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“目前,我們的精力主要集中在研究“黃土高原生態(tài)系統(tǒng)與水文相互作用的機(jī)理”。”自然地理學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)家傅伯杰告訴記者,“在黃土高原北部地區(qū),土壤中的水分隨著樹齡的增加反而會(huì)下降。這不同于以往經(jīng)驗(yàn)所認(rèn)為的多種樹有利于涵養(yǎng)水源。這種現(xiàn)象在別的國家也出現(xiàn)過,但是其中的機(jī)理目前在全世界仍然是一個(gè)未被完全攻克的難題。”
傅伯杰是中國科學(xué)院院士、第三世界科學(xué)院院士、中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員,他向本刊記者展望:“中國是自然環(huán)境特點(diǎn)比較多、人類活動(dòng)比較劇烈的地方,而且這幾十年來經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展,放到國際上來看,是搞景觀生態(tài)學(xué)和地理學(xué)研究最有利的場所。中國的景觀生態(tài)學(xué)研究在國際上也是比較有特色的,未來應(yīng)當(dāng)與中國的可持續(xù)發(fā)展密切結(jié)合起來,把研究成果用到中國的可持續(xù)發(fā)展當(dāng)中。”
從1978年初進(jìn)入陜西師范大學(xué)地理系算起,傅伯杰致力于自然地理學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)研究已經(jīng)有36年。其間,他從被稱為“萬金油”的地理學(xué)專業(yè)出發(fā),把中國景觀生態(tài)學(xué)帶到世界前沿。
探索解決“復(fù)雜系統(tǒng)”問題
時(shí)光倒流36載,1977年冬天高考結(jié)束后,傅伯杰收到陜西師范大學(xué)地理系的錄取通知書時(shí),還“完全不知道為什么”,以為這是學(xué)校誤將“物理學(xué)”寫成了“地理學(xué)”。
因?yàn)樵谒∠笾?,地理是一個(gè)文科專業(yè),而他參加的是理工科的考試,他的理科成績也一直不錯(cuò)。高考之前報(bào)志愿,傅伯杰第一志愿是清華大學(xué),第二志愿是西安交通大學(xué),第三志愿是西北工業(yè)大學(xué),專業(yè)填的都是無線電、自動(dòng)化等這些當(dāng)時(shí)的“熱門專業(yè)”。
到學(xué)校報(bào)到之后,他才發(fā)現(xiàn)不是寫錯(cuò)了—地理系全系70個(gè)同學(xué),只有2個(gè)是自己報(bào)的地理專業(yè),其他都是報(bào)了其他專業(yè)被調(diào)劑過來的。
“剛開始對(duì)地理沒什么概念。”傅伯杰回憶,因?yàn)槲母锲陂g很多課程都被取消了,他沒怎么上過地理課。很快,他就發(fā)現(xiàn)地理學(xué)是自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的交叉學(xué)科,學(xué)的東西比較雜,但是都不深入。學(xué)地理的學(xué)生經(jīng)常自嘲為“萬金油”,并開玩笑說:“認(rèn)識(shí)500個(gè)漢字就能學(xué)地理。”
但從大二大三開始,傅伯杰漸漸發(fā)現(xiàn),地理學(xué)雖然學(xué)習(xí)面廣且不深入,但恰恰要發(fā)揮其“綜合”的特點(diǎn),這種“綜合”的思維方式吸引了他。他說:“地理之所以被認(rèn)為是“萬金油”,那只是因?yàn)樗且粋€(gè)復(fù)雜系統(tǒng),考慮問題既要考慮自然因素,也要考慮人文社會(huì)因素。復(fù)雜的問題要用復(fù)雜的方法來解決,科學(xué)還沒有完全攻克復(fù)雜系統(tǒng)的問題,可探索的空間還很大。”
上學(xué)期間,傅伯杰的勤奮令人矚目。采訪中,因?yàn)樘峒耙恍┵Y料,傅伯杰翻出一本他學(xué)生時(shí)代的硬皮筆記本,上面的字跡清秀而工整,密密麻麻地記錄著他的讀書筆記和調(diào)研筆記。筆記本的扉頁上,還認(rèn)真地抄寫了俄國學(xué)者赫爾岑的名言:“書是和人類一起成長起來的,一切震撼智慧的學(xué)說,一切打動(dòng)心靈的熱情都在書里結(jié)晶形成;在書本中記述了人類狂激生活的宏大規(guī)模的自由,記述了叫作世界史的宏偉自傳。”這樣的筆記本連他自己也記不清有多少本了。
大學(xué)四年,連畢業(yè)論文在內(nèi),共24門課,非百分制的課程傅伯杰拿到的全是優(yōu)秀,除兩門功課外,其余全是90分以上或接近100分,以全班第一的成績畢業(yè)。碩士畢業(yè)以后,傅伯杰已經(jīng)發(fā)表了七八篇學(xué)術(shù)論文。1986年春天,收到他寄去的論文之后,我國著名地理學(xué)家、北京大學(xué)地理系教授林超向?qū)W校提出免試錄取他攻讀博士學(xué)位,并隨后推薦他到英國聯(lián)合培養(yǎng)。
