本刊記者 馬永超

保護(hù)“地球之腎”
——記濕地生態(tài)水文專家周德民

本刊記者 馬永超

周德民（左四）在歐洲給外國研究生授課

古人有云：知之者不如好之者，好知者不如樂之者，興趣看似飄渺虛幻，但確實(shí)具有神奇的內(nèi)驅(qū)動(dòng)作用，這在科學(xué)研究中是有例可循的。來自首都師范大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院研究員、博士生導(dǎo)師周德民就是一位以興趣作科學(xué)研究原動(dòng)力的科學(xué)家。

多年來，無論是在國外做訪問學(xué)者，還是在國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)工作，周德民研究員始終堅(jiān)持以自己的科研興趣為出發(fā)點(diǎn)，探索著濕地保護(hù)的可行之策。幸運(yùn)的是，首都師范大學(xué)

以及常務(wù)副校長宮輝力教授給他提供了一方科研凈土，使其得以在濕地科學(xué)研究領(lǐng)域與聯(lián)合國教科文組織合作，基于對(duì)濕地保護(hù)研究進(jìn)行的定量分析，提出濕地形成、發(fā)展、演化、變化驅(qū)動(dòng)及其保護(hù)研究的科學(xué)策略，對(duì)我國乃至學(xué)界的濕地科學(xué)研究起到了推動(dòng)作用。

一個(gè)方興未艾的學(xué)科——用生態(tài)水文學(xué)理論方法研究濕地

濕地，國際通常的定義是指適宜野生動(dòng)植物生存、具有調(diào)節(jié)生態(tài)環(huán)境功能的常年或季節(jié)性積水地帶和低潮時(shí)水深不超過6米的海域，包括沼澤、湖泊、河流、濱海等自然濕地，以及重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物棲息或重點(diǎn)野生植物原生分布的人工濕地。濕地被譽(yù)為“地球之腎”，與海洋、森林并列為全球三大生態(tài)系統(tǒng)。濕地具有維護(hù)生物多樣性、蓄洪防旱、凈化水質(zhì)、調(diào)節(jié)區(qū)域氣候等多種功能。

位于我國東北三江平原，被譽(yù)為“三江平原野生生植物特有基因庫”、三江平原原始淡水沼澤濕地自然景觀的“縮影”——洪河濕地，是一個(gè)被列入國際重要濕地名錄的重要國家級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)。這是周德民的研究場(chǎng)地。

三江平原是我國濕地集中分布且面積最大的地區(qū)，但由于濕地被大面積開墾，三江平原也是我國濕地喪失最嚴(yán)重地區(qū)。洪河國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)作為一個(gè)國際重要濕地，目前已成為中國東北部所剩不多的一塊類型齊全、生態(tài)系統(tǒng)自然完整、全面反映三江平原原始沼澤內(nèi)陸濕地全貌的自然保護(hù)區(qū)，在三江平原乃至全球同一生物氣候帶和生物地理界中都具有高度的代表性和典型性。這正是周德民把它作為研究對(duì)象的主要原因之一。

麻雀雖小五臟俱全，正是對(duì)這200多平方公里的小小濕地，周德民8年來持續(xù)不斷的研究使他意識(shí)到，如今單純的水文學(xué)或者生態(tài)學(xué)已難以闡述，由人類活動(dòng)與全球變暖引發(fā)的眾多全球與區(qū)域性多元復(fù)雜生態(tài)環(huán)境問題，比如濕地的生態(tài)退化和濕地功能喪失，以及濕地生態(tài)環(huán)境保護(hù)等問題。而水文生態(tài)學(xué)理論方法正是應(yīng)對(duì)這些復(fù)雜挑戰(zhàn)的背景下提出并發(fā)展起來的，雖然它興起的時(shí)間不過短短二十余年，但這一學(xué)科致力于運(yùn)用多學(xué)科交叉解決現(xiàn)實(shí)中的復(fù)雜生態(tài)環(huán)境問題，因此，這一學(xué)科概念正在國內(nèi)外各種報(bào)告中頻繁出現(xiàn)。

