中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所 烏魯木齊 830011

中國(guó)科學(xué)院阿克蘇水平衡試驗(yàn)站*

中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所 烏魯木齊 830011

阿克蘇水平衡試驗(yàn)站位于新疆阿克蘇，地理坐標(biāo)：東經(jīng) 80°45′，北緯 40°37′，海拔 1 030 m。站區(qū)多年平均氣溫11.2oC，降水 45.7 mm，無(wú)霜期 207 天。阿克蘇站建于 1982 年，2002 年成為新疆五大灌溉試驗(yàn)站和中科院特殊環(huán)境與災(zāi)害網(wǎng)絡(luò)研究站，2005 年進(jìn)入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外研究站網(wǎng)絡(luò)，2008 年進(jìn)入中科院生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)，2011 年進(jìn)入農(nóng)業(yè)部耕地保育研究網(wǎng)絡(luò)。

阿克蘇站位于我國(guó)最大內(nèi)陸河-塔里木河的平原荒漠-綠洲區(qū)內(nèi)，所在區(qū)域是塔里木盆地極端干旱背景條件下分布的最大綠洲，也是我國(guó)最大的棉花生產(chǎn)區(qū)；同時(shí)這里是塔里木盆地水系變遷最劇烈的區(qū)域，也是塔里木河流域農(nóng)田水分消耗最大的區(qū)域，是監(jiān)測(cè)與研究極端干旱區(qū)綠洲農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)水分、鹽分和養(yǎng)分過(guò)程變化規(guī)律、節(jié)水灌溉理論和技術(shù)示范以及綠洲農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的理想場(chǎng)所，極具典型性。

阿克蘇站緊緊圍繞內(nèi)陸河流域水循環(huán)過(guò)程與模擬，重點(diǎn)研究氣候變化和人類活動(dòng)下水資源利用、土地開(kāi)發(fā)、生態(tài)建設(shè)過(guò)程中的環(huán)境變化與演變規(guī)律，揭示綠洲生態(tài)系統(tǒng)水土平衡、水鹽平衡過(guò)程與變化趨勢(shì)，闡明綠洲生態(tài)安全、穩(wěn)定性和可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題與對(duì)策為研究目標(biāo)，在綠洲生態(tài)過(guò)程與綠洲農(nóng)業(yè)、綠洲環(huán)境演變與生態(tài)修復(fù)、農(nóng)業(yè)資源開(kāi)發(fā)利用與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域開(kāi)展理論探索與原創(chuàng)性研究。

1 主要研究方向

瞄準(zhǔn)國(guó)際極端干旱區(qū)研究發(fā)展前沿，面向荒漠-綠洲生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求，以水循環(huán)過(guò)程為核心，開(kāi)展資源生態(tài)環(huán)境相關(guān)要素（包括水、土、氣、生）的長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累與資源生態(tài)環(huán)境演化趨勢(shì)分析和預(yù)測(cè)；研究荒漠-綠洲生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生產(chǎn)率以及各種亞系統(tǒng)（水、土、氣、生）中及之間的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程與能量轉(zhuǎn)換規(guī)律與相關(guān)調(diào)控理論的建設(shè)；開(kāi)發(fā)節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)地新技術(shù)體系以及綠洲農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展模式的構(gòu)建與試驗(yàn)示范。為干旱區(qū)綠洲生態(tài)環(huán)境建設(shè)、資源持續(xù)利用、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局的優(yōu)化及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展提供理論依據(jù)和示范優(yōu)化模式。

（1）內(nèi)陸河流域不同下墊面水熱鹽氣過(guò)程與規(guī)律。研究?jī)?nèi)陸河流域不同下墊面水、熱、鹽、氣與能量的交換特征， 探明不同下墊面水、熱、溶質(zhì)遷移規(guī)律，揭示荒漠-綠洲生態(tài)系統(tǒng)水、熱、鹽、氣交換機(jī)制，探索流域水循環(huán)過(guò)程改變的生態(tài)效應(yīng)，為流域的水資源合理分配提供科學(xué)依據(jù)。

