編者按：

數(shù)億年前的巖石會(huì)影響山坡上的玉米產(chǎn)量；土壤不只“土黃”，它的豐富多彩遠(yuǎn)超你的想象；地下水資源分布不均，越過(guò)一個(gè)山頭，莊稼長(zhǎng)勢(shì)就會(huì)完全不同；看不見(jiàn)的微生物，正在塑造全球碳循環(huán)……
 

我們生活的大自然是巖石圈、土壤圈、水圈、大氣圈、生物圈等相互作用的結(jié)果，每一個(gè)圈都自成體系，又和其他圈發(fā)生著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。

單一圈的研究，科學(xué)家們做過(guò)很多，但想要系統(tǒng)集成為“連環(huán)圈”，打破現(xiàn)有的閉環(huán)，破“圈”再融合，還屬于跨界研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

2019年，自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在全國(guó)不同區(qū)域分別選擇了五個(gè)代表性點(diǎn)位，開(kāi)展生態(tài)地質(zhì)調(diào)查，其中西南地區(qū)的代表就是四川的大涼山區(qū)。

時(shí)隔三年，大涼山區(qū)生態(tài)研究破“圈”了嗎？有哪些研究新發(fā)現(xiàn)？近日，記者來(lái)到負(fù)責(zé)大涼山區(qū)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目的中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心(以下簡(jiǎn)稱“成都地調(diào)中心”)一探究竟。

破什么圈？

打破單一要素圈，串成生態(tài)系統(tǒng)圈

如果把生態(tài)環(huán)境當(dāng)成一個(gè)人，山、水、林、田、湖、草、沙、冰等要素就像人體的器官，當(dāng)出現(xiàn)環(huán)境污染、生態(tài)破壞的事件，某一個(gè)要素或者某幾個(gè)“器官”受傷，生態(tài)環(huán)境就會(huì)“生病”。

生態(tài)修復(fù)工作者是環(huán)境的“醫(yī)生”。“現(xiàn)階段，給生態(tài)環(huán)境‘治病’的主要方式還是頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳。”大涼山區(qū)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、成都地調(diào)中心高級(jí)工程師歐陽(yáng)淵說(shuō)。

但這次調(diào)查項(xiàng)目則不同，它并非一次“治療”，而是一次“體檢”，對(duì)土壤、巖石、水等生態(tài)要素分別進(jìn)行評(píng)估，然后給出生態(tài)環(huán)境的健康體檢報(bào)告。

此次“體檢”還吸取了中醫(yī)診療思路，將單一要素整合起來(lái)，比如中醫(yī)所講的經(jīng)絡(luò)，一條脈絡(luò)涉及多個(gè)穴位，“我們也是一樣，比如研究水循環(huán)系統(tǒng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，我們既要看地表水，還要看地下水，更要看巖石的巖性，了解水在地下的運(yùn)行狀態(tài)。”生態(tài)修復(fù)就從“治病”變成了“治未病”。

在業(yè)內(nèi)，生態(tài)地質(zhì)學(xué)仍是一門(mén)新興學(xué)科。它是以地球系統(tǒng)科學(xué)為指導(dǎo)，揭示各種生態(tài)格局和生態(tài)過(guò)程的地質(zhì)學(xué)影響機(jī)制，特別是生態(tài)環(huán)境演替的地質(zhì)背景、地質(zhì)作用過(guò)程及相互作用機(jī)理，并從地質(zhì)學(xué)角度提出相應(yīng)的生態(tài)保護(hù)措施。具體來(lái)說(shuō)，生態(tài)地質(zhì)調(diào)查主要的任務(wù)是查清植被與地質(zhì)體的成生聯(lián)系，分析生態(tài)系統(tǒng)演化的地質(zhì)學(xué)機(jī)理，提出生態(tài)保護(hù)與修復(fù)措施。

