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    近日,青岛海洋地质研究所(以下简称“青岛海洋所”)滨海湿地团队在黄河三角洲滨海湿地沉积碳汇稳定机制研究方面取得了重要进展。

    滨海湿地具有较高的碳捕获和储存能力,对缓解气候变化具有重要的意义。然而目前对滨海三角洲盐沼湿地土壤有机碳(SOC)的固存机制尚不清楚。为了弥补这一不足,青岛海洋地质研究所科研人员提出了关于黄河三角洲湿地SOC的分布、来源和降解的新发现。

    针对盐度梯度下的四种植被类型,芦苇、柽柳、翅碱蓬和互花米草,在20~100cm深度范围内,凋落物的输入是影响SOC的主要因素,而在20~100cm深度范围内,微生物降解和粘土含量是影响SOC的主要因素。四个生境的SOC主要由惰性有机碳(81%–99%)组成。

    互花米草的入侵导致易氧化碳(EOC)与SOC的比值显著增加,从而降低了SOC的稳定性,这凸显了治理互花米草入侵的重要性。对于黄河三角洲湿地,盐度上升提高了土壤有机碳稳定性,并且其有机碳稳定性高于我国其它滨海湿地。研究成果对深入理解滨海湿地沉积碳汇稳定机制具有重要意义,可为精确评估全球滨海湿地蓝碳提供数据支撑。

    上述研究成果由青岛海洋地质研究所、美国路易斯安那州立大学和中国海洋大学研究团队共同完成,得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、国家地质调查专项、自然资源部渤海生态预警与保护修复重点实验室开放基金等项目联合资助。研究成果发表在国际著名地学期刊《CATENA》(中科院一区,TOP期刊),青岛海洋所联合培养博士生尼鑫为论文第一作者,赵广明研究员为通讯作者。

     
    滨海湿地团队揭示黄河三角洲湿地沉积碳汇稳定机制

    我国首艘大洋钻探船“梦想”号今天(17日)正式入列,使我国成为全球第三个设计建造大洋钻探船的国家。据介绍,“梦想”号是目前全球钻探能力最强、科研实验功能最全、智能化水平最高、综合运维成本最低的超深水钻探科考船,是面向全球科学家开放共享的大型科学研究装置。

    作为保障国家能源资源安全的大国重器、支撑海洋强国建设的核心利器,建造大洋钻探船的构想从2008年就已经萌芽,2013年开始调研,2015年开始写立项建议书,2017年开始申请立项,2021年底启动连续建造,直至今天成功建成入列。十年磨一剑,我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号如何建成?

    “梦想”号设计效果图(中国地质调查局宣传教育中心供图)

    说起“梦想”号在设计建造过程中遇到的困难和瓶颈,自然资源部中国地质调查局“梦想”号指挥部主要负责人周昶至今依然历历在目。

    周昶:这艘船,要把它建好,我们需要举全国之力,甚至是全球之力。它是拿困难堆积出来的,是泪水和汗水堆积出来的。

    他说,这艘船的设计建造目标既承载着人类“打穿莫霍面、进入上地幔”的科学梦想,又承担着为国家勘探开发深海能源资源的重任,因此,它既是科考船、钻探船,又是地质调查船、油气开采船,是我国海洋科考船舶建造历史上的重要里程碑。中国船舶第七〇八研究所“梦想”号总设计师张海彬也深有体会,为配合大洋钻探的科学要求,“梦想”号进行了一系列创新设计。

    张海彬:成功解决了大洋科学钻探、天然气水合物勘查试采、海洋油气勘探以及深远海科学考察等多种功能同船融合设计的难题,完成了创新船型方案,新型连体双月池,DP3级蓄能闭环电网等多项国际首创设计,研发了具有完全自主知识产权的大洋钻探船,实现了综合性能的大幅提升和运营成本的有效控制。

    航行中的“梦想”号(中船黄埔文冲船舶有限公司供图)

    2015年底,张海彬进入“梦想”号设计建造团队。彼时,面对这样的设计建造目标,在国内乃至国际上都没有成熟的经验可供参考。张海彬说,这让“梦想”号的设计建造过程困难重重;其中,最大的难题就是,如何在确保大洋钻探、油气勘探、科研实验等各项功能集于一身,在恶劣海况仍能够安全平稳运行的前提下,又让“梦想”号具备优越的航行通过性和运营成本控制方面的国际竞争力。

    张海彬:如何以“小吨位”实现“多功能”?这是一个最大的挑战。“梦想”号在立项论证之初,中国地质调查局就提出了总吨的控制目标,吨位越大的话,船的体积就会越大,相应的,它的建造和运营成本都会上去。我们在整个研发过程中,应用了模块化的设计理念,采取了钻机主体固定、钻材堆场切换、营运设施共享的原则。这个船的吃水是9.2米,吃水的量级可以满足全球大部分航道的航行、码头的停泊。船的总高81.2米,比日本的“地球”号降低了将近40%,即使是在8米的轻载吃水下,都完全可以满足深中通道大桥的安全通行要求。

    “梦想”号(中国地质调查局宣传教育中心供图)

    除了遵循“小吨位、多功能、模块化”的设计建造理念,既然是大洋钻探船,“梦想”号还集成了全球最先进的钻采系统。广州海洋地质调查局研究员孙珍介绍,这套系统完全可以实现对以往国际上大洋钻探船各项关键技术指标的超越,让人类距离实现“打穿莫霍面、进入上地幔”的科学梦想更进一步。

    孙珍:我们研制了首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机,有4种作业模式和3种取心方式。首创了主动补偿和被动补偿于一体的液压举升技术,提升能力达到907吨。这是个什么概念?就是说如果我们要想打到莫霍面,就是海水4000米,然后再向下打6公里,再进入莫霍面一段距离,11000米的话,我们的钻杆就要有11000米,钻杆的自重大概有500吨,所以我们907吨的抓举能力完全可以支撑11000米钻进。隔水管作业可以用于油气的勘探开发,有助于海洋新能源的勘探开发。

