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【媒体生科】生态文明|贵州师范大学:生态科技助力构建“人与自然生命共同体”

文章来源:  发布时间:2021-07-12 17:39:16  浏览次数:[]

在贵州毕节,由乙引教授为首的科研团队经过10余年科研攻关,努力让当地百里杜鹃景区的观花期从2月中旬延续到7月底;牵头成立“高山杜鹃国家创新联盟”,让生态资源变成振兴乡村的源动力。

以熊康宁教授为首的科研团队在花江大峡谷摸索治愈“生态癌症”的石漠化综合治理模式,已经在贵州镇宁、紫云、册亨等55个县市和重庆、广西、云南等10余县市进行工程化推广运用。

贵州师范大学熊康宁教授在位于花江大峡谷的石漠化治理示范区查看花椒长势

由李秋华教授领衔的“贵州省高原水库水环境保护与生态修复科技创新人才团队”通过10余年的科研攻关,形成了一套“外部营养盐控制-内部生境结构优化-水华风险应急处置”,集成创新了全过程、多层级的贵州高原水库藻类群落调控技术体系,为水库水体富营养化综合防治与水生态修复提供理论和技术支撑,在贵州20余座水库推广运用,保障了贵州近500万人口的饮水安全。

……

扎根黔山大地的贵州师范大学在助力构建“人与自然生命共同体”、落实大生态战略行动中,让生态科技之花绚丽绽放。

青山常绿:让家园更美丽

作为世界上岩溶发育最典型的地区之一,贵州喀斯特地貌面积占全省国土总面积的78%,是全国石漠化面积最大、类型最多、程度最深、危害最重的省份。如何修复脆弱的生态环境,保护发育良好的喀斯特地貌,成为贵州师大一直致力科技攻关的重点领域。

石漠化是发生在喀斯特地区的一种独特生态灾害现象,被学术界称为“生态癌症”,石漠化严重的地方只见石头,不见片土,甚至寸草不生。“乱石旮旯地,牛都进不去。春耕一大坡,秋收几小箩。”是当地农民生产生活条件的真实写照。

“脆弱的喀斯特生态环境,加上人为活动的干扰和破坏,导致石漠化不断加剧,使人们逐步失去赖以生存的土地。”熊康宁说,刚来到花江大峡谷时,放眼望去除了农舍、公路,就剩下白花花的石头,几乎看不到绿叶。多数村民栽种的玉米仅够吃半年,其余时间需要国家发放粮食救济。2000年,该地区石漠化面积占土地总面积89.79%,贫困人口占总人口的47.17%。

“从国家‘九五’计划起,我们就以花江大峡谷沿岸50余平方公里石漠化最严重的区域作为示范区,研究攻克石漠化这个‘生态癌症’的科学技术。”熊康宁教授表示,经过20多年的科研攻关及应用示范积累,找到了一系列适合中国国情和贵州省情、适宜喀斯特环境特征的石漠化综合治理模式。

曾经的“生态癌症”正在大幅改善。花江大峡谷示范区内植被覆盖度在1996年3%的基础上提高到2019年的51%,土壤侵蚀模数降低了43%,石漠化面积比例降低31%,农民人均纯收入从1996年的650元提高到2019年的9863元。如今,该模式在贵州镇宁、紫云、册亨等55个县市及周边省份10余个县市进行技术转移推广运用。

经过20多年的治理,花江大峡谷的石漠化治理示范区内的植被覆盖度在1996年3%的基础上提高到2019年的51%

通过申请列入《世界遗产名录》的方式,对发育良好的喀斯特地貌实施生态保护,也是贵州师范大学科研团队的努力方向。

经过熊康宁科研团队历时12年的努力,2007年“中国南方喀斯特”一期项目成功入列《世界遗产名录》;2014年“中国南方喀斯特”第二期项目成功列入《世界遗产名录》。2010年,贵州赤水自然遗产地申遗项目成功入列“中国丹霞”捆绑项目并成功申遗;2018年在第42届世界遗产大会上,贵州梵净山获准列入《世界遗产名录》。至此,中国世界遗产增至53处,世界自然遗产总数超越之前并列的澳大利亚和美国,独居世界第一,贵州也成为中国世界自然遗产数量最多的省份。

