四川若爾蓋高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站高寒濕地綜合觀測場內(nèi)，工作人員正在下載數(shù)據(jù)。

　　南京大學(xué)張玉霞博士和研究團隊在四川若爾蓋高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站開展昆蟲研究。本版圖片均由四川日報全媒體記者 李強 攝

四川若爾蓋高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站內(nèi)的牧草種質(zhì)資源圃。

　　科考點位

　　四川若爾蓋高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站

　　科考任務(wù)

　　開展多種科研觀測工作，對高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)“把脈問診”

　　在海拔3600多米的四川省阿壩藏族羌族自治州紅原縣瓦切鎮(zhèn)北部，“紅軍過草地紀(jì)念碑”屹立在日干喬大沼澤。遠遠望去，空曠無垠的沼澤地，青草和藍天自成一體，四川若爾蓋高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站（以下簡稱“若爾蓋站”）綜合觀測場的設(shè)施隱約可見。

　　若爾蓋站站長助理胡健，正帶著技術(shù)人員在規(guī)劃觀測樣地。野外觀測儀器設(shè)備安裝后，將用于長期監(jiān)測高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)的自然演變和對氣候變化的響應(yīng)。“常年淹水的濕地觀測場在今年呈現(xiàn)出比較干旱的狀態(tài)，今年就可以作為一個極端事件年份。”

　　若爾蓋站是2021年獲批的國家級野外觀測站，今年7月正式揭牌。由西南民族大學(xué)、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所（簡稱“地理所”）和四川大學(xué)共同建設(shè)。

　　野外臺站，就像是安裝在大地上的“聽診器”，野外站的科研人員就是“高原醫(yī)生”，把脈著生態(tài)系統(tǒng)的變化。每年5至10月，是若爾蓋濕地植物的生長季，也是野外科考的最佳時期，高峰時期，若爾蓋站有200多人同時在此開展多種科研觀測工作。

　　近日，記者跟隨這群“高原醫(yī)生”一起對高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)“把脈問診”。

　　研究牧草

　　在保護草場的情況下讓牦牛吃得好長得好

　　午后的清風(fēng)拂過，牧草像海浪隨風(fēng)律動。從空中俯瞰若爾蓋站的牧草種質(zhì)資源圃，100多畝的資源圃被分成了若干區(qū)塊，顏色深淺不一。因為每個區(qū)塊內(nèi)種植的牧草種類不同，其顏色、高矮、形狀、產(chǎn)量各異。

　　這里可以稱得上是青藏高原牧草的“活態(tài)博物館”，據(jù)若爾蓋站辦公室主任汪輝介紹，青藏高原的植物資源非常豐富，占到全國植物資源的三分之一，其中有飼用價值的植物有3000種左右。西南民族大學(xué)教授周青平團隊走過青藏高原各大典型區(qū)域，帶回了4000余份牧草種質(zhì)資源。其中，這里就種植了800余份，包括披堿草屬、羊茅屬、早熟禾屬等22個屬牧草野生種質(zhì)資源。

　　團隊的研究生們正在采集樣本，開展牧草種質(zhì)資源評價工作。老芒麥等牧草生物量大、營養(yǎng)豐富，在這里長勢好，拉直起來超過1.3米。取樣時，用樣方框放在牧草根部，統(tǒng)計樣方框中的枝條數(shù)量，了解其分蘗能力。取樣后，放入烘箱中烘干，稱重以測定其干草產(chǎn)量。此外，他們還要重點關(guān)注各牧草資源的葉莖比、穗長、株高、種子產(chǎn)量等形態(tài)特征和生產(chǎn)性能。

　　這里是國內(nèi)高寒地區(qū)規(guī)模最大、數(shù)量最多的草種質(zhì)資源圃。他們以選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟的青藏高原適生牧草新品種為目標(biāo)，開展優(yōu)良牧草種質(zhì)資源收集、鑒定、保護、評價及創(chuàng)新利用工作，從資源到品種，從常規(guī)技術(shù)到高新技術(shù)，不斷在牧草育種理論與技術(shù)方法、種質(zhì)資源創(chuàng)新利用、高效培育等方面實現(xiàn)突破。

　　通過國家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和若爾蓋站的項目支持，周青平團隊基于這片牧草種質(zhì)資源圃，培育了老芒麥、中華羊茅、燕麥等新品種。周青平團隊培育的品種是目前青藏高原用種的主導(dǎo)品種，推廣效果很好，推廣面積大，為青藏高原生態(tài)草牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻了力量。

