保護“地球之腎”——記濕地生態(tài)水文專家周德民

本刊記者 馬永超

保護“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，但確實具有神奇的內驅動作用，這在科學研究中是有例可循的。來自首都師范大學資源環(huán)境學院研究員、博士生導師周德民就是一位以興趣作科學研究原動力的科學家。

多年來，無論是在國外做訪問學者，還是在國內科研機構工作，周德民研究員始終堅持以自己的科研興趣為出發(fā)點，探索著濕地保護的可行之策。幸運的是，首都師范大學

以及常務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研究領域與聯(lián)合國教科文組織合作，基于對濕地保護研究進行的定量分析，提出濕地形成、發(fā)展、演化、變化驅動及其保護研究的科學策略，對我國乃至學界的濕地科學研究起到了推動作用。

一個方興未艾的學科——用生態(tài)水文學理論方法研究濕地

濕地，國際通常的定義是指適宜野生動植物生存、具有調節(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，以及重點保護野生動物棲息或重點野生植物原生分布的人工濕地。濕地被譽為“地球之腎”，與海洋、森林并列為全球三大生態(tài)系統(tǒng)。濕地具有維護生物多樣性、蓄洪防旱、凈化水質、調節(jié)區(qū)域氣候等多種功能。

位于我國東北三江平原，被譽為“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，是一個被列入國際重要濕地名錄的重要國家級濕地自然保護區(qū)。這是周德民的研究場地。

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重地區(qū)。洪河國家級自然保護區(qū)作為一個國際重要濕地，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陸濕地全貌的自然保護區(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象的主要原因之一。

麻雀雖小五臟俱全，正是對這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到，如今單純的水文學或者生態(tài)學已難以闡述，由人類活動與全球變暖引發(fā)的眾多全球與區(qū)域性多元復雜生態(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)境保護等問題。而水文生態(tài)學理論方法正是應對這些復雜挑戰(zhàn)的背景下提出并發(fā)展起來的，雖然它興起的時間不過短短二十余年，但這一學科致力于運用多學科交叉解決現(xiàn)實中的復雜生態(tài)環(huán)境問題，因此，這一學科概念正在國內外各種報告中頻繁出現(xiàn)。

在科學體系上，生態(tài)水文學屬于地球科學范疇，是水文學的一個分支，是生態(tài)學與水文學的交叉學科。生態(tài)水文學就是將水文學知識應用于生態(tài)保護、建設和生態(tài)系統(tǒng)管理的一門科學。主要研究不同尺度區(qū)域的水循環(huán)與水資源轉化和平衡的規(guī)律，分析與水文等環(huán)境要素變化密切相關的生態(tài)環(huán)境保護、建設、生態(tài)系統(tǒng)管理等問題。例如對生態(tài)系統(tǒng)結構變化起重要作用的水文系統(tǒng)中水質、水量、水文要素的平衡與轉化過程等；生態(tài)系統(tǒng)中水質與水量的變化規(guī)律及其預測預報方法；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)準確的相互影響作用關系等。

科學界每一種理論的提出，都不是偶然的，很多都是基于現(xiàn)實的召喚，但理論在沒有得到檢驗之前，也僅僅是針對現(xiàn)實中的難題而提出的解決方案或設想。只有經(jīng)過不斷的實踐探索與反復驗證，科學理論和方法才真正轉化為強有力的武器，用于提高生產(chǎn)力而造福人類?！艾F(xiàn)在的生態(tài)環(huán)境破壞十分嚴重，問題也十分復雜，我是研究濕地的，濕地是發(fā)展生態(tài)水文學最好的樣本，濕地生態(tài)水文學對于處理區(qū)域發(fā)展水資源管理和生態(tài)環(huán)境保護，特別是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展十分重要，具有很高的現(xiàn)實應用價值。”