從景觀格局到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)
1981年,第一屆國際景觀生態(tài)學(xué)大會(huì)在荷蘭舉行,景觀生態(tài)學(xué)開始成為國際上的研究熱點(diǎn)。景觀生態(tài)學(xué)是德國著名的地植物學(xué)家特羅爾(C.Troll)于1939年在利用航空照片研究東非土地利用問題時(shí)提出來的。它本質(zhì)上是地理學(xué)和生態(tài)學(xué)的交叉學(xué)科,地理學(xué)一般只是研究地球表層的景觀特征,加入生態(tài)學(xué)之后,可以解釋景觀背后的生態(tài)和地理過程。
1982年,傅伯杰看到了這次會(huì)議出版的論文集,他意識(shí)到這將是未來的研究方向:“景觀生態(tài)學(xué)可以使地理學(xué)的研究更深入一步,可以回答我們所看到的地理景觀格局為什么形成,會(huì)有什么生態(tài)效應(yīng)。如果不這樣研究,地理學(xué)沒法深入。”
他寫了一篇文章《地理學(xué)的新領(lǐng)域—景觀生態(tài)學(xué)》,這是中國較早介紹景觀生態(tài)學(xué)的文章之一。后來,傅伯杰的研究逐漸走入景觀生態(tài)學(xué),深入到地理景觀背后的過程和機(jī)理。
從1997年開始,傅伯杰深入到景觀格局與生態(tài)過程的相互作用機(jī)理研究,以黃土高原作為研究基地,開展了多尺度的觀測、實(shí)驗(yàn)和模型模擬研究,開辟了中國景觀生態(tài)學(xué)獨(dú)特的“格局—過程和尺度”耦合以及“人與自然”的耦合研究,獲得了國際景觀生態(tài)學(xué)界的認(rèn)可。
由于對(duì)中國和國際景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展的推動(dòng)和貢獻(xiàn),在2011年召開的第8屆國際景觀生態(tài)學(xué)大會(huì)上,傅伯杰被授予“突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”,一方面是獎(jiǎng)勵(lì)其學(xué)術(shù)貢獻(xiàn),另一方面是獎(jiǎng)勵(lì)其對(duì)景觀生態(tài)學(xué)科發(fā)展的推動(dòng)。這是中國人第一次獲此殊榮。
2008年之后,傅伯杰的研究進(jìn)一步拓展到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),并且由于加入景觀生態(tài)學(xué)對(duì)結(jié)構(gòu)和過程耦合機(jī)理的探索,使得研究進(jìn)一步深入。目前,在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的機(jī)理、方法研究方面,傅伯杰的研究團(tuán)隊(duì)處在國際前列。
2013年3月,傅伯杰團(tuán)隊(duì)發(fā)表論文《連結(jié)生態(tài)系統(tǒng)過程和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)》。近幾年來,他們以黃土高原為案例,研究了從坡面、小流域到中尺度流域,再到整個(gè)黃土高原的不同尺度上生態(tài)系統(tǒng)過程與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系,探討了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)衡和優(yōu)化方法,這將為土地合理利用、提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力提供重要的科學(xué)依據(jù)。
如此完整、系統(tǒng)的研究引起國際關(guān)注,2013年8月,在英國倫敦召開的第11屆國際生態(tài)學(xué)大會(huì)上,傅伯杰被邀請(qǐng)作“大會(huì)特邀報(bào)告”。
國際生態(tài)學(xué)大會(huì)每四年舉行一次,是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域*別的國際學(xué)術(shù)會(huì)議。這是中國人第一次在國際生態(tài)學(xué)大會(huì)上作大會(huì)報(bào)告。在這次會(huì)議上,傅伯杰當(dāng)選國際生態(tài)學(xué)會(huì)副主席,這也是中國人第一次獲此席位。
三十余載堅(jiān)守
耀眼成績背后,看似一帆風(fēng)順,其中卻是傅伯杰30多年的勤奮與堅(jiān)守。
雖然早在1982年就了解到景觀生態(tài)學(xué)是國際的研究前沿和熱點(diǎn),但是傅伯杰的研究并沒能馬上轉(zhuǎn)到景觀生態(tài)學(xué)上來。探索景觀生態(tài)過程和機(jī)理需要掌握專門的方法,并且需要昂貴的實(shí)驗(yàn)觀測器材,這些都是當(dāng)時(shí)還是學(xué)生的傅伯杰一時(shí)難以解決的問題。