　　除了研究讓牛羊吃什么，西南民族大學(xué)副研究員澤讓東科還在研究讓牦牛在哪兒吃，吃多少，怎么在保護草場的情況下讓牦牛長得更好。

　　身形高大的澤讓東科就是紅原本地人，在這里，他搭建起了牦牛放牧補飼試驗平臺。所謂補飼，是指除了天然放牧外，每天早晚定時給牦牛補喂飼料。

　　牦牛是青藏高原上的珍貴物種，全世界現(xiàn)有牦牛1760余萬頭，四川的牦牛數(shù)量達到百萬數(shù)量級。過去幾十年，青藏高原一直是傳統(tǒng)放牧。重度放牧引起草場退化，近年來各地紛紛推廣補飼或舍飼，以降低草場放牧強度。

　　“我們常識上認為夏季補飼可以提高草地的生產(chǎn)力，但沒有量化的對照研究支撐，因此我們建立了重度放牧、補飼（輕度放牧）、不放牧的對照試驗平臺，研究夏季補飼對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響，目的是實現(xiàn)草畜平衡，提高草地的生產(chǎn)力。”澤讓東科說。

　　每年5月到9月底是草場的生長季。團隊通過對植物多樣性、生物量、群落變化，以及昆蟲節(jié)肢動物、土壤等的觀測，對三類草場的生產(chǎn)力進行對比。

　　經(jīng)過四年的研究，他們初步發(fā)現(xiàn)，補飼情況下的草場生物量多于傳統(tǒng)重度放牧，其中牦牛喜食的禾本科和梭草類比例在上升，補飼更利于牦牛養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

　　研究昆蟲

　　造了全球最大的開頂增溫裝置

　　若爾蓋站基地身后，蜿蜒的白河靜靜流淌。河畔一側(cè)，草地上矗立著6個2.5米高的開頂式增溫箱。

　　這是全球最大的開頂增溫裝置，長、寬各15米，單個面積達到225平方米，箱內(nèi)就是一個獨立的生態(tài)系統(tǒng)。其中，3個周圍以8毫米厚鋼化玻璃，作為增溫處理；3個僅圍鐵絲網(wǎng)作為對照。每個開頂箱內(nèi)隱匿在草叢中的記錄儀，每60分鐘記錄一次地上的30厘米、地表、地下5厘米和地下10厘米的溫濕度。

　　箱內(nèi)，南京大學(xué)的博士后胡小麗和博士生張玉霞“全副武裝”，帽子、防曬面罩、防曬臂套穿戴整齊，手持捕蟲網(wǎng)，按照“田”字形路線行走，揮動手臂掃網(wǎng)捕蟲。沫蟬類、實蠅類、食蚜蠅類、葉蜂類、盲蝽類、螟蛾類、大蚊類、虻類等主要昆蟲類群都是她們捕捉的對象。

　　別看只是個簡單的動作，每個箱內(nèi)要掃96下，每一個動作要盡可能保持幅度和力度相同，同時還要減少對植物群落的干擾。

　　掃網(wǎng)還要盡可能選擇較為晴朗、無風(fēng)的天氣，在每天的10點到16點進行，這是昆蟲活動最活躍的時段。掃網(wǎng)結(jié)束，她們要統(tǒng)計當(dāng)中的昆蟲種類和數(shù)目，晝夜輪番觀測其大小、體溫，觀察其行為，結(jié)束后放回。

　　全球變暖已經(jīng)是不爭的事實，也正深刻影響著生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。此前有關(guān)全球變暖對生物群落的影響研究主要集中在植物群落方面，很少從群落水平探討動物對溫度升高的響應(yīng)過程，特別是缺少利用控制實驗的研究。

　　2014年，南京大學(xué)教授孫書存團隊牽頭在紅原縣境內(nèi)面積約20公頃的均質(zhì)樣地內(nèi)，建成了6個這樣的大型開頂箱，開展動植物關(guān)系與全球變化生物學(xué)研究。

　　第三年，還是博士生的胡小麗來到這里，開始了全球變暖對動植物及其關(guān)系影響的研究，每年要在這里待上好幾個月，進行采樣和實驗。

　　分析經(jīng)年積累的觀測數(shù)據(jù)，她有一些有趣的發(fā)現(xiàn)。“大家普遍認為全球變化背景下，動植物的生物多樣性會減少，但從我們的研究來看，變化不是這么簡單。”胡小麗說，“研究發(fā)現(xiàn)，增溫對不同類群數(shù)量影響不同。比如，增溫顯著提高了沫蟬類、盲蝽類的數(shù)量，卻顯著降低了螟蛾類、大蚊類的數(shù)量。總體來講，植物、昆蟲的多樣性在下降。”

