王清奎：人工林生態(tài)的守護者

遲艷艷

王清奎，中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所研究員，湖南會同森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站副站長。1977年1月生，中國科學院研究生院理學博士，先后主持了國家自然科學基金、科技部“975”計劃專題、中科院科技先導專項專題和中科院沈陽生態(tài)研究所青年創(chuàng)新群體項目等10余項，總經(jīng)費為1500余萬元。

根據(jù)我國第八次森林資源調(diào)查結果，我國現(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，我國目前木材的年消耗量已經(jīng)高達5.7億m³。與之相比，我國人工林的生產(chǎn)力尚不足世界林業(yè)發(fā)達國家的1/3，局面著實尷尬，這也導致了我國木材使用過度依靠進口。然而，隨著俄羅斯、東盟市場等相繼下發(fā)原木“禁出令”，國際原木市場也出現(xiàn)了供應量逐漸減少，價格日益上漲的趨勢。

如何科學有效地提高木材產(chǎn)量7對一個木材消耗大國來說，已經(jīng)成了一個關系國家木材產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略安全，推動林產(chǎn)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的大事要事。中國科學院沈陽應用生態(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，同樣都要減少進口依賴，更重要的是，同樣都要考慮對生態(tài)環(huán)境的作用。

“隨著我國對環(huán)保問題的重視，保護天然林已經(jīng)上升到了一個非常重要的高度，天然林全面商業(yè)禁伐。此時，人工林就成為木材供應的唯一來源。但是我國人工林以純林為主，這就導致了人工林生態(tài)系統(tǒng)結構單一、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，他都在通過對土壤碳循環(huán)的深入研究傳遞一個信號——做好人工林生態(tài)研究，讓產(chǎn)量和生態(tài)得以兼得，就是在服務國家的戰(zhàn)略需求。

“土壤有機碳是陸地生態(tài)系統(tǒng)長期積累的結果，但因其總量巨大，短期內(nèi)很難檢測到比較明顯的變化。研究發(fā)現(xiàn)，人為改變有機物質(zhì)的輸入，可以增強或降低土壤有機碳轉(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，從而達到研究土壤碳庫和碳循環(huán)的目的。

2011年，他主持的國家自然科學基金面上項目正式啟動，計劃對“改變碳輸入對杉木林土壤碳庫構成及cO₂通量的影響”進行研究。在該項目中，他采用野外長期定位觀測與室內(nèi)模擬相結合的方法研究了“殘落物管理對土壤有機碳分解的影響”。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，研究土壤微生物群落結構，已經(jīng)超出了項目申報時計劃的范圍。”王清奎就這么“任性”地越界了。“由于技術手段限制，高達99%的土壤生物功能尚未被認識”，他認定這是一個新的發(fā)力點。果然，不久，歐美等國家就開展了相應研究計劃，如美國的國家微生物組計劃等，我國也正在醞釀類似的微生物組研究計劃。到2014年，當中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項“土壤一生物系統(tǒng)功能及其調(diào)控”啟動時，我國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手段，王清奎主要負責研究我國典型森林生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物的組成與水平空間分布格局，解析其形成機理。

目前，該項目剛走過兩年多，進展很順利。這且是后話。回到國家自然科學基金面上項目時期，王清奎對碳輸入的理解隨著項目進展而加深。他表示，在森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究中，不同碳源輸入對土壤有機碳庫和碳循環(huán)影響一直是薄弱環(huán)節(jié)，他要解決的問題其實還有很多，而杉木人工林也只是個例。2012年，在中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所青年創(chuàng)新研究群體基金支持下，他領銜了“碳輸入對我國主要森林土壤碳庫構成與碳循環(huán)的影響”研究，干脆將研究對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，由點及面，拉開了一張大網(wǎng)，以更為先進的實驗手段去解決更深的科學問題。“這兩個項目，看起來都是‘碳輸入，后者卻更為豐富。”

“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)的響應機制”，這才是王清奎的格局。

鐵肩擔“責任”

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

該項目集結了一批年輕科學家，他們的研究方向不盡相同，但在學科交叉碰撞中，他們可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢，根據(jù)各自的想法提出科學問題和研究方案，產(chǎn)生出令人驚喜的的研究靈感。“這個項目歷時4年，經(jīng)過團隊成員的共同努力，取得了可喜的成果。我們發(fā)表了一些關于碳循環(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)了幾個年輕科學家。”

幾乎與之同步，成長中的王清奎主持了“973”子課題“地下生態(tài)系統(tǒng)碳儲量與林分蓄積增長對施肥措施的響應”。在該項目中，他抓住施肥環(huán)節(jié)，重點研究其對林分蓄積增長、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年年底結題。在學術界看來，這是一項基本與國際同步水準，在國內(nèi)處于領先地位的研究，其成果很值得期待。

“我算不上很聰明，但在勤勞這一點上還算過得去。我曾經(jīng)聽過一句話‘一勤天下無難事，對于我來說，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，2016年1月，又一項國家自然科學基金面上項目落到了他的肩頭。在這項研究中，他們以杉木一土壤生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，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，采用¹³c示蹤和GC-IRMs技術區(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質(zhì)以及氨基酸、氨基糖、中性糖和木質(zhì)素等關鍵組分的轉(zhuǎn)化動態(tài)與分配特征，及其對cO₂濃度升高和氮沉降增加的響應。

“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)控機制，為科學評價森林土壤碳庫的源匯功能、預測其未來變化奠定堅實的基礎。切實增加生態(tài)系統(tǒng)碳固存是延緩氣候變化的關鍵，也是保障我國生態(tài)安全和提高環(huán)境外交話語權的迫切需求。”在王清奎看來，全球氣候變化影響深遠，如果能夠通過自己的研究為國家提供有價值的數(shù)據(jù)，那么這項研究就是有意義的。

立足國家戰(zhàn)略需求，做有意義的、高水準的研究，王清奎對自己的要求向來嚴格。他認為，應該有良好的科研習慣，在工作中，他也習慣制定計劃，并嚴格實施。“明日復明日，明日何其多，能不拖就不要拖”，他以此來律己，也要求學生遵守。“剛開始他們有點不適應，堅持一段時間之后，形成習慣，也就不難做到了。”

現(xiàn)階段，王清奎多是帶著學生們做科研。“我會要求他們多讀文獻，從文獻閱讀中學會如何開展科學研究、如何設計研究實驗、如何尋找并解決科學問題：也會給他們較多的機會參加學術會議和相關培訓，提高自我學習和解決問題的能力：對于能力比較突出的學生，還可以促成他們參與國際合作，豐富他們的學習經(jīng)歷。”在科研過程中因材施教，王清奎將學術與研究水到渠成地融合起來。“在我的團隊里，大家在共同的目標下各有側重。我會根據(jù)實際需求，尋找團隊成員的優(yōu)勢領域，讓他們發(fā)揮自己的長處。”

當然，對王清奎來說，責任感的培養(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，一心只在做實驗。相反，在他的經(jīng)驗里，科研的出發(fā)點是為了國家的戰(zhàn)略需求，落腳點則是為了國家的富強、社會的發(fā)展和人民福祉的增加。做好人工林生態(tài)的守護者，由始至終，他初心不變。