独家专访司建华教授——旱区水的循环和利用

司建华教授是中国寒区旱区环境与工程研究所的研究员，对中国极端环境的旱区和寒区的生态水文有很深入的研究，是该领域为数不多的针对性研究者。这次在第十五届中国生态大会上进行沙漠渔夫何延忠主题演讲采访、报道的过程中又见到了这位老朋友，自然不能放过向其讨教相关问题的机会，以下内容是对司教授专访整理而成。

  

图1 司建华教授和他的同事、荟聚网的另一位老朋友教授在第十五届中国生态学大会上

由于我和同事在一起向司建华教授提问，故以下统一简称为“荟聚网”，司建华教授以下简称“司教授”

荟聚网：司教授的研究领域为生态水文，生态水文到底是研究什么的呢？

司教授：生态水文是水文学里的一个分支，水文学主要研究地球上的水的分布、循环运动变化的规律，以及水与环境相互作用。水的固态、液态、气态在地球上的分布以及水循环，对天气、地质、生态圈的形成等等有着至关重要的影响。良性的水循环是形成良性循环的生态系统必要条件。生态水文学就是将水文学知识应用于生态建设和生态系统管理的一门科学，主要研究生态系统内水文循环与转化和平衡的规律。这门学科有不同的研究尺度，比如从分子、蛋白质的尺度，从植物和植物群落的尺度，从长时间范围内的气候演变对地质和生态系统影响的尺度等等。不同尺度的研究会对应不同的应用范围。

荟聚网：那您最近在做的研究课题是什么呢？

司教授：这次的研究对象主要是沙漠都江堰，沙漠都江堰处在库木塔格沙漠的风口处，属于极端气候的旱极气候，而沙漠都江堰工程却通过科学系统地治理沙害、水害，构建一个良好的农业、经济、生态兼顾的良性发展系统，在荒漠化进程明显的甘肃绿色可持续发展这个课题上是一个很好样板和研究对象。在这边可以研究极端条件下植物的适应性和生态的变化，比如极端条件下径流的形成、水文涵养、水的沉积、水怎么为植物和人所用等问题。我们现在研究树怎么吸收地下水、水如何在植株的枝干中运输、植物的蒸腾作用以及植物如何适应干旱环境的环境，测量植物不同条件下需要多少水，计算出一棵植物一个树群需要消耗多少水等等。

荟聚网：我们怎么能够预计或者估算出农作物的耗水量呢？

司教授：不同的植物需水量不同，同种植物不同种环境下需水也不同（植物有环境适应性），农业生产中不同的灌溉方式会有不同的耗水，比如漫灌耗水量大，根灌同种条件下与漫灌相比可以节约大约30%－40%的水。但是大概的数据是很容易可以估算出来的。根据之前的研究测定，农作物每天的耗水量在1－6毫升，一般在1.5到2毫升左右，极少会达到6毫升。但是灌溉的过程中水不会百分之百的被植物吸收，一般情况下农作物每亩的需要水量在600－800立方之间，最多的时候在1000－1200立方之间。

编者注：由此推断阳关葡萄种植面积过多、浇灌方式粗放是目前造成当地水资源紧张的主因。

荟聚网：农业节水的概念是什么意思呢？

司教授：农业节水研究会有不同的尺度和角度，比如从提高对水的利用率、减少浪费的角度。农作物灌溉的水，一部分渗入地面或从地面蒸发了，一部分被植物吸收了。减少灌溉用水中不被植物吸收的那一部分，可以改变灌溉方式或者通过地上覆膜、覆草可以减少地面蒸发。比如漫灌的话，一般农作物每亩需要水量600－800立方，最多的时候在1000－1200立方，用滴灌或者根灌水可以节约30%－40%，这样每年每亩就可以节约400立方－600立方的水。另一方面被植物吸收了的水，98%通过蒸腾作用散入空气中，仅仅有2%的水形成碳水化合物。从这个角度，节水的可以研究植物的蒸腾作用、叶面气孔的开合规律，适度减少蒸腾作用消耗的水资源，提高植株对干旱环境的适应性等。

第二个尺度是从单方水效益的角度，即同样的水种出来的农作物的经济效益。如果单方水效益高，那么农户要达到同样的经济效益所需要的水就会少，假如种植小麦和种植葡萄所需要的水是一样的，但是葡萄的价格比小麦高，种植葡萄然后适当地减少种植面积，既节约了农业灌溉用水，农户的生活水平也不会下降。

图2 在水循环的既有平衡被打破并进入恶性后，生态体系随之瓦解，防风林完全枯死。而经过沙漠都江堰的治理，地下水位提升，枯死的防风林随之重新发芽，生态进入良性循环

三个尺度是从更大范围和可持续性发展的角度。农业用水本质上不管怎么节约都是耗水，是对干旱地区水资源的一种消耗，如果不从更大范围地解决水资源的来源和良性循环问题，随着农业的发展和扩张，耗水量增加，势必会加大开采地下水资源，地下水位下降，区域干旱加强，再进一步开采地下水，恶性循环，最终这块地会逐步荒漠化。但是如果我们能够从根本涵养水源，在发展经济的时候维持水循环的平衡，那么这块地的涵养水的能力会越来越强，最终形成更加丰富的生态。比如沙漠都江堰，它将水涵养在地下后，地下水位上升，河流的径流增加，这样周围枯死的防护林活了过来，活过来后又会加强土地对水的涵养力，沙漠都江堰产业养虹鳟鱼，本生不耗水，该区域的生态系统会如果没有大的意外破坏平衡，那么该地区的生态就能良性循环，越来越丰富。

编者注：沙漠渔夫何延忠是个没有上过大学的农民，但他通过实践，得出了与司教授相类似的结论。他强调：在沙漠干旱、半干旱地区，不宜大规模进行防风林种植，因为放风树种——杨树的需水量很高，而应因地制宜地以沙生植物完成生态固沙。

图3 美丽的红柳。沙生植物不仅仅是高效的生态固沙物种，而且也可以成为亮丽的风景线

荟聚网：司教授，您现在有什么样成型的旱区发展模式可以推广、借鉴？

司教授：当然也一些值得推广的经验。我们有一个站点在中国内蒙古的额济纳，也就著名的酒泉卫

星发射中心所在的位置，额济纳处在世界第四大沙漠——巴丹吉林沙漠西北角，那个地方的水之源更加稀少。但是当地的居民就用肉苁蓉嫁接梭梭。梭梭是原本就长在沙地上的固沙植物。而肉苁蓉又被誉为“沙漠人参”，具有独特的补肾、抗老年痴呆、保肝、通便、肿瘤辅助治疗、抗辐射等10多中药用功能，具有极高的经济价值。这两者嫁接起来当年肉苁蓉就可以收割产生经济效益。这种方式一方面不增加任何水资源的消耗，却增加了当地居民的经济收入，另一方面当把单纯固沙的梭梭利用起来后，人们会很自觉地去保护这些固沙植物，利于人与沙漠生态的和谐相处。肉苁蓉嫁接梭梭的沙产业在额济纳发展得很好，如今在已经在额济纳建立了一个一千平方的苁蓉产业园。

编者注：在阳关这样的干旱地区，种植葡萄是否是发展当地经济最好的、可持续的方式，看来是值得商榷的。