保护“地球之肾”——记湿地生态水文专家周德民

本刊记者 马永超

保护“地球之肾”
——记湿地生态水文专家周德民

本刊记者 马永超

周德民（左四）在欧洲给外国研究生授课

古人有云：知之者不如好之者，好知者不如乐之者，兴趣看似飘渺虚幻，但确实具有神奇的内驱动作用，这在科学研究中是有例可循的。来自首都师范大学资源环境学院研究员、博士生导师周德民就是一位以兴趣作科学研究原动力的科学家。

多年来，无论是在国外做访问学者，还是在国内科研机构工作，周德民研究员始终坚持以自己的科研兴趣为出发点，探索着湿地保护的可行之策。幸运的是，首都师范大学

以及常务副校长宫辉力教授给他提供了一方科研净土，使其得以在湿地科学研究领域与联合国教科文组织合作，基于对湿地保护研究进行的定量分析，提出湿地形成、发展、演化、变化驱动及其保护研究的科学策略，对我国乃至学界的湿地科学研究起到了推动作用。

一个方兴未艾的学科——用生态水文学理论方法研究湿地

湿地，国际通常的定义是指适宜野生动植物生存、具有调节生态环境功能的常年或季节性积水地带和低潮时水深不超过6米的海域，包括沼泽、湖泊、河流、滨海等自然湿地，以及重点保护野生动物栖息或重点野生植物原生分布的人工湿地。湿地被誉为“地球之肾”，与海洋、森林并列为全球三大生态系统。湿地具有维护生物多样性、蓄洪防旱、净化水质、调节区域气候等多种功能。

位于我国东北三江平原，被誉为“三江平原野生生植物特有基因库”、三江平原原始淡水沼泽湿地自然景观的“缩影”——洪河湿地，是一个被列入国际重要湿地名录的重要国家级湿地自然保护区。这是周德民的研究场地。

三江平原是我国湿地集中分布且面积最大的地区，但由于湿地被大面积开垦，三江平原也是我国湿地丧失最严重地区。洪河国家级自然保护区作为一个国际重要湿地，目前已成为中国东北部所剩不多的一块类型齐全、生态系统自然完整、全面反映三江平原原始沼泽内陆湿地全貌的自然保护区，在三江平原乃至全球同一生物气候带和生物地理界中都具有高度的代表性和典型性。这正是周德民把它作为研究对象的主要原因之一。

麻雀虽小五脏俱全，正是对这200多平方公里的小小湿地，周德民8年来持续不断的研究使他意识到，如今单纯的水文学或者生态学已难以阐述，由人类活动与全球变暖引发的众多全球与区域性多元复杂生态环境问题，比如湿地的生态退化和湿地功能丧失，以及湿地生态环境保护等问题。而水文生态学理论方法正是应对这些复杂挑战的背景下提出并发展起来的，虽然它兴起的时间不过短短二十余年，但这一学科致力于运用多学科交叉解决现实中的复杂生态环境问题，因此，这一学科概念正在国内外各种报告中频繁出现。

在科学体系上，生态水文学属于地球科学范畴，是水文学的一个分支，是生态学与水文学的交叉学科。生态水文学就是将水文学知识应用于生态保护、建设和生态系统管理的一门科学。主要研究不同尺度区域的水循环与水资源转化和平衡的规律，分析与水文等环境要素变化密切相关的生态环境保护、建设、生态系统管理等问题。例如对生态系统结构变化起重要作用的水文系统中水质、水量、水文要素的平衡与转化过程等；生态系统中水质与水量的变化规律及其预测预报方法；水文水资源空间分布分异及其规律，水系统与生态系统准确的相互影响作用关系等。

科学界每一种理论的提出，都不是偶然的，很多都是基于现实的召唤，但理论在没有得到检验之前，也仅仅是针对现实中的难题而提出的解决方案或设想。只有经过不断的实践探索与反复验证，科学理论和方法才真正转化为强有力的武器，用于提高生产力而造福人类。“现在的生态环境破坏十分严重，问题也十分复杂，我是研究湿地的，湿地是发展生态水文学最好的样本，湿地生态水文学对于处理区域发展水资源管理和生态环境保护，特别是区域可持续发展十分重要，具有很高的现实应用价值。”

