时间: 2012-7-14 来源: 《广东科技报》头版、A10 南粤科技精英风采 作者: 冯海波 周飞 李洁尉
——记中国科学院华南植物园研究员、博士生导师莫江明
欧洲国际合作者在林区与莫江明(右二)进行学术探讨和交流。
本报记者 冯海波 通讯员 周飞 李洁尉
鼎湖山是我国第一个自然保护区,被誉为“北回归线上的绿宝石”。这颗“闪亮”的绿宝石,除了其自身独特的地理位置外,也离不开中科院华南植物园科学家和管理工作者半个多世纪的辛勤守护。对于这片绿洲的存在有何奥秘,无数植物科技工作者更是穷其一生的精力去探索,以寻求规律,服务于人类,莫江明就是其中的一个。作为华南植物园生态系统管理基础创新研究组首席研究员,以及鼎湖山自然保护区管理局副局长,从风华正茂到年近五旬,他守卫这片山林已28载。为了这片绿洲,他和他的战友们无怨无悔,付出青春和热血……
以扎根山林为业
因地球上同纬度的其它地方多为沙漠,所以北回归线穿过的鼎湖山更具科研价值。早在1957年,中国科学家就在那里建起了中国第一个自然保护区。28年前,莫江明大学毕业,被分配到鼎湖山国家级自然保护区。
到保护区的第一天,他见到一位戴着草帽的“老农”向山上走去。一打听,原来是之前分配到这里的“老大学生”去做野外观测。“这就是科学家?”莫江明心里凉了半截。“这种工作哪有轰轰烈烈的味道?”他怕的不是艰苦。对于风华正茂的青年人来说,无边的寂寞才更难以忍受。
当时,莫江明动了调动工作的念头,甚至还写了请调报告。但经过一段时间的接触,对这里的工作有了更深了解,对什么是科学也有了更清醒的认识后,他陷入了沉思。最终,对事业的追求战胜了第一感受,莫江明决定留下来。
上世纪90年代初,在一位德高望重的学者推荐下,莫江明曾到美国深造。3年学成时,他放弃了国外优厚的条件,义无反顾地选择了回国。他说,当年选择回归在于老一辈科学家献身科学精神的感召,也说明他与这片绿洲的不舍与缘分。
潜心于基础研究
多年来,莫江明和他的团队常年驻扎在鼎湖山国家级自然保护区,选择森林生态系统为对象,以生物地球化学循环为研究方向,探讨在全球变化和人为活动作用下生态系统碳氮元素生物地球化学循环过程及其藕合规律。他们在国内率先开展了森林生态系统结构和功能对氮沉降增加的响应及其机理方面的研究:如发现氮沉降可能驱使成熟森林土壤有机碳的积累,以及氮沉降可能威胁热带亚热带区域富氮森林的植物多样性;揭示了氮沉降在调控南亚热带森林主要温室气体平衡中将扮演重要的角色等。同时,团队也较系统地阐明了南亚热带森林在不同人为干扰下生态系统碳氮元素循环等关键过程特征,建立了利用森林资源清查资料估测森林生物量的通用模型,为研究全球森林生物量碳提供可靠方法。
之所以选择这些研究方向,莫江明说,氮是构成蛋白质的主要成分,对植物茎叶的生长和果实的发育有重要作用,是非常重要的营养元素。而大气的氮沉降会影响植物的生长和发育。过去的理论认为,在“氮限制”的生态系统中,氮的增加更有利于喜氮类植物的生长,这些植物吸收的氮越多,竞争力就越强,使其在竞争中处于优势从而排斥其他物种,最终导致生物多样性的降低。而在“富氮”的生态系统中,因植物长期适应“富氮”状态,氮的增加对植物生长的影响不大。
“这些理论以往都是欧洲和美国的学者研究出来的,他们所研究的区域都是以温带地区为主,所以他们认为在‘富氮’状态下,氮的增加对植物生长影响不大。但根据我们的研究,对于‘富氮’生态系统来说,事实并非完全如此。”莫江明说,他们在鼎湖山保护区选择了属于“富氮”生态系统的一块林区做试验,在这块林区内利用科技手段人为制造氮气,模拟大气中的氮沉降。
莫江明和团队在观测过程中发现,氮气沉降浓度较大的区域,土壤酸化现象非常严重。氮气沉降得越多,土壤酸化越明显。“土壤酸化对于植物生长的影响是非常显著的,这对于植物多样性是很大的威胁。”此项研究的报道系国际首次,不仅填补了国际上热带和亚热带区域氮沉降对森林植物多样性影响研究的空白,同时表明了氮沉降可能威胁“富氮”森林的植物多样性。相关成果对于评估全球碳氮循环、温室气体排放和生物多样性等全球变化问题具有重要意义,得到了国内外同行的认可和肯定。
梅花香自苦寒来
