王清奎：人工林生態(tài)的守護(hù)者

遲艷艷

王清奎，中國(guó)科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所研究員，湖南會(huì)同森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站副站長(zhǎng)。1977年1月生，中國(guó)科學(xué)院研究生院理學(xué)博士，先后主持了國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部“975”計(jì)劃專題、中科院科技先導(dǎo)專項(xiàng)專題和中科院沈陽生態(tài)研究所青年創(chuàng)新群體項(xiàng)目等10余項(xiàng)，總經(jīng)費(fèi)為1500余萬元。

根據(jù)我國(guó)第八次森林資源調(diào)查結(jié)果，我國(guó)現(xiàn)有人工林面積為6900萬公頃，蓄積24.83億m³，約占全球人工林面積的1/3。這些數(shù)字看起來似乎很龐大，但要知道，作為全球第二大木材消耗國(guó)，我國(guó)目前木材的年消耗量已經(jīng)高達(dá)5.7億m³。與之相比，我國(guó)人工林的生產(chǎn)力尚不足世界林業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的1/3，局面著實(shí)尷尬，這也導(dǎo)致了我國(guó)木材使用過度依靠進(jìn)口。然而，隨著俄羅斯、東盟市場(chǎng)等相繼下發(fā)原木“禁出令”，國(guó)際原木市場(chǎng)也出現(xiàn)了供應(yīng)量逐漸減少，價(jià)格日益上漲的趨勢(shì)。

如何科學(xué)有效地提高木材產(chǎn)量7對(duì)一個(gè)木材消耗大國(guó)來說，已經(jīng)成了一個(gè)關(guān)系國(guó)家木材產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略安全，推動(dòng)林產(chǎn)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的大事要事。中國(guó)科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所研究員王清奎在做的，就是這樣一件事。

心懷大格局

提高木材產(chǎn)量到底有多重要7如果可以類比的話，王清奎認(rèn)為是與糧食生產(chǎn)有一拼的，同樣都要提高產(chǎn)量，同樣都要減少進(jìn)口依賴，更重要的是，同樣都要考慮對(duì)生態(tài)環(huán)境的作用。

“隨著我國(guó)對(duì)環(huán)保問題的重視，保護(hù)天然林已經(jīng)上升到了一個(gè)非常重要的高度，天然林全面商業(yè)禁伐。此時(shí)，人工林就成為木材供應(yīng)的唯一來源。但是我國(guó)人工林以純林為主，這就導(dǎo)致了人工林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單一、生產(chǎn)和生態(tài)功能低下，直接影響其可持續(xù)發(fā)展能力。”王清奎說。一直以來，他都在通過對(duì)土壤碳循環(huán)的深入研究傳遞一個(gè)信號(hào)——做好人工林生態(tài)研究，讓產(chǎn)量和生態(tài)得以兼得，就是在服務(wù)國(guó)家的戰(zhàn)略需求。

“土壤有機(jī)碳是陸地生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期積累的結(jié)果，但因其總量巨大，短期內(nèi)很難檢測(cè)到比較明顯的變化。研究發(fā)現(xiàn)，人為改變有機(jī)物質(zhì)的輸入，可以增強(qiáng)或降低土壤有機(jī)碳轉(zhuǎn)化速率，能夠在短期內(nèi)觀察到土壤碳庫和碳循環(huán)的變化。”在一篇論文中，王清奎鄭重寫道。

他認(rèn)為，所謂的“人為改變”置于森林生態(tài)系統(tǒng)中，完全可以通過添加和去除凋落物，以及去除根系的方法（DIRT）來改變土壤碳的輸入，從而達(dá)到研究土壤碳庫和碳循環(huán)的目的。

2011年，他主持的國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目正式啟動(dòng)，計(jì)劃對(duì)“改變碳輸入對(duì)杉木林土壤碳庫構(gòu)成及cO₂通量的影響”進(jìn)行研究。在該項(xiàng)目中，他采用野外長(zhǎng)期定位觀測(cè)與室內(nèi)模擬相結(jié)合的方法研究了“殘落物管理對(duì)土壤有機(jī)碳分解的影響”。在研究過程中，他發(fā)現(xiàn)通過改變土壤微生物也可以間接影響到土壤碳庫的組成和循環(huán)，為了更深入地探討杉木林土壤碳庫和cO₂通量的變化機(jī)理，他順理成章地一并研究了土壤微生物在碳循環(huán)中作用。

