聚焦沙地定位观测 助力京津风沙源治理

袁立敏 贾瑞庭 闫德仁 胡小龙 黄海广 杨制国

内蒙古自治区林业科学研究院

内蒙古多伦浑善达克沙地生态系统国家定位观测研究站（以下简称“多伦站”）地处浑善达克沙地东南缘，位于内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县县城南约4.6公里处。多伦站于2011年批复建立，2014年正式挂牌运行，并于当年加入国家陆地生态系统定位观测研究网络（CTERN）和荒草联盟。归口管理单位为内蒙古自治区林业和草原局，技术依托单位和建设单位为内蒙古自治区林业科学研究院。

浑善达克沙地分布有大面积的天然榆树疏林草地、固定沙地、半固定沙地及人工植被重建区等，但是受到气候和人类活动共同作用的影响，整个区域生态服务功能较差，部分区域依然存在严重沙化问题。基于此，多伦站以浑善达克沙地林草沙复合生态系统为研究对象，开展气候变化、人为活动与生态功能变化关系研究，进而摸清沙地生态系统发展规律，为退化生态系统恢复及沙地全域生态建设提供科技支撑。主要研究方向：流动沙地、固定沙丘风蚀坑形成、演变机制及高效治理技术研究；林草融合型人工林、天然林空间配置及其固沙模式研究；樟子松人工林天然更新机制及可持续经营技术研究；乔灌草修复系统地力演变规律及土壤水运移机制研究。

重点研究内容

基于国家科技支撑、国家自然科学基金、内蒙古科技计划等科研项目，逐步摸清了浑善达克沙地植被动态及其驱动因素、典型植被（灌丛、榆树疏林、沙化草地、人工固沙林等）的退化、恢复与维持机制。重点开展了浑善达克沙地退化植被修复和沙化土地治理技术模式研究，系统集成构建了封育（近自然恢复）、沙化草地修复、流动沙地土壤风蚀控制与植被恢复、固定沙地活化风蚀坑治理和人工灌木林平茬复壮等植被恢复与沙化土地治理技术，形成了一套较为完善的浑善达克沙地植被恢复与沙地治理技术模式体系，并在浑善达克沙地治理和国家重大生态工程中开展了示范、推广与应用。

多伦站在近年来的监测与研究中，围绕浑善达克沙地生态建设与发展面临的关键科学问题及国家重大生态工程建设需求，基于前期的科学研究基础，研究重点倾向于沙地生态脆弱区治理技术与模式研究、典型沙化区防沙治沙工程技术与林草融合型生态修复模式研究、人工修复生态系统生态服务功能评估与权衡等方面，拟为京津冀风沙源区域生态环境建设和社会经济可持续发展，以及我国北方生态安全等领域提供理论依据和技术支撑。

研究成果与贡献

依托多伦站定位监测仪器、沙尘通量塔及地下水位监测设施，2017—2021年，科研人员在《地理科学》《农业工程学报》《中国沙漠》《干旱区资源与环境》《生态学杂志》《干旱区地理》等期刊累计发表论文40余篇；主编出版专著3部，参与编写专著5部；制定并发布实施林业行业标准1项、地方标准3项；授权实用新型专利5项，授权发明专利2项。

2017—2021年，多伦站科研人员参加的项目获得自治区科技进步一等奖1项、二等奖1项，梁希林业科学技术奖二等奖1项、三等奖1项，自治区农牧业丰收三等奖1项。

2018年，为锡林郭勒盟林业和草原局提供了浑善达克沙地生态系统服务功能监测评估报告1份，其服务功能主要表现在土壤固碳、保持土壤养分、生物多样性保护和水源涵养等方面的潜在生态价值。2020年，与锡林郭勒盟林业和草原局签署了“多伦生态观测研究站数据服务协议”，并根据年度监测数据结果，不定期开展浑善达克沙地生态系统服务功能监测评估。2021年，为浑善达克沙地规模化林场提供咨询报告案例1份，为该林场的生态建设提供了有利的理论与技术支撑。

条件保障

多伦站技术依托单位和建设单位为内蒙古自治区林业科学研究院，具体工作实行站长负责制。严格执行国家和地方有关标准、规程，积极采用、借鉴、推广同行已经应用的成熟、实用、先进的技术，提高监测科技含量和研究成果水平；采用固定、兼职和竞聘相结合的方式，营造宽松的科研环境，努力提高技术人员的专业和科研水平。

多伦站主站现有砖混结构三层综合实验楼1座，配备有资料室1间、样品室1间、办公室1间、展览室1间、分析实验室1间、学术报告厅1间、会议室1间，厨房1间、餐厅2间、研究人员宿舍10间。并配备有办公桌椅、电脑、文件柜、实验台、展柜、展台、整体厨房设备，宿舍配套家具、被褥、热水器等。

多伦站有固定监测样地57个，其中植被、生物多样性和土壤定位观测样地28个，大气降尘观测样地6个，气象观测场3个，风蚀观测场3个。配备的仪器设施包括标准气象站1套（CR1000）、小型气象站2套（HOBO U20）、沙尘通量监测架1套、风蚀监测系统6套、风速仪6套（HOBO U20）、地下水位自动记录仪6套（HOBO U20）、土壤水分自动监测系统15套（WatchDog）、土壤三参数自动监测系统2套（WatchDog），差分GPS仪1套（麦哲伦i60）、激光粒径分析仪1台、土壤双环入渗仪2台、紫外可见分光光度计1台、便携式土壤盐分计1台、土壤原位pH计1台、精密电子天平1台、大量程电子天平1台，物候观测仪8套以及其他常规设备18台套，沙尘观测塔及设备1套，地下水位观测井16口。

