王佩：為半干旱地區集聚水資源

本刊記者 呂夢遠

在我國干旱半干旱地區占國土面積約1/3以上，因太陽輻射強烈，光照資源豐富，如果有適當的降水，或配合一定的灌溉條件，成為我國廣大的農牧業生產及發展區域。然而，由于人類不合理的利用及全球氣候變化等因素,我國半干旱地區天然草地呈現不同程度的退化現象，表現為灌叢入侵，優良牧草退化等現象。

為延緩或恢復草原生機，人們采取了天然草地封育、輪牧、合理割草、對退化草地的恢復、人工草地建設、草地改良、控制蟲鼠危害、特色植物資源加工與利用、建立家庭牧場生產模式等防治及恢復措施。北京師范大學資源學院的王佩則另辟蹊徑，與傳統的河水、湖水研究不同，他更關注蒸發在空氣中看不見的水資源——“綠水”。“在我國干旱地區的生態系統中水的蒸發占整個水平衡的70%～80%,特別是極端干旱地區水的蒸發占95%以上，是水量平衡的最大部分，但對這部分水資源研究相對較淺顯”。因此，他致力于從“綠水”資源的角度，深入認識草原上這種珍貴的水資源。

西北地區的生活讓王佩深切感受到水的寶貴和生態環境的重要，在4年的本科學習和5年的工作實踐中，他逐漸開始關注水資源相關問題。這也是他2006年報考北京師范大學碩士的原因，也從此開啟了真正意義上的科學研究……在這里，他有幸遇到了學業引路人邱國玉和李小雁教授，在全方位參與多項課題研究中，積累了豐富了野外觀測經驗；有時候野外工作是非常辛苦而枯燥的，然而，他堅信“不管做什么研究，只要目標明確，干一行、愛一行終究就會成功”。由于碩士期間的不懈努力，于2009年赴日本筑波大學攻讀博士學位。博士畢業后，他有幸回到北京師范大學，繼續實現他的理想。他深知，提高對干旱區水分利用的規律認知，提高水分利用效率，是保障氣候變化，人類活動雙重影響下，科學回答會不會出現生態環境干旱化以及如何適應和改善我國半干旱區農田及退耕草地生態系統的關鍵。但是，運用先進科技理念和方法維護我國半干旱區農田及退耕草地生態系統，不是一句話那么簡單。沒有精良的設備，他就就地取材，日本的研究經歷針對的是濕潤地區的水文特征，不能照搬照套，怎樣發現我國半干旱地區水水文規律，尋找合適的解決辦法呢？

機會總是親睞于挑戰、不懈努力的人。2013年，王佩獲得國家自然科學基金，在北京師范大學實驗站——內蒙古太仆寺旗，他以退耕草地、農田、原生草地為樣本，選擇人們較少關注的蒸散發及其分離，研究土壤蒸發和植物蒸散動態規律。他說：“認識兩種蒸發過程，可以有效地了解植物對水分的利用情況和及其利用效率是干旱區生態系統動態水收支的重點，精確量化干旱區土壤蒸發的無效損耗，對于農田生態系統及自然陸地生態系統的水分利用率評價和管理具有科學的指導意義。”然而，由于干旱區下墊面異質性和植被的斑塊狀分布，他很難用傳統的渦度相關法、波文比法等常見的蒸散發觀測方法分離植物蒸散和土壤蒸發。在文獻查閱及現場觀測中，他發現土壤庫中水分循環較慢，而植物庫由于大量的蒸散，水分更新很快。

經反復論證，他決定用同位素水文學方法和數值模擬方法克服傳統方法缺陷；為了突破同位素取樣的時間分辨率低限制，應用數值模擬的方法，耦合同位素運移，構建和發展一個耦合同位素分餾過程的模型（Iso-SPAC）來分離蒸散發，并取得了一定的成效。這項研究探討了我國不同退耕草地、原生草地及農田的蒸散發特征，從時間上、空間上精細了土壤蒸發分辨率，將有助于解答氣候變化情境下的水文響應等問題，對保護我國半干旱區水資源和生態環境產生積極影響。