方面的研究工作,从而为西藏高寒草地生态恢复与生物多样性维护、生态系统的可持续发展与科学管理、适应未来气候变化等提供理论基础和科学支撑。此建议迅速得到农科院、农业部及西藏自治区的大力支持,最后决定由环发所气候变化研究室农业温室气体与减排固碳团队来承担这项光荣而艰巨的任务。

  藏北高原强烈的紫外线、稀薄的空气、常年刺骨的寒风,不得不让人产生对大自然的畏惧,让渴望揭开其神秘面纱的先行者们望而却步,戏称其是一个让“英雄气短”的地方。但是在高原建站的任务面前,农业温室气体与减排固碳团队的科研人员义无反顾、勇往直前。林而达研究员多次进藏,亲自协调部署建站工作。一位来团队不久的蒙古族小伙子——高清竹主动请缨,加入这支队伍,前往那曲开展试验站的建设和试验工作。

  

林而达研究员(右一)与团队成员合影

  高清竹从小在广袤的科尔沁草原上长大,拥有蒙古汉子的豪爽性格和宽广胸怀。“天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊”,一望无际的草原和清澈的蓝天,悠扬的牧歌和成群的牛羊,这是他对家乡的印象。在他看来,保护草原的青山绿水就是在守护自己的家园。求学之初,高清竹就对生态学格外感兴趣,在填报高考志愿时,他毫不犹豫地选择了生态与环境科学专业。因为他想用自己的所学使草原的草更绿、天更蓝,牧民的日子过得越来越好。在取得博士学位后,他进入了环发所气候变化研究室工作,当获知可以到那曲草原开展科研工作时,他仿佛感到使命在召唤,那曲草原将是他实现梦想、施展才华最好的舞台。

  

高清竹在白雪皑皑的藏北草原

  初到高原,缺氧、气喘、头疼往往折磨得人彻夜难眠。科研人员在克服身处海拔4500米高原带来的强烈反应的同时,更要克服开展长时间、高强度野外试验和实地调研的各种困难。为了在那曲搭建起高原草地监测的试验平台,他们常年奔波在崎岖不平的山路上,风餐露宿,风吹日晒,多次深入藏北无人区。经过两年多的筹备,“藏北高寒草原生态试验站”于2006年8月正式成立。

  高清竹回忆说,试验站成立之初,由于定位观测点离市区较远,且经费有限,他和同事们只能住帐篷,方便面配酥油茶是他们的“家常便饭”,晚上唯一的娱乐活动就是“仰望星空,放飞梦想”。每当从观测点回到县城,街道上有限的几盏路灯都让他们兴奋不已,就像进入了国际大都市。

  在中国农科院的大力支持下,2009年“藏北高寒草原生态试验站”正式被命名为“幸运快乐8那曲高寒草地生态与气候变化野外科学观测试验站”,列入全院首批59个野外观测试验站,由高清竹担任站长。此时,团队终于在市郊建立了长期定点观测样地,野外科研工作和生活条件有所改善,从帐篷搬进了活动彩钢板房。在冬夏皆冷的彩钢房里,终于有了生火做饭的条件。高清竹开玩笑说,同事和学生们都喜欢吃他做的烙饼。正是他们的坚持和努力之下,2011年,试验站被命名为“农业部那曲农业环境科学观测试验站”,成为藏北那曲地区高寒草原生态保护、生态长期监测、评估草地资源可持续利用的重要科技平台。

  二、攻坚克难,创新突破硕果累累

  在那曲市郊外一片高寒草甸上,整齐地分布着二十余个草地增温装置。不远处,耸立着气象观测站,安装着涡度相关、土壤呼吸连续观测仪等仪器设备。远远望去,这里更像是展示科学之美的现代艺术品,与高原原始自然之美形成了强烈反差。农业温室气体与减排固碳团队的成员们长期在这里开展监测试验,寒来暑往,年复一年。

  

