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集众家之长 多学科联合攻关
  文章来源: 发布时间:2004-10-10 【字号: 小  中  大   

彭少麟 中国科学院华南植物所所长、研究员。1956年10月生于广东潮阳。主要从事生态学研究,对数量生态学、群落生态学、森林动态学和系统生态学等分支学科的基础理论均有研究。已完成20余项科研课题,其中他作为首席科学家主持了国家自然科学基金重大项目。独立或合作在国内外发表300余篇科学论文和12部专著。注重理论在国民经济建设上的应用,构建的林、果、草、鱼复合农林业生态模式推广应用后仅在鹤山市就获得36亿元的效益。论文和成果已获奖20项次,其中“广东热带沿海侵蚀地植被恢复及其效应”课题获中国科学院科技进步奖一等奖,国家科技进步奖二等奖;他主持的“热带亚热带退化生态系统的恢复与重建”课题获中国科学院科技进步奖一等奖;主持的“森林动态学理论及其应用研究”课题获广东省自然科学奖一等奖。现担任广东生态学会理事长。

由中国科学院华南植物研究所彭少麟研究员和东北林业大学周晓峰教授主持的国家自然科学基金重大项目“中国东部主要农业生态系统与全球变化相互作用机理研究”,经近五年的研究,获得了重大进展,共发表论文400余篇,其中SCI收录论文60余篇,这些论著从不同的角度揭示了我国东部陆地生态系统与全球变化的相互作用过程与机理。项目经国际IGBP-GCTE(IGBP--国际地圈生物圈计划;GCTE--全球变化与陆地生态系统)组织严格考察后,被列为GCTE的核心项目,所研究的样带被国际IGBP组织列为国际标准样带。项目所取得的进展,被列为2000年度中国科技基础研究十大新闻。该项目能获得重大进展,集众家之长选好题是关键的环节。

自20世纪80年代以后,全球气候变化及其所导致的人类生存环境的变化越来越受到国际科学界和各国政府的关注和重视。全世界众多科学家的研究结果指出,全球变化对农业生态系统(包括森林、草原及农田生态系统等)的结构和功能过程影响是显著的。在国外学习和研究的彭少麟很敏感地注意到了这些国际科学前沿,并思考着如何应用到中国的研究。

1996年从美国回国以后,彭少麟作为生态领域的科学家参加了大量的政府决策咨询和项目评审活动,他发现中国的农业问题是政府最关心的问题之一。他于是想到在国外跟踪的全球变化问题:在全球变化条件下,农业结构及其空间分布格局就会调整,进而影响到区域的整体食物生产数量与质量,而这种变化了的农业生态系统又会反作用于气候的变化。此外,一些地区过度的垦种、放牧、采伐,导致严重的土地退化,已经成为我国农业可持续发展的重大障碍;另一些地区的城市化、工业化发展,不仅侵占大面积的农田、牧场与森林及水域,导致区域土地利用和土地覆盖结构的加速改变,加之与日俱增的环境污染,对农业生态系统的影响将会带来更多严峻的问题。虽然他自己并不是做农学研究出身,但他认识到这些国家需求和国际前沿结合不就是一个很好的重大科研项目选题吗?

经过与国内外科学家同行交流,他认为,研究农业生态系统与全球变化相互作用机制,建立我国农业生态系统动态变化的区域模型,加深理解我国农业生态系统在自然和人为双重作用力的驱动下的动态变化规律,并评价其能否随全球变化保持可持续发展的能力,有助于科学地判断在全球变化条件下我国未来食物资源保障的能力,进而为协调我国农业生态系统与全球气候变化提供可操作的调控途径,这正是实现我国可持续发展战略中迫切需要从科学上解决的难题。

只有这个想法还不能成其为科学项目,还要进一步深化。彭少麟在随后的一年多时间里苦苦思索,并先后与中国农业科学院的李博院士和林而达研究员、东北林业大学的周晓峰教授、北京师范大学的史培军教授、中国科学院植物所的高琼研究员多次讨论,由于这些专家的研究领域各不相同,气候学专家提出了气候变化的趋势和证据,地理和遥感专家提出了土地利用变化对气候的影响问题,生态学家提出了气候变化对陆地生态系统的可能影响,农学和林学专家提出气候变化对农业生态系统的可能影响。至此,彭少麟形成了利用多学科多专业的交叉来联合攻关的想法,并与国家基金委多次沟通。国家基金委考虑到这些专家的建议及其研究积累,为了将这些不同背景的单位和人员组织在同一框架下工作,由李博院士主持进一步细化讨论,形成了6个课题框架:全球变化对中国东部样带主要农业生态系统结构的影响;全球变化对中国东部主要农业生态系统能量与生产力过程的影响及其反馈;全球变化对中国东部样带主要农业生态系统物质循环的影响;土地利用与覆盖格局变化及其对农业生态系统的影响;农业生态系统对全球变化反应机制模拟;我国主要农业生态系统在全球变化条件下持续发展的调控途径。这6个课题首先研究中国东部现状农业生态系统结构,再研究其功能,进而研究在全球变化背景下的可能反馈,最终提出中国的应对策略,完全地将多学科研究融合进了研究项目。

