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作者:张双虎 来源:科学时报 发布时间:2010-5-17 0:11:18
抗击干旱的探索和实践从未止步
——科学基金支持和推动大批与干旱相关的基础研究

 
□本报记者 张双虎
 
随着经济的发展和人口的增加,水资源短缺现象日趋严重,这也直接导致了干旱地区的扩大与干旱化程度的加剧。
 
干旱化趋势已成为全球关注的问题。
 
翻开世界地图,可以看到,全球干旱地区主要分布在亚洲、澳大利亚、非洲、北美西部和南美西部,约占陆地总面积的35%,有100多个国家和地区每年不同程度地遭受着干旱的威胁。
 
为了生存,各国都在想办法,关于如何涵养水资源并抗击旱情的探索和实践从未停止过。
 
我国政府十分重视干旱问题的研究,国家自然科学基金委员会支持和推动了大批相关的基础性研究并取得一系列重要成果。
 
干旱化趋势引起全球关注
 
干旱和旱灾从古至今都是人类面临的主要自然灾害。即使在科学技术如此发达的今天,它们造成的灾难性后果仍然比比皆是。
 
今年三四月份,“60年不遇”,部分地区甚至“百年不遇”的干旱给我国西南五省区市造成了巨大的损失。
 
据国家防总办公室统计,截至4月8日,全国耕地受旱面积1.21亿亩(多年同期均值1.04亿亩),其中作物受旱9780万亩(重旱2862万亩、干枯1671万亩),有2595万人、1844万头大牲畜因旱饮水困难(多年同期均值1144万人、893万头)。
 
统计显示,2003年,江南和华南、西南部分地区发生严重伏秋连旱,其中湖南、江西、浙江、福建、广东等省部分地区发生了伏秋冬连旱,旱情严重。
 
2004年,我国南方遭受53年来罕见干旱,造成经济损失40多亿元,720多万人出现了饮水困难。
 
2005年,华南南部出现严重秋冬春连旱,云南发生近50年来罕见的春旱。
 
2006年,重庆发生百年一遇的旱灾,全市伏旱日数普遍在53天以上,12区县超过58天。直接经济损失71.55亿元,农作物受旱面积1979.34万亩,815万人饮水困难。
 
2007年,我国22个省区发生旱情。全国耕地受旱面积2.24亿亩,897万人、752万头牲畜发生临时性饮水困难。中央财政先后下达特大抗旱补助费2.23亿元。
 
2008年,云南连续近3个月干旱,据统计,云南省农作物受灾面积现已达1500多万亩。仅昆明山区就有近1.9万公顷农作物受旱,13万人饮水困难。
 
2009年,我国多省遭遇严重干旱,连续3个多月,华北、黄淮、西北、江淮等地15个省、市未见有效降水。冬小麦告急,大小牲畜告急,农民生产生活告急。不仅工业生产用水告急,城市用水告急,生态也在告急。
 
美国国家大气研究中心华人科学家戴爱国等人发现,从20世纪70年代至今,地球上严重干旱地区的面积几乎扩大了一倍,而全球变暖是罪魁祸首。由于全球气温升高,地表水分加速向空中蒸发,即使降雨量有所增加,多数地区也会形成干旱。
 
研究人员还发现,由气温升高导致的干旱多数发生在北半球的中高纬度,包括亚洲和欧洲的大部分地区、加拿大、非洲西部和南部、澳大利亚东部地区等,而东亚和撒哈拉地区的干旱主要是由于降雨减少而引起的。
 
干旱是长期少雨而空气干燥、土壤缺水的气候现象。从自然的角度看,干旱和旱灾是两个不同的概念。干旱一般是长期的现象,通常指淡水总量少,不足以满足人的生存和经济发展的气候现象。而旱灾却不同,它只是属于偶发性的自然灾害,甚至在通常水量丰富的地区也会因短期的气候异常而导致旱灾。
 
“从农业土地利用对干旱化的适应模式上看,干旱地区扩大与干旱化程度加重时,我们就要考虑调整它的结构,不种粮食,改种耗水少的粮食品种或者其他作物。”国家自然科学基金项目——“农业土地利用对干旱化的适应模式研究”的承担者、北京师范大学教授武建军说,“如去年中国北方冬小麦区发生的干旱,今年西南六省区发生的干旱,很多地方根本就不能种庄稼了,那就要找到一些解决和应对的办法。”
 
各国都在积极应对干旱
 
面对干旱地区的扩大与干旱化程度的加重,各国都在想办法,有关的探索和实践从未停止过。
 
美国在科技抗旱方面投入了大量资源,包括培育具有强抗旱性能的转基因农作物。美国科学家成功培育出一种能在极度干旱地区存活,且只需少量水分就能茁壮成长的转基因烟草。科学家们还打算将这种技术应用于西红柿、水稻、小麦、棉花等农作物,培育出具有更强抗旱、节水性能的农作物品种。
 
