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希柔故事会第期第七节
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#沈阳[超话]# #东北黑土地有多珍贵# 【沈阳站:三十年黑土地观测积累终“变现”】金秋时节,东北各地的玉米陆续进入成熟期。位于沈阳市西南郊区的辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站(简称沈阳站)也在为秋收做准备,收割、测产等一系列工作正在有序进行。

沈阳站依托中国科学院沈阳应用生态研究所(简称沈阳生态所)建设,这里有一群科研人员长期扎根于此,并利用长年定位观测的数据和研究成果,向外输出技术,帮助当地农户用好、养好东北黑土地。

亲力亲为的老站长

早在20世纪50年代,中国科学院林业土壤研究所(沈阳生态所前身)就陆续建立了一些野外观测站点,散布在黑龙江、吉林、湖南等。由于历史原因,20世纪70年代后没有再建设农业试验站。

1986年,时任研究所副所长沈善敏建议建一个农业实验站,并得到时任所长高拯民的支持。沈善敏提出建农业实验站的一个主要原因是顺应学科发展的需求。他提出,实验是解开科学谜团、创新应用技术最有效的途径和方法,而短期租地开展试验很难保证试验环境稳定与设备安全,重视和践行生态学实验需要有一处能开展此类实验研究的场所。

辽河平原农业发达、城市集聚、经济繁荣。然而,高投入农业和工业污染也给本区域农业持续发展带来一系列亟待解决的生态环境问题,如土壤、水体污染风险,过度开采导致地下水位持续下降,农业经济结构单一,不重视农业有机废弃物综合利用、施肥全靠化肥等。

“我们需要建立一个稳定的试验基地,通过开展长期持续的研究和探索来解答这些问题。”沈善敏是沈阳站第一任站长。他为沈阳站的建设投入了全部的心血,从建站筹划、选址到布局规划等,每一步都亲力亲为。

当年在为沈阳站作站区设计时,沈善敏带领团队跑遍了沈阳周边农区,最终选定现在的站址。他还亲自做平面规划——哪儿盖房子、哪儿建道路、哪里规划为试验区等。他对建设一个野外台站的功能需求有着深刻的认识,这也是基于他在洛桑试验站的工作经历以及多年野外工作经验的积累。

沈阳站经历了选址、征地、规划和建设期后,1989年首批进入中国科学院生态系统研究网络(CERN),1990年正式投入使用,2005年入选国家野外科学观测研究站。

“建站伊始,老站长沈善敏先生亲自设计布置的多个长期田间试验已经成为了沈阳站‘镇站’的科研资源。”沈阳站现任站长陈欣告诉《中国科学报》,“沈阳站最初的台站布局规划沿用至今,仍可满足基本科研、生活需求。”

关注辽河平原多种生态要素

沈阳站的地理位置十分重要,不仅位于辽河平原中心地带,还处于国际地圈生物圈计划(IGBP)规划的两条观测断面的交叉点上。

陈欣向记者介绍,IGBP规划的全球陆地观测断面在我国境内只有两条样带,一条是北起黑龙江南至海南岛,代表湿度相同热量呈梯度的样带,另一条是沿北纬42~44度纬线的东西湿度梯度样带,两条样带的交叉点差不多就是现在沈阳站的位置。

沈阳站这一地理优势,为其长期观测辽宁黑土地创造了条件。辽宁省拥有典型黑土的面积约为2800万亩,占东北黑土区耕地面积的10.07%,主要分布在辽河平原区和东部低山丘陵区,是全省重要的优质粮和绿色农产品生产基地。

根据农业农村部划定的范围,辽宁省黑土地保护利用重点县包括新民市、辽中区、康平县、法库县、海城市、台安县、抚顺县、清原满族自治县、本溪满族自治县、凤城市、宽甸满族自治县、灯塔市、辽阳县、开原市、铁岭县、西丰县、昌图县等17 个县(市、区)。

今年,中国科学院吹响了“黑土粮仓”科技会战的号角,沈阳站作为一个关注农田生态系统的野外观测站,在黑土地利用与保护工作中发挥了重要作用。自建站以来,沈阳站即开始建立水、土、气、生监测体系,并随着科技进步与科研需求变化,不断增加与更新监测设备,完善监测指标体系,积累了大量有效数据。

陈欣说:“这些数据体现了30年来辽河平原农业生态系统中多种要素的变化情况,包括气温、地温、地下水位等重要环境因素的变化,为中国科学院‘黑土粮仓’科技会战实施方案的拟定提供了有力的理论与数据支持。”

