山西省重点实验室巡礼：草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室

  科技决定山西未来发展，创新引领三晋转变发展方式与经济转型。作为科学技术创新体系的重要组成部分，重点实验室已成为孕育重大原始创新、助力高水平发展的重要科技力量。近年来，按照省委省政府战略部署，山西围绕传统产业转型升级和战略性新兴起的产业集群发展，不断加大扶持力度和建设水平，涌现出一批引领前沿、学科交叉、综合集成、国内外有影响的重点实验室，为我省2030年基本实现转型、2035年基本实现现代化目标发挥了有力的支撑作用。

  为深入实施科教兴省、人才强省、创新驱动发展的策略，展现山西发展的新领域、新动能、新优势，本报与省科技厅联合推出“山西省重点实验室巡礼”系列报道。“山西省重点实验室巡礼”将视角对准全省百余家重点实验室，用生动的笔墨、精彩的镜头，多角度、近距离记录实验室建设发展成效，多形式、立体化讲述富有成效的创新案例和鲜为人知的创新故事，多渠道、宽领域展示我省重点实验室近年来取得的丰硕成果。系列报道将努力把对科学技术创新的礼赞，以有高度、有深度、有温度的方式呈现出来，为奋力推进中国式现代化山西实践作出新的更大贡献。

  “没有花香没有树高，我是一棵无人知道的小草，从不寂寞从不烦恼，你看我的伙伴遍及天涯海角……”，这是上世纪一部老电影《芳草心》的插曲，歌词中处处流露着小草的弱小与平凡。像歌词内容一样，日常生活里，人们也很少注意到这些普通的植物。然而，作为世界上植被类型分布最广的生态系统，草地既是重要的生态安全保障，又是重要的碳汇资源库，对调节大气CO2浓度、缓减温室气体效应、助力“碳达峰”和“碳中和”目标的实现等方面具备极其重大作用，因此我省建设了草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室（以下简称“实验室”）。自实验室成立以来，围绕草地开展了多领域研究，为服务国家“双碳”战略，推进我省区域畜牧业发展、黄河流域生态保护和高水平质量的发展等方面做出了突出贡献。

  山西地处华北典型农牧交错带，根据最新国土三调数据，省内拥有各类天然草地总面积310.5万公顷，即全省五分之一的面积被草地所覆盖。草地的可持续利用既是我省人民群众进行生产生活、实现脱贫致富的基本保障，也是防治水土流失，实现“双碳”目标的一项重要举措。有鉴于此，实验室最重要的一项工作就是，通过科学的调查研究，为我省草原碳汇功能的开发提供科学依据。

  实验室主任王常慧表示，提到陆地ECO的固碳功能，人们首先会自然想到森林，其实草原作为我国最大的陆地ECO和生物多样性最为丰富的生态资源，它不同于森林ECO，其地下的固碳能力不可以小看。因此，研究草地利用方式和全球变化对农牧交错带草地碳储量和碳通量的影响及其机制必然成为提升草地碳汇潜力的突破口。

  从2016年开始，王常慧就带领团队，在山西右玉黄土高原草地ECO国家定位观测研究站，建立了多个全球变化和人类活动干扰对农牧交错带草地生态系统结构与功能影响的长期控制试验平台，并通过这一些平台开展草地碳氮关键过程与机制和草地碳增汇潜力等方面研究。

  实验室成立后，她将以前的工作进一步整合完善，带领小组成员解析我省不同草地碳储量与固碳速率沿经度、纬度以及海拔梯度的变化趋势，从科学层面进一步明晰了草地固碳能力。这期间，实验室还通过对草地碳通量和温室气体甲烷的深入研究，在盐渍化土壤碳通量和甲烷氧化的生物学机制方面取得了重大突破。相关研究为我省固碳增汇核算提供了可信的数据基础，也为后续的草地改良、退化草地生态修复等方面工作打下了坚实基础。

  “在拥有强大固碳能力的同时，农牧交错带草地又是一个很脆弱的系统，草地像是森林与沙漠之间的一个平衡点，保护好就能让草地向着绿色生态道路持续发展，反之它也可能向荒漠化逆行演替。我们此刻正站在这个平衡点上，希望能够通过实验室的科研力量，推动它不断朝着正向发展……”王常慧介绍到。

