傾聽植被物候的回響
——記北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院教授付永碩

肖貞林

付永碩在德國

在自然界中，溫帶和寒帶地區(qū)的植物會在一定的時間內(nèi)開始返青，生長，而后現(xiàn)蕾，開花，結(jié)果，最后落葉，進(jìn)入休眠。這種植物與環(huán)境因子變化相適應(yīng)而形成的植物生長發(fā)育節(jié)律，被稱為物候，它是植物長期適應(yīng)于溫度和水分季節(jié)性變化的結(jié)果。植物的物候反映了植物的生活史對策，對生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)循環(huán)和能量流動，以及群落生物多樣性的維持都有重要意義。

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著全球氣候變暖加劇，生態(tài)系統(tǒng)如何響應(yīng)和反饋氣候系統(tǒng)的變化成為全球變化生態(tài)學(xué)一個熱點(diǎn)問題。這也是北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院教授付永碩致力研究的方向。自博士時期開始，他先后運(yùn)用野外控制實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)挖掘和整合分析，以及生態(tài)模型模擬等研究手段，圍繞植被物候響應(yīng)和適應(yīng)全球氣候變化的機(jī)理以及可預(yù)測性開展了一系列原創(chuàng)性工作，相關(guān)研究成功發(fā)表在Nature、PNAS和Global change biology等期刊，所取得的研究成果為闡明陸地生態(tài)系統(tǒng)碳、水、能量、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

學(xué)有所成，回國效力

2007年，付永碩從北京師范大學(xué)碩士畢業(yè)后，前往比利時安特衛(wèi)普大學(xué)攻讀博士，學(xué)習(xí)全球變化生態(tài)學(xué)，由此確定了自己的研究方向。博士畢業(yè)后，他曾先后在北京大學(xué)、比利時全球變化生態(tài)學(xué)創(chuàng)新中心從事研究工作，2017年回國，正式加入北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院。在回到北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院之前，付永碩已經(jīng)在植被物候響應(yīng)和適應(yīng)全球氣候變化方面取得了一定的成績，這些工作都為他回國后的研究提供了經(jīng)驗(yàn)支持。

不過，付永碩表示，正是因?yàn)樵诒本煼洞髮W(xué)打下了良好的基礎(chǔ)，他才能在國外很好地展開一些研究工作。而在國外的幾年，也讓他開闊了眼界，拓寬了科研思路。他說道：“科學(xué)知識不只來源于文章，也來源于生活。我在國外交了一些朋友，大家在交流的過程中，思想的碰撞會迸發(fā)很多火花。關(guān)于春秋季物候耦合響應(yīng)氣候變化的文章，就是在參加學(xué)術(shù)會議期間，和朋友一起聊天時構(gòu)思完成的，后來發(fā)表在了PNAS上?！?/p>

走出國門是為了學(xué)成歸來，對付永碩來說，回國不是選擇，是必然。他坦言：“我在國外最深的感受就是，人走出國門后，會加深對祖國的感情。就像是一個遠(yuǎn)在他鄉(xiāng)的游子對母親深深牽掛。所以，我當(dāng)時也希望自己能夠?qū)W有所成，盡快回國，用自己的所學(xué)所識服務(wù)祖國?！?/p>

立足前沿，深入探索

近些年，全球變暖是世界各國關(guān)注的焦點(diǎn)，2014年，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）研究報(bào)告指出，氣候系統(tǒng)變暖是毋庸置疑的，而人類活動排放大量的CO2等溫室氣體極有可能加快了這一全球變暖過程。

眾所周知，植物需要光合作用。就像人吃飯一樣，植物也需要“糧食”。它會“吃”進(jìn)二氧化碳，排出氧氣。所以，植物可以有效緩解溫室效應(yīng)。從另一方面看，植物對氣候的變化又十分敏感，它可以根據(jù)氣候變化進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，比如，發(fā)芽的時間、花開的時長等，這種物候變化會對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳、水和能量平衡產(chǎn)生重要的影響，同時也會影響動植物關(guān)系、植被分布等，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。因此，研究植被物候?qū)夂蜃兓捻憫?yīng)和反饋，對我國應(yīng)對氣候變化的影響，充分發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)功能，保證經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

