王佩：为半干旱地区集聚水资源

本刊记者 吕梦远

在我国干旱半干旱地区占国土面积约1/3以上，因太阳辐射强烈，光照资源丰富，如果有适当的降水，或配合一定的灌溉条件，成为我国广大的农牧业生产及发展区域。然而，由于人类不合理的利用及全球气候变化等因素,我国半干旱地区天然草地呈现不同程度的退化现象，表现为灌丛入侵，优良牧草退化等现象。

为延缓或恢复草原生机，人们采取了天然草地封育、轮牧、合理割草、对退化草地的恢复、人工草地建设、草地改良、控制虫鼠危害、特色植物资源加工与利用、建立家庭牧场生产模式等防治及恢复措施。北京师范大学资源学院的王佩则另辟蹊径，与传统的河水、湖水研究不同，他更关注蒸发在空气中看不见的水资源——“绿水”。“在我国干旱地区的生态系统中水的蒸发占整个水平衡的70%～80%,特别是极端干旱地区水的蒸发占95%以上，是水量平衡的最大部分，但对这部分水资源研究相对较浅显”。因此，他致力于从“绿水”资源的角度，深入认识草原上这种珍贵的水资源。

西北地区的生活让王佩深切感受到水的宝贵和生态环境的重要，在4年的本科学习和5年的工作实践中，他逐渐开始关注水资源相关问题。这也是他2006年报考北京师范大学硕士的原因，也从此开启了真正意义上的科学研究……在这里，他有幸遇到了学业引路人邱国玉和李小雁教授，在全方位参与多项课题研究中，积累了丰富了野外观测经验；有时候野外工作是非常辛苦而枯燥的，然而，他坚信“不管做什么研究，只要目标明确，干一行、爱一行终究就会成功”。由于硕士期间的不懈努力，于2009年赴日本筑波大学攻读博士学位。博士毕业后，他有幸回到北京师范大学，继续实现他的理想。他深知，提高对干旱区水分利用的规律认知，提高水分利用效率，是保障气候变化，人类活动双重影响下，科学回答会不会出现生态环境干旱化以及如何适应和改善我国半干旱区农田及退耕草地生态系统的关键。但是，运用先进科技理念和方法维护我国半干旱区农田及退耕草地生态系统，不是一句话那么简单。没有精良的设备，他就就地取材，日本的研究经历针对的是湿润地区的水文特征，不能照搬照套，怎样发现我国半干旱地区水水文规律，寻找合适的解决办法呢？

机会总是亲睐于挑战、不懈努力的人。2013年，王佩获得国家自然科学基金，在北京师范大学实验站——内蒙古太仆寺旗，他以退耕草地、农田、原生草地为样本，选择人们较少关注的蒸散发及其分离，研究土壤蒸发和植物蒸散动态规律。他说：“认识两种蒸发过程，可以有效地了解植物对水分的利用情况和及其利用效率是干旱区生态系统动态水收支的重点，精确量化干旱区土壤蒸发的无效损耗，对于农田生态系统及自然陆地生态系统的水分利用率评价和管理具有科学的指导意义。”然而，由于干旱区下垫面异质性和植被的斑块状分布，他很难用传统的涡度相关法、波文比法等常见的蒸散发观测方法分离植物蒸散和土壤蒸发。在文献查阅及现场观测中，他发现土壤库中水分循环较慢，而植物库由于大量的蒸散，水分更新很快。

经反复论证，他决定用同位素水文学方法和数值模拟方法克服传统方法缺陷；为了突破同位素取样的时间分辨率低限制，应用数值模拟的方法，耦合同位素运移，构建和发展一个耦合同位素分馏过程的模型（Iso-SPAC）来分离蒸散发，并取得了一定的成效。这项研究探讨了我国不同退耕草地、原生草地及农田的蒸散发特征，从时间上、空间上精细了土壤蒸发分辨率，将有助于解答气候变化情境下的水文响应等问题，对保护我国半干旱区水资源和生态环境产生积极影响。