　　此外，隨著氣候變暖，蟲子并不會“被動等死”，它們也在主動適應(yīng)。“比如我們會擔(dān)心蟲子減少了，以蟲子為食的蜘蛛就會受到限制。而事實上，蜘蛛會通過調(diào)節(jié)自己的捕食行為逐漸適應(yīng)增溫誘導(dǎo)的新的資源環(huán)境。可能過去傾向于取食大蟲子的蜘蛛，因為大蟲子數(shù)量的減少，轉(zhuǎn)而取食小蟲子。”

　　胡小麗說，幾十上百種動植物構(gòu)成的復(fù)雜食物網(wǎng)，其本身還會發(fā)生什么變化，還能不能穩(wěn)定存續(xù)，還有更多的未知等待探索。

　　研究土和葉

　　模擬未來氣候變化

　　烈日下，中科院地理所副研究員田大栓正和學(xué)生一起為植物葉片“做體檢”。他小心翼翼地將樣地里一株草的葉片放進便攜式光合儀前端的葉室，屏幕上實時出現(xiàn)它的光合速率、蒸騰速率等指標(biāo)。

　　這是若爾蓋站的高寒草甸與全球變化試驗平臺。它由西南民族大學(xué)和中科院地理所共建。在這里，草原被分成了若干樣地，有的地表上架設(shè)了鋼架，懸掛著輻射紅外線的燈管，實現(xiàn)對地表約1.5度—2.5度的增溫，模擬未來氣候變暖的場景。有的地表上架設(shè)了一系列的遮雨棚，改變樣方內(nèi)接收的降雨量，來研究生態(tài)系統(tǒng)里的植物、微生物的各個過程對降雨量改變的響應(yīng)。

　　為何要做這些工作，還得從全球變化說起。持續(xù)加劇的全球變化，如二氧化碳濃度升高、氣候變暖、降雨格局改變隨時隨地都在發(fā)生著，影響著生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的各個過程以及碳匯的能力。而青藏高原是生物演化的“天然實驗室”。這里具有較高的氣候敏感性，同時其本身也是影響全球碳匯功能的重要地區(qū)。

　　為了研究高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力對全球變化如何響應(yīng)，2014年，若爾蓋站站長、中科院地理所研究員牛書麗團隊，在這里建立了一系列的模擬氣候變化的控制實驗。

　　這是一場精密的探索。他們就像醫(yī)生，拿著“聽診器”，捕捉生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應(yīng)。對各個碳循環(huán)過程及其精細組分，他們都進行了連續(xù)監(jiān)測。采集的數(shù)據(jù)細化到了植物呼出多少二氧化碳，土壤中微生物呼出多少二氧化碳等；這些二氧化碳進入土壤后有多少會被固持，以什么樣的形式存在，如何穩(wěn)定持久地固持。回答這些問題，對于研究全球變化背景下高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的演變過程具有重要科學(xué)意義。

　　牛書麗團隊的研究發(fā)現(xiàn)，在氣候變暖的背景下，若爾蓋高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的凈碳吸收具有很大的變異性，植物和微生物的呼吸釋放的變異也較大。預(yù)計在將來氣候變化的背景下，高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力具有較大的不確定性。結(jié)合全球大數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)碳收支響應(yīng)全球變暖的方向和幅度會受到背景環(huán)境水分條件的影響。氣候變暖普遍會降低干旱地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)凈碳吸收能力，但是在濕潤地區(qū)的影響卻表現(xiàn)為促進作用，這些初步研究結(jié)果還有待于將來研究進一步證實。

　　牛書麗說，目前生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)全球變化的規(guī)律和機理等還有很多問題需要去深入研究。

　　距若爾蓋站半小時車程的瓦切鎮(zhèn)日干喬大沼澤高寒濕地綜合觀測場，中科院地理所助理研究員潘軍曉正帶著學(xué)生安裝新的“聽診器”。

　　這是一個組合了多種增溫方式的實驗場。實驗處理分別是空白對照、地上增溫、地下土壤全剖面增溫、生態(tài)系統(tǒng)增溫，每個處理4個重復(fù)。每個處理為3米直徑的圓形樣方。地上增溫采用紅外輻射器加熱，通過鋼架固定懸掛輻射紅外線的燈管進行自上而下的加熱；地下土壤全剖面增溫采用垂直埋入0—100厘米的20根等距加熱電纜，并結(jié)合水平埋在表層10厘米深度的兩圈加熱電纜對表層0—10厘米土壤補充增溫，預(yù)計增溫是2攝氏度。

　　“我們對地下水位、土壤溫濕度、溫室氣體、植物物候期等進行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)可以實時傳輸?shù)奖本谑覂?nèi)進行觀察和數(shù)據(jù)分析，大大縮短了野外工作時間，提高了科研效率。”潘軍曉說。