（2）內(nèi)陸河流域關(guān)鍵生態(tài)過(guò)程與調(diào)控機(jī)制。研究生物產(chǎn)量形成的生理生態(tài)學(xué)過(guò)程、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)、水肥耦合效應(yīng)及界面?zhèn)鬏斶^(guò)程，重點(diǎn)探索土壤-作物系統(tǒng)水肥熱最優(yōu)配置模式、土—水界面碳/氮通量與遷移規(guī)律，提出環(huán)境友好的水肥優(yōu)化管理模式，篩選農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)健康診斷指標(biāo)，集成農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定高效管理技術(shù)體系與示范模式。

（3）內(nèi)陸河流域關(guān)鍵生態(tài)水文過(guò)程變化研究。研究個(gè)體—群落—景觀不同尺度植物耗水規(guī)律及植物生長(zhǎng)與地表水-地下水的相互關(guān)系，探索內(nèi)陸河流域尺度水-經(jīng)濟(jì)-生態(tài)的協(xié)調(diào)關(guān)系，揭示荒漠植被格局與水文過(guò)程的耦合機(jī)理，為荒漠河岸林生態(tài)系統(tǒng)的管理和恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

（4）氣候變化對(duì)內(nèi)陸河流域水循環(huán)影響與適應(yīng)技術(shù)研究。研究流域氣候變化對(duì)水循環(huán)的影響，評(píng)估綠洲灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)流域尺度水循環(huán)影響的生態(tài)效應(yīng)，診斷氣候變化與極端氣候事件發(fā)生的關(guān)系，確定區(qū)域氣候變化適應(yīng)的關(guān)鍵問(wèn)題，建立區(qū)域氣候模式驅(qū)動(dòng)的流域水資源系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)綜合適應(yīng)性評(píng)價(jià)模型，評(píng)估已有水資源利用與管理等方面適應(yīng)技術(shù)與措施。

2 研究水平與貢獻(xiàn)

阿克蘇站依托不同下墊面水、熱、溶質(zhì)運(yùn)移過(guò)程的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)闡明了內(nèi)陸河流域農(nóng)田—灌區(qū)—流域尺度土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律，建立了綠洲棉田水肥熱優(yōu)化管理模式及灌區(qū)尺度水鹽調(diào)控策略，構(gòu)建了綠洲農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展理論體系。初步闡明了水面蒸發(fā)、農(nóng)田蒸散發(fā)、植物生態(tài)耗水規(guī)律，定量研究了荒漠植被格局與土壤水—地下水的互饋關(guān)系，揭示了典型植被格局生態(tài)-水文過(guò)程的相互作用機(jī)制。探索了氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)荒漠河岸林生態(tài)水文過(guò)程的影響機(jī)理，獲取了關(guān)鍵生態(tài)水文參數(shù)閾值，提出了綠洲農(nóng)田用水和生態(tài)用水的時(shí)空調(diào)配比例， 集成了適應(yīng)氣候變化的水土資源開(kāi)發(fā)技術(shù)，對(duì)優(yōu)勢(shì)適應(yīng)技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)示范，并推進(jìn)把適應(yīng)氣候變化技術(shù)納入塔里木河流域水利工程規(guī)劃和生態(tài)建設(shè)中，為塔里木河流域水資源合理配置提供了理論依據(jù)。

