王克林 陳洪松 曾馥平 岳躍民 張 偉 付智勇

中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究站 長(zhǎng)沙 410125

我國(guó)西南喀斯特地區(qū)既是全球碳酸鹽巖集中分布區(qū)面積最大（54 萬(wàn)平方公里）、巖溶發(fā)育最強(qiáng)烈、人地矛盾最尖銳的地區(qū)，也是景觀類型復(fù)雜、生物多樣性豐富、生態(tài)系統(tǒng)極為脆弱的地區(qū)。地處長(zhǎng)江、珠江上游生態(tài)安全屏障區(qū)，西南喀斯特地區(qū)也是我國(guó)最大面積的連片貧困區(qū)域（據(jù) 2014 年國(guó)家公布的 592 個(gè)貧困縣中有 246 個(gè)分布在西南喀斯特地區(qū)），占全國(guó)貧困縣總數(shù)的 42%）。受地質(zhì)背景制約，喀斯特區(qū)域成土速率慢，地表土層淺薄且分布不連續(xù)；獨(dú)特的地表-地下二元水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致水文過(guò)程變化迅速，水土資源空間分布不匹配；植被具有喜鈣、耐旱、石生的特性，高強(qiáng)度人類活動(dòng)導(dǎo)致植被破壞后較難恢復(fù)，水土流失加劇，以石漠化為特征的土地退化嚴(yán)重[1,2]。

為有效治理喀斯特生態(tài)環(huán)境，國(guó)家先后在喀斯特地區(qū)實(shí)施了天然林保護(hù)、退耕還林、石漠化綜合治理、坡耕地水土流失治理、異地扶貧開(kāi)發(fā)、珠江防護(hù)林等一系列生態(tài)建設(shè)工程，特別是國(guó)務(wù)院 2008 年批復(fù)了《巖溶地區(qū)石漠化綜合治理規(guī)劃大綱（2006—2015 年）》，2012 年又批復(fù)了《滇黔桂石漠化片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅(jiān)規(guī)劃（2011—2020 年）》，進(jìn)一步加快了石漠化治理步伐。據(jù)國(guó)家林業(yè)局 2012 年發(fā)布的第二次石漠化監(jiān)測(cè)公報(bào)顯示，我國(guó)土地石漠化整體擴(kuò)展的趨勢(shì)已得到初步遏制，由過(guò)去持續(xù)增加轉(zhuǎn)為“凈減少”，但石漠化防治形勢(shì)依然嚴(yán)峻。中共中央、國(guó)務(wù)院《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見(jiàn)》明確指出“繼續(xù)推進(jìn)石漠化綜合治理”，國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要也明確提出“提升西部生態(tài)安全屏障功能、推進(jìn)石漠化區(qū)域綜合治理”。中科院環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究站（以下簡(jiǎn)稱“環(huán)江站”）作為國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，近 20 年的長(zhǎng)期野外觀測(cè)研究為喀斯特地區(qū)石漠化綜合治理與區(qū)域脫貧提供了重要科技支撐。

1 發(fā)現(xiàn)喀斯特坡地二元水土流失特征，地表產(chǎn)沙少，但人為干擾加劇侵蝕，通過(guò)改進(jìn)或校正提升了喀斯特地區(qū)土壤侵蝕模型模擬精度