在形成上述思路后,彭少麟仍然觉得有些缺陷:国际上的全球变化研究以模型为主,针对某一区域的研究很少,因此做来做去不会跳出理论上的圈圈,而且中国人一时很难超出做了多年研究的外国人。如果改做人工控制实验又不能说明大尺度的问题,而且中国的经济条件也不允许。一次他与张新时院士交流学术问题得到了重要启示。张院士认为:在研究全球变化与陆地生态系统之间的关系方面,样带研究被认为是十分有效的途径之一,它可以作为分散站点的观测研究与一定时空区域的综合分析之间的桥梁,以及不同尺度的时空模型之间耦合和转换的媒介,使有限的科研数据得到最大限度的开发利用。“国际地圈与生物圈计划”(IGBP)中的“全球变化与陆地生态系统”(GTCE)的操作方案就反复强调,生态样带方法在陆地生态系统和全球变化的研究中占有相当重要的位置。在张院士的指导下,彭少麟形成了明确的思路:中国的东部主要受季风气候影响,从南到北沿热量梯度变化,形成世界上独特完整的以热量梯度驱动的植被连续带。这是其他任何大洲都无可比拟的。在这条带上,包括了我国主要的农业生态系统:森林从南到北分布了热带雨林到寒带针叶林夏季东南季风气候控制下的地带性生态系统类型,草地包括了南方山地到北方典型草原,农田包括了水稻到大豆等主要作物。这是最典型的受热量驱动的纬度地带系列,对于全球变化增温效应的气候-生态系统研究是最理想的天然实验场。同时,东部地区具有从原始天然植被状态到各种人工农业生态系统的复杂多样的自然-人工生态系统,从而使其在同纬度的大陆上形成斑块破碎、景观生态格局混杂(高度镶嵌)的地表覆盖状态。这就提供了多个土地利用的强度梯度,为揭示自然与人为相互作用下农业生态系统与全球变化的相互作用机制提供了理想的场所。我国的人口压力很大,而东部样带是人口密集的地带,预测全球变化条件下农业能否持续发展,对中国未来发展更具重要的意义。在中国植被图、气候图等多个图前思考近月余,再经过多次调整,他与同事们终于在中国东部选定一条热量梯度的中国南北样带NSTEC(North-South Transect of Eastern China)。NSTEC直线距离长超过3700公里、宽10个经度,彭少麟非常高兴,有了想法和实验地点,下一步该考虑如何利用现有基础和新方法来跨越式的赶超世界先进水平。

由于他工作在定位研究站,且是中国生态系统研究网络的骨干科学家,为此他想到如果整个研究以典型农业生态系统(农、林、草)为对象设20多个定位研究站,而这些定位站均有长期的研究积累,可为较长时间尺度动态研究打下基础。但仅有站点的研究是不够的,他又想到当时国际热门的尺度转换问题,也许采用宏观与微观相结合,以点(斑块、局地)、片(景观、类型区)、区域三个不同层次相结合的方法,研究不同尺度农业生态系统与全球变化的相互作用更为效。于是他形成了一个完整的思路:应用生态建模、遥感、GIS等新技术,在宏观上揭示全球变化条件下农业生态系统格局和土地利用格局的变化;应用生理生态实验、稳定性同位素生态建模等新方法,在中观和微观上揭示全球变化条件下农业生态系统变化的过程和机理。

至此,这个重大项目的选题完成。由于选题能瞄准国际前沿的科学问题和国家重大战略需求,考虑到了学科交叉和中国特色,再加上把过去的大量研究基础和一些新技术应用起来,使项目具有很强的竞争性,得到了同行的认可,不但得以立项成功,而且在实施过程中很快获得突破性进展。国家基金委在中期评估后追加一笔经费作为奖励,项目结题验收被评为优秀。由于这个项目成果显著,在国际的影响也越来越大,IGBP/GCTE-LUCC(土地利用覆盖与变化)三个组织将2002年的年会安排在中国广州召开,并委托项目主持彭少麟研究员担任大会主席。GCTE主席皮特卡教授在会议开幕式的发言中评价该项目为“全球样带研究的典范”。

撰稿人:任海

点评:

此项目的选题,在深入了解国际研究学科前沿的基础上,广泛听取了气候、地理、遥感、生态、农业、林业等相关学科专家的意见,经过充分调研,形成了明确的选题思路和具体方案。他们选题的依据是:国家可持续发展战略急需解决的科学问题;充分利用中国东部的地理位置和气候条件所提供的得天独厚的研究环境;自身的学科特点和工作积累加上集众家之长,多学科联合攻关,形成了综合优势。该项目五年来之所以能获重大进展,与他们选题时注重调查研究和正确的选题思路有密切的关系。

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