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蔡庆华:首创流域生态学 换个角度研究水

2018-08-17 08:23:07

蔡庆华 换个角度研究水

  “不唯上、不唯书、只唯实。”工作多年,蔡庆华(上图,资料图片)依然将导师刘建康提出的要求作为座右铭。

  正因“唯实”,他与导师一起提出“流域生态学”概念,积极呼吁在流域视野下探寻水生态密码;也因“唯实”,他带领团队在长江最靠近三峡大坝的较大支流香溪河设立生态站,开始了年复一年的观测。

  “半路出家”,首创流域生态学

  1984年夏,武汉东湖畔,刚刚从武汉大学数学系毕业的蔡庆华,来到一墙之隔的中科院水生生物研究所报到。蔡庆华刚到水生所的年月,经济效益似乎比生态保护要受重视得多。时任所长的伍献文院士曾跟新进所的员工讲过一个故事:当年修建葛洲坝时,各方为是否需要修建鱼道争执不下,最终决定不修,以节省3000万元的投资。

  1992年,蔡庆华拿到水生生物专业博士学位。“九五”期间,他在湖北宜昌主持三峡库区移民安置示范区优质高效生态渔业研究,发现一些地方水生态状况以肉眼可见的速度恶化。

  水生生物学将向何处去?如何更好服务于社会经济发展?蔡庆华至今仍记得导师在其毕业时忧心忡忡的提问,他说,“我想搞清楚,到底是什么原因造成了水体污染,主要是因为岸上周边干扰比如排污,还是水体内部活动比如养殖?这个‘周边’要划到多大范围?”

  “解决水生态问题,不能只在水体中找办法,必须从生态系统整体性出发找出路。”蔡庆华说,必须要站在流域的尺度上开展研究,不能就水而论水。

  1997年,蔡庆华与刘建康一起正式提出“流域生态学”这一新兴学科的理论框架,“以流域为单元,研究流域内高地、沿岸带、水体间的信息、能量、物质变动规律。”这是学术研究从淡水生态系统向陆地生态系统的拓展,以流域生态系统为对象、以水为纽带和驱动因子,综合上下游、左右岸、干支流的自然—经济—社会复合系统,为解码包括长江在内的整体水域生态提供全域视野。

  香溪河监测19年,为长江生态研究埋下“地标”

  在水生所,老一辈的鱼类学家和生态学家希望数学系毕业的蔡庆华能利用数学工具,在“人与生物圈”研究中建立数学模型,解决生态理论问题。

  但缺少或难以获取针对水体进行的连续观察和记录,何谈数据分析?蔡庆华提出,应尽快在重点区域选定有代表性的中等尺度流域,多学科、多单位联合开展流域生态学研究,并希望逐渐完善我国水生生物及内陆水体数据库。

  1999年,他在香溪河建立了我国唯一一家开展河流(水库)生态系统生态学和流域生态学研究的野外台站。香溪河发源于神农架,在香溪镇注入长江,流域面积超过3000平方公里。香溪河库湾距三峡大坝仅30余公里,三峡水库蓄水到175米后,香溪河回水区最远达到距离河口40公里处。而且,香溪河从源头到河口海拔差高达2800米,流域环境复杂,生态类型多样。

  水生所的研究者在200多个采样点进行每年一次的采样,并对重点水域系列样点展开每天、每周、每月或每季度采样分析,将水生态和水环境数据汇集入库研究。至今,他的团队在这里进行了连续19年的监测和研究。

  目前,香溪河生态站已跻身国家环境保护科学观测研究站。香溪河生态站的水生生物多样性数据采集工作并不止于三峡库区或是长江,研究者的足迹延伸到黄河、海河、辽河流域等,为完成全国溪河底栖生物分布格局图谱做准备。蔡庆华说,数据积累是构建流域生态环境保护科学理论和技术体系的基础性工作,也是生态修复的必经之路。

  破解三峡库区藻类水华难题

  有了数据支撑,蔡庆华的数学专业终于派上了用场。

  2003年6月三峡水库蓄水之后,部分支流库湾多次暴发严重的藻类水华。2008年6月,蓝藻水华大规模暴发。“三峡地区春夏季节的温度、光照和营养条件都适合藻类大量繁殖,以前因长江干支流水流较急,浮游生物无法聚集,水库蓄水后水流变缓,水库淹没的土壤养分释放出来,再加上周边污染物排放,藻类水华就发生了。”蔡庆华介绍,在香溪河库湾的多年观测和模拟研究发现,如果三峡水库水位每天下降30—50厘米,就可以有效抑制藻类水华。

  这种以水位调度来减缓库湾富营养化问题的方法逐渐被三峡集团认可并采用,并在此基础上调整成“人工潮汐”方案——白天藻类光合作用活跃时,增加下泄流量、加大支流和库区水体交换、增加对藻类繁殖的扰动,夜晚则减少下泄流量蓄水发电。研究表明,坝前水位降低50厘米,香溪河、大宁河和乌江河口水位也会有明显变化,可以有效抑制藻类水华。2010年成功实现175米试验性蓄水后,三峡水库有了足够调蓄空间,库区很少再发生大规模藻类水华。

  党的十九大报告提出,统筹山水林田湖草系统治理。这让蔡庆华兴奋不已:“在长江生态修复工作中,必须基于流域尺度建立协同机制,破除‘各管一摊’的弊端,实现共抓、共管、共治。”(本报记者  程远州)

来源:人民日报
编辑:梁雨桐

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