1.1 坡面降雨產(chǎn)流機(jī)制

大型徑流小區(qū)定位監(jiān)測(cè)表明，坡面地表產(chǎn)流少（徑流系數(shù) <5%），主要受控于土壤-巖石空間分布[3]。通過(guò)開(kāi)挖大型斷面（深 4 m），基于模擬降雨（40—120 mm/h），進(jìn)一步證實(shí)坡面水文過(guò)程以地下水文過(guò)程（包括土壤-巖石界面壤中流、表層巖溶帶蓄水、深層滲漏）為主（占降雨 70% 左右，圖 1）。坡面地表徑流僅在降雨強(qiáng)度高時(shí)出現(xiàn)且產(chǎn)流量少（2%—15%），起始產(chǎn)流時(shí)間與壤中流基本一致，地表產(chǎn)流表現(xiàn)為蓄滿產(chǎn)流機(jī)制，而壤中流具有優(yōu)先流的特點(diǎn)；表層巖溶帶具有很強(qiáng)的水文調(diào)蓄功能，其變化幅度主要受控于表層巖溶帶結(jié)構(gòu)和前期含水量，而受降雨強(qiáng)度的影響較小[4,5]。結(jié)合探地雷達(dá)探測(cè)，發(fā)現(xiàn)“土壤-表層巖溶帶”展現(xiàn)出由植物根系-土壤填充物-巖溶裂隙管道-碳酸鹽巖基質(zhì)共同耦合交織的復(fù)雜三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征，并初步揭示了填充裂隙的生態(tài)水文功能取決于土壤（或填充物）的性質(zhì)及其剖面分層特征；填充裂隙可為旱季植物提供部分水源，但并非都是水文-侵蝕過(guò)程快速通道[6,7]。

圖 1 不同起始邊界條件下喀斯特坡面土壤-表層巖溶帶系統(tǒng)水量平衡

1.2 小流域水文過(guò)程及其模擬

在地表地下水系比較封閉的喀斯特小流域，發(fā)現(xiàn)洼地土壤層發(fā)揮阻滯和平緩下伏巖石帶補(bǔ)給地下水過(guò)程的主要作用；表層巖溶帶具有較高的水分蓄持能力和對(duì)快速水文過(guò)程的延緩功能，在小流域水循環(huán)中扮演著過(guò)渡帶和緩沖帶的角色[8,9]。通過(guò)對(duì)小流域出口流量的監(jiān)測(cè)與模擬，評(píng)估了改進(jìn)的 Maillet、Mangin、Boussinesq 三種模型的適用性，并利用衰減系數(shù)估算了含水層不同介質(zhì)的有效孔隙度及儲(chǔ)水能力，發(fā)現(xiàn)將含水介質(zhì)分為管道、裂隙、基質(zhì)的改進(jìn)的 Maillet 模型對(duì)小流域出口流量擬合精度最高，可用于小流域水文過(guò)程模擬。小流域水文過(guò)程迅速，含水層在衰減初期的 20 h 內(nèi)排出約 60% 的水量；管道系統(tǒng)雖然發(fā)育程度不高，但連通性好，仍然是重要的排水介質(zhì)（排水量占 25%）[10]。對(duì)于地表和地下水系相對(duì)開(kāi)放且坡面垂向裂隙發(fā)育的石灰?guī)r小流域，利用 LSSVM 支持向量機(jī)、BP-ANN 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和狀態(tài)空間模型對(duì)表層巖溶泉泉水流量進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)采用降雨量和相對(duì)濕度的狀態(tài)空間方程模擬精度最高[11]。

