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“‘土學者’就是要整天與泥土打交道,越往土里‘鉆’你會覺得越有意思。”說話的80后小伙子一臉認真,稱自己是“研究泥土的人”。他叫陸森,是中國林業科學研究院林業研究所研究森林土壤的副研究員、碩士研究生導師。
就在幾個星期前,陸森剛剛榮獲第五屆“中國林科院杰出青年”稱號。在他看來,稱號是一種鼓勵,更是一種激勵。
陸森的話聽來有些客套,但成績卻很實在。自1999年從江蘇的一個小縣城走進中國農業大學開始,他便一直與土壤結緣,至今已獲得北京市土壤學會優秀論文獎2次,曾主持國家自然科學基金2項、北京市自然科學基金1項;作為研究骨干參加國家科技支撐計劃、林業公益性行業專項等多個課題,共發表SCI論文10余篇。論文還曾被美國土壤學會會刊(SSSAJ)評為高引用率論文之一。
“土生萬物,土壤內含有植物生長的各種養分、水分資源,不僅滋養著植物的生長,同時通過植物間接養育了動物以及人類。”在陸森看來,樹木要生長得好,不僅要育好苗,還要有適宜的土壤。為植物找尋或創造適宜的土壤環境,就是土壤研究者的工作。據陸森介紹,隨著全球氣候變化愈來愈受到世界的關注,碳排放與碳固存已成為研究的熱點。而土壤作為陸地生態系統*的碳庫,其有機碳儲量是陸地植被碳儲量的兩倍以上。由于森林土壤一般含有較高的有機質,更成為林業增匯減排的重點之一。
刺槐是我國華北山區造林的主要樹種之一,在太行山的南部分布廣泛。陸森和同事們通過對太行山南段不同退耕年限刺槐人工林的土壤肥力、水分、通氣性等進行定量分析,獲取了土壤養分演變規律,求得了該種模式下的土壤有機碳積累速率,揭示了多種環境因子對土壤有機碳積累的影響機制,可為刺槐人工林的植被恢復工程建設提供科學依據。
在我國的退耕還林工程建設中,許多原有的耕地、坡耕地、梯田等被改造成了人工林地,也有很多地區為了降低對農戶生計的影響,建設了農林復合系統。在陸森重點研究的華北南部低丘山區,農林復合系統類型眾多,形式多樣。研究這些土地覆被變化下的土壤碳氮磷等養分動態變化與循環規律,是評價生態工程建設的重要內容。陸森所做的一項主要工作,就是分析土地覆被變化條件下的土壤物質循環過程,通過分析土壤養分、水分、微生物群落、酶活性等動態變化規律,獲取影響變化的環境影響機制,并提出調控方法與手段。“比如華北南部的低丘山區,好多農戶自己建設了多種多樣的農林復合系統,像核桃-作物間作系統、林-藥材復合系統、林下種植食用菌等等,我們做農林復合系統的土壤物質循環研究,就是通過與其他單作方式對比,如與單作果園或者單作農田對比,分析復合模式下的土壤物質循環變化過程。”在此基礎上,陸森還分析了農林復合工程建設等對農戶收入和糧食產量的影響,這些研究成果可為科學制定林業政策提供參考。
土壤研究要進行大量的野外采樣,從而需要付出更多的艱辛勞動。一些林區,由于位置偏遠,機動車只能停到公路邊。這時候他們就需要穿越密林,有時還要深入山溝底,進行土樣采集工作,包括打土鉆、砸容重、挖剖面、取土樣等等。森林土壤和農田土壤不一樣,農田土壤一般位于平坦的農區,土壤相對比較均一,而森林土壤的空間變異性就極大,為了降低地統計學變異,只能增加取樣樣本數量,這樣也就大大地增加了勞動量。有的取樣點離公路很遠,而溝底特別深,山又很陡峭,爬山時經常一不留神就會滑倒。陸森和同事們經常要從那些地方把幾十公斤的土樣帶出來,帶回實驗室,其路程之艱苦可想而知。據陸森介紹,有時取樣時,為了少跑幾趟,只能選擇每次多帶些土樣出來。遇到取樣點很遠的情況,就只能先把土樣集中在一個地點,再逐步往公路邊挪。盡管取樣工作很辛苦,但是探索和發現更讓人振奮,疲憊辛苦也就被拋至九霄云外了。
在應用研究之外,陸森還一直從事著基礎研究,深入到土壤的孔隙中,探索土壤內部水分、熱量的真實運動過程,并建立相關模型與預報。如何建立一種新的土壤旱情監測反演方法?如何使用數學物理方法模擬土壤蒸發的真實動態與水汽運動過程?這些都是陸森一直孜孜以求的科學問題。理論研究大部分時間都需要悶在屋里進行縝密的思考、計算。這在一些人看來枯燥無味,但對于陸森來說,卻別有一番樂趣。
陸森說:“在我國北方的干旱半干旱區域,水分非常緊缺,只有了解這些干旱區域森林土壤的水分過程,比如蒸發、土壤水分運動等,才能夠找出應對的辦法。像林下土壤的水分蒸發過程,液態水分是在哪里發生相變成為水汽的?水汽又是如何通過土壤孔隙擴散進入大氣的?怎樣用數學物理公式來描述這個運移過程?對土壤水分運動的研究非常重要,因為養分都要通過水的運移才能進入植物體內,要弄清養分運動首先要弄清水分運動。”此外,理論研究還有一個好處,“如果你建立了一種新方法,每當你讀到國外的許多著名專家應用你的方法并寫明效果理想時,你會有一種成就與幸福感,這可能就是理論研究的動力吧。”
這些年來,陸森和實驗室的同事一起,在土壤蒸發與水汽擴散模擬、生態系統能量閉合、土壤旱情監測方法、非等溫條件下的水汽擴散、土壤熱量傳輸模型等領域開展了大量工作,取得了一系列成果。
現在,陸森又有了新的想法,因為土壤水鹽運動是他讀書時候的老本行,他打算和同事們一起研究在鹽堿地上種植經濟樹種,一方面可以讓研究成果實現經濟效益,另一方面可以發揮鹽堿地的資源潛力,對鹽堿地治理、保護生態環境都具有現實和長遠的意義。
在訪談過程中,陸森還提到了一件事情。就在采訪的前一周,有位退休很久的老先生找到陸森。仔細攀談后得知,原來這位老先生是老一輩的森林土壤專家,年已八旬。他找到陸森不僅是進行學科討論,還建議陸森一定要好好研究楊樹人工林土壤,通過合理的人工管理措施,為楊樹生長創造適宜的土壤條件,這對我國北方林業發展意義重大。這次交流讓陸森更加深入體會到了老一輩森林土壤學家對事業的熱愛,新一代研究者必須虛心學習。這次交流還讓陸森看到了森林土壤未來的研究方向。
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