贵州师范大学老师陪同国外专家就贵州梵净山申遗进行研科考

“中国南方喀斯特”申遗项目,是世界上遗产地面积最大、组成地最多的世界遗产地,贵州、重庆、广西借此实现世界遗产地“零突破”。曾任“中国南方喀斯特”一、二期申遗项目专家组组长的熊康宁回忆,这两期申遗项目均由贵州省牵头完成,凝聚了国内外众多专家学者的智慧。由11人组成的贵州专家组成员中,其中9人来自贵州师范大学。梵净山申遗项目专家组成员,多数也来自贵州师范大学。

与此同时,以周忠发教授为首的科研团队通过对“喀斯特高原山区雷达遥感农情监测与识别关键技术”进行多年的科研攻关,在贵州省近年来的生态文明建设中,发挥出重要作用。

花江大峡谷的石漠化治理示范区内,石旮旯地里的花椒长势喜人

早在2000年,周忠发就开始从事地理信息系统与遥感专业的学习和研究。“贵州喀斯特山区多云多雾多雨、地形破碎起伏大、耕地破碎程度高、种植结构复杂,仅靠传统光学手段,很难获取准确的数据。”周忠发教授介绍,2008年中国烟草总公司贵州分公司邀请他们团队做“贵州山区烟草种植遥感定量监测关键技术研究与示范”项目。考虑到雷达数据具有的全天候、全天时的观测能力,对地物具有一定的穿透能力等特性。于是,周忠发决定用雷达数据试一试,结果一做就是10余年,也就有了“喀斯特高原山区雷达遥感农情监测与识别关键技术研究”这项成果。

该成果充分利用地理信息系统等专业优势,立足贵州省情,研发了“天-空-地”遥感监测与决策支持信息系统技术体系,建立开展分级管理的智能化、高精确度、动态更新的农业资源环境大数据平台挖掘分析,为贵州生态文明建设提供重要的技术支撑,在贵州省30余个县市和10余个现代高效农业示范园区应用推广。

2015年,根据贵州省委、省政府工作部署,周忠发教授团队在省发展改革委领导下,开始“贵州省生态保护红线”研究,为贵州生态保护红线调整与优化等一系列工作,提供了决策依据与数据基础。

碧水清流:守护水晏河清

河流是人类文明的摇篮。作为长江、珠江上游的重要生态屏障区,贵州生态战略地位十分重要。守护水晏河清,也是贵州师范大学科研团队攻关领域之一。

多年来,以杨胜天教授为首的科研团队就致力于对贵州这样一个生态脆弱的喀斯特地区,进行水文及生物多样性保护的研究。贵州是典型的喀斯特地貌地区,生态脆弱,山地区域的生产生态用水一直是困扰当地经济发展的难题。20年前,杨胜天和他的团队针对这一难题发起研究,通过持续观测试验和数字模拟分析,发现了山地生态脆弱区“植被——土壤水互馈关系”,揭示了在喀斯特地区植被恢复对水分调节的阈值,改变了人们对喀斯特地区对植被和水资源关系的认识。

在年复一年数据收集、总结分析、应用验证的基础上,杨胜天科研团队运用大数据分析技术,建立起一套行之有效的山地生态水文模型,为贵州解决山地区域的生产生态用水短缺问题提供了有效技术支撑,荣获2018年贵州省首届自然科学一等奖。目前,这套理论模型已经被环保、水利部门采用,在贵阳的水生态文明建设中大量实践,也在黄河流域、新疆西藏、东北地区推广应用。

在此理论基础上,杨胜天科研团队创建了卫星、无人机、地面观测相融合的大数据观测体系,研发了遥感水文站技术,在贵州省共计建设了近百个遥感水文站,在新疆艾比湖流域、青藏高原北区、甘肃疏勒河党河流域、黄河中上游地区、东北地区乌苏里江流域、金沙江流域等共计建设了约400个遥感水文站。在这些大数据的支撑下,近年来杨胜天科研团队又发现喀斯特地区河流变化、乡村聚落与生物多样性的关系。贵州作为全球生物多样性热点地区,这一理论成果将为喀斯特地区生态文明建设、乡村振兴发展规划和乡镇布局提供有力的支撑。