1.3 水土流失/漏失過(guò)程及其模擬

基于坡面大型徑流小區(qū)定位觀測(cè)與峰叢洼地小流域同位素估算，發(fā)現(xiàn)喀斯特坡面地表土壤侵蝕產(chǎn)沙模數(shù)以微度（＜50 t/(km2·a)）為主，但人為干擾會(huì)增加地表侵蝕產(chǎn)沙量（100—300 t/(km2·a) ），并顯著降低土壤養(yǎng)分含量[3,12-14]。通過(guò)分析銫同位素（137Cs）及土壤有機(jī)碳在喀斯特裂隙中的剖面分布特征，證實(shí)了巖石裸露率高的耕地土壤顆粒隨降雨沿地表負(fù)地形有呈向地下流失的趨勢(shì)，但地下漏失主要發(fā)生在與地下河聯(lián)通的落水洞或管道中[15]。研究結(jié)果為西南喀斯特地區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和水土流失綜合治理方案的制定提供了重要參考依據(jù)。并通過(guò)修正模型關(guān)鍵算法，提升了傳統(tǒng)基于地表徑流沖刷的土壤侵蝕模型（RMMF 和 RUSLE）在喀斯特峰叢洼地小流域水土流失過(guò)程模擬的適用性（與137Cs 定量轉(zhuǎn)換模型結(jié)果非常接近）[13,14]，進(jìn)而推廣到喀斯特縣域水土保持功能評(píng)估并取得很好效果[16]。定量評(píng)估了西南喀斯特區(qū)大壩有效調(diào)控面積對(duì)其流域攔沙功效的影響，發(fā)現(xiàn)流域內(nèi)大壩有效控制面積比例越大，減沙速率越強(qiáng)，呈現(xiàn)正對(duì)數(shù)關(guān)系[17]；同時(shí)發(fā)展了基于自相關(guān)理論的狀態(tài)空間模型對(duì)不同喀斯特流域的月輸沙量進(jìn)行預(yù)測(cè)，解決了“地表-地下”雙層空間開(kāi)放水文系統(tǒng)喀斯特流域月尺度輸沙量變異性大且不易預(yù)測(cè)的難題[18]。

2 揭示了人為干擾對(duì)喀斯特退化生態(tài)系統(tǒng)的影響及其作用機(jī)理，闡明了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)演替過(guò)程中植被-土壤耦合變化規(guī)律

喀斯特生態(tài)系統(tǒng)受地質(zhì)背景制約，高強(qiáng)度人為干擾是我國(guó)喀斯特生態(tài)系統(tǒng)退化的主要原因。目前，我國(guó)大部分喀斯特地區(qū)的植被為次生的矮林和灌草叢，甚至退化為石漠化山地[19,20]。研究發(fā)現(xiàn)，人為干擾是坡面和小流域尺度喀斯特土壤養(yǎng)分和水分格局存在特殊的“空間倒置”現(xiàn)象的主要原因，未受人類擾動(dòng)影響的原生林生態(tài)系統(tǒng)的土壤養(yǎng)分和水分則表現(xiàn)出與非喀斯特地區(qū)相似的“洼積效應(yīng)”（圖 2）[21,22]。區(qū)域尺度上，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了景觀格局隨人為干擾強(qiáng)度變化也呈現(xiàn)出顯著的梯度分異特征[23]。人為干擾導(dǎo)致的植被破壞影響了喀斯特土壤-植被系統(tǒng)的物質(zhì)、能量平衡，誘發(fā)了土壤-植被系統(tǒng)的逆向演變，導(dǎo)致水土流失加劇，灌叢被人為開(kāi)墾為耕地后，喀斯特石灰土表層有機(jī)碳更易流失，也加劇了地表侵蝕產(chǎn)沙量及土壤的垂直漏失[24-26]。同時(shí)，人為干擾造成了喀斯特植被群落結(jié)構(gòu)和凋落物歸還質(zhì)量的變化，有機(jī)質(zhì)凈礦化速率升高，增加了土壤養(yǎng)分的流失風(fēng)險(xiǎn)[27]。對(duì)微生物而言，人為干擾造成了土壤微生物利用底物和微生境的改變，使生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物熵和脲酶活性增強(qiáng)，土壤中變形菌急劇減少；同時(shí)造成了氨氧化菌和纖維素分解菌豐度增加，固氮菌豐度減少，不利于土壤碳氮固持[24]。