一項牢記在心的使命——用定量的科學方法保護與管理濕地

科學研究由定性和半定量轉向定量方法，是當前科學界一個基本趨勢，地球科學由于涉及復雜的人地關系，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，學科交叉，特別是大學科之間的學科交叉，已經(jīng)越來越成為近年來科學界的前沿。周德民研究員在美國伯克利大學和澳大利亞聯(lián)邦科學工業(yè)研究組織做了多年的訪問學者后，對于國際前沿與學科發(fā)展態(tài)勢，有了更深入的理解和把握，回國后周德民在做濕地的保護研究時便提出一個明確科學目標：讓濕地保護定量化精準化。

周德民的設想并非毫無理論依據(jù)。近年來，由于水文生態(tài)學理論和方法的提出和不斷完善，一些在過去看起來無法實現(xiàn)的科學目標，以及一些在過去科學理論前提下看似毫無關聯(lián)的科學命題，正在成為前沿科學領域。隨著近年來以GIS為代表的地學信息技術的飛速發(fā)展與普及，特別是地球觀測系統(tǒng)技術和計算機數(shù)字模擬技術的不斷提高使?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)模型的研究成為當前水文科學和生態(tài)科學研究充滿科學發(fā)現(xiàn)機遇的、備受關注的前沿領域。

為了證實水文生態(tài)學在保護濕地研究中的可行之處，在對洪河濕地的研究中，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)學理論方法基礎上發(fā)展起來的，它集成了眾多學科的理論和技術，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、濕地生態(tài)監(jiān)測、數(shù)字生態(tài)學理論、計算機模擬技術和統(tǒng)計理論方法等眾多理論和技術方法的支持。

在對濕地保護的研究過程中，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，并結合有關野外臺站監(jiān)測數(shù)據(jù)的支撐和實地檢測數(shù)據(jù)，運用空間分析理論方法與數(shù)理統(tǒng)計方法相結合，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。在此基礎上，他進一步探索了內陸濕地水文生態(tài)格局耦合模型。他還從濕地水文與生態(tài)系統(tǒng)相互作用關系角度，揭示了以濕地生境退化為核心的驅動北方內陸平原淡水濕地退化的動力學機制。

由于周德民在保護濕地研究中的先進理論和突出貢獻，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)水文學領域一個十分活躍的科學家，在國際舞臺展示了濕地生態(tài)水文科學研究的“中國名片”，他先后接受多個國際組織或外國專家的邀請與資助，作為聯(lián)合國教科文組織生態(tài)水文學專家指導委員會委員參加了巴黎，伊斯坦布爾，曼谷，雅加達等各種國際學術研討，學術專題會議，并應邀作學術報告。

2011年5月，周德民接受了來自歐盟總部布魯塞爾的邀請及資助，作為國際知名學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)水文學碩士研究生學位項目(Erasmus Mundus Master Program in Ecohydrology, EMMPE)開設為期3周的水信息與生態(tài)水文學短期課程。今年8月，首都師范大學更是接到聯(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)水文學教育主席和共同主席職務。

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

經(jīng)過多年的探索與努力，周德民已經(jīng)在《Ecological Modeling》等多個重要國際期刊上發(fā)表高水平學術論文多篇，并且合作撰寫出版專著一部。他指導的學生也在國內的《地理學報》、《生態(tài)學報》等頂級學術期刊，以及一些SCI收錄的國際期刊中發(fā)表多篇學術論文。他的研究小組通過遙感技術，通過監(jiān)測與定量分析，發(fā)現(xiàn)洪河自然保護區(qū)存在明顯的濕地生態(tài)退化問題，并首次展現(xiàn)了退化進程路線圖。通過進一步研究，他發(fā)現(xiàn)這種生態(tài)退化的深層次驅動因素是農(nóng)業(yè)灌溉用水過度，以及我國自然保護區(qū)管理權限不夠等問題引發(fā)，周德民現(xiàn)在正在率領他的科研小組，為進一步遏制濕地生態(tài)退化，發(fā)展更新的時空生態(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)化科學策略而努力。