王佩：為半干旱地區(qū)集聚水資源

本刊記者 呂夢(mèng)遠(yuǎn)

在我國(guó)干旱半干旱地區(qū)占國(guó)土面積約1/3以上，因太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，光照資源豐富，如果有適當(dāng)?shù)慕邓蚺浜弦欢ǖ墓喔葪l件，成為我國(guó)廣大的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)及發(fā)展區(qū)域。然而，由于人類(lèi)不合理的利用及全球氣候變化等因素,我國(guó)半干旱地區(qū)天然草地呈現(xiàn)不同程度的退化現(xiàn)象，表現(xiàn)為灌叢入侵，優(yōu)良牧草退化等現(xiàn)象。

為延緩或恢復(fù)草原生機(jī)，人們采取了天然草地封育、輪牧、合理割草、對(duì)退化草地的恢復(fù)、人工草地建設(shè)、草地改良、控制蟲(chóng)鼠危害、特色植物資源加工與利用、建立家庭牧場(chǎng)生產(chǎn)模式等防治及恢復(fù)措施。北京師范大學(xué)資源學(xué)院的王佩則另辟蹊徑，與傳統(tǒng)的河水、湖水研究不同，他更關(guān)注蒸發(fā)在空氣中看不見(jiàn)的水資源——“綠水”。“在我國(guó)干旱地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)中水的蒸發(fā)占整個(gè)水平衡的70%～80%,特別是極端干旱地區(qū)水的蒸發(fā)占95%以上，是水量平衡的最大部分，但對(duì)這部分水資源研究相對(duì)較淺顯”。因此，他致力于從“綠水”資源的角度，深入認(rèn)識(shí)草原上這種珍貴的水資源。

西北地區(qū)的生活讓王佩深切感受到水的寶貴和生態(tài)環(huán)境的重要，在4年的本科學(xué)習(xí)和5年的工作實(shí)踐中，他逐漸開(kāi)始關(guān)注水資源相關(guān)問(wèn)題。這也是他2006年報(bào)考北京師范大學(xué)碩士的原因，也從此開(kāi)啟了真正意義上的科學(xué)研究……在這里，他有幸遇到了學(xué)業(yè)引路人邱國(guó)玉和李小雁教授，在全方位參與多項(xiàng)課題研究中，積累了豐富了野外觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)；有時(shí)候野外工作是非常辛苦而枯燥的，然而，他堅(jiān)信“不管做什么研究，只要目標(biāo)明確，干一行、愛(ài)一行終究就會(huì)成功”。由于碩士期間的不懈努力，于2009年赴日本筑波大學(xué)攻讀博士學(xué)位。博士畢業(yè)后，他有幸回到北京師范大學(xué)，繼續(xù)實(shí)現(xiàn)他的理想。他深知，提高對(duì)干旱區(qū)水分利用的規(guī)律認(rèn)知，提高水分利用效率，是保障氣候變化，人類(lèi)活動(dòng)雙重影響下，科學(xué)回答會(huì)不會(huì)出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境干旱化以及如何適應(yīng)和改善我國(guó)半干旱區(qū)農(nóng)田及退耕草地生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵。但是，運(yùn)用先進(jìn)科技理念和方法維護(hù)我國(guó)半干旱區(qū)農(nóng)田及退耕草地生態(tài)系統(tǒng)，不是一句話那么簡(jiǎn)單。沒(méi)有精良的設(shè)備，他就就地取材，日本的研究經(jīng)歷針對(duì)的是濕潤(rùn)地區(qū)的水文特征，不能照搬照套，怎樣發(fā)現(xiàn)我國(guó)半干旱地區(qū)水水文規(guī)律，尋找合適的解決辦法呢？

機(jī)會(huì)總是親睞于挑戰(zhàn)、不懈努力的人。2013年，王佩獲得國(guó)家自然科學(xué)基金，在北京師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)站——內(nèi)蒙古太仆寺旗，他以退耕草地、農(nóng)田、原生草地為樣本，選擇人們較少關(guān)注的蒸散發(fā)及其分離，研究土壤蒸發(fā)和植物蒸散動(dòng)態(tài)規(guī)律。他說(shuō)：“認(rèn)識(shí)兩種蒸發(fā)過(guò)程，可以有效地了解植物對(duì)水分的利用情況和及其利用效率是干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)水收支的重點(diǎn)，精確量化干旱區(qū)土壤蒸發(fā)的無(wú)效損耗，對(duì)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)及自然陸地生態(tài)系統(tǒng)的水分利用率評(píng)價(jià)和管理具有科學(xué)的指導(dǎo)意義。”然而，由于干旱區(qū)下墊面異質(zhì)性和植被的斑塊狀分布，他很難用傳統(tǒng)的渦度相關(guān)法、波文比法等常見(jiàn)的蒸散發(fā)觀測(cè)方法分離植物蒸散和土壤蒸發(fā)。在文獻(xiàn)查閱及現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)中，他發(fā)現(xiàn)土壤庫(kù)中水分循環(huán)較慢，而植物庫(kù)由于大量的蒸散，水分更新很快。

經(jīng)反復(fù)論證，他決定用同位素水文學(xué)方法和數(shù)值模擬方法克服傳統(tǒng)方法缺陷；為了突破同位素取樣的時(shí)間分辨率低限制，應(yīng)用數(shù)值模擬的方法，耦合同位素運(yùn)移，構(gòu)建和發(fā)展一個(gè)耦合同位素分餾過(guò)程的模型（Iso-SPAC）來(lái)分離蒸散發(fā)，并取得了一定的成效。這項(xiàng)研究探討了我國(guó)不同退耕草地、原生草地及農(nóng)田的蒸散發(fā)特征，從時(shí)間上、空間上精細(xì)了土壤蒸發(fā)分辨率，將有助于解答氣候變化情境下的水文響應(yīng)等問(wèn)題，對(duì)保護(hù)我國(guó)半干旱區(qū)水資源和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生積極影響。