圖 2 喀斯特特殊侵蝕過(guò)程導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的 空間倒置

基于退耕演替序列（包括耕地、草叢、灌叢、次生林和原生林，其中耕地和原生林作為對(duì)照樣地）研究了喀斯特土壤總氮（N）的累積及影響因素，發(fā)現(xiàn)退耕后表層土壤總氮較快累積，0—15 cm 土層總氮累積速率約為12.4 g N·m-2·yr-1，經(jīng)過(guò) 70 年左右可接近原生林水平[28]?；谥参锶郝淙~片 N/P 比及土壤比均表明草叢階段受氮限制，但恢復(fù)中后期（灌叢、次生林與原生林）氮循環(huán)過(guò)程逐漸開(kāi)放，受磷（P）限制[28,29]。探討了演替過(guò)程中生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分限制的消減機(jī)制，發(fā)現(xiàn)先鋒灌木和喬木通過(guò)草酸分泌激發(fā)微生物和 NAG 酶活性，進(jìn)而促進(jìn)土壤氮循環(huán)及氮有效性、消減氮素障礙[30]。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)喀斯特森林土壤的初級(jí)氮礦化、初級(jí)硝化、硝態(tài)氮異化還原為銨態(tài)氮（DNRA）和硝態(tài)氮固持速率均顯著高于非喀斯特森林，且喀斯特森林土壤的初級(jí)硝化速率（GN）與銨態(tài)氮固持速率（GAI）的比值遠(yuǎn)高于 1，但非喀斯特森林土壤 GN/GAI 比值與 1 無(wú)顯著差異，進(jìn)一步說(shuō)明喀斯特森林土壤不受氮限制，但相鄰的非喀斯特森林土壤則受氮限制[31]。在區(qū)域尺度上研究發(fā)現(xiàn)退耕后土壤總氮的快速累積，也相應(yīng)促進(jìn)了土壤有機(jī)碳的快速累積，退耕后0—15 cm 土層有機(jī)碳的累積速率約為 138 gC·m-2·yr-1[32]。退耕后喀斯特土壤有機(jī)碳與總氮快速累積也在區(qū)域尺度上得到了驗(yàn)證[33]。上述研究意味著西南喀斯特山區(qū)退耕后生態(tài)恢復(fù)中后期可能較少受氮限制，氮供應(yīng)可保障生態(tài)恢復(fù)工程的固碳效應(yīng)。

3 揭示了喀斯特退化生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)提升的生物調(diào)控機(jī)制，研發(fā)了生態(tài)適應(yīng)性修復(fù)技術(shù)體系

針對(duì)喀斯特地區(qū)水分蓄持環(huán)境的特殊性，改進(jìn)了利用穩(wěn)定同位素技術(shù)判定植物水分來(lái)源的研究方法，發(fā)現(xiàn)典型喀斯特生境優(yōu)勢(shì)植物種對(duì)不同類型水源的利用比例存在明顯差異，穩(wěn)定的深層巖溶水是維持旱季植物水分消耗的關(guān)鍵[34,35]。以植物水分來(lái)源的結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合穩(wěn)定性碳同位素技術(shù)，發(fā)現(xiàn)以近期雨水為主要水源的植物對(duì)應(yīng)著“投機(jī)性”的水分利用策略，而依賴深層巖溶水的植物對(duì)應(yīng)著相對(duì)保守的水分利用策略[36,37]。基于野外原位全根系挖掘的方法，發(fā)現(xiàn)不同生活型廣布植物種大多以淺根系為主要特征，大根幅或高根系密度是這類植物充分利用有限土壤水的關(guān)鍵[38]。結(jié)合針對(duì)幼苗根系生長(zhǎng)策略的盆栽試驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)喀斯特地區(qū)適生植物種并不總是以根系深扎或高水分利用效率為主要特征，植物水分適應(yīng)機(jī)制呈現(xiàn)多樣化特征，與不同植物對(duì)水分環(huán)境變化的響應(yīng)特征密切相關(guān)[39]。

