3月4日,刚刚开完晨会的刘刚,还来不及跟同事们打声招呼,便急匆匆地离开了会议室,驱车赶往了距离日常办公地点十多公里外的“煤炭开采水资源保护与利用”全国重点实验室神东基地。
这一天,基地的实验室里要开展一次煤炭开采对地表损伤的大型相似模拟试验。尽管在前一天已经对模拟试验平台进行过全面的系统调试,但为了确保试验结果的准确性,刘刚还是趁着试验开始前的空当,再次对平台做了一次细致的检查。
图为刘刚正在调试试验平台
这座体型庞大的“煤炭开采地表生态减损与修复”试验平台,是全国首台能够通过模拟井下真实采煤作业场景,进而揭示煤炭开采对地层扰动规律的相似模拟试验平台。它也是刘刚自入职神东以来,参与设计研发的第二座相似模拟试验平台。另一座,就是位于它“身”旁,能够模拟风蚀、水蚀和不同开采条件导致地层裂缝发育规律和水土流失规律的“水蚀、风蚀、沉陷”一体化模拟试验平台。这两座试验平台的建设投用,为神东矿区的生态环境治理和修复技术体系提供了宝贵的理论依据。
图为刘刚向相关人员传授土壤构成知识
虽然是一名科研工作者,但是像今天这样身着白大褂,在实验室里操作各种先进设备和精密仪器的形象,却只是刘刚日常工作中一小部分。更多的时间里,他总是套着那身有些褪色的粗布工作服、扛着铁锹,穿梭于矿区的山林和地层之间,为研究工作做土壤采样和环境观测工作。
他总说:“科研工作其实并没有想象中的那么‘高、大、上’,脑力和体力对于我们同样重要。”
神东矿区,是我国2亿吨级煤炭生产基地。然而,这里曾因重度缺水和生态脆弱,一度形同荒漠。过去的40年里,神东坚持边开发边治理,运用一系列创新模式与技术,成功将矿区从沙漠变为了绿洲,而促成这一惊人巨变的奥秘之一,就藏在刘刚研究的土壤里。
虽然矿区的土壤看起来都差不多,但其实不同区域或不同埋深的土壤在酸碱度、粒径和所含的微量元素上都有着很大的区别,而这些差异性指标也就是土壤的理化特性,它们也是决定土壤是否适合生长植被,又或者适合生长哪些植被的关键因素。
图为刘刚在实验室里做土壤分析检测
这些土壤理化特性数据就如同一项项体检结果,能够精准反映出土壤的“健康”状况。
不久前,种植于神东布尔台煤矿采煤沉陷区的一千多棵樟子松,在脱离人工培育后不久,便出现了针叶枯黄的缺水症状。当相关人员进行实地调查时,发现这片松林的地表土壤非常湿润,可唯独樟子松根系附近的深层土十分干燥,几乎不含任何水分。“水去了哪里”,成了萦绕在众人心头的谜题。
前来协助调查的刘刚很快便发现了问题的根源,因为他经常对这片区域的土壤进行采样分析,十分了解这里的土壤理化特性,所以第一时间就想到了是因为土壤粒径过大,无法有效锁住水分,才是导致樟子松缺水的根本原因。
为了验证自己的观点,刘刚再次对樟子松林的土壤进行了多次取样分析。结果均证明,这片区域的深层土粒径要明显大于浅层土和地表土。结论被证实后,刘刚提出了尽快对樟子松进行重新栽种,并在种植时将深层土混入地表土的整改方案。同时,他还建议降低种植密度,以减少相邻植株对养分的竞争。他的这些建议在被采纳和证实后,被编入了相关规范的更新条款中。
图为刘刚在户外做植被多样性监测
凭借着对科研工作的无限热情,刘刚不但练就了为土“把脉”的本领,也积累了向更深层次科研领域攻关的理论知识和实践经验。如今,他和自己科研团队参与了多项国家级重大课题和重点科研项目的攻关工作,成功构建了神东矿区生态植被数据库、覆岩扰动破坏预测模型和“三力”侵蚀数学推演模型,为矿区生态减损与修复技术理论体系的建立奠定了扎实的基础。
在开发建设的四十年历程中,无数像刘刚一样的神东人始终坚持践行开发与治理并重的方针,在不断探索中,逐步形成了建立苗圃、分片治理、分步实施的生态治理技术和“五采五治”“三期三圈”生态环境防治模式,累计实施生态治理558平方公里,将矿区的植被覆盖率由初期的3%提高到65%以上,生物多样性综合评价达到良等级以上,破解了在荒漠化地区大型煤炭基地开发建设中进行生态保护的世界性难题。