在保护与利用黑土地中“变现”

作为中国科学院“黑土粮仓”科技会战中技术攻关与示范任务的技术依托,沈阳站布设了很多长期定位试验,提出了相应的技术理论体系,比如养分水分循环长期观测实验平台、缓/控释尿素肥料施用长期定位试验、不同肥力制度长期定位试验等。

沈阳生态所保护性耕作团队负责人张旭东是沈阳站的前任站长(2005—2015年),他带领团队通过对东北黑土地的长期定位试验和图像采集发现,同样深度的土壤,实施保护性耕作的颜色明显深于普通地块。这是因为保护性耕作使土壤有机质含量提高,整个土壤特性得到了明显改善。

沈阳站自2007年开始谋划黑土地的保护与合理利用。张旭东为解决东北中部地区水土流失和土壤退化问题,在吉林省梨树县(沈阳站研发基地)开展了以玉米秸秆覆盖免耕生产技术为核心的保护性耕作研究。结合已有的研究基础,在分析总结美国、加拿大等国免耕栽培技术的基础上,张旭东团队研发出适合我国国情的保护性耕作技术,建立了玉米秸秆覆盖全程机械化种植模式。

这里的保护性耕作技术是一种以农作物秸秆覆盖还田、免耕播种为主的现代耕作技术体系。张旭东介绍,通过秸秆生态循环利用,调控土壤综合功能,明确黑土退化的控制因素及保护利用机制,实现秸秆归还的固碳育土、抗旱保墒、减肥增效作用,遏制水土流失、根治土壤退化,促进土壤生产和生态功能的提升。

目前,张旭东团队创建的肥料减施+秸秆覆盖的“梨树模式”模式累计推广5000万亩,实现经济效益150亿元。他还牵头成立东北黑土地保护与利用科技创新联盟,在东北四省区布局建立保护性耕作技术示范基地近百个,其中约50%基地被确定为省或县高标准保护性耕作示范田。

记者获悉,基于沈阳站长期田间试验研究成果研发的系列稳定性肥料产品已经实现产业化,增产效果明显。为此,沈阳生态所牵头建立了稳定性肥料产业技术联盟,并与48家骨干企业合作,年产规模突破150万吨,年销售额约42亿元,市场占有率80%。

陈欣透露,当前,沈阳站现有的部分功能及支撑能效已到平台期。

“如何服务国家战略,满足国家对农业绿色发展的需求,以应对新形势下农业生态系统不断涌现的新的科学问题,是沈阳站现阶段努力的方向。”陈欣说。@中科院之声 https://t.cn/A6Id3OM9

首次应用“循环设计”,聚焦“再思考、再精减、再利用、再回收”四大原则
概念车基于循环经济打造,100%使用再利用材料和100%可回收
独特的设计风格与极简主义哲学展望未来豪华设计
(慕尼黑/北京)9月6日,宝马集团亮相2021德国国际汽车及智慧出行博览会(IAA),带来BMW i 循环概念车(BMW i Vision Circular)的全球首发,展望2040年,专注于可持续与豪华出行的紧凑车型。这款概念车的设计全面应用了循环经济的原则,实现100%使用再利用材料和100%可回收,从而将宝马集团致力于打造“绿色电动汽车”的愿景再次推进一步。

宝马集团董事长齐普策表示:“BMW i 循环概念车(BMW i Vision Circular)展示了宝马集团在可持续出行方面所进行的全面而细致的思考,代表了我们在循环经济领域的努力。宝马集团在生产中使用资源的效率已经非常高,我们希望将这种优势延伸到产品生命周期的各个阶段。这不仅将对保护环境做出贡献,也能保障公司未来的长期发展。‘新世代’(DIE NEUE KLASSE)车型将在可持续发展方面迈出一大步;今天的概念车并不是对‘新世代’车型的展望,但其可持续和循环理念一定会贯穿其中。”

“生来可持续”——宝马集团循环设计四大原则

宝马集团设计高级副总裁霍伊顿克表示:“在设计这款概念车的过程中,我们始终考虑的是材料的可循环和可持续。因此,BMW i 循环概念车(BMW i Vision Circular)带来众多创想,将可持续发展与一种全新而充满激情的

宝马集团计划于2025年开始推出‘新世代’车型,车型系列将主要有三大特征:完全重新设计的IT和软件架构、全新一代高性能电力驱动系统和电池、以及贯穿整个车辆生命周期的全新可持续理念。