以色列的农业灌溉几乎全部采用滴灌方式。由于采用各种高科技节水系统和监控系统,农业用水总量虽然每年逐步减少,但是农业产出却有增无减。在许多国家还在发展污水处理与循环利用的今天,以色列已经将焦点转向了节水与海水淡化。在节水技术领域,以色列的市政水损率为9.7%,几乎是世界上最低的。
 
日本的工业用水是通过专用管道供给的,任何一家工厂,无论气管、油管,还是水管,都没有“滴、漏、跑、冒”现象。其钢铁工业界则采用“阶梯式循环用水法”,即首先向最需要高质量水的单位供应新水,然后把经过处理的再生水依次供应给其他对水质有不同要求的单位,对节约水资源起到了很好的作用。日本用水量最大的还是农业,随着生活水平的提高,半数农村兴建了废水处理设施,把经过净化处理的废水用来灌溉农田。
 
在国家自然科学基金的支持下,中国科学家在干旱成因及预测理论研究、干旱缺水地区水资源再生利用研究、干旱监测前沿技术研究、农业旱灾灾后恢复性评价方法与综合减灾机制研究等方面取得了一系列重要成果。
 
针对中国南方大部分地区水量充沛,但容易出现工程性缺水的情况,多项科学基金项目研究建议,在修建灌溉设施的基础上,使用一些小型的灌溉设备来解决水源相对丰富地区的水稻干旱问题。同时推广水稻旱作技术、水稻节水栽培技术、旱育稀植技术、薄膜覆盖技术等,加强保水剂或抗旱剂的研制,培育具有耐旱性的水稻品种等方法。
 
鉴于中国在普遍适用的耐旱水稻品种研究方面还有许多问题没有解决,2010年度,国家自然科学基金委员会与国际水稻研究所(IRRI)达成协议,双方联合资助中国科学家与IRRI科学家开展合作与交流,促进我国水稻领域科学研究的发展。其中,“水稻抗逆(抗旱、耐高温和耐盐)的遗传与生理机制”研究成为重点资助领域之一。
 
科学基金支持了
 
大批相关的研究
 
自1990年起,“减轻自然灾害”在《国家自然科学基金项目指南》中被列为专门领域。在1995年公布的《国家自然科学基金“九五”优先资助领域》一书中,各种自然灾害和减灾研究被列为优先资助领域之一。自1990年至1995年,国家自然科学基金共资助与地震、气象、海洋、水利、地质等方面灾害研究有关的项目445项,其中有很多针对干旱化和应对干旱灾害的研究。
 
近年来,更是有多项国家自然科学基金项目取得了不错的成绩。其中,中国科学院成都生物研究所研究员李春阳课题组,在国家自然科学基金项目“干旱胁迫下杨树的用水效率、脱落酸积累及抗旱基因表达”资助下,以杨树为模式植物,研究不同程度干旱胁迫下杨树的水分利用效率、脱落酸(ABA)积累和有关形态、生理生化等指标的响应,比较干旱适应性的种间和种内差异,以及喷施ABA和施肥等不同措施对其抗旱性的影响。该研究揭示,喷施外源ABA显著降低了干物质积累和气体交换,提高了根系发育,从而提高了杨树的抗旱能力。施肥在水分充足时可促进植株生长,而在干旱胁迫下对植株生长有一定的副作用。
 
西安建筑科技大学教授王晓昌承担的“西部干旱缺水地区水资源再生利用”项目,针对西部干旱缺水地区的地域特点,探索出西部水资源贫乏地区有限水资源再生利用的系统模式。并以集中排水和集中供水区域的污水资源化为目的,研究再生水资源利用的水质保障基本原理、处理技术、环境保障技术和现代管理科学技术。建立了集系统规划、质量保证、高效低耗技术、环境协调、科学管理、信息系统为一体的再生水资源利用理论和技术的完整体系。
 
中国气象局兰州干旱气象研究所研究员王劲松承担的“亚洲中部干旱区对变暖响应存在空间差异的机理研究”将亚洲中部干旱区作为一个自然整体研究,更全面地了解大气环流场和热力场异常所引起的干旱区的区域气候异常,掌握了主要受西风环流影响的干旱区气温变化的特点及其成因。
 
此外,兰州大学教授陈发虎主持的“中国西部干旱半干旱区全新世气候变化的集成研究”,中国农业大学教授王鹏新主持的“近实时定量化遥感干旱监测方法的研究”,中山大学环境科学与工程学院教授温之平承担的“华南干旱成因及预测理论研究”,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究员司建华承担的“极端干旱区胡杨单株与林分耗水量测定及尺度转换研究”、“干旱区荒漠绿洲胡杨林碳循环过程研究”等,都取得了不错的成绩。
 
《科学时报》 (2010-5-17 A4 科学基金)
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