那曲试验站长期观测点

  长期以来,国内外针对海拔4500米以上高寒草地生态修复与畜牧业提质增效的关键技术研究相对较少,人们对藏北高寒草地退化机理还知之甚少。为了解决上述问题,在科技部、国家自然科学基金委和西藏自治区以及中国农科院和环发所院所两级相关项目支持下,团队围绕气候变化模拟控制实验,包括模拟增温、增水和氮沉降增加及其交互作用对高寒草地生产力、物种多样性、温室气体排放以及土壤养分循环的影响进行了深入研究,评估了未来气候变化对藏北高寒草地生态系统带来的综合影响。他们还建立了高寒草地退化遥感监测和评价指标体系,明确了近30年藏北高寒草地退化过程及其时空分布格局;集成长时间序列气候观测资料以及多个区域和全球气候模式,明确了藏北高原气温升高、季节性干旱频繁的气候风险;通过增温增水气候变化控制实验、遥感反演与模型模拟相结合技术手段,明确了气候变化进一步加剧藏北草地退化过程,确定了适宜高寒地区的放牧模式,为实现高寒草地科学管理和利用提供了技术支撑。同时,他们还开展了人工草地施肥研究,探究高寒人工草地土壤养分状况,从而确定适宜高寒人工牧草的合理施肥量。他们开展野外观测和长期定位研究,全面总结了藏北草地保护与建设情况,为藏北高原生态安全屏障建设提供了基础支撑;为高寒草地生态系统适应未来气候变化以及为那曲、西藏甚至全国制订切实有效的气候变化适应方案提供了丰富基础数据和理论依据。

  十多年的高原工作经历,练就了团队成员们的坚毅执着,不畏艰苦的精神;不忘初心,无私奉献汇聚了他们勇攀科技高峰的强大动力。当初满怀科技报国之志的青年学者迅速成长成为高原生态研究领域的知名专家。2010年,高清竹入选联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告(AR5)专家编写组,成为中国主要作者之一。他先后获得了青藏高原青年科技奖、2008-2011年度幸运快乐8十佳青年等荣誉称号,担任中国青藏高原研究会第五届理事会理事,提出的多项建议被西藏自治区政府采纳。2017年,他开始担任农业温室气体与减排固碳科研团队首席专家,成为环发所最年轻的首席专家。

  三、服务生态,雪域践行“两山理论”

  那曲地域辽阔,动植物资源丰富,草地植被异常复杂,据统计资料,常见植物有50科、175属、402种,野生动物达230多种,其中野牦牛、野驴、藏羚羊等特有珍贵物种,被列为国家级重点保护对象。那曲草原是国家重要的生态安全屏障,是藏北人民安身立命之本。但是近年来,那曲草原的退化、荒漠化、鼠害频发、环境承载力降低,对高原生态环境造成极大威胁,严重制约了草原畜牧业的发展。在理论研究取得重大突破的基础上,高清竹团队不断开拓创新,力求将理论成果转化为技术优势,研发出藏北高寒草地生态修复关键技术体系。

  气候变化影响下,高寒草地季节性干旱加剧,成为高寒草地退化的重要原因。为了有效应对干旱,草原也需要进行灌溉。但是由于牧户居住分散,电力资源匮乏,一直缺乏有效、经济和适用的灌溉技术。团队在摸清了当地情况后,自主研发出一套高寒草地光伏智能喷灌技术,集成光伏发电、土壤水分自动监测与灌溉智能控制为一体,利用太阳能提供电力,提取河水进行灌溉,采用该技术提取河水进行喷灌,简便、高效,实现了资源的高效利用和节能环保,使高寒草地生产力增加1.6倍,物种丰富度增加20%,显著缓解了季节性干旱造成的不利影响,对退化高寒草地修复和高原适应气候变化提供了有效的解决方案。