探討了巖溶發(fā)育與生態(tài)恢復(fù)重建過(guò)程中養(yǎng)分循環(huán)演變的微生物作用機(jī)制，揭示了喀斯特土壤微生物的特殊性，如球囊霉屬和慢生根瘤菌屬分別是該區(qū)土壤叢枝真菌和固氮菌的優(yōu)勢(shì)類群，巖性顯著影響土壤叢枝真菌和固氮菌群落組成與結(jié)構(gòu)[40,41]；并發(fā)現(xiàn)隨著植被的正向演替，盡管土壤微生物多樣性沒(méi)有顯著變化，但群落組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，微生物量增加，碳代謝的多樣性增加，且原生林固氮根瘤菌數(shù)目明顯增加，土壤氨氧化細(xì)菌多樣性也發(fā)生顯著變化[42,43]。同時(shí)，生態(tài)恢復(fù)明顯提高了土壤食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，表現(xiàn)為大體型土壤線蟲(chóng)的相對(duì)多度的增加和土壤線蟲(chóng)體型分布圖譜相關(guān)曲線斜率的增加[44]，人工添加豆科植物可能通過(guò)影響微生物群落組成對(duì)土壤養(yǎng)分循環(huán)產(chǎn)生積極作用，豆科植物能夠明顯提高濕季土壤微生物總量、細(xì)菌生物量和真菌生物量，豆科植物添加對(duì)喀斯特生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)的維持和提升具有明顯的促進(jìn)作用[45]。

研發(fā)了喀斯特退化生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性修復(fù)技術(shù)與模式，主要包括表層巖溶水生態(tài)調(diào)蓄與高效調(diào)配利用技術(shù)、洼地防治技術(shù)、雨水開(kāi)發(fā)利用技術(shù)、土壤流失/漏失阻控技術(shù)、牧草耐澇栽培與生產(chǎn)力維持技術(shù)、耐旱植被群落優(yōu)化配置技術(shù)等適應(yīng)性修復(fù)技術(shù)體系[46]。將景觀格局變化與喀斯特關(guān)鍵水土過(guò)程相結(jié)合，開(kāi)展了喀斯特峰叢洼地適應(yīng)性景觀生態(tài)設(shè)計(jì)，提出了喀斯特地區(qū)替代型草食畜牧業(yè)發(fā)展模式和特色生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)培育方向，被國(guó)家發(fā)改委作為喀斯特山區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的典型案例和石漠化治理的典型樣板，并開(kāi)展了試驗(yàn)示范與推廣應(yīng)用，取得了顯著的社會(huì)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益（圖3），并產(chǎn)生了重要的社會(huì)影響。中央電視臺(tái)“走近科學(xué)”欄目（《石頭山上的新綠》）、《光明日?qǐng)?bào)》（頭版，《廣西環(huán)江：從石漠化到世外桃源》）、《中國(guó)科學(xué)報(bào)》（《喀斯特發(fā)展的教科書(shū)》）以及中國(guó)新聞社與《人民日?qǐng)?bào)》《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》《文匯報(bào)》《科技日?qǐng)?bào)》等相繼報(bào)道了環(huán)江站在喀斯特生態(tài)環(huán)境治理方面的研究成果。