贵州特殊的喀斯特地质地貌,导致土壤保水差、净化弱,梯级水库形成营养盐累积,库内封闭内循环,营养盐易进难出,加之高原气候光照足、温度变幅小,极易引发藻类水华(淡水水体藻类繁殖过度)。过去很长一段时间,伴随工业化、城镇化进程加快,贵阳市“两湖一库”藻类水华频繁发生,严重威胁市民饮水安全。

多年来,贵州省水库水环境保护与生态修复科技创新人才团队领衔人、贵州师范大学教授李秋华,每隔半月就要到贵阳市红枫湖、百花湖、阿哈水库采集水样,检测水质情况,确保市民饮水安全。

李秋华说,贵州省有水库2300多座,调查的水库中有80%以上处于中富营养状态。过去10年间,李秋华团队针对全省21座高原水库群进行藻类生境原型观测,对近3万个浮游植物群落结构进行分析,开展了2000多个实验室水质水生态采样和大量野外模拟实验。针对贵州实际,李秋华团队创新研发了氮磷植物削减技术、藻类附着生态网膜技术、安全高效应急控藻技术,集成创新了全过程、多层级的藻类群落调控技术体系。通过一系列技术攻关,李秋华团队找到藻类群落的演变规律、机理与调控技术。以安全高效应急控藻技术为例,该技术能有效控制蓝藻水华,抑制蓝藻体内的藻毒素释放,其成本比传统物理化学除藻方法节约80%以上。

目前,这些技术在贵州20余座水库推广运用,有效地控制了藻类水华的发生,且大多数水库水质稳定在地表水Ⅲ类以上,水库水质指标已达到相应水功能区域指标要求,保障了近500万人口的饮水安全。

与此同时,以贵州师范大学夏品华博士为首的科研团队经过多年研究,研制出生态河岸构建技术与农村污水处理技术,为广大农村低成本处理生活污水开辟一条新路。“该技术主要是在农田和河道之间选择离河道15-20米距离的区域构建生态滤岸,建立阶梯式污水渗滤净化系统,并在每级湿地渗滤净水区域上,根据当地的水质,搭配旅种植不同种类的湿地植物,用于吸收污水中的氮、磷等成分,并净化生活污水”。据夏品华介绍,目前该技术已经在红枫湖大冲村、威宁草海等地成功推广应用。当地生活污水经阶梯式污水渗滤净化系统进行生物吸收的渗滤净化处理后,水质可达到国家排放标准。

河道漂浮垃圾长期堆积会造成水质污染,而且影响形象,垃圾清理成本高、效率低。2015年,贵州师范大学苏明、邓静两位教授带领的学生团队设计了一种高效清理河道漂浮垃圾的装置,该装置由水车、垃圾拦截机构、垃圾提升机构、垃圾漏斗和河岸摇臂支架等组成,利用水力作为动力源,可实现河道漂浮垃圾的打捞、聚拢、滤水、卸载等环节,打捞机构随河面水位高低可以实现自动调节,只需人工进行垃圾清运,特别适用于有一定落差的河道漂浮垃圾处理。该成果获得全国第十四届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛省赛一等奖,国赛三等奖,并获得发明专利授权。

贵州师范大学苏明、邓静两位教授带领的学生团队设计了一种高效清理河道漂浮垃圾的装置

据苏明教授介绍,学生团队曾针对清镇市河道管理办公室负责的河道做可行性研究。该河道有14名工人,采用人工打捞的方式,不仅安全性和舒适性无法得到保障,而且按每人每月工资2500元,每年需要42万元。如果采用该成果打捞漂浮垃圾,只需2名工人,定期清理漏斗中的垃圾即可,可大大减少人工成本和工作强度。

绿色产业:开启“生态宝藏”

生态文明建设,需要产业支撑。只有开启“生态宝藏”,让生态优势转化为产业优势,让村民们真正富起来,让青山绿水变成金山银山,才能真正守住青山绿水。对此,贵州师范大学科研团队也在努力加强科研关攻。

在毕节市中部,有一片125.8平方公里的原始杜鹃林带,分布有60多种杜鹃花,是迄今为止已查明的世界上面积最大、种类最多、保存最完好的原始杜鹃林,被誉为“世界上最大的天然花园”。近年来,百里杜鹃景区依托当地罕见的高山杜鹃资源,推动了旅游产业快速发展,成为拉动贵州旅游增长的龙头景区之一。