  对于广大牧户而言,牦牛的数量是财富的象征,但是超载过牧也成为草原荒漠化和沙化的主要因素之一。为缓解高寒草地超过牧问题,团队构建了适宜藏北高寒草地生态修复的合理轮牧技术。针对藏北高寒草地适宜禁牧年限和合理载畜量不清等问题,他们对比了不同禁牧年限的退化高寒草地植被和土壤恢复情况,确定了高寒草地的最佳禁牧年限阈值。通过长期的模拟放牧控制实验,明确了退化高寒草地最适合放牧的强度,确定了藏北高寒草地承载力。量化了禁牧、轮牧以及自由放牧等不同放牧方式对草地生态系统的影响,创建了退化高寒草地合理轮牧技术。采用了新技术后,比天然放牧草地生产力增加20%,物种多样性提高30%,显著提升了高寒草地生态功能,为制定藏北草原补奖机制、退牧还草工程等政策提供了重要决策依据。

  四、协同攻关,科技助推脱贫攻坚

  那曲市是我国平均海拔最高、国土面积最大的地级市,也是西藏自治区深度贫困地区脱贫攻坚三大主战场之一。由于那曲牧民居住海拔高、气候恶劣,主要靠草原和畜牧业生产来维持生活,贫困发生率达19.56%,要实现到2020年与全国一道步入小康,如期打赢脱贫攻坚战,形势任务十分严峻。

  为推动草原生态建设与草牧业的可持续协调发展,与农牧民增收致富相结合,团队与西藏自治区农牧科学院草业科学研究所、农业资源与环境研究所等单位联合攻关,形成科研协作联盟,创建了藏北高寒草地畜牧业提质增效模式,开辟了“饲草补给”和“提质增效”相结合的有效途径,减轻高寒草地放牧压力、促进退化高寒草地生态恢复,提高草地畜牧业生产效率,缓解了高寒草地生态与畜牧业生产不协调的问题。

  通过与西藏自治区农牧科学院农业资源与环境研究所合作,创建了藏北高原“冬圈夏草”模式和农牧耦合的“低草高牧”模式,有效减轻了高寒草地放牧压力。针对藏北高原温度低、风力强、生态脆弱以及天然高寒草地放牧压力大、饲草严重不足、不适合大面积建植人工草地的实际情况,建设适合藏北高原的简易温室,充分利用夏季闲置的牲畜棚圈及其土壤“高肥效”的特点,创建了温室和棚圈饲用青稞种植与储藏技术,集成了藏北高原“冬圈夏草”模式,较传统人工草地增产2.4倍,累计推广12.6万亩。通过对比实验,筛选并确定了适用于西藏低海拔农区(3000-4000米)的饲用燕麦品种4个,并建立了配套种植技术,以低海拔农区高产饲草补给藏北高海拔牧区,创建了农牧耦合的“低草高牧”模式,增产4-7倍,累计推广130余万亩。通过推广“冬圈夏草”和“低草高牧”模式,为藏北高原提供冬春季补饲草料,补给了示范户45%的饲草缺口,有效减轻了退化高寒草地放牧压力。

  同西藏自治区农牧科学院草业科学研究所合作,集成了藏北高原牦牛高效养殖模式,提高了草地畜牧业生产效率,显著缓解了草地生态与畜牧业生产不协调的矛盾。针对藏北高原牦牛“冬瘦春乏”、畜牧业生产效率低下并制约草地生态功能等问题,研发了冬舍补饲保暖技术,结合合理轮牧技术,实现了牦牛全年营养均衡供给,牦牛产能增加的同时促进退化高寒草地修复。调整牦牛畜群结构,淘汰老弱牦牛,使能繁殖母牦牛的比例超过50%,并对母牦牛进行冬春补饲,产奶量增加近50%。研发了犊牦牛快速育肥18月龄出栏技术,出栏时间提前至秋季,避免了“冬瘦春乏”的同时缓解了冬春季饲草不足的问题;集成了以合理轮牧、冬舍补饲保暖为核心的牦牛高效养殖模式,在那曲地区农牧业科技产业扶贫园区进行示范推广,显著恢复退化草地并提高了草地畜牧业生产效率,并以牲畜入股、解决就业、成立牧民专业合作社等不同形式辐射带动牧民脱贫致富,有效缓解了草地生态与畜牧业生产不协调的矛盾,实现了高寒草地生态修复与畜牧业提质增效的双赢。