圖 3 環(huán)江站古周石漠化治理示范區(qū)（a）生態(tài)恢復(fù)與重建前；（b）生態(tài)恢復(fù)與重建前后

4 積極響應(yīng)國(guó)家“精準(zhǔn)扶貧”戰(zhàn)略，創(chuàng)新科技扶貧模式，為喀斯特區(qū)域脫貧提供重要科技與決策支撐

環(huán)江站圍繞黨中央提出的“精準(zhǔn)扶貧”戰(zhàn)略，結(jié)合《滇桂黔石漠化片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅(jiān)規(guī)劃（2011—2020 年）》和扶貧生態(tài)移民工程的國(guó)家重大需求，針對(duì)西南集中連片特困地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱、人地矛盾突出、產(chǎn)業(yè)缺乏及經(jīng)濟(jì)落后等問(wèn)題，在廣西環(huán)江毛南族自治縣探索了“綠色生態(tài)扶貧”和“特色產(chǎn)業(yè)扶貧”新理念，引進(jìn)新技術(shù) 22 項(xiàng)、新品種 47 個(gè)，示范區(qū)面積由 4 000 畝擴(kuò)大至 58 000 畝，培訓(xùn)農(nóng)民 8 400 人次，每個(gè)移民掌握 2—3 項(xiàng)技術(shù)，并對(duì)環(huán)境移民產(chǎn)生的原因及其對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的影響進(jìn)了研究，提出了適度的移民環(huán)境容量與合理的安置模式，為廣西壯族自治區(qū)開(kāi)展大規(guī)模的異地扶貧和規(guī)劃安置 40 萬(wàn)人提供了決策依據(jù)和示范樣板，也為環(huán)江開(kāi)展異地扶貧工作提供了技術(shù)支撐。特別是自 2013 年以來(lái)，為打通精準(zhǔn)扶貧的“最后一公里”，在全縣積極探索“有土安置”“無(wú)土安置”及雙軌并行的“雙土安置”模式，采取“公司+基地+合作社+農(nóng)戶”模式，大力發(fā)展市場(chǎng)前景看好的豆腐、核桃、紅心香柚等產(chǎn)業(yè)，為廣西“整鄉(xiāng)推進(jìn)”脫貧提供了良好的示范樣板。同時(shí)，研發(fā)了退化植被近自然改造、生態(tài)高值功能植物種類篩選與定向培育、人工植被復(fù)合經(jīng)營(yíng)與高效利用、立體高效生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)培育等技術(shù)，建立了標(biāo)準(zhǔn)化精準(zhǔn)試驗(yàn)示范基地，開(kāi)發(fā)了具有綠色、環(huán)保、健康等特點(diǎn)且市場(chǎng)前景廣闊的特色植被復(fù)合經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品，培育了經(jīng)濟(jì)林果、中藥材種植加工和畜禽養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建了喀斯特山區(qū)環(huán)境移民-異地扶貧、植被復(fù)合經(jīng)營(yíng)和特色生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)培育等科技扶貧體系，為西南生態(tài)脆弱區(qū)的精準(zhǔn)扶貧提供了技術(shù)支撐和模式樣板[47]。

5 開(kāi)展了生態(tài)工程背景下喀斯特生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化評(píng)估，服務(wù)于國(guó)家后續(xù)石漠化綜合治理工程及西南生態(tài)安全屏障建設(shè)

作為長(zhǎng)江、珠江上游生態(tài)安全屏障區(qū)，西南喀斯特地區(qū)對(duì)維護(hù)國(guó)家生態(tài)安全具有重要的生態(tài)功能意義。依托長(zhǎng)期樣地定位觀測(cè)與區(qū)域遙感監(jiān)測(cè)，定量評(píng)估了喀斯特地區(qū)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值，揭示了生態(tài)治理措施提高了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，提升了喀斯特水土保持服務(wù)及碳固定功能，顯著改善了農(nóng)民生計(jì)的多樣性[41,48-50]，并闡明了不同喀斯特地貌類型區(qū)生態(tài)工程成效的區(qū)域差異[51]。隨著生態(tài)工程的實(shí)施，喀斯特石漠化地區(qū)植被景觀格局恢復(fù)演變特征明顯，植被斑塊數(shù)減少、斑塊連通性和聚集度增加，生態(tài)工程的實(shí)施促進(jìn)了喀斯特地區(qū)植被的正向演替和土壤碳氮養(yǎng)分固定[41,52]，并進(jìn)一步甄別了氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)喀斯特地區(qū)植被恢復(fù)的相對(duì)影響，發(fā)現(xiàn)近30年來(lái)氣候變化對(duì)喀斯特地區(qū)植被恢復(fù)的影響有限，植被恢復(fù)主要分布在生態(tài)工程實(shí)施面積較大的區(qū)域[51]。發(fā)展了大區(qū)域尺度生態(tài)工程成效識(shí)別與厘定的綜合集成方法，首次證實(shí)了大規(guī)模生態(tài)保護(hù)與建設(shè)工程的投入顯著改善了區(qū)域尺度生態(tài)系統(tǒng)屬性；不利氣候條件下，生態(tài)工程的實(shí)施降低了土地退化的風(fēng)險(xiǎn)，提高了區(qū)域尺度植被覆蓋和碳固定，減緩了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化響應(yīng)的敏感性（圖 4）[53]；該研究成果也被 Nature 刊發(fā)專門文章詳細(xì)評(píng)述[54]。