    海洋新能源,都有哪些呢?孙珍进一步解释,天然气水合物、天然氢气、无机甲烷等等,都是“梦想”号未来的勘探目标。

    孙珍:全球的天然气水合物资源多,海底还有氢气资源,还有大量的无机甲烷资源,海底到处在冒着冷泉资源,已经远远超过了人类所原来认知的可能发现能源的领域。“梦想”号未来可以大展神威,大胆地去尝试开发这些新的资源,在我们原来不敢去和没有能力去的地方寻找油气资源。

    “梦想”号的双月池设计(中国地质调查局宣传教育中心供图)

    月池,是诸多大型科考船上的必备。它是船体内部贯穿各层甲板,与海水相通,直通船底的一个井道,钻探船上的钻杆可以由这个井道下放到海底,潜水员和水下机器人也可以从这里前往水下作业。张海彬介绍,科考船上往往都只有一个月池,但为了配合4种钻探作业模式,设计建造团队经过反复迭代优化,终于让双月池设计在“梦想”号上实现;同时,船上还搭载涵盖海洋科学、微生物、古地磁等在内的九大实验室,采用数字孪生等关键技术,可实现钻采作业全过程监测、科学实验智能协同。

    张海彬:特别是对于无隔水管泥浆闭式循环钻探来说,需要有一个泥浆返回通道,主井口需要超过12米,我们在国际上首创了连体双月池的设计方案,尽可能降低由于月池的存在造成船舶阻力的增加,反复做了多次迭代优化,完全可以满足我们航速指标的要求,还有4种作业模式的兼顾。设计了全球海洋领域全学科的船载实验室,打造了面积最大、功能最全、流程最优的海上移动实验室,可以引领全球海洋科学多学科交叉研究。

    “梦想”号设计建造团队(中国地质调查局宣传教育中心供图)

    如此之多的全球领先、全球首创集于一身,让“梦想”号无愧于国之重器的称号。张海彬感慨,随着“梦想”号的设计建造同步成长的,不仅仅是包含他在内的全体设计建造团队,这一设计建造过程,也带动了我国船舶制造业向高端船舶及海工装备方向发展。

    张海彬:2015年之前,我们国家设计建造这种深水钻探装备,基本是依赖国外设计公司。“梦想”号整个作业系统非常复杂,技术难度也非常大,对于国内自主研发设计力量的信任和培育是非常难能可贵的。我们船舶行业现在接单量在全世界已经遥遥领先,占70%;但高端海工装备这块在国际市场的占有率是不高的,特别是自主研发能力是落后的。船舶和海洋工程装备领域发展新质生产力,主要就是针对高端海工、船舶装备。通过“梦想”号大洋钻探船的自主研发,构建了超深水钻探装备的设计建造技术体系,是我们国家发展蓝色新质生产力的一个代表性成果。

     
    央视中国之声:我国首艘大洋钻探船“梦想”号入列 如...

    2024年11月17日,由我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号在广州正式入列,标志着我国深海探测关键技术装备取得重大突破。

    “梦想”号船长179.8米,宽32.8米,排水量42600吨,续航力15000海里,自持力120天,载员180人,全球海域无限航区,可在6级海况下正常作业、16级超强台风下安全生存,满足全球主要海域桥梁通行及码头停靠条件。该船采用“模块化”设计理念,攻克多项世界级技术难题,以“小吨位”实现“多功能”,国际首次创新集成大洋科学钻探、深海油气勘探和天然气水合物勘查试采等多种功能。经两轮海试验证,“梦想”号主要性能指标均优于设计要求,构建起我国自主的超深水钻探装备设计建造技术体系。

    “梦想”号钻采系统国际领先,联合研制了全球首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机,具备4种钻探模式和3种取心方式,可满足大洋钻探取心和深海资源勘探等不同作业需求,综合钻探效率、硬岩钻进能力大幅提升,最大钻深可达11000米,有望助力全球科学家实现“打穿地壳、进入地球深部”的科学梦想。

    “梦想”号科考实验功能和信息化水平国际领先,堪称海上移动的“国家实验室”。该船建有基础地质、古地磁、无机地化、有机地化、微生物、海洋科学、天然气水合物、地球物理、钻探技术等九大功能实验室,总面积超3000平方米,配置全球首套船载岩心自动传输存储系统,可满足海洋领域全学科研究需求。建成“船舶智慧大脑”,可实时汇聚分析2万余个监测点数据,实现作业智能监测、实验智能协同、健康智能保障、船岸智能融合。

    “梦想”号的入列,将为我国深海资源勘探、关键技术装备研发,以及全球科学家开展大洋科学钻探研究提供重大平台支撑,对加快建设海洋强国和科技强国,推动构建人类命运共同体具有重要意义。

    “梦想”号由国家发展改革委、自然资源部申报立项,自然资源部中国地质调查局负责具体组织实施,联合中国船舶集团等多家单位完成设计建造任务。该船于2020年5月完成初步设计,2021年11月启动建造,2024年10月完成综合海试。此外,还配套建设了全球储存能力最大的大洋钻探岩心库1处、高标准深水科考码头2处、多功能保障船1艘,将为“梦想”号运营提供有力保障。

    光明日报:“梦想”号!深海探测又添“国之重器”

    由我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号今天(17日)在广州正式入列,标志着我国深海探测关键技术装备取得重大突破。全球仅有3个国家建有大洋钻探船,我国就是其中之一。“梦想”号具备海域 11000 米的钻探能力,集成了全球最先进的钻采系统,搭载目前全球面积最大、功能最全、流程最优的船载实验室,将为我国深海资源开发应用提供重要装备保障,有力支撑我国谋划实施大洋钻探国际大科学计划。

    大洋钻探,是为研究地球内部结构特征、大洋底部矿产、探寻深海生命存活下限,而对大洋底部进行钻探的工程。可燃冰、氢气、稀土、多金属结核……近年来,深海资源,尤其是油气资源,已成为我国能源资源开发新的增长点;同时,全球科学家“打穿莫霍面、进入上地幔”的梦想至今仍在持续攻坚。在此背景下,“梦想”号的入列将为我国建设海洋强国、开发地球深部资源、实现人类大科学目标提供怎样的支撑保障?