他真正開始景觀生態(tài)學(xué)的研究,是在10年之后。1993年1月,傅伯杰爭取到赴比利時(shí)魯汶大學(xué)進(jìn)行博士后研究的機(jī)會(huì)。在比利時(shí)的一年多時(shí)間里,傅伯杰系統(tǒng)研究了景觀生態(tài)學(xué)的研究方法,并且開始接觸國際上的前沿科學(xué)問題。1994年9月回國之后,他才真正有機(jī)會(huì)著手進(jìn)行真正的景觀生態(tài)學(xué)研究。
其實(shí)在此之前的1989年到1992年,是傅伯杰比較苦悶的一段時(shí)間。他從北京大學(xué)拿到博士學(xué)位之后,應(yīng)聘到中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心工作。上世紀(jì)80年代末是老百姓戲稱“搞導(dǎo)彈不如賣茶葉蛋”的年代,科研經(jīng)費(fèi)非常少。一開始,單位只給了傅伯杰1000元啟動(dòng)經(jīng)費(fèi),教育部批準(zhǔn)了留學(xué)回國人員基金2萬元。他回憶,當(dāng)時(shí)準(zhǔn)備拿這筆錢買一臺(tái)電腦、一臺(tái)打印機(jī),結(jié)果買了電腦以后,買打印機(jī)的錢就不夠了。“沒有研究經(jīng)費(fèi),很多實(shí)驗(yàn)觀測沒法做,很多想法實(shí)現(xiàn)不了。”
傅伯杰沒有放棄。在這樣的情況下,他一方面申請(qǐng)了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,一方面申請(qǐng)到比利時(shí)魯汶大學(xué)做博士后研究。1994年9月,他回國之后發(fā)現(xiàn),國家自然科學(xué)基金委員會(huì)對(duì)一般項(xiàng)目的資助已經(jīng)漲到10萬元,可以著手進(jìn)行一些研究了。
1997年,他的研究項(xiàng)目“黃土丘陵溝壑區(qū)土地利用與土壤侵蝕”獲得國家杰出青年基金資助,資助金額60萬元。當(dāng)年的基金批準(zhǔn)資助通知,在傅伯杰手里依舊保存如新,甚至沒有一絲折痕?,F(xiàn)在回憶起來,他還難忘當(dāng)時(shí)的激動(dòng)心情:“這筆錢可以說是我開展系統(tǒng)性研究的“第一桶金”!拿著它,我們才真正開始實(shí)踐景觀生態(tài)學(xué)的研究方法。沒有這筆錢,很難打下基礎(chǔ)。”
“黃土丘陵溝壑區(qū)土地利用與土壤侵蝕”研究項(xiàng)目,研究了不同的土地利用類型和景觀格局與土壤水分、養(yǎng)分和土壤侵蝕之間的關(guān)系。這樣就可以為控制水土流失、充分利用土壤水分提供科學(xué)依據(jù)。研究項(xiàng)目還提出了幾種模型,預(yù)測土壤水分的變化。2005年,這項(xiàng)研究獲得了國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。
從1997年獲得杰出青年基金資助到2005年獲得國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng),一共是八年時(shí)間。傅伯杰告訴本刊記者,這項(xiàng)研究前前后后加起來的時(shí)間不止八年。1992年起,他就利用一些已申請(qǐng)到的少量的經(jīng)費(fèi)開始進(jìn)行黃土丘陵溝壑區(qū)的景觀格局的研究,1994年回國之后、拿到杰出青年基金資助之前,也申請(qǐng)了少量的資助研究這個(gè)問題。拿到杰出青年基金之后,研究從簡單的景觀格局深入到其背后的機(jī)理,才有了突破性進(jìn)展。
其實(shí),從做碩士論文的1983年開始,傅伯杰的核心研究一直沒有離開黃土高原,而是層層遞進(jìn)、形成體系。他的碩士論文《渭北旱原土地類型與綜合自然區(qū)劃》,是用傳統(tǒng)的實(shí)地調(diào)研、考察的方法對(duì)土地分類進(jìn)行研究;博士論文《土地評(píng)價(jià)的理論與實(shí)踐》加入了地理信息系統(tǒng)和模型開展土地評(píng)價(jià)研究;之后的景觀生態(tài)學(xué)研究,是研究景觀格局和生態(tài)過程的作用機(jī)理;后來拓展到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),也是研究在黃土高原不同地理尺度上的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其背后的機(jī)理,以及不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系。
傅伯杰的研究始終保持高位運(yùn)行。采訪結(jié)束時(shí),他告訴本刊記者,不久他就要出差,目前正在做“黃土高原生態(tài)系統(tǒng)與水文相互作用的機(jī)理”的實(shí)驗(yàn),他得去野外待一段時(shí)間。
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