经过贵州师范大学科研团队的攻关,杜鹃花期得到了延长,这为当地乡村振兴带来了显著的经济效应

然而,生长在野外的高山杜鹃因花期过短,盛花期仅15天左右,成为制约当地杜鹃旅游产业发展的瓶颈。如何利用科技手段,尽可能延长杜鹃花的花期,成为当地旅游产业急需解决的重要问题。

早在2009年,百里杜鹃景区管委会就与贵州师范大学开展了合作,由陈训研究员和乙引教授领衔的科研团队实施协同攻关,对当地马缨杜鹃、露珠杜鹃和迷人杜鹃等3种高山杜鹃实施花期调控。“在百里杜鹃景区,漫山遍野的杜鹃不同于盆栽,不可能通过温室控温、光照调节等常规方式来调控花期;同时,景区内的杜鹃品种品繁多,每个品种的花期也各不相同,这就需要为各个杜鹃品种重新寻找新的花期调控手段。”乙引教授表示,经过3年的科研攻关,科研人员先后进行了植物生长激素调节、日照调节、微量元素调节等多种试验,最终研制出高山杜鹃花期调控的专用喷洒剂,调控花期效果最佳,让杜鹃的花期延长了10天左右。

改良引进在不同时期开花的杜鹃新品种,也是百里杜鹃花期延长的又一重要方式。2016年,百里杜鹃与贵州师大签订战略合作协议,在人才培养、病虫害防治、花期延长、品种繁育等方面展开全方位合作。通过近两年努力,贵州师大科研团队在全球范围内上千种杜鹃花品种中,初步挑选出数十种花期差异大、观赏性佳、又可能适应贵州当地气候环境的品种进行杂交繁育。“目前,已有6种杜鹃杂交繁育获得成功,开始进行花苗培育,并将大规模种植。届时,这些不同时期开的高山杜鹃品种能让百里杜鹃的花期从2月中旬延续到7月底。”乙引教授表示,还有18种不同时期开花的杜鹃也完成了实验室杂交繁育工作,通过将更多不同时期开花的品种进行搭配,百里杜鹃的观花期将延长至9月份。如今,杜鹃花期的延长也初步带来了显著的经济效应及扶贫效应。

杜鹃花标本采集

为打破原有区域内组织间的横向壁垒,促使省内外的高校、科研院所与国内外知名企业形成合力,共同推进高山杜鹃研究和产业健康发展,2021年6月25日,由贵州师范大学牵头申请,国家林业和草原局批准成立的“高山杜鹃国家创新联盟”正式挂牌成立。“高山杜鹃国家创新联盟”的成立目的,就是通过搭建新的平台,充分调动省内外科研力量,在高山杜鹃种质资源创新利用与新品种选育、花期调控、病虫害防治等方面进行深入研究,助推杜鹃花产业化;延长观赏期,增加旅游经济收入,最终形成以花卉产业为路径,大生态结合大旅游的新模式,为贵州乡村振兴战略的实施注入创新动能。

石斛是贵州省四大主要中药材之一。然而,野生石斛资源稀缺,种苗少等问题一直是制约石斛中药产业发展的瓶颈。以乙引教授为首的科研团队经过多年科研攻关,利用组织培养解决了石斛资源稀缺,种苗少的难题;通过仿野生林下栽培、大棚栽培技术的推广解决了栽培技术难题;通过对石斛有益内生真菌的研究,发现了黔产石斛生长过程中的关键有益菌,通过喷洒和根灌实验室研发的有益内生真菌药物能明显提高幼苗成活率和调节内生真菌种群及数量,进一步提高石斛产量和品质。同时,该科研团队还联合贵州首草健康发展有限公司、安龙县西城秀树农林有限责任公司、贵州同济堂制药有限公司、金沙台金农业开发有限公司等企业,通过项目合作,借助企业优势资源,研发了胶囊、滴丸、饮料、石斛碱含片、石斛碱纯品等石斛产品,为贵州石斛产业发展拓展出新路。