    我国首艘大洋钻探船“梦想”号(中国地质调查局宣传教育中心供图)

    中国科学院院士 王成善:既高兴又兴奋,从船头走到船尾,从船顶走到船下。

    中国科学院院士 潘永信:血压都上来了,心率也快了,高兴得不行。

    中国工程院院士 李华军:性能各方面都做得非常棒,这是非常好的开始。

    中国科学院院士 郭正堂:梦想变现实了,我觉得真是了不起!

    中国科学院院士 郝芳:非常震撼,真正是一个国之重器!

    中国科学院院士 翦知湣:作为一个科学家,有了这艘国之重器后,希望要在地球科学重大理论上取得突破!

    登上“梦想”号的前甲板,看着这艘排水量42600吨,总长179.8米、型宽32.8米,具备全球海域无限航区作业和11000米钻探能力,并且是由我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号,多位两院院士难以抑制自己的激动之情。中国科学院院士翦知湣说,“梦想”号的入列,无疑给我国地球科学和海洋科技领域的科学家提供了一个强大“心脏”。

    翦知湣:地球表面71%是海洋,其中84%是水深超过2000米的深海。20世纪地球科学的两次最重大革命都是来自深海海底,一个是20世纪60年代地球动力的板块构造学说,一个是70年代气候演变的米兰科维奇理论,都是在深海海底得到验证的。20世纪,我国由于深海技术装备能力有限,对地球科学重大理论的突破没有贡献,在国际海底资源勘探开发、大洋权益争取等方面也长期受制于人。现在有了“梦想”号大洋钻探船以后,在这个领域我们肯定能够与欧美“并驾齐驱”,甚至在某些方面可以引领了。因此,也可以说是“划时代”或者“里程碑”成果。同时,也顿感我们这一代肩上的担子和责任更重大了。

    “梦想”号上的直升机停机坪(王泽华\摄)

    “梦想”号的什么特点,让国际大洋发现计划(IODP)368航次首席科学家,为我国海洋深钻、深网、深潜科学技术发展作出重要贡献的翦知湣有如此高的评价?IODP367航次首席科学家、广州海洋地质调查局研究员孙珍透露了其中的秘密。她说,“梦想”号在最大钻深、钻探方式、动力定位、自持力、排水量,包括年度运维费等多方面的综合性能都已经达到国际领先水平。

    孙珍:“梦想”号对标“决心”号和“地球”号这两艘国际上常用的大洋钻探船,核心指标方面已经达到了国际领先水平。比如说最大钻深,“决心”号是7500米,“地球”号是9500米,而我们的“梦想”号可以达到11000米;建设了全球面积最大、功能最全,包括基础地质、古地磁、微生物、天然气水合物实验室等九大船载实验室;2万多个监测点,能够实时地,对全船态势进行监测和感知。另外我们在钻探、取心、动力定位方式等各个方面,都达到了国际领先甚至国际首次。“梦想”号在16级超强台风下可以安全生存,让我们的作业海域和时间窗口都明显增长;它的钻采系统全球领先,让我们离“打穿莫霍面、进入上地幔”的梦想更进一步。

    航行中的“梦想”号(中船黄埔文冲船舶有限公司供图)

    “打穿莫霍面、进入上地幔”,这是什么意思?原来,地球的结构,由内到外包括地核、地幔和地壳,莫霍面,指的是地壳与地幔的分界面,但是人类活动和科学探索一直局限于地壳表层,因为越往下钻,钻井越深、岩石越硬、温度越高、压力越大,所以尽管有多次尝试,人类从来没有成功打穿过这个界面。然而,莫霍面之下的地幔,占地球体积的五分之四、质量的四分之三,是地球最大的“化学储库”,充满未解之谜。孙珍说,“梦想”号,给人类久攻不下的这一科学探索目标带来了希望。

    孙珍:深海钻探,被誉为深海科技领域的皇冠。当时我们发起国际大洋钻探的时候就是想打穿莫霍面,莫霍面在距离海底6公里左右的深度,看上去不遥远,但是实际上很遥远。深远海的海况经常是比较恶劣的,实施作业难度大,作业投入也非常高,需要很好的保障系统,因此人类“钻穿莫霍面”的梦想已经提出接近60年了,但是实际上只钻透了不到1/3的深度。要想实现它,光用老的思想、老的工艺是不足的,一定要有新型的科考船。

    “梦想”号(中国地质调查局宣传教育中心供图)

    于是,2017年,中国人自己的大洋钻探船“梦想”号立项筹建,2021年11月启动连续建造,此后,“梦想”号基本上以一年迈上一个大台阶的速度,陆续完成主船体贯通下水、动力系统首次试航、具备交付使用条件等关键节点,迎来了今天的顺利交付使用。孙珍表示,实际上,“梦想”号不仅仅是一艘大洋钻探船,还以自身为核心形成一整套深钻体系,在科学和能源资源等各领域发挥重要作用。

    孙珍:我们希望服务国家的重大战略,包括在南海的新区或者中生界海区进行油气勘探,推动天然气水合物试采和产业化,推动深海结核和稀土开发,以及天然氢气的勘探和评价。还希望能够带动装备产业发展,包括船舶的智能制造、海工装备的升级,以及材料科学和信息通信技术方面。深钻是一个非常尖端的科技,必然会面对高温、高压等极端环境,需要推动新材料的研发,让我们能够实现科学目标,在大洋钻探方面承担起大国重任。

    全时全域立体探测观测监测体系(王泽华\摄)