综合实验楼

黄柳林监测样地

榆树疏林样地

风蚀坑治理样地

植被调查

土壤水分动态监测

多伦站现有固定人员12人，其中，6人具有博士学位，6人具有硕士学位，4人具有高级职称。自治区杰出人才奖获得者1人，内蒙古突出贡献中青年专家1人，享受国务院特殊津贴专家1人，全国和自治区优秀科技工作者1人，自治区中青年科学技术创新奖获得者1人，内蒙古青年创新人才1人。中国科学院“西部之光”人才培养计划1人，内蒙古“草原英才”1人，入选自治区“新世纪321人才工程”一层次1人。2017年，荣获自治区“流动沙地综合治理技术研究创新人才团队”，2020年，该团队获得自治区“创新先锋号”。

“十四五”工作思路

发挥多伦站长期定位监测功能，观测收集浑善达克沙地气象、水文、土壤、植被和社会经济等信息，多伦站“十四五”工作思路主要参考《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划（2021—2035年）》《内蒙古自治区党委自治区人民政府关于新时代推进西部大开发形成新格局的实施意见》。开展浑善达克规模化林场建设和沙地重点危害区治理。深入实施京津风沙源治理、水土保持等重点生态工程等内容。紧跟国家发展规划布局和自治区行业发展动向，重点关注浑善达克沙地、沙化草原风蚀坑、农田沙化治理等关键技术，以及线性廊道（交通、通讯、管道）、新能源场地及设施区风沙危害防治技术。

依托生态站，加强科学研究。一是防沙治沙新材料新技术的研发与应用。优选生物固沙措施（开发利用乡土植物、优良固沙植物）及生物化学固沙措施（生物质固沙剂技术、生物固沙剂+粉碎秸秆快速固沙技术），筛选应用典型沙生植物根际功能微生物（微生物肥料、保水剂、固沙剂等）；同时开展与以上技术相配套的机械施工装备研发与应用技术研究。二是固沙林天然更新特征与可持续发展研究。基于内蒙古多伦浑善达克沙地国家定位研究站，针对浑善达克沙地樟子松、杨柴固沙人工林、榆树疏林天然更新特征及机制，地下水-土壤水-降水平衡关系等开展相关研究。三是林草融合型流动沙地疏林固沙技术研究，做到以水定林，量水而行。筛选乔灌草疏林结构，优化沙障保护下的乔灌草疏林配置模式，研制原生优势植物种子种植包及其种植技术。四是典型沙化草地风蚀机理与防治技术研究。风蚀坑对草地破坏严重，除形成较大的裸露深坑外，风蚀沙物质对下风向草地的沙埋直接造成植物退化，使草牧场生产力降低。与流动沙丘相比，风蚀坑内部气流场复杂，风蚀坑的各部位地形差异较大，其治理难度增大；风蚀坑扩展与土壤物理性质、植物退化耦合关系尚待研究。针对浑善达克沙地风蚀坑，主要开展草地风蚀坑与固定沙丘风蚀坑差异规律研究，风蚀坑扩张、发展机制研究，沙埋（轻度、中度、重度）草地土壤抗蚀性研究，以及风蚀坑治理技术研究。

制定队伍建设及人才培养计划。进一步扩大了专业技术人才总量，逐步优化了人才结构。强化与外单位合作，吸引领域内科技人员参与生态站建设，改善专业技术人员队伍层次、专业结构、学历结构。吻合生态站研究方向，逐渐完善学科布局，加强草原保护与修复、困难立地造林等创新团队建设，逐步开展机械装备、遥感应用等领域人才队伍建设。依托生态站，加强与内蒙古农业大学、内蒙古大学、内蒙古师范大学等硕士、博士研究生联合培养工作。并吸纳北京地区高校、科研院所科研队伍来多伦站开展研究。积极与自治区人社部门沟通，争取毕业生来站工作机会。

提升生态站基础条件。“十三五”时期，内蒙古自治区行业主管部门加快了野外生态站的实验仪器设备的能力提升。生态站的部分基础设备从原来的手动、半自动升级为全自动，大型精密仪器比例逐年增高。室内分析测试实验和野外定位监测实验方法手段不断更新，使研究工作效率和测试数据精度有了很大的提升。“十四五”时期，将与自治区科技厅紧密协作，按照《关于加快推进“科技兴蒙”行动财政资金支持科技创新若干政策实施细则》及《内蒙古自治区野外科学观测研究站管理办法》（试行）等管理规定，在提升生态站科研、监测等能力的同时，积极争取资助经费，进一步提升生态站基础条件。

完善生态站运行机制。生态站实行“开放、流动、联合、竞争”的运行机制，形成了内蒙古自治区林业和草原局主管和内蒙古自治区林业科学研究院领导下的实验室主任负责制。实行固定编制与流动编制相结合的人员管理体制。生态站人员的管理与内蒙古自治区林业科学研究院管理机制相协调，激发在站人员工作积极性，争取科研项目与经费，并执行固定人员聘期为五年、每年考评一次、五年进行总考评的相关政策。对精密贵重仪器、大型设备实行岗位专人责任制，做到专管共用。在保证研究任务完成的情况下，可开展对外技术服务，充分发挥大型精密仪器的综合效能。

沙尘观测塔