一项牢记在心的使命——用定量的科学方法保护与管理湿地

科学研究由定性和半定量转向定量方法，是当前科学界一个基本趋势，地球科学由于涉及复杂的人地关系，其定量化程度并不高，这方面国外同行比我们做得更好。同时，学科交叉，特别是大学科之间的学科交叉，已经越来越成为近年来科学界的前沿。周德民研究员在美国伯克利大学和澳大利亚联邦科学工业研究组织做了多年的访问学者后，对于国际前沿与学科发展态势，有了更深入的理解和把握，回国后周德民在做湿地的保护研究时便提出一个明确科学目标：让湿地保护定量化精准化。

周德民的设想并非毫无理论依据。近年来，由于水文生态学理论和方法的提出和不断完善，一些在过去看起来无法实现的科学目标，以及一些在过去科学理论前提下看似毫无关联的科学命题，正在成为前沿科学领域。随着近年来以GIS为代表的地学信息技术的飞速发展与普及，特别是地球观测系统技术和计算机数字模拟技术的不断提高使湿地水文生态模型研究的有效性大大提高，使得水文生态模型的研究成为当前水文科学和生态科学研究充满科学发现机遇的、备受关注的前沿领域。

为了证实水文生态学在保护湿地研究中的可行之处，在对洪河湿地的研究中，周德民建立了专门的湿地水文生态模型。该模型是在水文生态学理论方法基础上发展起来的，它集成了众多学科的理论和技术，包含了数字高程模型，数字水网模型，遥感植被分类模型，空间分析模型，并得到湿地水文监测、湿地生态监测、数字生态学理论、计算机模拟技术和统计理论方法等众多理论和技术方法的支持。

在对湿地保护的研究过程中，周德民指出，以遥感和地理信息系统作为获取湿地生态与水文系统参数的主要手段，并结合有关野外台站监测数据的支撑和实地检测数据，运用空间分析理论方法与数理统计方法相结合，建立起探究洪河湿地生态系统、水文系统特征与格局的理论方法。在此基础上，他进一步探索了内陆湿地水文生态格局耦合模型。他还从湿地水文与生态系统相互作用关系角度，揭示了以湿地生境退化为核心的驱动北方内陆平原淡水湿地退化的动力学机制。

由于周德民在保护湿地研究中的先进理论和突出贡献，以及他本人具有的广泛国际交流与合作背景，近年来，周德民已经成为生态水文学领域一个十分活跃的科学家，在国际舞台展示了湿地生态水文科学研究的“中国名片”，他先后接受多个国际组织或外国专家的邀请与资助，作为联合国教科文组织生态水文学专家指导委员会委员参加了巴黎，伊斯坦布尔，曼谷，雅加达等各种国际学术研讨，学术专题会议，并应邀作学术报告。

2011年5月，周德民接受了来自欧盟总部布鲁塞尔的邀请及资助，作为国际知名学者前往位于葡萄牙的欧洲生态水文海岸研究中心，为欧盟生态水文学硕士研究生学位项目(Erasmus Mundus Master Program in Ecohydrology, EMMPE)开设为期3周的水信息与生态水文学短期课程。今年8月，首都师范大学更是接到联合国教科文组织的正式函件，资源环境与旅游学院宫辉力教授和周德民研究员被分别授予全球唯一的联合国水信息与生态水文学教育主席和共同主席职务。

“未觉池塘春草梦，阶前梧叶已秋声”，数载岁月长卷在青灯书案间、在洪河湿地国家级自然保护区被轻轻翻过。8年来，周德民主持和参加国内外相关领域科研课题多项，其中包括主持1个国家863课题，连续主持2个国家自然科学基金项目，1个联合国教科文组织的国际合作项目，以及多个中国科学院的方向性项目课题。

经过多年的探索与努力，周德民已经在《Ecological Modeling》等多个重要国际期刊上发表高水平学术论文多篇，并且合作撰写出版专著一部。他指导的学生也在国内的《地理学报》、《生态学报》等顶级学术期刊，以及一些SCI收录的国际期刊中发表多篇学术论文。他的研究小组通过遥感技术，通过监测与定量分析，发现洪河自然保护区存在明显的湿地生态退化问题，并首次展现了退化进程路线图。通过进一步研究，他发现这种生态退化的深层次驱动因素是农业灌溉用水过度，以及我国自然保护区管理权限不够等问题引发，周德民现在正在率领他的科研小组，为进一步遏制湿地生态退化，发展更新的时空生态水文模型，为建立平衡农业灌溉与湿地生态用水的优化科学策略而努力。