大河滔滔送青来——兰州大学助推黄河流域生态保护和高质量发展纪实

　　新甘肃•甘肃日报记者 苏家英 通讯员 王耀辉 曹洁 谢雅婷

　　九曲黄河，奔腾不息。哺育中华民族，孕育中华文明。

　　黄河，这条形似巨龙的中国第二长河，如何形成“几”字形河道？黄河水系又形成于什么时期？黄河形成演化的驱动机理是什么，其中的泥沙又从何而来？

　　兰州大学地貌演化与新生代环境研究团队很早就开始从事黄河的形成发育研究。近日，该团队在《科学通报》又发表相关研究结果，提出现代黄河水系在125万年前开始形成，基本摸清了现代黄河水系的形成时代。

　　共同抓好大保护，协同推进大治理。除了黄河的形成发育，近年来，一批兰大学者还开展着黄河领域的多学科研究，他们围绕黄河上游水源涵养区生态保护和发展、黄土高原水土保持、沿黄地区历史与考古等书写“黄河答卷”，为黄河流域生态保护和高质量发展提供着科技支撑。

　　兰大研究团队合影。

　　九曲黄河的身世

　　以往，学者们对全流域黄河形成时间缺乏系统研究。

　　“确定黄河拐弯处形成的时间，是研究黄河形成历史的一个重要任务。”兰州大学地貌演化与新生代环境研究团队聂军胜教授说，“几”字湾的形成和三门峡贯通东流入海是现代黄河水系形成的重要标志。

　　黄河流经兰州后受山地、高原地形的阻挡向东北方改道，因此兰州盆地作为黄河自青藏高原流入黄土高原的转折点，其对黄河水系的演化研究也有承上启下的意义。

　　“要知道黄河出现的时间，首先要找到‘河流阶地’。”团队负责人潘保田教授介绍，河流阶地是过去的古河漫滩，是河流形成演化最直接的证据。通过对兰州盆地内7级阶地的研究，该团队发现现代黄河上游水系格局的形成，是黄河自兰州盆地不断溯源侵蚀，逐渐贯通上游内流盆地的结果。

　　该团队历时10余年，对黄河中上游沿程多达9个盆地以及17个关键河段的河流阶地、夷平面等地貌记录进行系统研究，在2020年提出了较精准的河谷发育年代学框架。“从原来河湖共存状态到互相串联，黄河就形成了。”潘保田说。

　　2022年8月，该团队王鑫教授等与合作者利用系统的沉积学、古地磁定年、物源分析等多种技术方法，获取了黄河贯通三门峡历史完整的岩芯档案，明确了岩芯108m处河道沉积物的首次出现是黄河在三门峡地区留下的最老印迹。“黄河的历史写在岩芯里面，钻取岩芯可以看到黄河的历史。”王鑫说，研究进一步印证了现代黄河水系在125万年前开始形成的观点，为研究世界大江大河的形成演化历史和水系发育模式提供了新的关键证据。

　　“总的来说，我们目前的认识是370万年前黄河可能不存在，370-180万年前兰州至河套段贯通形成‘几’字湾的‘一边’；125万年前黄河贯通整个中游并东流入海。”聂军胜介绍。

　　当大大小小的峡谷湖盆被串连贯通时，一条万溪汇聚、奔腾浩荡的泱泱巨川便演变而成……

　　“黄河斗水，泥居其七”。“要治理黄河的泥沙，就得知道它的泥沙从哪里来。”聂军胜曾详细比较过一百五十万年以来黄河不同部位泥沙的地球化学特征，发现黄河上、中、下游泥沙分别具有不同的来源，“之前很多人认为黄河从青藏高原下来以后，把泥沙直接堆到下游、运到海里，其实不然。”

　　近年来，在气候变化、沙漠扩张、水库调蓄和用水过度等影响下，除下游河道外，黄河上游的内蒙古段也迅速发展成“新悬河”，而探讨黄河流域的泥沙来源以及输移过程，不仅有重要的理论价值，在流域生态治理上也具有实践指导意义。

　　兰大研究团队在黄河岸边开展相关研究。

　　在高寒草地上“种草”

　　最近，在地处青藏高原东部甘南藏族自治州玛曲县和合作市境内的甘肃甘南草原生态系统野外科学观测研究站里，兰州大学高寒草地生态学研究团队的师生们即将完成实验周期内的工作，并准备返程。

　　从3月起，他们便陆续赶往实验站进行课题实验的初期布置。半年时间，他们完成了高寒草甸、沼泽湿地的种子雨收集、种子鉴定，种子采样、种子库幼苗萌发、物种鉴定等工作，观测高寒植物从返青、显蕾、开花到枯黄。