    科学无国界,全球海洋之大,当下没有任何一个国家可以完全独立完成大洋钻探的研究。那么,如何最大限度用好我国首艘大洋钻探船,使“梦想”号真正成为让梦想成真的大国重器?中国科学院院士王成善认为,要通过建立全球共商共建共享的合作机制,发起由中国牵头的新一轮国际大洋钻探大科学计划,凝聚全球科学家的力量,使“梦想”号成为改变人类地球科学进程的利器。

    王成善:建立一种把我们的技术和硬件优势转变成科学优势的全球共商机制,这艘船应该解决全球性的科学问题,能不能建立一个全球的对话联盟,有分歧不要紧,没有共商,就不会有共识,更不用谈到共享。以“梦想”号大洋钻探船能力为核心,建立支撑扬帆远航的、全球认可和积极参与的科学规划、实现全球地球科学家的规划,这样才能使我们的“梦想”号变成一艘真正的革命性工具。

    根据计划,“梦想”号将在未来两年内完成大洋钻探首钻。广州海洋地质调查局局长许振强表示,“梦想”号将瞄准莫霍面钻探等突破性理论变革、深海能源资源安全高效绿色开发利用、海洋防灾减灾等重大前沿科学问题,聚焦服务国家能源资源安全、科技自立自强和海洋强国建设的重大需求,加快关键技术准备,推动原创性、引领性重大成果产出。

    许振强:特别是围绕能源资源勘探与开发工作,包括新区和新层系的油气勘探工作,也包括新型能源资源,可燃冰、天然氢气、无机甲烷,海底战略性矿产资源的一些实验性技术攻关,都会进行探索和实施。11000米钻探是整个科学界一个宏伟的梦想,需要我们不断地探索和努力,一步一步来实现。希望通过“梦想”号这条船,能够推动全球对海洋、对地球的认知,共同合作打造人类命运共同体。

    央视中国之声:我国首艘大洋钻探船“梦想”号入列 它...

    2024年11月17日,由我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号在广州正式入列,标志着我国深海探测关键技术装备取得重大突破。

    “梦想”号船长179.8米,宽32.8米,总吨33000,排水量42600吨,续航力15000海里,自持力120天,载员180人,全球海域无限航区,可在6级海况下正常作业、16级超强台风下安全生存,满足全球主要海域桥梁通行及码头停靠条件。该船采用“模块化”设计理念,攻克多项世界级技术难题,以“小吨位”实现“多功能”,国际首次创新集成大洋科学钻探、深海油气勘探和天然气水合物勘查试采等多种功能。经两轮海试验证,“梦想”号主要性能指标均优于设计要求,构建起我国自主的超深水钻探装备设计建造技术体系。

    “梦想”号钻采系统国际领先,联合研制了全球首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机,具备4种钻探模式和3种取心方式,可满足大洋钻探取心和深海资源勘探等不同作业需求,综合钻探效率、硬岩钻进能力大幅提升,最大钻深可达11000米,有望助力全球科学家实现“打穿地壳、进入地球深部”的科学梦想。

    “梦想”号科考实验功能和信息化水平国际领先,堪称海上移动的“国家实验室”。该船建有基础地质、古地磁、无机地化、有机地化、微生物、海洋科学、天然气水合物、地球物理、钻探技术等九大功能实验室,总面积超3000平方米,配置全球首套船载岩心自动传输存储系统,可满足海洋领域全学科研究需求。建成“船舶智慧大脑”,可实时汇聚分析2万余个监测点数据,实现作业智能监测、实验智能协同、健康智能保障、船岸智能融合。

    “梦想”号的入列,将为我国深海资源勘探、关键技术装备研发,以及全球科学家开展大洋科学钻探研究提供重大平台支撑,对加快建设海洋强国和科技强国,推动构建人类命运共同体具有重要意义。

    “梦想”号由国家发展改革委、自然资源部申报立项,自然资源部中国地质调查局负责具体组织实施,联合中国船舶集团等多家单位完成设计建造任务。该船于2020年5月完成初步设计,2021年11月启动建造,2024年10月完成综合试航。此外,还配套建设了全球储存能力最大的大洋钻探岩心库1处,高标准深水科考码头2处,多功能保障船1艘,将为“梦想”号运营提供有力保障。

    我国首艘大洋钻探船“梦想”号正式入列

    党的二十大报告提出,必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,站在人与自然和谐共生的高度谋划发展。近期召开的全国生态环境保护大会提出,以高品质生态环境支撑高品质发展,加快推进人与自然和谐共生的现代化。

    如何实现人与自然和谐共生的现代化?在守护绿水青山的N种方式中,科技创新的力量最不可或缺。

    为深入贯彻落实习近平生态文明思想,践行“山水林田湖草沙生命共同体”理念,近年来,国家地质实验测试中心充分发挥自身优势,立足于地学,针对矿山、农田、场地等水土污染与生态环境损毁,创建地球化学工程生态修复技术体系,建立一系列应用示范,取得了重要进展和成果。

    以地学方案解决赣南稀土矿山生态问题

    江西赣州是我国优势矿种离子吸附型稀土矿床的发源地,素有“稀土王国”之称。经历50余年的开发,赣南稀土矿山在为新中国建设立下汗马功劳的同时,对生态环境造成了破坏。

    据了解,赣南稀土开采经历了池浸、堆浸、原地浸提全过程,具有稀土矿区生态问题的典型代表性。江西赣州离子型稀土矿集区位于“南岭丘陵山地带”,有多条重要水系的源头,生态破坏可能影响周边乃至华东、华中、华南地区,生态安全战略意义重大。