  目前,在那曲市草原站的共同努力下,这些技术推广范围涉及那曲市所有的区县,包括色尼区、巴青县、比如县、尼玛县、双湖县、申扎县、班戈县、安多县、聂荣县、嘉黎县和索县,推广面积达到400万亩;近三年培训牧民660人次,帮扶1500余人次。环发所也协助那曲市政府推动了那曲国家农业科技园区的申报工作,并于2015年底成功获批科技部第七批国家农业科技园区,帮助那曲市成立了全国海拔最高的农业科技园区——那曲市国家农业科技扶贫产业园区。

  

进行草地堆肥技术推广

  内地和那曲相关科研机构的紧密协作,也促进了当地草原科技进步和能力建设。那曲市草原站先后获得了发明专利10余项,编写那曲《区域化人工种草》等6个草原科普读本、农牧民技能培训教材《草原保护管理与建设》藏文版、《那曲常见植物识别应用图谱》《那曲草地资源图谱》等。那曲草原站旦久罗布站长荣获“国务院政府特殊津贴”“全国五一劳动奖章”“全国优秀科技特派员”“全国优秀科技工作者”“全国十佳优秀科技工作者”等荣誉称号。环发所同那曲草原所等单位共同荣获了西藏自治区科学技术一、二、三等奖各1项。一项项的成绩和荣誉不仅记录了环发所和那曲草原站合作的成果,也预示着那曲草地畜牧科技事业发展的希望。

  五、传承事业,那曲精神谱写华章

  经过15年的发展,当年由林而达研究员组建的“那曲小分队”逐年壮大。他们在高清竹的带领下,成为了新一代青年科技工作者成长历练,干事创业的平台。胡国铮和干珠扎布2位年轻的助理研究员成长为了试验站的骨干,团队还培养了10余名硕士研究生和4名博士研究生,目前3名博士研究生、5名硕士研究生正在那曲站完成他们的学业。那曲草原站旦久罗布站长带领着谢文栋、严俊、何世丞等12名草原专业技术人员长期同高清竹团队并肩作战。“与其苦熬消耗生命,不如苦干燃烧青春”,这句话在这群年轻科研工作者广为传颂。他们是坚守在藏北高原的“草原追梦人”,远离家乡、远离父母、远离妻儿,耐得住寂寞扎根在藏北雪域高原,说起了那曲话,做起了那曲事;吃起了糌粑,喝起了酥油茶。他们黝黑的脸庞洋溢着青春的自信和决心。在他们眼中,高原是施展科技报国之志的舞台,重要的科学问题亟待他们去破解;高原是历练成长的熔炉,艰苦的条件练就永攀科学高峰的顽强意志。

  

团队成员赴国外进行学术交流

 

  

高清竹指导研究生开展试验

  与雪域草原为伴,坚守高原科研一线,为草原生态文明的建设、“三农”发展和脱贫攻坚事业默默奉献,他们在高原赓续和弘扬着科学家精神,用青春书写出那曲精神的新乐章,奏响的是碧血丹心的爱国之情、舍我其谁的报国之志;奏响的是时不我待的壮志豪情、勇攀高峰的创新精神;奏响的是情系高原的静心笃志,心系牧民的家国情怀。他们用科技守望高原草地,让冰川雪山也成为金山银山;他们将论文写在雪域高原上,为西藏的脱贫攻坚贡献强大的科技力量。

  2015年8月,时任国务院副总理汪洋赴西藏考察,专程到那曲站看望了开展科学研究的青年科研人员,并语重心长地说,“青年科学工作者是国家珍稀、宝贵的资源,你们能为理想、为事业而奋斗,这是一种很高尚的行为。当你们同龄人都在追逐金钱的时候,你们却在边疆高原开展研究工作,雪域高原会记住你们,西藏人民会记住你们,历史也会记住你们。一个人需要为喜爱的事业而不懈努力,国家也需要有精神价值追求的年轻一代,看到你们扎根雪域高原,为自己热爱的事业而努力奋斗,我非常感动,由衷高兴,我也为我们的国家感到高兴”。

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