【中國科學(xué)網(wǎng)】中科院東北地理所長嶺站：黑土地上的草場站
①科研人員采集土壤樣本
②長嶺草地農(nóng)牧業(yè)生態(tài)研究站全貌
③非洲留學(xué)生在進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)
黑而肥沃的土壤，一望無際的稻田、玉米地，這里是東北，中國農(nóng)業(yè)的命脈所在。在這片大糧倉中，中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所（以下簡稱東北地理所）卻有一個以草地農(nóng)牧業(yè)為主要研究領(lǐng)域的野外臺站，這就是長嶺草地農(nóng)牧業(yè)生態(tài)研究站（以下簡稱長嶺站）。
自2009年建站以來，6年時間，遠(yuǎn)離都市的喧囂，在節(jié)糧型草地畜牧業(yè)等領(lǐng)域，長嶺站的科研人員始終潛心研究，不斷取得突破。他們在擴(kuò)展東北地生所從農(nóng)田農(nóng)業(yè)研究到草地畜牧業(yè)研究，加強(qiáng)新的學(xué)科方向以及服務(wù)地方需求和擴(kuò)大社會影響等方面都起到了積極的促進(jìn)作用。
重要布局
建設(shè)長嶺站，是東北地生所全面研究東北地區(qū)主要自然生態(tài)類型的戰(zhàn)略部署，也是該所野外臺站建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)之一。
長嶺站站長、東北地生所研究員周道瑋向《中國科學(xué)報》記者介紹，該實(shí)驗(yàn)站圍繞影響草地利用、草地演變過程進(jìn)行長期系統(tǒng)定位研究，并密切聯(lián)系鄉(xiāng)村社會的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，作物種植與牲畜飼養(yǎng)，開展系列研究。
目前，長嶺站主要包括生活設(shè)施、實(shí)驗(yàn)設(shè)施、牲畜飼養(yǎng)設(shè)施及部分長期定位實(shí)驗(yàn)樣地。實(shí)驗(yàn)站建設(shè)面積1000平方米，園區(qū)面積4萬平方米，實(shí)驗(yàn)地面積300公頃。
據(jù)介紹，長嶺站的總體目標(biāo)，是凝聚于節(jié)糧型草地畜牧業(yè)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)研究，并開展土地利用、作物生產(chǎn)研究，發(fā)展適地適用的土地利用途徑。
“我們的科學(xué)目標(biāo)，是以草地畜牧業(yè)研究為核心，研究草地植物對自然環(huán)境及放牧干擾的生長反映、飼草營養(yǎng)及能量供給、牲畜的生長表現(xiàn)、生理反應(yīng)、生產(chǎn)性能等，建立環(huán)境友好型草地牲畜生產(chǎn)體系。”周道瑋說。
成果不斷
作為中科院眾多野外臺站的一員，長嶺站有著自身獨(dú)特的優(yōu)勢。
周道瑋介紹，長嶺站處于沙地—草地以及農(nóng)林交錯區(qū)，具有研究農(nóng)田及草地畜牧業(yè)的適應(yīng)條件。該區(qū)又面臨風(fēng)沙、鹽堿地及土地利用等系列問題，是開展土地多途徑利用研究的理想場所。
目前，長嶺站擁有氣象觀測站、代謝實(shí)驗(yàn)場以及動物飼養(yǎng)試驗(yàn)場，觀測、試驗(yàn)設(shè)備較為完備。
自成立以來，長嶺站的科研人員取得不少科研成果。比如，2011年，他們就揭示了栗樹單寧和椰子油對綿羊甲烷排放和瘤胃微生物菌群的影響。
甲烷是反芻動物瘤胃正常發(fā)酵的產(chǎn)物，但其排放不僅對空氣環(huán)境造成污染，增加溫室效應(yīng)，而且還會造成2％～15%的飼料能量損失。因此，減少反芻動物瘤胃內(nèi)甲烷的生成量，對提高飼料能量利用率和改善環(huán)境都具有重要的意義。相對添加化學(xué)合成的甲烷抑制劑和抗生素來講，添加植物代謝產(chǎn)物和植物油等是一種更為安全、健康的營養(yǎng)調(diào)控方式。