    矿山生态修复是生态保护修复的重要内容。科研人员深刻地认识到,矿山生态修复绝不仅仅是复原受损地形、简单绿化,而是必须因地制宜、治标更治本。

    以形成典型生态问题的绿色解决方案为目标,2012年以来,研究团队依托“全国矿山地质环境综合调查与评价(国家地质实验测试中心)”项目以及“矿区土壤生态功能恢复技术”课题,分别在世界离子型稀土矿首发地及开采地赣南足洞废弃矿山及定南岭北矿区进行调查评价、修复技术研发与应用示范。

    针对离子型稀土矿开采后存在的典型生态问题,研究团队建立了障碍度评价模型,分析功能恢复障碍因子;研发了天然黏土矿物材料、复合生物炭材料、生物地毯材料、微生物菌剂材料等一系列土壤改良材料;提供了一套复配型保水保肥材料及三类分区植物配置模式;系统梳理总结了矿山生态修复经验技术,创新研发了稀土矿区土壤原位改良的“天然黏土矿物土壤重构-植被配置技术”“稀土矿区蓝莓修复技术”和“地球化学工程+生态袋柔性结构技术”等系列技术,形成了一套土壤改良、植被配置与土地增值开发为一体的综合修复技术;提出了适用于花岗岩发育区的废弃稀土矿山土壤-植被生态修复的地学综合解决方案。

    研究团队2014年在足洞废弃稀土矿山原地浸矿场建立了废弃稀土矿山生态修复综合示范基地,长期进行修复技术应用和科学研究。2021年,研究团队在定南县岭北废弃稀土矿山堆浸场地开展植被复绿,以及中草药和经果林种植示范,植被覆盖度达到75%以上,经果林亩均收入超过3000元。目前,足洞废弃稀土矿山生态修复综合示范基地已成为自然资源部助力赣州乡村振兴的一个“示范窗口”。定南岭北矿区把矿山综合治理和生态循环农业相结合,打造了废弃矿山治理的定南样板,为我国南方离子型稀土矿区构建绿色种养循环农业提供了经验参考。

    废弃稀土矿山修复前后对比图

    “修复后,矿区水土流失率从85%降至10%,氨氮污染程度平均下降10%,土壤有机质含量提高21%以上,植被覆盖率提高90%。与传统修复方法相比,修复成本降低了30%至50%。修复后,矿区土壤肥力由最低肥力提高至中等肥力水平,示范基地种植的高附加值的经济作物蓝莓亩产1500斤,每亩经济收入约3.5万元至5.0万元。经多年跟踪检测,蓝莓果实中有害元素含量远低于国家标准,且富含有益人体健康的多种营养元素。”科研人员用数字证明,相关成果在实现生态效益的同时,为当地生态修复产业发展和乡村振兴带来了新希望。

    对于下一步工作,科研人员表示,将开展不同类型稀土矿山生态修复技术攻关,建设南方离子型稀土矿生态修复示范区的“赣州样板”,进一步加强废弃稀土矿山增值利用技术在江西、广东、广西等地的推广应用。

    以改良技术助力张北盐碱地增产增收

    盐碱化被称为土地的“顽疾”。“春天白茫茫,夏天雨汪汪,十年九不收,糠菜半年粮”,一首民谣道出了盐碱地上种粮之难。我国盐碱地多,开发潜力大。破解盐碱地综合利用这个战略问题必须发挥科技创新的关键作用。

    2020年至2022年,国家地质实验测试中心在北京市西城区政府对口帮扶县——张北县组织开展了700平方千米的生态地质调查,取得明显成效。调查发现,张北地处北方干旱半干旱气候区,区内年均降水量300毫米,年均蒸发量1850毫米,蒸发量是降水量的6倍左右,加之季节性河流的多次丰枯,快速交替,表层土壤的水盐迁移运动以上运行为主,使得浅层土壤中盐碱离子无法随水淋滤进入深层土壤而富集于地表,是区域土壤盐渍化形成的重要诱因。

    针对张北地区土壤盐碱化特点,科研团队研究提出“根系微障-生物质炭”生态保护修复方案,在保水保肥、提高地力、“以肥代药”等方面效果显著。

    改良耕地与周边盐渍化耕地对比

    改良后作物

    所谓“根系微障-生物质炭”生态保护修复方案,是研究团队运用2018年自主研发的在重金属污染稻田改善土壤微环境取得显著效果的“根系微地球化学障”技术理念,针对张北盐碱地高盐、高碱、有机质与养分含量较低、质地疏松等问题,研发具有高有机质含量、高比表面积等特征的生物炭-天然矿物复合材料,在播种时期随种子和种肥施入作物根系土壤,通过构建“微型屏障”有效降低土壤pH值、提升土壤肥力、限制盐分在土壤-作物系统中的迁移转化、为微生物扩展生存空间,实现盐碱地“重茬”问题低成本、高效治理。

    据介绍,通过调查、研究和应用,实验测试中心与北京市西城区政府、河北省张北县人民政府和张北厚道养生盐碱地种植公司联合建立了张北盐碱地改良应用示范基地——生态修复示范基地,示范面积1100余亩,成功实现了盐碱土地改良。通过种植藜麦、甜菜、油莎豆等高附加值作物,产量产值均有明显提升,每亩增收均超过千元。张北县人民政府认为“系列成果为该县构筑现代农业体系、打赢脱贫攻坚战、推动乡村振兴战略实施等提供了强大助力。”2023年5月27日,河北省委书记、省人大常委会主任倪岳峰在该基地视察调研时强调,要进一步扩大盐碱地改造规模,提高盐碱地综合利用效率,把开展盐碱地综合利用摆上重要位置,充分发挥科技创新的关键作用,加大盐碱地改造提升力度。据了解,下一步,研究团队将在扩大张北地区盐碱地改造提升规模的同时,加大不同类型盐碱地改良和综合利用科技攻关力度,提出“品种-农艺-工程-产业”一体化盐碱地综合利用解决方案,为我国开展大面积盐碱地改造提供可借鉴的示范样板,服务国家粮食安全战略。

