当前位置: 新豪天地登录网址 > 科学研究 > 正文

破解消落带治理难题,为三峡生态寻找最优解

时间:2019-10-09 01:21来源:科学研究
中科院三峡水土环境站:在消落带寻求生态诗意 扎根库区十余年,破解消落带治理难题 文安邦为三峡生态寻找最优解(知识分子风采·读懂长江) 近期,由中国科学院成都山地灾害与

中科院三峡水土环境站:在消落带寻求生态诗意

扎根库区十余年,破解消落带治理难题 文安邦 为三峡生态寻找最优解(知识分子风采·读懂长江)

近期,由中国科学院成都山地灾害与环境研究所承担的中科院西部行动计划项目“三峡库区水土流失与面源污染控制试验示范”和“十二五”国家科技支撑计划课题“三峡库区低产坡地改造与面源污染减控技术集成与示范”全面完成了项目结题验收工作。专家组对项目取得的研究成果给予高度肯定。

新豪天地登录网址 1

■本报记者 郑千里

“这群人,不会种地。”说起科研站的科学家,老农们直摇头,“好端端的平地,干嘛改成大斜坡?雨水不够,也不用拿着水龙头冲啊?”

针对三峡库区小流域产沙与面源污染物直接入库危害大、库区小流域表生环境变化和水土保持与面源污染治理成本高等问题,项目组依托三峡库区水土保持与环境研究站,研究了库区小流域水土流失与面源污染耦合过程与机理,揭示出库区面源污染发生、迁移与转化过程,构建了三峡库区小流域水土流失与面源污染耦合评价模型,提出了生态地埂 生态沟渠 湿地的泥沙与面源污染物全程减控模式。同时,项目组还系统开展了消落带适生植物抗逆生物学关键过程研究,确定了控制消落带生态系统格局变化过程的关键驱动因素,定量评价了植被措施的截污固土功能,筛选出消落带植被最佳配置模式。开发了三峡库区水土流失与面源污染智能监测技术体系,开发了三峡库区生态环境智慧管理系统,初步实现了对库区小流域水土流失与面源污染基本要素现状与动态变化的自动化监测、评估、智能化诊断与预测。

文安邦在野外勘探。资料图片

新豪天地登录网址 2

新豪天地登录网址 ,位于重庆忠县石宝镇新政村的这个科研站,叫中科院三峡库区水土保持和环境研究站,2007年由重庆忠县与中国科学院成都山地所共建。这群“不会种地”的科学家,在这里已经待了多年。这里诞生了一大批优化三峡库区生态的实践方案:坡耕地整治新方、消落带难题的生态重建新解法等等。

项目执行期间,在重庆市忠县石宝镇建立的消落带人工植被恢复重建试验示范基地和小流域低污高值循环农业技术示范基地,已成为水利部“水土保持生态科技园”、科技部“国家农业科技园田间生态管理示范基地”和重庆市“三峡库区生态文明重点科普基地”的重要展示平台,共提交咨询建议3份,其中《长江中上游水利水电工程对全流域生态环境影响》得到国家领导人的重要批示,编写了《三峡库区坡耕地水土保持技术手册》、《三峡农业面源污染消减技术手册》和《三峡水库消落带植被固土截污技术手册》技术手册3份,为库区退化生态系统的恢复与重建、社会经济可持续发展提供了重要的技术支撑和示范模式。

“这群人,不会种地。”说起科研站的科学家,老农们直摇头,“好端端的平地,干嘛改成大斜坡?雨水不够,也不用拿着水龙头冲啊?”

消落带土壤力学性质测定

10多年来,一批又一批科学家成为新政村的“新村民”。中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所所长文安邦,就是这里的第一批“新村民”之一。

新豪天地登录网址 3

位于重庆忠县石宝镇新政村的这个科研站,叫中科院三峡库区水土保持和环境研究站,2007年由重庆忠县与中国科学院成都山地所共建。这群“不会种地”的科学家,在这里已经待了多年。这里诞生了一大批优化三峡库区生态的实践方案:坡耕地整治新方、消落带难题的生态重建新解法等等。

新豪天地登录网址 4

“找到生态和农业之间的平衡点”

消落带土壤基质稳固技术

10多年来,一批又一批科学家成为新政村的“新村民”。中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所所长文安邦,就是这里的第一批“新村民”之一。