  要做到这一点并不是特别容易，根据我们国家国土资源调查的最终结果显示，由于全球气候平均状态随时间的变化与人类活动的影响，全国草地的生态功能普遍下降。在我省，退化草地面积占草地总面积的 65%以上，加之省内草地资源主要分布在太行、吕梁山区和中部盆地的边缘地带，整体生态环境十分脆弱。

  面对难题，科研人员迎难而上，相继开展了农牧交错带草原ECO生产力、生物多样性、草地养分循环、放牧和割草的影响机制、草地退化机理及恢复机制等方面的研究，为退化草地的恢复奠定了科学基础。实验室通过推广草地植被恢复技术，应用生态草牧业模式，整体上有效扭转了实验区草地退化趋势，提升了草地生物多样性、稳定性及ECO功能。这些研究为我省实现农牧交错带草地的生态保护和可持续利用，保障省内生态环境安全和生物资源安全，全方位提升草地生态服务功能提供了技术支撑。

  对科研团队来说，草原保护与修复核心的是草种，草类种质资源既是推动草种业创新发展的物质基础，也是国家生态安全的基本保障，因此它也被称为推动草种业发展进步的“芯片”。

  然而就是这粒草种“芯片”，却有几率会成为禁锢我省草地修复的一道枷锁。多个方面数据显示，在绿化领域我国草坪草的草种90%依赖进口，如果生态修复领域也大量引用外来草种，很容易出现“水土不服”的情况，也有着引发生物入侵等生态安全风险。因此，野生乡土草种才是草地生态修复、防沙治沙及环境绿化的首选草种，如果没有优良的乡土草种，草地恢复工作犹如“无米之炊”，很难保证成效。

  为避免出现这样一种情况，近年来，实验室在草原修复工作中，把乡土草种质资源的野生驯化与繁育作为该项工作的核心项目来推进。实验室科研人员在乡土草种资源收集整理基础上，筛选驯化培育出一批适宜我省退化、沙化及盐碱化草地生态生产兼用型草种材料。其中五个品种通过了国家审定，国审品种“太行白羊草”在山西省各地改良退化草地3000余公顷，在忻州、左权和右玉等地产生经济效益8000余万元。国审品种“黑玫克燕麦”在朔州市推广种植达到1.8万公顷，同样取得了丰厚的经济、生态回报。其他草种也被科研人员大范围的应用于草田轮作系统中，为乡土草种资源高效利用与草原生态修复提供种源基础支撑。

  随着实验室逐渐壮大，实验室被赋予了更多的科研使命，期间申请到十多个国家自然科学基金项目及诸多省内科研课题。为应对日渐增长的科研需求，近期实验室从多方面入手，不断的提高组织管理与运行机制。在硬件方面，实验室升级改造了老旧的科研场所，购置了包括气相色谱仪、元素分析仪、流动分析仪、CO2变温培养系统在内的各种仪器设施，不断充实与完善科研基础。

  在人才方面，实验室构筑了老中青相结合、结构合理稳定的科研团队。王常慧借鉴中国科学院研究生培养模式，在实验室研究生培养工作中做了大量方法尝试和模式探索，逐渐完备科学、有效的运行管理与开放合作机制，通过边建设、边研究、边开放的方式，凝聚了一批高水平的专家与学者，培养了一批高素质的博士生和研究生，为实验未来发展打下了坚实基础。

  对于一家年轻实验室来说，短期内就取得如此丰硕的成就实属不易，也让人对它的未来充满期待。王常慧表示，目前实验室已就下一步工作做好了规划。

  按照部署，未来3～5年内，实验室将紧密围绕国家和山西省中长期科技发展规划，立足山西生态建设和畜牧业经济发展，面向草产业需求，将实验室打造成为研究特色鲜明、人员结构符合常理、“产学研用”紧密结合，持续创造新兴事物的能力强、团队带动效应突出，在草地生物地球化学循环、退化草地生态恢复、山西乡土优良草种选育与抗逆基因挖掘、粮草轮作制度、饲草生产与利用领域具有较大影响的草学领域高水平研究平台，促进山西省乃至全国草业高水平质量的发展，进一步为实现“双碳”目标提供智力支撑。

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