针对贵州丰富的藤茶资源,余正文教授领衔的科研团队大力开展藤茶食品的保护和开发利用。该团队先后5次开展了中国藤茶资源普查,收集到了全国25个产地411株野生藤茶种苗,初步建立了中国藤茶资源圃;研发3款藤茶新品上市,年产值500余万元;提出“贵州省茶叶全值化开发利用”理念,创制新茶饮品,开发减肥抗肿瘤产品,生产茶护肤药妆品,茶面膜、茶肥皂等系列产品,将发酵茶提取物应用于饲料行业等,着力进行成果转化与推广,累计实现产值1000万元。

为了帮助石阡将当地特色农产品——“神仙豆腐”(又称豆腐柴)走上市场,成为村民们增收致富的又一渠道,2017年贵州师范大学与石阡县政府联合立项开展《石阡县豆腐柴系列产品制作工艺研究》,借助高校科研攻关力量解决该县在产业发展方面的技术瓶颈等问题。豆腐柴商品化的难点在于其凝固原理与普通豆腐不同。通过一年的研究试验,贵州师范大学科研团队突破了保存方面的难点,研制了神仙叶子干粉,不仅解决了豆腐柴的产品运输问题,还可加入面条、米粉等附加产品中,提升农产品价值,有效激活乡村资源,促进乡村振兴。

生态教育:培养专业人才

生态文明建设,需要一代又一代的专业人才,提供源源不断的智力支持。作为贵州省内的师范类院校,贵州师范大学在日常教学过程中贯穿生态理念的同时,还加强生态学科建设,培养生态专业人才。

作为省内一流大学的贵州师范大学,该校生态学专业自2006年起获生态学二级学科硕士学位授权点以来,于2011年成为一级学科硕士学位授权点;2015年获贵州省特色重点学科,2018年入选贵州省区域内一流建设学科。目前,贵州师范大学生态学专业设有生物多样性及其保护、喀斯特生理生态及资源可持续利用、喀斯特水域生态及水资源安全、生态信息及大数据处理4个研究方向。学校面向全校开设《生态文明教育》必修课程及《生态公民培育的理论与实践》《贵州省生态地标赏析》等多门通识课程,并于2020年围绕贵州省三大战略行动开展了翻转课堂改革示范课程:《生态公民培育理论与实践》和《贵州省生态地标赏析》。

为了打造生态文明建设高端智库,更有效推动贵州作为国家生态文明试验区的建设发展,2020年,贵州师范大学生态文明学院(研究院)挂牌成立,并聘请杨胜天教授为首席科学家。该学院结合贵州省开展生态文明体制综合改革的经验,充分利用贵州师范大学现有师资队伍、教学资源、科研平台和人才基地,吸引国内外专家学者,共同构建生态文明建设高端智库,开展生态文明职业教育,在全社会普及生态文明理念,为国家生态文明试验区(贵州)建设提供源源不断的智力、人才和技术支持;以职业教育模式构建课程体系,以服务社会需要为目的设置教学课程,积极搭建各类教学平台,将生态文明教育贯穿到学校教学的全过程,不断提升学生的生态文明素养。

同时,贵州师范大学围绕生态科普工作、助力贵州生态文明建设方面做了一些初步的探索:在全国范围内率先编制出版科普书籍,2015年,编写并出版的《物种100·贵州智慧》以文学的语言和全新的视觉,将贵州特有珍稀动植物适应环境的策略活灵活现地呈现在读者面前,给人启迪,令人深思,科普教育效果显著,得到社会各界的普遍认可;2017年,编写并出版《黔墨水乡-贵州60个重要的生态地标》科普读本,以浅显易懂的语言对古化石群、洞穴、森林、湿地、荒漠、草甸等不同生态类型中具有典型代表的生态地标点进行了价值解说。通过《大众科学》开通“水墨黔乡”生态文明宣传专栏;承办贵州省历届“跨界科考”基层调研上活动,详细掌握多个县域基层生态文明建设实际情况及需求等,积极向社会进行生态科普宣传。

生态兴则文明兴。在建设生态文明、推动绿色低碳循环发展,走好生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路上,贵州师范大学将贯彻尊重自然、顺应自然、保护自然的要求,助力构建人与自然和谐共生新格局、满足人民日益增长的优美生态环境需要而努力奋斗!


原文链接:https://www.sohu.com/a/476800390_121106687

通讯员 柯仕雨

贵州日报天眼新闻记者 赖盈盈

编辑潘晓飞

编审杨仪杨韬