    以初心和使命做美丽中国建设者

    除了上述两处亮点,国家地质实验测试中心从20世纪90年代初即开始环境地球化学与生态保护修复研究,主持相关项目20余项,积累了丰富的经验。特别是在我国全面推进生态文明建设以来,国家地质实验测试中心承担了一系列有关生态环境修复的项目,开展生态修复技术研发与示范,并获得了令人瞩目的成绩:

    ——在江西德兴铜矿源头开展工作,将微生物技术应用到酸性矿山废水治理工作中,在保证处理效果的同时,考虑修复治理成本为企业增加收入,改善修复工艺,研发修复装置,取得了良好的效果;

    ——在江西赣州市,开展在产农田重金属污染修复工作,首创性提出“根系地球化学障”修复模式和技术,使稻米中镉去除率超过80%,显著降低修复参与人员的劳动强度和修复成本;

    ——在湖南湘潭,针对化工场地多重金属-有机污染物的复合污染土壤问题,提出了电动化-稳定化修复技术,为复合污染场地修复和复垦提供了经济高效的新型技术方法;

    ——在云南安宁,采用多层次植被搭配技术建立生态恢复示范区,实现矿山采空区植被快速恢复,实时监测生态参数,调整植被养护方案……

    纤纤不绝林薄成,涓涓不止江河生。

    随着一个个项目的实施、一项项新技术和材料的研发和应用,越来越多的成果从实验变成示范,把“白茫茫”变成“绿油油”,把满目疮痍变成绿意融融,把寸草不生变成姹紫嫣红。

    “其实,除了我们的技术支撑,这些成绩的取得也来自各方的支持和配合。”研究团队成员举例说,2020年“全国矿山地质环境综合调查评价”项目野外工作任务重、时间紧,项目组临时党支部积极与当地党支部对接,通过党建活动建立了良好的互助合作关系。赣南地质调查大队(现更名为:江西省地质局第七地质大队)第一时间派出10余名专业技术人员支援项目开展野外调查、取样等工作,并提供样品存放和加工场地。在赣州红色热土工作期间,项目组成员在不断提升业务水平的同时,收获了更多的精神财富,秉持理想信念、坚守初心使命、敢于担当作为。

    生态修复工作常常要面对恶劣的环境、艰苦的条件、棘手的问题,但当被问及如何面对与克服这些困难时,团队成员用朴素的话语道出了他们十足的信心和决心——“乐在其中,我们就是想把生态修复的文章写在祖国大地上。”

    生态修复,非一日之功。期待,在新时代新征程上,他们继续以科技创新为笔,为建设美丽中国书写高质量发展的“绿色答卷”。

    把生态修复文章写在祖国大地上
        返航途中,科考作业任务结束,科考队员们、船员们的船上生活相对轻松。“海六课堂”如期开讲。
        “每个航段都会有不同单位的科考队员来到海六参加科考工作,他们都是各个单位的精英,有博士、有教授,很多都是这个领域未来的翘楚,机会难得,所以我们想利用走航的时间,请他们就自己所专注的领域或自己的经历做一次讲课,既是一种学术交流也是一种生活调节。”船长蓝明华对海上课堂很重视。
        在大洋32航次结束科考任务返航途中的海上课堂里,来自广州海洋地质调查局、万里学院、厦门大学等单位的科研人员将大家带进了深海世界、带进了南极、带进了北极、带进了海洋微生物的生态圈里。
        来自广海局的邓希光博士,今年随着蛟龙号下潜至深海。他用图片和视频,向大家展现了深海生物的丰富多彩、我国海洋科技的进步,以及潜航员的工作环境、工作状态,独自翻跟斗的海参、机器人捡拾海底生物的灵活动作等都给大家留下了深刻的印象。
        来自浙江万里学院的熊尚凌老师,曾随雪龙号远赴南极。在“海六课堂”上,他向大家展示了南极科考队员的苦与乐,让常出大洋的在座科考队员们感同身受,又多了一种体验。
        有了南极,也有北极。厦门大学的胡王江博士,随科考船辗转北极圈。胡博士结合照片、音乐,展示了美丽的北极光、航程中的国别外交、下雪时年轻科考队员的青春笑脸、饭后飞机平台上的遛弯生活等等,让大家身临其境。
        来自国家海洋局第二研究所的研究员倪建宇则从专业角度,讲述了大洋32航次第3航段科考工作相关科研工作,向大家讲述了海洋环境研究的前前后后……
        讲座现场,每次都座无虚席。科考队员李琦说,“海六”上,很多人来自不同的单位、专业一般也不相同。像南极、北极、蛟龙号下潜这样的经历,就不是一般人都能亲身体会的了。通过他们的讲座,也就好像自己去过了一样。而且可以增长自己的见识和知识,了解其它专业方向的研究进展,而且大洋调查都是多学科、多专业性的,多听他们的讲座,对自己以后的工作也很有帮助。如果专门花时间来了解各专业知识的话 也没那个时间和精力。海六课堂上的讲座一般都是比较科普性的,一个小时的时间可能比自己花一天时间了解得都多了。
        科考队员杨永深为赞同。他说,平时很难这么多专业的人聚在一起。海六课堂可以让我们了解不同行业的知识,拓展知识面。
        首席科学家刘方兰说,这样的课堂还将继续。接下来,还将根据各人所长安排多次讲座。

    国家海洋局二所倪建宇博士作讲座


    航段首席邓希光教授作讲座


    科考队员正在聚精会神听讲座


    首席科学家刘方兰教授作讲座


    厦大胡王江博士作讲座


    浙江万里学院熊尚凌教授作讲座
    “海六课堂”开讲啦

    2019年7月6日-7日,自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所召开岩溶生态系统碳氮循环学术研讨会,来自南京师范大学、中国科学院、浙江大学、海南大学和岩溶所的7位专家、研究人员进行了学术报告。