利用阿克蘇站的水面蒸發(fā)、潛水蒸發(fā)的長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)，為山區(qū)水庫(kù)設(shè)計(jì)、平原水庫(kù)除險(xiǎn)加固及無(wú)效蒸發(fā)消減等工程建設(shè)提供了技術(shù)咨詢服務(wù)；集成了山區(qū)水庫(kù)-平原水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度技術(shù)、綠洲區(qū)地表水-地下水聯(lián)合開(kāi)發(fā)技術(shù)、綠洲農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉等適應(yīng)氣候變化技術(shù)，建成了塔河干流 43 座生態(tài)閘人工漫溢管理、溫宿 1 000 畝棉-棗復(fù)合生態(tài)、庫(kù)爾勒 800 畝棉花高壓滴灌等 5 個(gè)示范區(qū)，為國(guó)家氣候變化報(bào)告提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和研究案例。

阿克蘇站的棉花膜下滴灌水/鹽/肥優(yōu)化調(diào)控技術(shù)，被廣泛用于指導(dǎo)綠洲農(nóng)田節(jié)水灌溉，兵團(tuán)農(nóng)一師塔里木北部灌區(qū) 95% 的棉田、巴州灌區(qū)有 80% 的棉田、阿克蘇灌區(qū)有50%的棉田均采用膜下滴灌高效節(jié)水。僅塔北灌區(qū)每年節(jié)水超過(guò) 6 000 萬(wàn)立方米，增產(chǎn)超過(guò) 800 萬(wàn)公斤，平均每畝棉田節(jié)水 30%，增產(chǎn) 20%以上，極大促進(jìn)了當(dāng)?shù)孛藁ǚN植業(yè)的發(fā)展。

5 年來(lái)，阿克蘇站先后完成了國(guó)家“973”“863”、科技支撐計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院和地方委托的 60 多項(xiàng)研究任務(wù)，總經(jīng)費(fèi)達(dá) 5 500.5 萬(wàn)元，與進(jìn)入國(guó)家站前的 2005 年相比，研究經(jīng)費(fèi)增加了55 倍。5 年發(fā)表論文 169 篇，其中 SCI/EI 論文 50 篇，CSCD 論文 119 篇，與進(jìn)入國(guó)家站前的 2005 年當(dāng)年發(fā)表論文的 19 篇相比，2010 年當(dāng)年發(fā)表論文達(dá)到了60 篇。依托阿克蘇站完成的《塔里木河流域水資源與生態(tài)環(huán)境綜合整治研究》《干旱內(nèi)陸河灌區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)體系研究與集成》《塔里木河流域水文過(guò)程研究》等，獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) 2 項(xiàng)、自治區(qū)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng) 3 項(xiàng)、自治區(qū)科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) 3 項(xiàng)、自治區(qū)科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)。獲得國(guó)家發(fā)明專利、新型實(shí)用專利、軟件登記共計(jì) 23 項(xiàng)。出版專著 3 部。

3 人才隊(duì)伍建設(shè)與研究生培養(yǎng)情況

實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有固定人員 33 人，含正高級(jí)職稱 11 人，副高級(jí)職稱 5 人。其中，國(guó)家“千人計(jì)劃”入選者 2 人，中組部東部支疆學(xué)者 1 人，中科院“百人計(jì)劃”引進(jìn)人才 4 人。在站工作的外國(guó)博士 5 人，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)/期刊任職 6 人次，每年來(lái)站工作的研究人員達(dá) 40 多人。已形成一支以中青年科學(xué)家為主體、自主創(chuàng)新能力強(qiáng)、富有團(tuán)隊(duì)精神的人才隊(duì)伍。近 5 年共培養(yǎng)畢業(yè)博士 15 名，碩士 35 名，聯(lián)合培養(yǎng)博士 2 名，碩士 6 名。每年接納 10—20 名塔里木大學(xué)畢業(yè)學(xué)生來(lái)站完成畢業(yè)論文。

4 能力建設(shè)和技術(shù)平臺(tái)