小流域塘库淤积泥沙采集

在长江上游的坡耕地,传统的农业种植方式,不少会伴随着大规模的水土流失。

新豪天地登录网址 5

“找到生态和农业之间的平衡点”

新豪天地登录网址 6

“治理水土流失,种树效果最好,但农民吃什么?”文安邦说,科研站成立不久,中科院西部行动计划“三峡库区水土流失与面源污染控制试验示范”、国家科技支撑计划重点项目“长江上游坡耕地整治与高效生态农业关键技术试验示范”也随之启动。“一要控制水土流失,二要促进农民增收,第三,改造成本不能高,劳动生产效率却要提高。”文安邦说,“我们要找到生态和农业之间的平衡点。”

消落带多年生草本种植技术

在长江上游的坡耕地,传统的农业种植方式,不少会伴随着大规模的水土流失。

消落带土壤—植物定位样方观测

科研站后院的一大片坡地正是为此而建。初看这片坡地,记者和新政村的老农们产生了同样的疑惑:为啥有的高有的低?同样种玉米,为啥有的繁茂,有的叶子都枯了?

新豪天地登录网址 7

“治理水土流失,种树效果最好,但农民吃什么?”文安邦说,科研站成立不久,中科院西部行动计划“三峡库区水土流失与面源污染控制试验示范”、国家科技支撑计划重点项目“长江上游坡耕地整治与高效生态农业关键技术试验示范”也随之启动。“一要控制水土流失,二要促进农民增收,第三,改造成本不能高,劳动生产效率却要提高。”文安邦说,“我们要找到生态和农业之间的平衡点。”

新豪天地登录网址 8

“我们不是研究农业,是在模拟三峡库区坡耕地的情况。”文安邦说,坡耕地经雨水冲刷会形成细沟,条件不同,形成的沟千差万别。细沟的构造与水土流失率联系紧密。

小流域立体生态农业技术

科研站后院的一大片坡地正是为此而建。初看这片坡地,记者和新政村的老农们产生了同样的疑惑:为啥有的高有的低?同样种玉米,为啥有的繁茂,有的叶子都枯了?

船行波和风成浪的“诗意”

通过人工模拟降雨和径流小区观测,文安邦与同事贺秀斌带领团队,精准设计坡式梯地的参数与植物篱的宽度和空间布设,研发出了“坡式梯地 地埂经济植物篱”技术,让坡耕地水土流失得到了合理控制,耕地抵御季节性旱涝灾害的能力也提高了。

新豪天地登录网址 9

“我们不是研究农业,是在模拟三峡库区坡耕地的情况。”文安邦说,坡耕地经雨水冲刷会形成细沟,条件不同,形成的沟千差万别。细沟的构造与水土流失率联系紧密。

汽笛一声高亢的长鸣,在夏日长江的河滩上,天光云影中隐约可见远处一艘巨大的白色游艇驶来。“有了这过往的游艇,长江就显得更壮美了!”记者不由发出赞叹。

“在一些省份的水土保持规划里,我们的技术已经得到了推广应用。”文安邦说,与传统梯田改造方式相比,改造成本从每亩3000元减少到了1800元。此外,地里增种了经济植物篱,每亩地每年可以让农民多挣300—500元。

水系末端面源污染物生态湿地消减技术

通过人工模拟降雨和径流小区观测,文安邦与同事贺秀斌带领团队,精准设计坡式梯地的参数与植物篱的宽度和空间布设,研发出了“坡式梯地 地埂经济植物篱”技术,让坡耕地水土流失得到了合理控制,耕地抵御季节性旱涝灾害的能力也提高了。

在长江三峡忠县段,记者跟随中科院成都山地灾害与环境研究所(以下简称成都山地所)的科研人员,实地考察他们在三峡库区开展的保护生态、适应环境和发展经济的科技示范基地。

“科研成果体现在论文上,也体现在库区现场”

“在一些省份的水土保持规划里,我们的技术已经得到了推广应用。”文安邦说,与传统梯田改造方式相比,改造成本从每亩3000元减少到了1800元。此外,地里增种了经济植物篱,每亩地每年可以让农民多挣300—500元。

距石宝寨约一公里处,可以看到“三峡库区生态科技园”的标识牌。一栋别具特色的小楼房门口,挂着“中国科学院三峡库区水土保持与环境研究站”的牌子。“旁边就是我们模拟各种情景的试验样地。”该站青年科研人员鲍玉海向记者介绍说。眼前的情景,让记者与观赏石宝寨的诗意共鸣起来。