设计美学相结合,我们称这种理念为‘循环设计’。”随着BMW i 循环概念车(BMW i Vision Circular)的亮相,宝马集团提出基于循环经济的“再思考、再精减、再利用、再回收”四大指导原则,为公司的未来路线乃至汽车行业的发展方向提出新的思考方式。

再思考:以全新的方式考虑产品工艺、制造流程和每个部件所发挥的功能,然后进行精减或者重新设计,以满足材料的循环使用。
再精减:持续贯彻BMW i品牌哲学中的极简主义,减少零部件、材料种类和工艺流程的数量。概念车完全摒弃了车漆、真皮和铬,并引入生物基原材料以减少对环境的影响,缩小碳足迹。
再利用:未来可持续的产品将提供更长的使用寿命,并一直保持丰富而充满乐趣的体验。概念车使用“悦合”智能设计,让用户可以便捷地对车辆进行焕新,始终保持新鲜感。
再循环:在产品设计中优先使用再利用材料,并为回收进行优化。为此,车辆尽可能使用单一材料,并可简单拆解,避免粘合或者复合材料。“悦合”智能设计同样令车辆焕新变得更加简便。
以创新迈向未来,聚焦循环经济的车身设计

BMW i 循环概念车(BMW i Vision Circular)的设计借助循环设计的原则,传达出未来主义的美学设计风范。根据“再思考”和“再利用”原则,零部件数量被大大减少。前脸取消了镀铬与边框,BMW品牌经典的双肾型格栅与双圆头灯元素以非常艺术的方式合二为一,并以数字化动画的方式展现。车身材质使用再利用铝材料,经阳极氧化处理为浅金色,避免了车漆的使用;BMW标识以打磨的方式呈现在的前脸上,而无需另外添加独立标识。

车辆采用了一体式的设计,车身姿态非常动感;纯电力驱动系统让概念车在车身长度仅4米的情况下,依然能够为用户提供宽敞的内部空间。四个车轮居于车身的四角,轮胎采用的蓝色橡胶由经过认证的可持续天然橡胶制成,并添加彩色再生橡胶颗粒,创造出有趣的水磨石效果。轮毂的设计同样精减,镂空的中心与更封闭的外围表面可以在冷却刹车盘的同时,保证其整体的空气动力学性能。车轮中心的“悦合”标识则彰显出其智能设计。

车尾采用了热处理钢,其蓝紫色的表面与车身色彩形成引人注目的渐变效果,而两种金属材质保持相对独立,有利于回收再利用。尾灯等其他显示表面均被融合到深色的玻璃尾门中,与前脸遥相呼应。车辆停驻时,玻璃表面仅有扁平化设计的BMW标识清晰可见;车辆开启后所有的功能性灯光元素与前脸上的线条图案都会被相应激活。

兼顾豪华与可持续,内饰设计以用户为本

BMW i 循环概念车(BMW i Vision Circular)内部营造出豪华的氛围,而其可持续的材料与制造工艺则彰显出对环境和地球资源的负责任态度。因此,概念车的内部设计在这两个因素的作用下显示出耐人寻味的美学效果,探索未来循环经济和材料选择方面的可能性。在尽可能使用单一材料之余,BMW i 循环概念车(BMW i Vision Circular)还应用了智能而巧妙的创新技术将不同的材质和零部件连接在一起,让后续拆解和回收变得更加便捷。为进一步减少材料的浪费,所有的零部件都将使用增材制造等工艺进行精确匹配,减少废料的产生,而多余材料可以系统性地回到材料循环当中。

车内四个独立座椅的织物表面由再利用塑料制成,提供类似于天鹅绒的质感。座椅边框由浅金色的铝制成,整个座椅通过一根绳子进行“悦合”,因而让金属与织物可以轻松分离,分别再循环。座椅下方采用了单柱基座,可以前后移动;这进一步增加了车内乘客的腿部空间。

方向盘由再利用木粉以3D打印方式制造,其中的木粉让方向盘看起来自然而温暖,在减少材料和零部件的同时,让其成为连接过去与未来的结点。车顶天窗采用了两块轻薄的面板,通过滑动调节遮阳效果,这种创新的设计无需新的电子元件或技术就可以实现极佳效果。车内C柱隐藏的阅读灯则是“再利用”原则的例证——在BMW iX上回收的iDrive旋钮在这里迎来“第二次生命”。


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