    会上,南京师范大学地理科学学院蔡祖聪教授做了题为“气候-土壤-植物氮形态契合的生产和生态环境意义”报告,深入阐述了土壤氮循环与气候和植物之间的关系,提出应根据土壤氮转化特点和作物氮素吸收特性合理施用氮肥。中国科学院华南植物园莫江明研究员做了“南亚热带森林生态系统对氮沉降的响应与适应”报告,系统阐述了氮沉降对南亚热带森林生态系统植物多样性、固氮效应和水分的影响。浙江大学浙江大学环境与资源学院马斌研究员做了“基于网络视角的土壤微生物生态过程”报告,分析了不同气候区森林生态系统土壤微生物的地理分布模式以及微生物间相互作用对土壤功能的影响。中国科学院南京土壤研究所颜晓元研究员做了“农田氮肥去向的影响因素与高效利用原理”报告,分析了我国氮肥施用的农学价值和环境影响,提出了降低氮肥损失和提高氮肥利用效率管理措施。海南大学热带作物学院伍延正博士作了“不同施肥模式对热区稻菜轮作系统氧化亚氮和甲烷排放的影响”报告,阐述了热区水稻种植条件下如何合理施肥以及温室气体减排。岩溶所李强研究员做了“喀斯特断陷盆地盆-山结构的土壤微生物群落特征”报告,分析了断陷盆地不同海拔高度土壤微生物的分布特征及其影响因素。岩溶所朱同彬副研究员做了“岩溶区石灰性土壤氮转化特点”报告,评估了岩溶区不同土地利用方式下土壤氮转化过程变化及其影响因素。

    研讨会期间,部分参会专家和老师参观了中国岩溶地质馆和毛村野外试验基地,并就野外试验设计、采样等进行了交流与讨论。

    来自南京师范大学、中国科学院南京土壤研究所、中国科学院华南植物园、中国科学院亚热带农业生态研究所、浙江大学资环学院、海南大学、广西师范大学、桂林医学院、湖北省农业科学院植保土肥研究所、岩溶所等高校院所50余人参加会议。

     

     

    岩溶所召开岩溶生态系统碳氮循环学术研讨会

    4月26日,自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所在青岛组织召开了“深海极地沉积环境”研讨会。线下30余名科研人员参加会议,线上2千余人次通过“青岛海洋地质研究所”微信视频号观看了会议直播。

    本次会议邀请了南京大学、上海交通大学、同济大学、中国地质大学(武汉)、海南大学、中国科学院海洋研究所、中国科学院南海海洋研究所、崂山实验室等科研院所和高校专家,交流研讨深海极地沉积环境领域的相关理论、技术和应用等领域的最新进展。

    会议期间,与会专家围绕地球系统过程与全球变化主题开展学术交流,特别是“深海极端环境的原位探测与长期实验”“深海高压环境微生物生态系统”“晚全新世普林虫低值事件动力学探讨”“南大洋沉积物硅藻Al/Si记录的古海洋意义探讨”“末次间冰期偏心率驱动下的南极绕极流极南向迁移”“海水铅同位素记录中布容事件前后南大洋环流差异”等报告,为下一步深海极地探测及地质环境效应工作方向提供了很好的启发。会议取得积极的效果,与会人员反响强烈。

    本次学术研讨会进一步促进了深海极地领域的多学科交叉与融合,碰撞出更多的学术火花,催生更多的学术思想,将深海极地沉积环境研究推向更深层次,更好地为“海洋命运共同体”和海洋强国建设提供支撑服务。

    青岛海洋地质研究所成功举办首届“深海极地沉积环境...

    为有效遏制西南岩溶石漠化发生,我国实施了一系列退耕还林还草、人工造林等工程,极大地促进了石漠化治理,但目前仍存在植被恢复缓慢问题。石漠化恢复取决于土壤生物和植被重建,而这些过程易受到土壤养分的限制。土壤微生物调控着陆地生态系统中养分元素的循环。当土壤养分亏缺时,微生物会分泌相关酶以加快有机物的分解,释放所需养分。因此,通过研究涉及土壤养分转化的酶活性可以评估微生物生长的养分限制,一定程度解释石漠化区植被恢复缓慢的原因。然而,目前关于石漠化区造林后土壤酶活性的变化规律及其微生物生长的养分限制程度与驱动机制尚不清楚。

    中国地质调查局岩溶地质研究所科研人员调查了云南岩溶断陷盆地石漠化区不同造林年限后土壤中涉及碳氮磷元素转化的酶活性变化规律。研究发现,岩溶石漠化区造林初期土壤胞外酶活性低且微生物生长严重受氮限制。随着造林年限的增加,土壤酶活性提高且微生物氮限制程度下降。科研人员进一步测定土壤理化性质和氮转化过程速率发现,造林后土壤结构改善和有机质含量增加,促进了土壤氮获取酶的分泌从而加快有机氮矿化,产生更多的无机氮,有效减缓微生物生长的氮限制。该研究结果从土壤胞外酶活性及其计量比角度揭示了石漠化区土壤微生物生长的关键养分限制因子及其驱动机制,为政府制定石漠化生态修复策略、提升生态服务功能等相关政策提供了理论支撑。相关研究成果以Stimulation of organic N mineralization by N‒acquiring enzyme activity alleviates soil microbial N limitation following afforestation in subtropical karst areas为题,发表在国际权威土壤学期刊Plant and Soil。

    石漠化区造林后土壤酶活性和微生物养分限制的变化规律

    漠化区造林过程土壤酶活性和微生物养分限制研究取得新进展...