此外,莫江明及其团队在对鼎湖山森林生态系统进行氮沉降的研究中,还发现氮沉降增加可抑制成熟森林土壤CO2的排放。这一研究成果发表在全球变化研究领域的权威杂志《全球变化生物学》(GlobalChangeBiology)上,与此前他们在植物学领域另一权威杂志《PlantandSoil》上发表的氮沉降对凋落物分解的研究结果一致,即氮沉降减缓凋落物的分解。这些发现意味着氮沉降增加可以驱使成熟林土壤有机碳的积累,从而也部分解释了华南植物园周国逸研究员等在国际权威杂志《Science》上报道的成熟林土壤能够积累有机碳的机理。由于氮沉降全球化已成为现实,而且随着经济的发展不难预见未来氮沉降将更加严重,因此这些发现还意味着在氮沉降背景下成熟林土壤在减缓大气CO2浓度增加过程中将扮演重要的角色。
“在氮沉降方面,广州每公顷土地70公斤,而鼎湖山是每公顷土地35公斤。”莫江明团队还通过长期观测研究,发现人类活动的多少与氮沉降息息相关。“清楚了这种机制后,我们在今后的研究中就可以寻找哪些区域是需要进行氮沉降控制的,从而保护植物多样性。因为人类对于地球的开发在很多方面影响着生态系统,比如汽车尾气的排放会增加氮在生态系统中的沉降。但这仅仅只是一个方面,未来生态系统的氮沉降会是一个上升的态势,我们要尽早找出一些正在受威胁的生态系统进行保护。”
科学研究上的累累硕果,使身居深山的莫江明能够在2008-2010年应邀担任国际知名SCI刊物《GlobalChangeBiology(GCB)》的编委。同时,他们的团队成果也先后获得国家自然科学二等奖和广东省科学技术一等奖等多项奖励。
鼎湖山作为宗教名山和旅游胜地,旅游等活动不可避免地与自然保护区科研和保护产生矛盾,问题由来已久,关键是要妥善处理。为了给后人留下这片绿色,莫江明作为自然保护区的领导之一,和同事一起主持建立了由鼎湖山区八家单位组成的防火指挥部,并引进了森林派出所(即执勤所),这些都有助于鼎湖山区的安全和管理,也使得鼎湖山的管理及与周边村镇的关系比以前更为顺畅。
工作中苦乐相伴
为了科研,长期以来,莫江明和他的团队栉风沐雨,选择鼎湖山、鹤山定点观测,又在白云山、三保圩等处进行以广州为中心的梯度观测。
在鼎湖山庆云寺背后的密林深处,莫江明的学生,同时也是其团队主要成员的小鲁指着林地上一个个用支架支撑起来的精致纱兜告诉记者,这些装置用作装树上掉下来的枝叶等废弃物,定期搜集后用作科学分析之用,林地中还有用水泥敷成的水槽,林中地上每隔一段还插有塑性管,管的另一端连着装水的罐子,用以观测森林中的水流量。对森林生长过程的观测,方方面面的数据都不可或缺。而且天天都要观测,不管刮风下雨,还是艳阳高照。从驻地到观测点有好长的一段路程,没有非常的敬业精神要持之以恒是不行的。
莫江明说,扎根于野外工作站,有艰苦,也有追求;有欣慰,也有困惑。在第一线搞基础研究,怕的是经费难以为继,这也是作基础研究并且长期在野外工作的人面临的困惑。作为一个科学家,他经常忙于实验室,图书馆,野外科考。“为了守护这片绿洲,多苦的日子都是这样过来了,这些困难也难不倒我们。”
“我们现在越干越充实了,即使碰到一些困难,但在团队齐心协力的努力下,也都能克服。”尽管整天都要围着深山老林“打转转”,小鲁及其他团队成员都乐在其中。小鲁说,由于在研究结果中发现与人类生存有关的规律,感到平凡的科研工作还有这么大的意义,因此越干越充实。尽管有不少困难,但是团队会齐心协力解决。
简介
莫江明
中国科学院华南植物园研究员、博士生导师,生态系统管理基础创新研究组首席研究员,鼎湖山国家级自然保护区管理局副局长。长期从事生态系统管理、恢复生态学、森林生态系统对全球变化和人类活动的响应及其机理等方面的研究,为全球变化背景下森林生态系统的维护、经营、管理和可持续发展提供了重要的理论基础。先后主持和参与完成了国家自然科学基金、中国科学院、广东省及国际合作基金项目等20多项,目前主持国家973项目专题、国家自然科学基金和广东省自然科学基金等项目5个。在国内外已发表学术论文120多篇,其中SCI收录论文40多篇;相关成果曾获得国家自然科学二等奖和广东省科学技术一等奖等多项奖励。已培养博士5名,硕士8名。自2002年10月起在广东鼎湖山建立了“森林生态系统长期氮沉降研究”样地,研究氮沉降对森林生态系统影响及其机理,开创了我国“森林生态系统对氮沉降响应研究”的先河。该样地同时也是国际上热带和亚热带区域最早开展该方面研究的长期试验样地之一。