从重庆市区到忠县,要驱车3个小时。下了高速去新政村,还要经过1个小时弯弯曲曲的山路。一个科研站,为何要建在这么偏远的村落?“新政村刚好位于三峡库区中部。地质、地貌、土壤和农业活动等在三峡库区都具有代表性。”文安邦介绍,“我们做研究的同时,也开展了一些示范建设。科研成果体现在论文上,也体现在库区现场。”

“科研成果体现在论文上,也体现在库区现场”

“每次长江三峡只要有过船,产生的波浪都会慢慢地侵蚀着这岸边的土壤。现在虽然岸上没有地表径流,但岸边却有明显的浑浊带,这表明岸上的土壤已被过船扰动,土壤的颗粒被分解到长江水里,被水流带走。”鲍玉海说,“这说明波浪对岸边土壤的侵蚀一直存在。船行波、风成浪,一直都会扰动三峡两岸。”

谈及消落带的治理,文安邦说,“水位半年涨、半年落,库区沿岸形成了30米高差的消落带,面积达349平方公里,岸线长5578公里,植物一般很难在此生存。消落带生态恢复与重建,将直接影响到库区的生态屏障功能和水资源安全。”为此,科研站与相关部门签订了长期的消落带治理科研合作协议,并在15公里长的消落带内进行试验示范。

从重庆市区到忠县,要驱车3个小时。下了高速去新政村,还要经过1个小时弯弯曲曲的山路。一个科研站,为何要建在这么偏远的村落?“新政村刚好位于三峡库区中部。地质、地貌、土壤和农业活动等在三峡库区都具有代表性。”文安邦介绍,“我们做研究的同时,也开展了一些示范建设。科研成果体现在论文上,也体现在库区现场。”

而他们的主要工作,就是针对消落带波浪侵蚀剧烈、土壤流失严重,单纯植物措施难以在持续波浪冲刷下稳定发挥作用的区域,研发出适应消浪植物生长的生态护坡构件和串珠式柔性护坡技术,强化边坡防护面的稳定性,使其能够最大限度降低破浪的冲刷力,维护植物生长必要的土壤基质条件,并在构件植物栽培孔中种植植物,实现生物/工程相结合的消落带生态护坡。

“不是说找到合适的植物就能解决问题,像医生看病要把脉,我们也要进行系统观测:侵蚀的问题在哪儿、适宜的植物有哪些?”文安邦仔细分析后发现,消落带最主要的问题之一,是土壤侵蚀作用力复杂,包括涌浪侵蚀、坡面降雨径流侵蚀、崩塌和蠕滑,其中以崩塌和涌浪侵蚀最为突出。

谈及消落带的治理,文安邦说,“水位半年涨、半年落,库区沿岸形成了30米高差的消落带,面积达349平方公里,岸线长5578公里,植物一般很难在此生存。消落带生态恢复与重建,将直接影响到库区的生态屏障功能和水资源安全。”为此,科研站与相关部门签订了长期的消落带治理科研合作协议,并在15公里长的消落带内进行试验示范。

目前,他们的相关技术已申请了两个专利。“我们将根据消落带的特点深入优化研究,包括针对消落带已经凸显的土壤基质、养分流失和重金属污染隐患,建立阻挡和消纳库周污染物的湿地生态缓冲区;与残存的消落带自然植被生态系统相比,重建的消落带人工植被生态系统在结构、功能、生态效益上有何优劣;以及研发消落带固土护岸技术,以消落带生态重构为中心建立库区泥沙与面源污染物质的末端控制屏障带等等。”鲍玉海介绍。

既要固持土壤、改善植被生存环境,又要控制产生最少的二次生物污染,还要寻找尽量低成本、高效益的植被恢复与重建技术……研究团队攻克了一个又一个难题。

“不是说找到合适的植物就能解决问题,像医生看病要把脉,我们也要进行系统观测:侵蚀的问题在哪儿、适宜的植物有哪些?”文安邦仔细分析后发现,消落带最主要的问题之一,是土壤侵蚀作用力复杂,包括涌浪侵蚀、坡面降雨径流侵蚀、崩塌和蠕滑,其中以崩塌和涌浪侵蚀最为突出。