　　“甘南境内的高寒草地对黄河的水源补给能力占区域内黄河总径流量的48%-50%，这里拥有亚洲最优质的天然草地，使得甘南草原成为整个青藏高原上拥有初级生产力、物种多样性最高的高寒草甸生态系统。”兰州大学高寒草地生态学研究团队杜国祯教授介绍道。

　　对于该区域的高寒草甸和湿地退化后将会带来的严重后果，该团队成员、甘南草原国家站站长马妙君教授也了如指掌：严重影响黄河上游的水源补给功能和中下游的生态安全；不仅降低碳的固定，而且会使封存在土壤中的碳大量排放进一步影响气温，该区域的生物多样性和生态系统功能也会丧失……

　　因而，为了守护和修复这里的生态，杜国祯团队长期坚持在海拔近4000米的高寒草地从事理论生态学和恢复生态学的研究——

　　他们致力于构建适用于青藏高原生态系统植被修复的创新性技术体系和保护利用模式，“甘南草地放牧后退化严重，烈性毒杂草肆虐。我们研究发现毒杂草对光非常敏感，改变植物群落的方式能改变毒杂草的生存条件，进而控制其生长，让优良牧草得以繁殖。”

　　他们界定了高寒草地适宜载畜量，构建了以植被盖度为基础的草畜平衡模型；首次提出了以植物物候特征为关键指标的、适用于高寒湿地的中长期预警技术；提出高寒沙化型次生裸地治理技术，研发了不同尺度的山生柳网格状高寒沙地固沙技术。

　　此外，他们还得出垂穗披碱草在不同密度条件下繁殖能力与个体大小的关系、垂穗披碱草在不同供施磷肥条件下的繁殖对策等多项研究结论，并依据模型建立了甘南高寒草地资源相应的保护指标 ,提出了草地资源优化利用的放牧管理对策。

　　据悉，系列成果示范推广后，草地综合生产力可增加30%以上，示范区内平均每公顷可增加鲜草产量1400公斤，每年可增收900多万元；通过建植人工草地，906亩实验区每年可增收近50万元；次生裸地采用植被重建、补播、施肥等多种措施治理后，可使牧草鲜草产量提高52.6%,并培育山生柳苗木30万株，次生裸地示范区每年直接经济效益近500万元。

　　兰大研究团队在高寒草地开展相关研究。

　　评估黄土高原的“逐绿”效应

　　“黄土高原长期以来缺乏植被保护，生态环境脆弱、水土流失严重。”兰州大学黄河流域绿色发展研究院青年研究员田磊介绍，黄土高原水土保持是黄河流域生态保护和高质量发展的重要内容。

　　2019年，兰州大学揭牌成立了黄河流域绿色发展研究院，致力于黄河流域生态环境保护，深度参与黄河中游水土保持和污染治理。黄河流域绿色发展研究院青年研究员田磊带领团队重点针对黄土高原区域水文气候开展了长时间的系列研究。

　　田磊介绍，自20世纪90年代国家开始实施退耕还林（草）工程至今，黄土高原大量坡耕地被转化为草地和林地，区域植被覆盖水平明显提高，入黄泥沙大幅降低，“我们通过遥感数据发现区域内林地面积增加了约16%，草地面积增加了约8%，裸地与荒漠面积减少了29%，入黄泥沙从最初的16亿吨减少到目前不到3亿吨”。

　　但是在植被恢复的同时，部分区域植被恢复强度已经达到了极限，若进一步增加植被建设强度，将会产生土壤干燥化、植被退化等新的生态问题。“这将导致黄河流域径流量锐减，区域水资源供需矛盾进一步加剧。”田磊说

　　因此，如何科学评估和认识黄土高原大规模植被建设的水文气候效应，成为广受关注的热点科学问题。

　　该团队评估了大规模推动退耕还林（草）工程实施对降水产生的影响，得出植被建设对黄土高原降水量增加具有积极作用的结论。模拟结果显示，大规模植被恢复对研究区降水量增加速率的贡献约为37.4%，考虑植被恢复情景比不考虑植被恢复情景下的黄土高原年均降水量高12.4%。

　　此外，依托兰州大学超级计算平台提供的充足计算资源，田磊团队还开展了黄土高原区域水文气候数值模拟研究，定量评估大规模植被建设对区域气温、降水、水汽传输以及水汽-降水转化的影响，“以往的研究只关注大气活动是如何影响陆地表面的，大多忽视了地面上的活动是如何影响大气的，我们关注的恰恰是这一被忽略的环节，但它对黄土高原的水资源管理有很重要的意义。”田磊说。

　　“植被是很好的固碳手段，可以缓解气候变化。但大密度的造林及植被建设会造成水资源的过度消耗。”对此，田磊团队还将继续设计可行的林（草）绿化方案，为保障黄土高原植被建设可持续发展进一步提供科学合理的建议。