“其實(shí)，研究土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，已經(jīng)超出了項(xiàng)目申報(bào)時(shí)計(jì)劃的范圍。”王清奎就這么“任性”地越界了。“由于技術(shù)手段限制，高達(dá)99%的土壤生物功能尚未被認(rèn)識(shí)”，他認(rèn)定這是一個(gè)新的發(fā)力點(diǎn)。果然，不久，歐美等國(guó)家就開展了相應(yīng)研究計(jì)劃，如美國(guó)的國(guó)家微生物組計(jì)劃等，我國(guó)也正在醞釀?lì)愃频奈⑸锝M研究計(jì)劃。到2014年，當(dāng)中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“土壤一生物系統(tǒng)功能及其調(diào)控”啟動(dòng)時(shí)，我國(guó)也首次開展起大尺度的森林生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物群落組成及多樣性的研究。采用的都是最新的微生物技術(shù)手段，王清奎主要負(fù)責(zé)研究我國(guó)典型森林生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物的組成與水平空間分布格局，解析其形成機(jī)理。

目前，該項(xiàng)目剛走過兩年多，進(jìn)展很順利。這且是后話。回到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目時(shí)期，王清奎對(duì)碳輸入的理解隨著項(xiàng)目進(jìn)展而加深。他表示，在森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究中，不同碳源輸入對(duì)土壤有機(jī)碳庫和碳循環(huán)影響一直是薄弱環(huán)節(jié)，他要解決的問題其實(shí)還有很多，而杉木人工林也只是個(gè)例。2012年，在中國(guó)科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所青年創(chuàng)新研究群體基金支持下，他領(lǐng)銜了“碳輸入對(duì)我國(guó)主要森林土壤碳庫構(gòu)成與碳循環(huán)的影響”研究，干脆將研究對(duì)象拓展到落葉松林和闊葉紅松林，直接跨越了南北方界限，以及諸多的典型土壤類型，由點(diǎn)及面，拉開了一張大網(wǎng)，以更為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段去解決更深的科學(xué)問題?！斑@兩個(gè)項(xiàng)目，看起來都是‘碳輸入，后者卻更為豐富?！?/p>

“我希望能夠通過不斷的研究，更全面地了解全球變化背景下土壤碳庫和碳循環(huán)的響應(yīng)機(jī)制”，這才是王清奎的格局。

鐵肩擔(dān)“責(zé)任”

“我們所比較重視年輕人的成長(zhǎng)，站在科技前沿進(jìn)行布局。”作為在沈陽生態(tài)所成長(zhǎng)起來的青年科學(xué)家代表，王清奎常說進(jìn)入該所是他的幸運(yùn)，而創(chuàng)新群體項(xiàng)目也是他的一個(gè)重要機(jī)遇。

該項(xiàng)目集結(jié)了一批年輕科學(xué)家，他們的研究方向不盡相同，但在學(xué)科交叉碰撞中，他們可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)各自的想法提出科學(xué)問題和研究方案，產(chǎn)生出令人驚喜的的研究靈感。“這個(gè)項(xiàng)目歷時(shí)4年，經(jīng)過團(tuán)隊(duì)成員的共同努力，取得了可喜的成果。我們發(fā)表了一些關(guān)于碳循環(huán)的高質(zhì)量研究文章，被引率較高。更令人欣慰的是培養(yǎng)了幾個(gè)年輕科學(xué)家。”

幾乎與之同步，成長(zhǎng)中的王清奎主持了“973”子課題“地下生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量與林分蓄積增長(zhǎng)對(duì)施肥措施的響應(yīng)”。在該項(xiàng)目中，他抓住施肥環(huán)節(jié)，重點(diǎn)研究其對(duì)林分蓄積增長(zhǎng)、新增光合產(chǎn)物分配以及土壤碳釋放和碳平衡過程的影響，在2016年年底結(jié)題。在學(xué)術(shù)界看來，這是一項(xiàng)基本與國(guó)際同步水準(zhǔn)，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位的研究，其成果很值得期待。