通過(guò)近 30 年的努力，阿克蘇站已經(jīng)建成了以站區(qū)為中心，從站區(qū)-灌區(qū)-流域—點(diǎn)-線-面相結(jié)合的干旱內(nèi)陸河流域水、土、氣、生各要素長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)體系，為干旱區(qū)綠洲水、土、氣、生過(guò)程與變化規(guī)律、綠洲水土資源開(kāi)發(fā)與利用及綠洲生態(tài)安全的研究、試驗(yàn)示范和人才培養(yǎng)提供了良好平臺(tái)。在兵團(tuán)科技局的大力支持下，阿克蘇站與塔里木大學(xué)共同創(chuàng)建了南疆人才教育科技創(chuàng)新基地。

阿克蘇站完成了臺(tái)站數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了站區(qū)數(shù)據(jù)傳輸與野外監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸自動(dòng)化，建立了站網(wǎng)頁(yè)及數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，出版了 4 部數(shù)據(jù)集，全部完成阿克蘇站原始數(shù)據(jù)的填報(bào)以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整理入庫(kù)工作，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的網(wǎng)絡(luò)共享。

5 開(kāi)放交流

為促進(jìn)學(xué)術(shù)交流與合作，阿克蘇站本著“開(kāi)放、流動(dòng)、聯(lián)合、競(jìng)爭(zhēng)”的原則，與國(guó)內(nèi)外高校和研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展深入的合作和交流，面向國(guó)內(nèi)外科學(xué)家定期發(fā)布開(kāi)放課題指南，積極吸引、鼓勵(lì)和支持國(guó)內(nèi)外學(xué)者來(lái)實(shí)驗(yàn)室從事合作研究，吸引了一大批國(guó)際同領(lǐng)域的專家學(xué)者作為訪問(wèn)學(xué)者來(lái)阿克蘇站開(kāi)展訪問(wèn)并從事合作研究。5 年來(lái)，先后與以色列、美國(guó)加州大學(xué) Riverside 分校、德國(guó)霍因海姆大學(xué)、德國(guó)吉森大學(xué)、慕尼黑理工大學(xué)的專家，在農(nóng)田灌溉、流域水文生態(tài)過(guò)程模擬、植物水分生理等，開(kāi)展了廣泛合作與交流，有 105 名國(guó)外專家、學(xué)生先后來(lái)站交流與工作。與中亞地區(qū)國(guó)家的學(xué)者和肯尼亞等南非國(guó)家的學(xué)者建立了學(xué)術(shù)關(guān)系。

經(jīng)過(guò) 3 年的努力，阿克蘇站與德國(guó)慕尼黑理工大學(xué)水資源所共同申請(qǐng)的德國(guó)政府 BMBF 項(xiàng)目《塔里木河綠洲可持續(xù)發(fā)展管理》（Sustainable management of river oases along the Tarim River，簡(jiǎn)稱 SuMaRiO 項(xiàng)目）于 2010 年 11月獲得批準(zhǔn)，總經(jīng)費(fèi) 760 萬(wàn)歐元。該項(xiàng)目已于 2016 年 3 月通過(guò)驗(yàn)收，在中德雙方以往合作的基礎(chǔ)上，共同關(guān)注了塔里木盆地氣候變化對(duì)流域水資源利用的影響、與水有關(guān)的生態(tài)脆弱性、農(nóng)林業(yè)對(duì)氣候變化的適應(yīng)技術(shù)、氣候變化對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響與適應(yīng)等熱點(diǎn)問(wèn)題，進(jìn)一步增進(jìn)了德國(guó)科學(xué)家對(duì)塔里木河流域的全面了解，提升了阿克蘇站積極參與國(guó)際合作研究的能力。

5 年來(lái)，先后建立了科技陳列品（如動(dòng)植物等展示標(biāo)本、實(shí)物展品等）、科普展板、科普模型等 1 000 多件，策劃舉辦科普夏令營(yíng) 3 場(chǎng)、開(kāi)展科技下鄉(xiāng)等 10 場(chǎng)（次），參加人數(shù)達(dá) 1 500 人次。

（相關(guān)圖片請(qǐng)見(jiàn)封三）

* 修改稿收到日期：2017年 1月10日