圖4 西南喀斯特區(qū)域生態(tài)評(píng)估的相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Nature Sustainability

利用不同恢復(fù)階段喀斯特植被生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化特征，闡明了環(huán)境與植被的協(xié)同演變規(guī)律，揭示了喀斯特森林格局的形成與維持機(jī)制，探討了植被對(duì)喀斯特高度異質(zhì)性生境的適應(yīng)機(jī)制，發(fā)展了適應(yīng)于不同環(huán)境特點(diǎn)和石漠化階段的喀斯特植被群落優(yōu)化配置模式[20]。提出喀斯特地區(qū)生態(tài)保護(hù)與建設(shè)工程的實(shí)施不能單方面追求植被覆蓋（“綠度”）的增加，而是要權(quán)衡不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系，提升單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[46]。上述研究極大提升了環(huán)江喀斯特的科學(xué)與保護(hù)價(jià)值，有力支撐了環(huán)江喀斯特成功入選世界自然遺產(chǎn)地（圖5）及環(huán)江縣列入國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)和獲批國(guó)家石漠公園建設(shè)，相關(guān)研究結(jié)果也被國(guó)家林業(yè)局第三次石漠化監(jiān)測(cè)報(bào)告所采用，為國(guó)家重大生態(tài)工程效益評(píng)價(jià)提供了科學(xué)依據(jù)。

6 結(jié)語(yǔ)

近20年來(lái)，環(huán)江站面向我國(guó)西南喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境治理與科技扶貧的重大需求，圍繞喀斯特生態(tài)系統(tǒng)格局-過(guò)程-服務(wù)變化研究，系統(tǒng)開(kāi)展了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期野外觀測(cè)、試驗(yàn)與示范研究，闡明了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)退化機(jī)制，揭示了人為干擾對(duì)喀斯特退化生態(tài)系統(tǒng)的影響及其作用機(jī)理，研發(fā)了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性修復(fù)技術(shù)與模式，構(gòu)建了喀斯特生態(tài)脆弱區(qū)科技扶貧模式，提出了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)優(yōu)化調(diào)控的理論與技術(shù)體系，引領(lǐng)了我國(guó)喀斯特生態(tài)學(xué)研究，已成為我國(guó)喀斯特石漠化治理、水土流失防治與區(qū)域科技扶貧研究的主要平臺(tái)與技術(shù)依托單位。當(dāng)前，我國(guó)喀斯特地區(qū)石漠化治理已從前期有效遏制轉(zhuǎn)到深入推進(jìn)的治理轉(zhuǎn)型階段，扶貧開(kāi)發(fā)也到了攻克最后堡壘的階段。新形勢(shì)下，亟須構(gòu)建轉(zhuǎn)型期喀斯特地區(qū)人與自然和諧的新依從關(guān)系，環(huán)江站將繼續(xù)為我國(guó)西南喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)以及區(qū)域扶貧提供基礎(chǔ)理論與技術(shù)支撐。在中科院、科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委以及廣西壯族自治區(qū)政府支持下，因?yàn)橛幸原h(huán)江站為代表的長(zhǎng)期野外觀測(cè)研究與示范的努力和參與，“山清水秀生態(tài)美”將成為西南喀斯特區(qū)域的美麗名片。

圖5 廣西環(huán)江喀斯特世界自然遺產(chǎn)地

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