在科學(xué)體系上，生態(tài)水文學(xué)屬于地球科學(xué)范疇，是水文學(xué)的一個(gè)分支，是生態(tài)學(xué)與水文學(xué)的交叉學(xué)科。生態(tài)水文學(xué)就是將水文學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生態(tài)保護(hù)、建設(shè)和生態(tài)系統(tǒng)管理的一門科學(xué)。主要研究不同尺度區(qū)域的水循環(huán)與水資源轉(zhuǎn)化和平衡的規(guī)律，分析與水文等環(huán)境要素變化密切相關(guān)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)、建設(shè)、生態(tài)系統(tǒng)管理等問題。例如對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化起重要作用的水文系統(tǒng)中水質(zhì)、水量、水文要素的平衡與轉(zhuǎn)化過程等；生態(tài)系統(tǒng)中水質(zhì)與水量的變化規(guī)律及其預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法；水文水資源空間分布分異及其規(guī)律，水系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)準(zhǔn)確的相互影響作用關(guān)系等。

科學(xué)界每一種理論的提出，都不是偶然的，很多都是基于現(xiàn)實(shí)的召喚，但理論在沒有得到檢驗(yàn)之前，也僅僅是針對(duì)現(xiàn)實(shí)中的難題而提出的解決方案或設(shè)想。只有經(jīng)過不斷的實(shí)踐探索與反復(fù)驗(yàn)證，科學(xué)理論和方法才真正轉(zhuǎn)化為強(qiáng)有力的武器，用于提高生產(chǎn)力而造福人類。“現(xiàn)在的生態(tài)環(huán)境破壞十分嚴(yán)重，問題也十分復(fù)雜，我是研究濕地的，濕地是發(fā)展生態(tài)水文學(xué)最好的樣本，濕地生態(tài)水文學(xué)對(duì)于處理區(qū)域發(fā)展水資源管理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，特別是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展十分重要，具有很高的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值?！?/p>

一項(xiàng)牢記在心的使命——用定量的科學(xué)方法保護(hù)與管理濕地

科學(xué)研究由定性和半定量轉(zhuǎn)向定量方法，是當(dāng)前科學(xué)界一個(gè)基本趨勢(shì)，地球科學(xué)由于涉及復(fù)雜的人地關(guān)系，其定量化程度并不高，這方面國外同行比我們做得更好。同時(shí)，學(xué)科交叉，特別是大學(xué)科之間的學(xué)科交叉，已經(jīng)越來越成為近年來科學(xué)界的前沿。周德民研究員在美國伯克利大學(xué)和澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)工業(yè)研究組織做了多年的訪問學(xué)者后，對(duì)于國際前沿與學(xué)科發(fā)展態(tài)勢(shì)，有了更深入的理解和把握，回國后周德民在做濕地的保護(hù)研究時(shí)便提出一個(gè)明確科學(xué)目標(biāo)：讓濕地保護(hù)定量化精準(zhǔn)化。

周德民的設(shè)想并非毫無理論依據(jù)。近年來，由于水文生態(tài)學(xué)理論和方法的提出和不斷完善，一些在過去看起來無法實(shí)現(xiàn)的科學(xué)目標(biāo)，以及一些在過去科學(xué)理論前提下看似毫無關(guān)聯(lián)的科學(xué)命題，正在成為前沿科學(xué)領(lǐng)域。隨著近年來以GIS為代表的地學(xué)信息技術(shù)的飛速發(fā)展與普及，特別是地球觀測(cè)系統(tǒng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)字模擬技術(shù)的不斷提高使?jié)竦厮纳鷳B(tài)模型研究的有效性大大提高，使得水文生態(tài)模型的研究成為當(dāng)前水文科學(xué)和生態(tài)科學(xué)研究充滿科學(xué)發(fā)現(xiàn)機(jī)遇的、備受關(guān)注的前沿領(lǐng)域。

為了證實(shí)水文生態(tài)學(xué)在保護(hù)濕地研究中的可行之處，在對(duì)洪河濕地的研究中，周德民建立了專門的濕地水文生態(tài)模型。該模型是在水文生態(tài)學(xué)理論方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它集成了眾多學(xué)科的理論和技術(shù)，包含了數(shù)字高程模型，數(shù)字水網(wǎng)模型，遙感植被分類模型，空間分析模型，并得到濕地水文監(jiān)測(cè)、濕地生態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)字生態(tài)學(xué)理論、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)和統(tǒng)計(jì)理論方法等眾多理論和技術(shù)方法的支持。