    12月18日,我国自主设计建造的首艘大洋钻探船正式命名为“梦想”号,在广州南沙下水试航。此举标志着我国深海探测能力建设和装备现代化建设迈出关键一步。

    自然资源部中国地质调查局聚焦自主设计建造国际领先大洋钻探船的目标,坚持自主创新与集成创新,与150余家参研参建单位密切协同,于2021年11月30日开工建造大洋钻探船,2022年12月18日实现船舶主船体贯通,2023年12月18日正式命名“梦想”号并试航,预计2024年全面建成。建成后,“梦想”号主要承担国家重大科技项目和国际大洋科学钻探任务。

    “梦想”号由中国船舶集团承担设计建造任务,总吨约33000,总长179.8米、型宽32.8米,续航力15000海里,自持力120天,稳性和结构强度按16级台风海况安全要求设计,具备全球海域无限航区作业能力和海域11000米的钻探能力。

    按照“小吨位、多功能、模块化”设计建造理念,“梦想”号突破十余项关键技术,完成多项国际首创设计,总体装备和综合作业能力处于国际领先水平。该船具有全球最先进的钻探系统,其中深水无隔水管泥浆循环系统(RMR)由我国自主研制,目前已实现400米级RMR研发从“0”到“1”的突破。建有全球面积最大、功能最全、流程最优的船载实验室,总面积超3000平方米,涵盖基础地质、古地磁、无机地化、有机地化、微生物、海洋科学、天然气水合物、地球物理、钻探技术九大实验室,配置世界一流的磁屏蔽室、超净实验间和全球首套船载岩心自动传输存储系统,可满足海洋领域全学科研究要求。建有全球规模最大、最先进的科考船综合信息化系统,由弹性网络、云数据服务、综合调度、作业监控、实验室管理等九大子系统组成,采用超融合、云服务、数据中台、数字孪生等关键技术,全船覆盖超20000个监控点,可实现钻采作业全过程监测、科学实验智能协同。

    此次试航的主要目标是验证动力系统功能。“梦想”号配置了最新一代30兆瓦闭环环网电站,全球首次同时将蓄能技术和闭环电网应用于DP-3级动力定位系统,船舶经济性和可靠性大幅提升,节约能耗超过15%。

    据了解,“梦想”号配套的钻探保障船、码头、岩心库等已全部投入使用。钻探保障船“海洋地质二号”作为国内首艘由海工船改造的科考船,具备伴随“梦想”号进行全球航行作业能力,还可独立开展海工作业和海洋科考,曾完成我国首套海洋漂浮式温差能装置海试等多项重要任务,海上工作近500天。南部码头、北部码头是我国首次建成的深水科考码头,可为“梦想”号运营提供强大岸基支持。世界一流大洋钻探岩心库设置常温、4℃、-20℃、-80℃和-196℃五级不同温度存储条件,可满足不同样品储存需求,可储存累计长度45万米的岩心样品,是全球储存能力最大的大洋钻探岩心库。

    大洋科学钻探被誉为海洋科技领域的“皇冠”,“梦想”号具有国际领先的大洋科学钻探能力,承载着全体中华儿女加快建设海洋强国的共同梦想,承载着全球科学家“打穿莫霍面、进入上地幔”发展地球系统科学的共同梦想,承载着全人类开发地球深部资源的共同梦想,建成后将成为保障国家能源安全的“国之重器”、支撑海洋强国建设的“核心利器”,为天然气水合物勘查开采产业化提供重要装备保障,有力支撑我国实施大洋钻探国际大科学计划,提升“深海进入、深海探测、深海开发”能力。 

    我国首艘大洋钻探船正式命名试航

    为深化学科服务,发挥地学文献中心支撑工作职能,12月6日,中国地质调查局地学文献中心咨询服务室主任李淑英、期刊编辑室主任刁淑娟、助理研究员雒毅一行3人赴中国地质科学院岩溶地质研究所调研并开展院士咨询服务。

    地学文献中心近年来把文献资源建设与服务作为各项工作的出发点和落脚点,高层次院士咨询服务更是文献中心咨询服务工作的重心和未来工作方向。本次院士咨询服务是对袁道先院士信息推送服务的回访,袁道先院士对咨询服务室半年来对其研究领域的信息文献推送服务表示满意,认为推送内容丰富并很及时,态度认真,对其研究起到了一定的帮助作用。最后袁院士对地学文献中心的服务提出了进一步的要求:结合国家碳排放战略,及时关注涉及碳汇、碳储、碳循环及全球气候变化相关的科学、技术进展,如我国关于水库碳汇调查;新型城镇化建设;清洁能源计划对碳排放的影响;微生物的碳汇问题;深部岩溶的碳汇问题;配合国家碳排放战略谈判等。

    李淑英主任、刁淑娟主任针对岩溶所承担的“岩溶地区水文地质环境地质”工程进展及取得的阶段性成果进行了调研。岩溶所副所长蒋忠诚、“岩溶地区水文地质环境地质”工程首席夏日元、二级项目负责人、博士生导师曹建华,以及岩溶所科技处和《中国岩溶》编辑部的相关同志出席了会议。在调研的过程中,李淑英主任向岩溶所详细介绍了地学文献中心的资源建设情况,并在与岩溶地质研究所工程首席及二级项目负责人沟通中发现,他们在地下岩溶探测方法、国外碳酸盐岩中的油气、岩溶地区生态技术、岩溶地区石漠化治理等方面有一定的文献资源需求。刁淑娟主任对《中国地质调查》的办刊宗旨、期刊的定位、论文的选择进行了介绍,并对新开辟的“本期特约稿件”栏目及组稿方向进行了宣传。双方就地质调查成果的宣传、学术论文的编写等方面进行了研讨,并达成了将岩溶所承担的“岩溶地区水文地质环境地质”工程的相关研究进展和成果以专刊或专栏的形式发表在《中国地质调查》上的合作意向。

    地学文献中心馆藏资源周到的服务得到了岩溶所的一致好评。多位参会领导表示希望地学文献中心继续扩大服务范围和优质服务模式,为科研人员提供方便快捷的文献支撑,使资源得到充分利用,发挥地学文献中心的作用,进一步为地质科研战略行动助力。

     

     

     

     

    地学文献中心人员在岩溶地质研究所调研

        

     

     
    深化学科服务支撑工作 助力科研突破
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