經(jīng)過長期研究，長嶺站的劉華偉等人發(fā)現(xiàn)，在綿羊的飼料中分別添加栗樹單寧、椰子油和栗樹單寧與椰子油混合物，不會抑制綿羊生長，卻能顯著降低瘤胃液中產(chǎn)甲烷菌和原蟲的數(shù)量，減少甲烷氣體的排放量，并且栗樹單寧和椰子油的作用呈現(xiàn)出疊加效應(yīng)。此外，添加椰子油可以顯著降低瘤胃液中總揮發(fā)性脂肪酸的濃度和產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌的數(shù)量。
該研究結(jié)果初步揭示了栗樹單寧和椰子油甲烷抑制作用的機(jī)理，為這兩種天然的甲烷抑制劑在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。
此外，還有一項(xiàng)技術(shù)令科研人員感到驕傲，這就是覆沙造旱田的研究成果已經(jīng)得到推廣。
由于土地鹽堿化，東北的松嫩平原存在大量的低產(chǎn)田，隨著糧食安全問題的日益凸顯，改造中低產(chǎn)田成為解決糧食問題的有效途徑之一。松嫩平原存在沙地與堿地的交錯分布區(qū)，而隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的推廣，科研人員發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用大型機(jī)械，將沙地土壤轉(zhuǎn)移到堿地，按照不同的覆沙高度實(shí)現(xiàn)覆沙造旱田，可以進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，增加農(nóng)民收入。目前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)推廣超過1000公頃。
發(fā)力先導(dǎo)
在進(jìn)行草地農(nóng)牧業(yè)研究的同時，長嶺站也承擔(dān)了中科院先導(dǎo)專項(xiàng)的任務(wù)。
長期以來，由于缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)庫支持，我國在碳排放的相關(guān)國際談判中一直處于被動地位。近年來，以中科院專家為代表的中國科學(xué)家在碳排放研究方面作出了不懈努力，并取得諸多被國際社會認(rèn)可的數(shù)據(jù)。研究證明，中國的碳排放量少于國外的預(yù)估數(shù)；同時，中國各種生態(tài)系統(tǒng)的固碳量也高于外界的評估量。
而要想建立全國性碳市場，必須了解全國范圍內(nèi)的碳排放總量、各種生態(tài)系統(tǒng)的固碳量等各項(xiàng)碳指標(biāo)。為此，中科院組織了A類先導(dǎo)專項(xiàng)“應(yīng)對氣候變化的碳收支認(rèn)證及相關(guān)問題”。
該項(xiàng)目由中科院大氣所牽頭，匯集了中科院多個院所的力量。東北地生所承擔(dān)的是對東北草地固碳現(xiàn)狀、速率、機(jī)制和潛力的研究。
那么，這項(xiàng)工作具體怎么進(jìn)行呢？周道瑋介紹，他們的工作是為了綠色發(fā)展和國家戰(zhàn)略，主要研究東北草地生態(tài)系統(tǒng)土壤固碳潛力，包括現(xiàn)實(shí)及近期可實(shí)現(xiàn)的固碳潛力、對應(yīng)的固碳速率，并探索自然環(huán)境梯度草地生態(tài)系統(tǒng)的飽和碳儲量以及人類干擾和管理下碳儲量和固碳速率的變化，以確定該地區(qū)草原碳庫的穩(wěn)定性維持機(jī)制。
因此，在將近三年多的時間里，東北地生所及長嶺站的科研人員奔波在東北近50萬平方公里的草地上，足跡遍及東北地區(qū)的198個市縣，共有560個采集樣點(diǎn)。
選好采集土壤樣本的地點(diǎn)后，科研人員用鍬鏟等工具挖開半米見方的大洞，用專門的采集工具插到1米深的地下將土壤取上來，再進(jìn)行密封保存。在沼澤地邊緣、森林草地，科研人員細(xì)心地采集各種土壤數(shù)據(jù)，不辭辛勞。在收集完數(shù)據(jù)后，他們還要在長嶺站等多個試驗(yàn)進(jìn)行分析，整個過程耗時甚長。
“應(yīng)該說，該項(xiàng)目分析出的部分?jǐn)?shù)據(jù)可以幫助有效改善東北草地現(xiàn)狀，提高土壤有機(jī)質(zhì)。”周道瑋說。
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