在對(duì)濕地保護(hù)的研究過程中，周德民指出，以遙感和地理信息系統(tǒng)作為獲取濕地生態(tài)與水文系統(tǒng)參數(shù)的主要手段，并結(jié)合有關(guān)野外臺(tái)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的支撐和實(shí)地檢測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用空間分析理論方法與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合，建立起探究洪河濕地生態(tài)系統(tǒng)、水文系統(tǒng)特征與格局的理論方法。在此基礎(chǔ)上，他進(jìn)一步探索了內(nèi)陸濕地水文生態(tài)格局耦合模型。他還從濕地水文與生態(tài)系統(tǒng)相互作用關(guān)系角度，揭示了以濕地生境退化為核心的驅(qū)動(dòng)北方內(nèi)陸平原淡水濕地退化的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。

由于周德民在保護(hù)濕地研究中的先進(jìn)理論和突出貢獻(xiàn)，以及他本人具有的廣泛國際交流與合作背景，近年來，周德民已經(jīng)成為生態(tài)水文學(xué)領(lǐng)域一個(gè)十分活躍的科學(xué)家，在國際舞臺(tái)展示了濕地生態(tài)水文科學(xué)研究的“中國名片”，他先后接受多個(gè)國際組織或外國專家的邀請(qǐng)與資助，作為聯(lián)合國教科文組織生態(tài)水文學(xué)專家指導(dǎo)委員會(huì)委員參加了巴黎，伊斯坦布爾，曼谷，雅加達(dá)等各種國際學(xué)術(shù)研討，學(xué)術(shù)專題會(huì)議，并應(yīng)邀作學(xué)術(shù)報(bào)告。

2011年5月，周德民接受了來自歐盟總部布魯塞爾的邀請(qǐng)及資助，作為國際知名學(xué)者前往位于葡萄牙的歐洲生態(tài)水文海岸研究中心，為歐盟生態(tài)水文學(xué)碩士研究生學(xué)位項(xiàng)目(Erasmus Mundus Master Program in Ecohydrology, EMMPE)開設(shè)為期3周的水信息與生態(tài)水文學(xué)短期課程。今年8月，首都師范大學(xué)更是接到聯(lián)合國教科文組織的正式函件，資源環(huán)境與旅游學(xué)院宮輝力教授和周德民研究員被分別授予全球唯一的聯(lián)合國水信息與生態(tài)水文學(xué)教育主席和共同主席職務(wù)。

“未覺池塘春草夢(mèng)，階前梧葉已秋聲”，數(shù)載歲月長卷在青燈書案間、在洪河濕地國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)被輕輕翻過。8年來，周德民主持和參加國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域科研課題多項(xiàng)，其中包括主持1個(gè)國家863課題，連續(xù)主持2個(gè)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，1個(gè)聯(lián)合國教科文組織的國際合作項(xiàng)目，以及多個(gè)中國科學(xué)院的方向性項(xiàng)目課題。

經(jīng)過多年的探索與努力，周德民已經(jīng)在《Ecological Modeling》等多個(gè)重要國際期刊上發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文多篇，并且合作撰寫出版專著一部。他指導(dǎo)的學(xué)生也在國內(nèi)的《地理學(xué)報(bào)》、《生態(tài)學(xué)報(bào)》等頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊，以及一些SCI收錄的國際期刊中發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。他的研究小組通過遙感技術(shù)，通過監(jiān)測(cè)與定量分析，發(fā)現(xiàn)洪河自然保護(hù)區(qū)存在明顯的濕地生態(tài)退化問題，并首次展現(xiàn)了退化進(jìn)程路線圖。通過進(jìn)一步研究，他發(fā)現(xiàn)這種生態(tài)退化的深層次驅(qū)動(dòng)因素是農(nóng)業(yè)灌溉用水過度，以及我國自然保護(hù)區(qū)管理權(quán)限不夠等問題引發(fā)，周德民現(xiàn)在正在率領(lǐng)他的科研小組，為進(jìn)一步遏制濕地生態(tài)退化，發(fā)展更新的時(shí)空生態(tài)水文模型，為建立平衡農(nóng)業(yè)灌溉與濕地生態(tài)用水的優(yōu)化科學(xué)策略而努力。