盡管植被物候研究在全球變暖大背景下取得了蓬勃的發(fā)展，但物候的發(fā)生機(jī)理機(jī)制在學(xué)界還沒有形成一致的觀點(diǎn)?！按杭旧郎睾凸庵芷诒黄毡檎J(rèn)為是物候變化的最主要決定因素，然而光周期與溫度如何調(diào)控植被物候一直存在較大爭議，主要原因是缺乏大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析?！贬槍@一問題，付永碩率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)結(jié)合大尺度數(shù)據(jù)分析和野外控制實(shí)驗(yàn)，提出并驗(yàn)證了溫周期與光周期協(xié)調(diào)控制春季物候期的理論框架：光周期通過調(diào)整物候積溫需求和冷激需求的非線性關(guān)系，進(jìn)而調(diào)整春季物候發(fā)生時間，以達(dá)到最長生長季與避免冷傷害平衡的最優(yōu)生長史策略。這一研究表明，植物物候響應(yīng)氣候變化的溫度敏感性受光周期調(diào)控，未來氣候變暖條件下的溫帶森林物候變化將取決于春季升溫與冬季升溫的相對速率以及光周期三者共同作用。

付永碩介紹說：“氣候變暖以后，春天就會變短，那植物的發(fā)芽期和開花期就會提前，那么春季物候提前量將低于預(yù)期，這可能會導(dǎo)致植物的生長機(jī)會減小，增長量減少，進(jìn)而對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和水循環(huán)過程，以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值功能產(chǎn)生重要的影響。”

全球著名生態(tài)學(xué)家，德國科學(xué)院院士Christian K?rner高度評價(jià)這一發(fā)現(xiàn)，稱其解決了光周期與溫度如何調(diào)控植被物候這一存在幾十年的爭議問題，將推動植物物候領(lǐng)域和全球變化生態(tài)系領(lǐng)域的研究，相關(guān)成果發(fā)表在Global Change Biology雜志上。

目前，付永碩還率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過與植物生態(tài)學(xué)、遙感生態(tài)學(xué)、生態(tài)水文等專業(yè)方向的研究人員緊密合作，在極端氣候響應(yīng)、生態(tài)水文過程以及物候模型開發(fā)等方面進(jìn)行了深入的研究。他說道：“要說有什么目標(biāo)的話，我希望未來我們可以研制出一套全球動態(tài)植被物候模型并耦合動態(tài)植被模式中，更好地模擬全球生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)與反饋，以及這些系統(tǒng)如何影響陸地水、碳等循環(huán)的過程?！?/p>

在北京師范大學(xué)主樓前留影

心懷感恩，踏實(shí)前行

成長是一個復(fù)雜的過程，在這個過程中所做出的每一個選擇，除了自身的因素，身邊人的影響也十分重要。就如付永碩選擇走上科研之路，就與他的三位恩師脫不開關(guān)系。

付永碩說：“碩士畢業(yè)后，我原本打算直接工作。我的碩士導(dǎo)師郝芳華教授給了我很好的建議，支持我出國深造。最重要的是，她說的一句話至今讓我銘記于心。她說：‘做研究要學(xué)會先做人’，就是踏踏實(shí)實(shí)做人，踏踏實(shí)實(shí)做事。在碩士期間，她也是以身作則，對我們影響很大?！睂Ω队来T影響深刻的還有他的博士生導(dǎo)師Ivan Janssens教授和北京大學(xué)的樸世龍教授，“兩位老師對科研的熱愛是很讓人震撼的，從他們身上，我除了學(xué)習(xí)到了做科研的技巧，更體會到了成為一個科研工作者應(yīng)具有的熱情”“樸老師對科研的專注力、洞察力，還有對科研的思考方式，對我的影響非常大，極大地開拓了我的視野”。

受到他們的影響，付永碩也對自己的科研工作越來越熱愛，對未來的路也越來越堅(jiān)定。他說道：“三位老師對我的影響真的很大，不僅僅是專業(yè)上的傳授，還有意志上的鼓勵。因?yàn)榭吹剿麄兡欠N敬業(yè)的狀態(tài)，我就會想再努力些，希望自己能更加出色地做好自己的工作”。

當(dāng)今時代是一個重視科技、重視人才的時代。無論是從國家層面，還是具體平臺都在積極吸納人才，培養(yǎng)新生力量?；貧w北京師范大學(xué)以后，學(xué)校給予付永碩很大的支持，無論是科研上的支持，還是生活上的照顧都讓他非常感激。他表示，身處這樣一個時代是幸運(yùn)又幸福的，所以更不能辜負(fù)這樣的機(jī)遇，要不斷奮進(jìn)，不斷提升，踏踏實(shí)實(shí)做科研，盡心盡力服務(wù)于祖國。