鲍玉海的介绍撩开了他们科研帷幕的一角。位于三峡库区中游的忠县,长江流径88公里,汇合溪河28条,消落带岸线长、面积大。2007年,在中科院西部行动计划“三峡库区水土流失与面源污染控制试验示范”项目的支持下,一支科研团队进驻了忠县石宝镇,并与忠县暨重庆市等政府部门签订了长期科研合作协议。

目前,消落带的治理已经取得初步成效。1000多亩的河岸上,柳树、野古草等10多种精心挑选出来的植物,以因地制宜的模式配置种植,形成了不同的消落带治理模式。

既要固持土壤、改善植被生存环境,又要控制产生最少的二次生物污染,还要寻找尽量低成本、高效益的植被恢复与重建技术……研究团队攻克了一个又一个难题。

科研人员针对三峡库区蓄水及移民后靠带来的水土流失、面源污染、消落带生态环境退化等生态环境问题,开展定位观测试验研究;在石宝镇建立三峡库区水土保持与环境研究站,对消落带进行治理,得到国家三建委水库司的大力支持,其中划定石宝镇至汝溪河口15公里的消落带为典型区域供科研试验。

“地学很复杂,往往是一个系统工程,包括多项技术的应用。比如减少面源污染,我们使用了村落沼气消化技术、坡耕地秸秆还田的节肥增效技术、村镇生活废水生态净化系统……”文安邦介绍,“最终能配置成为一个完整的净化系统,形成合力,保证从支流流出的水质能达到Ⅱ类。”

目前,消落带的治理已经取得初步成效。1000多亩的河岸上,柳树、野古草等10多种精心挑选出来的植物,以因地制宜的模式配置种植,形成了不同的消落带治理模式。

鲍玉海还记得,2007年4月,他和带队的张信宝等一行4人来到石宝寨新政村1社,进行径流试验场地形测绘和样品采集。有一次野外作业时,大雨倾盆把只戴着草帽的他们全都浇透了。新政村社长陈建平向村民借了几把雨伞送来。他们忙着采样腾不出手,陈建平就替他们打着伞。由这把雨伞结缘,山地所后来在当地村民中开展的许多工作,也是在他的帮助下完成。

“灵机一动难题就迎刃而解的事情,几乎不存在”

“地学很复杂,往往是一个系统工程,包括多项技术的应用。比如减少面源污染,我们使用了村落沼气消化技术、坡耕地秸秆还田的节肥增效技术、村镇生活废水生态净化系统……”文安邦介绍,“最终能配置成为一个完整的净化系统,形成合力,保证从支流流出的水质能达到Ⅱ类。”

三峡库区水土保持与环境研究站的综合办公楼,在原来小学校的基础上修建。楼后征用的16亩土地作为径流小区、植物篱、坡式梯地、气象观测场等科学试验设施用地。

记者在科研站一楼看到,一名工作人员正拿着擀面杖使力气,案板上没有面,她碾的全是泥块。文安邦指着碾好的细土说,“这也是我们目前的一大研究方向。通过对塘库淤积泥沙的分层分析,了解小流域的土地利用变动事件。”

“灵机一动难题就迎刃而解的事情,几乎不存在”

征用地的周围种的都是植物篱笆。“若是用水泥桩、铁丝网,看上去会像是一家工厂,与当地农民的衔接就不太友好。我们采用新银合欢的灌木来隔断边界,与农田村舍的融合就更加自然,韵味天成。”获得博士学位后多年在忠县站工作的严冬春说,“在试验地里,我们采用现代试验方法模拟农民传统的生产模式,用耦合工程与植物篱的生态措施构筑梯田,在阐明科学机理的同时考虑节约成本和降低投劳,对当地村民也是一个友好的示范。”

“通过淤积泥沙,我们可以知道这个流域什么时候大力发展了养殖业、什么时候‘坡改梯’,还能了解这些事件对环境的影响是正面还是负面。”文安邦说,“这些成果可以为一个区域未来规划、土地利用和发展方向提供决策参考。”

记者在科研站一楼看到,一名工作人员正拿着擀面杖使力气,案板上没有面,她碾的全是泥块。文安邦指着碾好的细土说,“这也是我们目前的一大研究方向。通过对塘库淤积泥沙的分层分析,了解小流域的土地利用变动事件。”

当地村民有养殖牲畜的习惯,附近有个100多头的养猪场,忠县站科研人员免费为猪场设计修建了污水净化系统,并依据坡面本身特点做了生态沟渠,排泄的水经过综合处理后可以达到三类水质。