地球上的土壤，實(shí)際上是巖石風(fēng)化的結(jié)果，經(jīng)過(guò)數(shù)億年的洗禮，逐漸從堅(jiān)硬變得柔軟細(xì)膩，成為人類耕種生活的重要基礎(chǔ)。

水如同人體的血液，帶著物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)，血液的通路在巖石之間，如果地下通路斷了，豐沃的良田可能會(huì)在數(shù)年之內(nèi)變成不毛之地。

水土在變化，受其影響，植被也以波動(dòng)和演替的形式不斷發(fā)展變化，塑造了我們賴以生存的多樣世界……

地質(zhì)學(xué)者正在從他們熟悉的地質(zhì)領(lǐng)域出發(fā)，搭出一條條橋梁，把巖石、水、土壤、氣候、生物等圈層連接起來(lái)，尋找他們之間的關(guān)系，找出生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，為生態(tài)保護(hù)與修復(fù)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、大氣環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害防治等提供地學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

怎么破圈？

“三步走”從粗到細(xì)新手段參與調(diào)查

破“圈”第一步，先做融合研究。大涼山區(qū)項(xiàng)目開(kāi)始前，成都地調(diào)中心拉起一個(gè)10余人的小團(tuán)隊(duì)，分頭收集資料，既有傳統(tǒng)地質(zhì)研究中的地形、地質(zhì)、土壤等資料，也包括跨學(xué)科的氣象、生物，甚至經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展資料。

“現(xiàn)代地質(zhì)環(huán)境是人與自然共同作用的結(jié)果，地質(zhì)的作用緩慢而隱蔽，以萬(wàn)或億年計(jì)數(shù)，而人類的影響則是劇烈沖動(dòng)的，短短十幾年甚至幾年就可能完全改變一個(gè)區(qū)域。”歐陽(yáng)淵介紹，通過(guò)收集近40年的遙感影像資料，他們發(fā)現(xiàn)大涼山地區(qū)的植被覆蓋率在短短幾十年出現(xiàn)一個(gè)“V”翻轉(zhuǎn)，從多到少再到多。與經(jīng)濟(jì)社會(huì)資料相印證發(fā)現(xiàn)，這里經(jīng)歷了毀林開(kāi)荒再到退耕還林、飛播造林的過(guò)程。“森林之所以能夠在短時(shí)間內(nèi)快速恢復(fù)，跟這里的氣候、水源、地質(zhì)條件等多種因素密切相關(guān)，這是大自然對(duì)人類的慷慨和饋贈(zèng)。”

遙感影像和歷史資料，架構(gòu)起大涼山區(qū)生態(tài)地質(zhì)調(diào)查工作的思路雛形，要搞清楚具體哪些要素發(fā)揮作用，互相之間如何影響，還需到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究判斷和驗(yàn)證。

破“圈”第二步，現(xiàn)場(chǎng)采樣。項(xiàng)目組成員分成若干小組，穿越不同成土母質(zhì)、水文條件、地形地貌單元、土壤類型、植被覆蓋區(qū)，試圖從時(shí)間、空間兩個(gè)維度，了解各類生態(tài)要素的相互作用情況。

大自然給人類出了難題：大涼山區(qū)山高坡陡、林深路遠(yuǎn)，土壤厚薄程度不一，最厚的地方土層超過(guò)10米，光靠人工，深部的巖石信息根本沒(méi)辦法獲取。項(xiàng)目組請(qǐng)來(lái)“CT”機(jī)幫忙。這是專門(mén)用來(lái)給土地做“CT”的便攜式物探儀，它在地面發(fā)出聲波，通過(guò)接收反射信號(hào)來(lái)判斷地下不同的巖石巖性，能夠“一眼看穿”地下50米。

破“圈”第三步，回到實(shí)驗(yàn)室，對(duì)土壤、巖石、生物等各類樣品做化學(xué)分析。“跟以往找礦不同，我們會(huì)重點(diǎn)研究土壤和巖石中的各類元素，尋找他們之間的一致性。”歐陽(yáng)淵舉例說(shuō)，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，大涼山區(qū)土壤的性質(zhì)明顯受基巖制約。據(jù)此，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了土壤地質(zhì)單元概念，將土壤和巖石“二圈”合一，編制土壤地質(zhì)單元圖譜，將其作為生態(tài)地質(zhì)脆弱的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。

破圈之后

創(chuàng)建生態(tài)評(píng)價(jià)新指標(biāo)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展“把脈”

在打破單一圈層調(diào)查的基礎(chǔ)上，研究人員建立了一套全新的生態(tài)健康評(píng)價(jià)體系——生態(tài)地質(zhì)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

大涼山區(qū)的生態(tài)體檢報(bào)告同步出爐：大涼山區(qū)生態(tài)地質(zhì)脆弱性存在不脆弱、輕度脆弱、中度脆弱和高度脆弱4個(gè)等級(jí)。從空間分布來(lái)看，輕度脆弱主要分布于大涼山區(qū)中部的越西—喜德—昭覺(jué)—普格一帶和西部的安寧河谷一帶。

欣慰的是，研究結(jié)果顯示，大涼山區(qū)的生態(tài)底子好，“就像身體強(qiáng)健的人，生了病能夠快速恢復(fù)。”從1990年至2018年，通過(guò)退耕還林、退耕還草、濕地保護(hù)恢復(fù)等一系列生態(tài)恢復(fù)措施的實(shí)施，大涼山區(qū)生態(tài)環(huán)境呈逐步向好的趨勢(shì)，生態(tài)地質(zhì)脆弱性等級(jí)也逐步降低。“也就是說(shuō)，如果修復(fù)和保護(hù)措施持續(xù)到位，可實(shí)現(xiàn)整體由中度脆弱向輕度脆弱轉(zhuǎn)變。”歐陽(yáng)淵說(shuō)，當(dāng)然也不能掉以輕心，如果保護(hù)不當(dāng)或者產(chǎn)生了新的破壞，可能會(huì)往高度脆弱區(qū)偏轉(zhuǎn)。

不同等級(jí)，指示未來(lái)不同的開(kāi)發(fā)能級(jí)，涼山州政府相關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)，今后基礎(chǔ)設(shè)施、重大項(xiàng)目會(huì)規(guī)避高度脆弱區(qū)，優(yōu)先選擇不脆弱和輕度脆弱區(qū)。

在昭覺(jué)縣，評(píng)價(jià)結(jié)果已經(jīng)開(kāi)始小范圍試用。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)篩選了坡度、坡向、斷層、地質(zhì)災(zāi)害、土地利用、灌溉、交通、自然保護(hù)區(qū)等8個(gè)因子，對(duì)該縣即將建設(shè)的涪昭現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出結(jié)論：擬建園區(qū)土地適宜性較高、且空間上連片分布，適合建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化蔬菜溫室大棚和露地蔬菜種植基地。如今，該項(xiàng)目已經(jīng)成為當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村振興示范項(xiàng)目。

雖然這次生態(tài)地質(zhì)調(diào)查取得了一些開(kāi)創(chuàng)性的成果，但距離圈層完全“突破”還有一定距離。記者了解到，研究團(tuán)隊(duì)人員多數(shù)是地質(zhì)背景，跨學(xué)科方面仍有短板。比如在土壤研究中，可以說(shuō)清楚土從哪里來(lái)，土里有哪些好壞元素，但土壤里的微生物如何影響環(huán)境，就沒(méi)有辦法獲取詳細(xì)數(shù)據(jù)。“這次項(xiàng)目只是一個(gè)開(kāi)頭。”成都地調(diào)中心相關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)，希望今后與其他學(xué)科開(kāi)展跨界研究，不斷豐富評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，形成可以推廣復(fù)制的生態(tài)評(píng)價(jià)新模式。(四川日?qǐng)?bào)全媒體記者 寇敏芳)