“我算不上很聰明，但在勤勞這一點(diǎn)上還算過得去。我曾經(jīng)聽過一句話‘一勤天下無難事，對(duì)于我來說，勤奮是第一位的。”王清奎說。靠著自身的勤奮，以及“那么一點(diǎn)做科研所需的靈氣”，數(shù)年下來，他在科研之路上的積累也愈發(fā)豐富起來。

有了這些底蘊(yùn)，2016年1月，又一項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目落到了他的肩頭。在這項(xiàng)研究中，他們以杉木一土壤生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，利用不同氮沉降處理的土壤和不同濃度的¹³cO₂供給杉木生長(zhǎng)，采用¹³c示蹤和GC-IRMs技術(shù)區(qū)分SOM新老化合物，研究樹木光合碳通過地下根系向土壤輕組和重組有機(jī)質(zhì)以及氨基酸、氨基糖、中性糖和木質(zhì)素等關(guān)鍵組分的轉(zhuǎn)化動(dòng)態(tài)與分配特征，及其對(duì)cO₂濃度升高和氮沉降增加的響應(yīng)。

“這樣做可以揭示全球變化背景下森林sOM轉(zhuǎn)化循環(huán)過程及調(diào)控機(jī)制，為科學(xué)評(píng)價(jià)森林土壤碳庫的源匯功能、預(yù)測(cè)其未來變化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。切實(shí)增加生態(tài)系統(tǒng)碳固存是延緩氣候變化的關(guān)鍵，也是保障我國(guó)生態(tài)安全和提高環(huán)境外交話語權(quán)的迫切需求?！痹谕跚蹇磥?，全球氣候變化影響深遠(yuǎn)，如果能夠通過自己的研究為國(guó)家提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)，那么這項(xiàng)研究就是有意義的。

立足國(guó)家戰(zhàn)略需求，做有意義的、高水準(zhǔn)的研究，王清奎對(duì)自己的要求向來嚴(yán)格。他認(rèn)為，應(yīng)該有良好的科研習(xí)慣，在工作中，他也習(xí)慣制定計(jì)劃，并嚴(yán)格實(shí)施?！懊魅諒?fù)明日，明日何其多，能不拖就不要拖”，他以此來律己，也要求學(xué)生遵守?！皠傞_始他們有點(diǎn)不適應(yīng)，堅(jiān)持一段時(shí)間之后，形成習(xí)慣，也就不難做到了?！?/p>

現(xiàn)階段，王清奎多是帶著學(xué)生們做科研?！拔視?huì)要求他們多讀文獻(xiàn)，從文獻(xiàn)閱讀中學(xué)會(huì)如何開展科學(xué)研究、如何設(shè)計(jì)研究實(shí)驗(yàn)、如何尋找并解決科學(xué)問題：也會(huì)給他們較多的機(jī)會(huì)參加學(xué)術(shù)會(huì)議和相關(guān)培訓(xùn)，提高自我學(xué)習(xí)和解決問題的能力：對(duì)于能力比較突出的學(xué)生，還可以促成他們參與國(guó)際合作，豐富他們的學(xué)習(xí)經(jīng)歷?！痹诳蒲羞^程中因材施教，王清奎將學(xué)術(shù)與研究水到渠成地融合起來。“在我的團(tuán)隊(duì)里，大家在共同的目標(biāo)下各有側(cè)重。我會(huì)根據(jù)實(shí)際需求，尋找團(tuán)隊(duì)成員的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，讓他們發(fā)揮自己的長(zhǎng)處?！?/p>

當(dāng)然，對(duì)王清奎來說，責(zé)任感的培養(yǎng)也是重中之重。在他看來，科研人員并不是兩耳不聞天下事，一心只在做實(shí)驗(yàn)。相反，在他的經(jīng)驗(yàn)里，科研的出發(fā)點(diǎn)是為了國(guó)家的戰(zhàn)略需求，落腳點(diǎn)則是為了國(guó)家的富強(qiáng)、社會(huì)的發(fā)展和人民福祉的增加。做好人工林生態(tài)的守護(hù)者，由始至終，他初心不變。