文安邦说,地学科目需要花大力气、下苦功夫,为一个课题在偏远的山村待上数年是很平常的事情,“灵机一动难题就迎刃而解的事情,几乎不存在”。

“通过淤积泥沙,我们可以知道这个流域什么时候大力发展了养殖业、什么时候‘坡改梯’,还能了解这些事件对环境的影响是正面还是负面。”文安邦说,“这些成果可以为一个区域未来规划、土地利用和发展方向提供决策参考。”

仲夏时节,山地所的博士生钟荣华、高进长和硕士生吕发友来到忠县,师兄弟三人天色微明就带着仪器、干粮和水出发,直到晚6点把样品采完,从消落带背到路边等待运回。这时他们浑身泥土,衣服像水洗一样,早已饥肠辘辘。

夜深了,新政村陷入静默,星辰隐约可见,一旁的稻田里不时传来几声蛙鸣与虫声。工作人员说,过几天,又有一大批研究人员来站里常驻研究了。

文安邦说,地学科目需要花大力气、下苦功夫,为一个课题在偏远的山村待上数年是很平常的事情,“灵机一动难题就迎刃而解的事情,几乎不存在”。

附近村民常看到他们在周边采样,知道是中科院在这里试验,一位老人看他们此时又累又饿,赶紧从屋里拿出煮熟的玉米给他们吃,一副心疼自家孩子的模样。师兄弟三人同声说:“这是我们吃过的最好吃的玉米!”

蒋云龙

夜深了,新政村陷入静默,星辰隐约可见,一旁的稻田里不时传来几声蛙鸣与虫声。工作人员说,过几天,又有一大批研究人员来站里常驻研究了。

在研究站试验场的山头上,有一棵黄葛树与研究站同龄。这棵黄葛树刚栽种的时候还很小,7年过去,现在如一把巨伞撑起了一片天,研究站的人们亲切地称之为“站树”。正是像陈建平这些淳朴的当地移民,为他们擎起了一方挡风遮雨的伞,他们也要以自己的辛勤科研,为三峡库区的生态安全撑起一片蓝天。

(原载于《人民日报》2018-08-1314版)

湿地荷花飘香的“诗意”

记者由鲍玉海陪同,下到共和村示范区江滩。这里绿树成荫,水草丰美,简直就是一个小型的植物园!

据介绍,忠县站科研人员依托中科院西部行动计划项目和国家科技支撑计划课题,与中科院植物所、武汉植物园等单位联合攻关,突出不同海拔梯度的植被生长环境、人为干扰和抗干扰能力、生态服务功能需求等方面,以水陆两栖、根系发达、截污能力强、生物量可回收利用和景观效果优良的乡土植物物种为主,因地制宜、合理配置、分区治理。自2007年开始,已在野外做了300余亩的试验带,在145~175米的三峡水位范围内开展了耐淹植物筛选野外实地观测试验,有狗牙根、牛鞭草、池杉、桑树、旱柳等。

“现在示范区的植物长势良好,生物群落比较稳定。我们种植的牛鞭草是地毯式覆盖,能长到一米多高,在三峡蓄水时将地表面的那一部分割掉,因为牛鞭草的根茎在泥土里不会腐烂,故此不会产生二次环境污染,在第二年时牛鞭草还会萌发,重新繁茂生长。”鲍玉海说。

经过科研人员多年探索,对消落带的治理确定了固持土壤、改善植被生境以及产生最小二次生物污染的整体思路,成功研发了低成本、高效益的植被重建与恢复技术,攻克了消落带生态重建与恢复的难题,筛选出10余种适宜消落带种植的植物,进行了忠县一带15公里消落带的植被重建和恢复。

目前,在总面积为1000余亩的库区消落带,已建立了4个生态恢复和综合整治试验示范基地,还形成了3种消落带湿地综合利用的模式。无论是“荷花飘香”“柳树成荫”,还是 “沧海桑田”“水草丰美”,这些充满诗意的消落带植被郁郁葱葱,三峡库岸的土壤得到保护,促进了当地生态畜牧和渔业的发展,还美化了三峡库区的周边环境。

《中国科学报》 (2014-09-15 第8版 平台)

编辑:科学研究 本文来源:破解消落带治理难题,为三峡生态寻找最优解

关键词: