王克林,岳躍民,陳洪松,吳協(xié)保,肖 峻,祁向坤,張 偉,杜 虎

1 中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所, 長沙 410125 2 中國科學(xué)院環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站, 環(huán)江 547100 3 國家林業(yè)和草原局中南調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院, 長沙 410014

全球喀斯特面積2200萬km2,占地球陸地面積15%,為世界約1/4的人口提供飲用水源,是地球表層系統(tǒng)的重要組成部分[1-2]。喀斯特占我國國土總面積的1/3,連片裸露區(qū)集中分布于我國西南部(約54萬km2,其中位于滇黔桂的峰叢洼地類型,面積最大12.5萬km2)巖溶發(fā)育最強(qiáng)烈、人地矛盾最尖銳,巨大人口壓力及高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)活動(dòng)影響下,該區(qū)石漠化與貧困區(qū)高度重疊,是典型的生態(tài)脆弱區(qū)[3-5]。我國高度重視喀斯特生態(tài)退化與石漠化治理,“十五”期間,就將“推進(jìn)黔、桂、滇巖溶地區(qū)石漠化綜合治理”列為國家目標(biāo),國家“十一五”規(guī)劃綱要中,將石漠化地區(qū)綜合治理作為生態(tài)保護(hù)重點(diǎn)工程。2008年國務(wù)院正式批復(fù)了《巖溶地區(qū)石漠化綜合治理規(guī)劃大綱》(2006—2015年),明確了石漠化治理的目標(biāo)、任務(wù)和政策措施,石漠化治理作為一項(xiàng)系統(tǒng)的綜合工程正式展開。2016年,《巖溶地區(qū)石漠化綜合治理工程“十三五”建設(shè)規(guī)劃》正式發(fā)布,進(jìn)一步鞏固石漠化治理成果,突出治理重點(diǎn)。國家“加大生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)力度、實(shí)施重要生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工程、加強(qiáng)石漠化綜合治理”背景下,喀斯特地區(qū)石漠化面積由2005年的12.96萬平方公里減少到2016年的10.07萬km2(尤其峰叢洼地區(qū)消減最快,近10年減少了30%),植被覆蓋顯著增加,喀斯特生態(tài)保護(hù)與修復(fù)已取得階段性成效[6-7]。

十九大報(bào)告提出“樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念,形成人與自然和諧發(fā)展的新格局,滿足人民日益增長的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境的需求”,進(jìn)一步明確了建設(shè)生態(tài)文明、建設(shè)美麗中國的總體要求。將山水林田湖草作為生命共同體,以增強(qiáng)可持續(xù)性為目標(biāo),提出“美麗中國”建設(shè)的系統(tǒng)性解決方案,成為新時(shí)期國家生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略迫切的科技需求。當(dāng)前,由于勞務(wù)輸出、城鎮(zhèn)化及大規(guī)模生態(tài)保護(hù)與建設(shè)工程的影響,喀斯特地區(qū)高強(qiáng)度人口壓力正逐步緩解,面臨著由高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)耕作向大規(guī)模自然恢復(fù)與人工造林的轉(zhuǎn)變。喀斯特石漠化面積呈現(xiàn)“持續(xù)凈減少”的趨勢,石漠化治理也面臨著轉(zhuǎn)型[7]。

新形勢下,如何提升喀斯特區(qū)生態(tài)恢復(fù)質(zhì)量、鞏固扶貧成果、增強(qiáng)生態(tài)恢復(fù)與扶貧開發(fā)的可持續(xù)性？成為喀斯特生態(tài)保護(hù)與修復(fù)面臨的現(xiàn)實(shí)需求。在喀斯特區(qū)初步“變綠”和石漠化面積持續(xù)凈減少基礎(chǔ)上,如何提升喀斯特生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、實(shí)現(xiàn)石漠化治理的提質(zhì)與增效？如何有效調(diào)控喀斯特生態(tài)系統(tǒng)格局-過程-服務(wù)、構(gòu)建喀斯特地區(qū)人與自然和諧的新依從關(guān)系,成為當(dāng)前喀斯特生態(tài)治理面臨的挑戰(zhàn)[6, 8]。亟需解析高強(qiáng)度人為干擾向大規(guī)模自然恢復(fù)與人工造林轉(zhuǎn)變背景下喀斯特生態(tài)系統(tǒng)退化/恢復(fù)機(jī)理,梳理喀斯特石漠化綜合治理技術(shù)與模式,把握石漠化治理的區(qū)域生態(tài)恢復(fù)效應(yīng),為西南喀斯特地區(qū)生態(tài)恢復(fù)與扶貧開發(fā)成效鞏固、鄉(xiāng)村振興與美麗中國戰(zhàn)略的實(shí)施提供科技支撐。

1 石漠化綜合治理工程概況

國務(wù)院于2008年2月批復(fù)了《巖溶地區(qū)石漠化綜合治理規(guī)劃大綱(2008—2015年)》(以下簡稱《規(guī)劃大綱》)?！兑?guī)劃大綱》明確了石漠化綜合治理工程建設(shè)的目標(biāo)、任務(wù)和保障措施,確定了“以點(diǎn)帶面、點(diǎn)面結(jié)合、滾動(dòng)推進(jìn)”的工作思路,重點(diǎn)采取農(nóng)業(yè)、林業(yè)及水利工程等措施綜合治理石漠化,石漠化治理開始作為一項(xiàng)獨(dú)立的、系統(tǒng)工程和綜合治理的思路全面展開(表1)。

試點(diǎn)階段：2008—2010年,國家安排專項(xiàng)資金在100個(gè)石漠化縣開展巖溶地區(qū)石漠化綜合治理試點(diǎn)工程,累計(jì)安排中央預(yù)算內(nèi)專項(xiàng)投資22億元,整合了其他中央專項(xiàng)投資及地方投資上百億元,明顯加大了投入力度。截止到2010年底,經(jīng)過3年的奮斗,100個(gè)試點(diǎn)縣實(shí)施石漠化綜合治理1.6萬km2以上,451個(gè)縣初步完成3.03萬平方公里的石漠化治理任務(wù),實(shí)現(xiàn)了《規(guī)劃大綱》確定的到2010年的階段性目標(biāo)。試點(diǎn)縣治理工作以潛在石漠化土地為重點(diǎn),采取綜合措施,大大減緩了石漠化擴(kuò)展的速度。

推廣階段：2011年,石漠化綜合治理工程正式實(shí)施,工程規(guī)模將由“十一五”期間的100個(gè)縣擴(kuò)大到200個(gè)石漠化治理重點(diǎn)縣,2012年擴(kuò)大至300個(gè)縣,2014年已擴(kuò)大至316個(gè)縣。截止到2015 年,316個(gè)重點(diǎn)縣已累計(jì)完成中央預(yù)算內(nèi)專項(xiàng)投資119億元,地方投資20.1億元,完成巖溶土地治理面積6.6萬km2,石漠化治理面積2.25萬km2。在專項(xiàng)投資的帶動(dòng)下,451個(gè)石漠化縣積極整合退耕還林、天然林保護(hù)、長江防護(hù)林、珠江防護(hù)林、農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)、土地整治等相關(guān)方面的中央資金規(guī)模達(dá)1300多億元,初步完成石漠化治理面積4.75萬km2。

表1 石漠化綜合治理工程任務(wù)投資累計(jì)完成情況表(2008—2015年)

成效鞏固與深入推進(jìn)階段：2016年1月,在《巖溶地區(qū)石漠化綜合治理規(guī)劃大綱(2006—2015 年)》到期之際,國家發(fā)改委會(huì)同國家林業(yè)局、農(nóng)業(yè)部、水利部印發(fā)了《巖溶地區(qū)石漠化綜合治理工程“十三五”建設(shè)規(guī)劃》(2016—2020),明確提出開展石漠化治理要以綠色發(fā)展為基本理念,堅(jiān)持保護(hù)優(yōu)先、自然修復(fù)為主,在鞏固一期工程建設(shè)成果基礎(chǔ)上,集中治理范圍,突出建設(shè)重點(diǎn),集中使用中央預(yù)算內(nèi)專項(xiàng)資金,對長江經(jīng)濟(jì)帶、滇桂黔石漠化集中連片特殊困難地區(qū)為主體的200個(gè)石漠化縣實(shí)施重點(diǎn)治理,以小流域?yàn)橹行?突出林草植被保護(hù)與建設(shè),兼顧區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、草食畜牧業(yè)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)“治石”與“治貧”相結(jié)。

2 喀斯特生態(tài)系統(tǒng)退化/恢復(fù)機(jī)理

喀斯特系統(tǒng)具有二元三維空間結(jié)構(gòu),存在地表-地下水文路徑聯(lián)通的多界面網(wǎng)絡(luò)通道,其水文過程響應(yīng)快,生物地球化學(xué)循環(huán)周期短,二元水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)保水固土能力差、水土漏失嚴(yán)重,地表-地下過程耦合對人為干擾響應(yīng)更為敏感[3-6]。研究發(fā)現(xiàn)人為干擾是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)”[9]。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[10-13]；而地表土壤侵蝕、落水洞或豎井等垂直管道上覆土被的塌陷、泥沙直接進(jìn)入開放裂隙、落水洞等地下通道、土壤沿未開放的具有突變界面的張性節(jié)理裂隙流失以及地下水侵蝕裂隙填充土壤導(dǎo)致坡地土壤整體蠕移-坍塌等是喀斯特土壤地表流失、地下漏失的主要途徑[11-14]。人為干擾造成了土壤微生物利用底物和微生境的改變,也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[15-16]。水文過程方面,人為干擾通過土地利用方式改變了下墊面水文特性,進(jìn)而影響到降水的產(chǎn)匯流過程,提高了同等降水強(qiáng)度下的產(chǎn)流量,增加土壤流失的風(fēng)險(xiǎn)[17-19]。

生態(tài)工程的實(shí)施加快了喀斯特地區(qū)植被的恢復(fù)速率,植被恢復(fù)突變時(shí)間與工程實(shí)施的時(shí)間密切相關(guān)[20-21]；生態(tài)治理措施提高了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,提升了喀斯特水土保持功能及固碳功能,顯著改善了農(nóng)民生計(jì)的多樣性[10, 22-26]。隨著耕地減少及草地和林地的增加,喀斯特典型退化流域泥沙沉積量與水資源量協(xié)同變化,而生態(tài)系統(tǒng)凈生產(chǎn)力與水資源量和泥沙沉積量為此消彼長的權(quán)衡關(guān)系[27],提出喀斯特地區(qū)生態(tài)保護(hù)與建設(shè)工程的實(shí)施不能單方面追求林地或草地等面積的增加,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)功能[6, 28]。不同恢復(fù)階段,發(fā)現(xiàn)植被恢復(fù)初期土壤C和N之間的耦合受制于土壤N固定能力的不足,植被恢復(fù)可顯著提升土壤C固定,但人工恢復(fù)的碳匯效應(yīng)遠(yuǎn)低于自然恢復(fù)[29-30]。

3 石漠化治理適應(yīng)性技術(shù)與模式集成

國外喀斯特區(qū)人口壓力舒緩,以保育為主(生態(tài)旅游、洞穴探險(xiǎn)等),人地矛盾不突出,研究主要側(cè)重喀斯特水文地質(zhì)、地下水資源與利用、洞穴及古氣候記錄、地質(zhì)災(zāi)害防治等方面[31-32]。而我國西南喀斯特地區(qū)人類活動(dòng)以高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)活動(dòng)為主,人地矛盾尖銳,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平低,生態(tài)恢復(fù)在國際上缺乏可借鑒的科學(xué)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。我國西南喀斯特區(qū)實(shí)施了全球喀斯特區(qū)最大的生態(tài)修復(fù)與保護(hù)工程,在生態(tài)學(xué)、生物地球化學(xué)、生態(tài)水文學(xué)等領(lǐng)域頗有建樹,針對喀斯特地上-地下雙層水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)及水土運(yùn)移過程的特殊性,在喀斯特生態(tài)系統(tǒng)退化機(jī)理、水土流失/漏失機(jī)制、生物地球化學(xué)循環(huán)、喀斯特生境植被適應(yīng)機(jī)制等理論研究基礎(chǔ)上,創(chuàng)新石漠化治理技術(shù),突破了喀斯特水資源高效利用(地下水探測與開發(fā)、表層巖溶水生態(tài)調(diào)蓄與調(diào)配利用、道路集雨綜合利用等)、水土流失阻控與肥力提升(土壤流失/漏失阻控、土壤改良、耕地肥力提升等)、適應(yīng)性植被修復(fù)(喀斯特適生植被物種篩選與培育、耐旱植被群落優(yōu)化配置、植被復(fù)合經(jīng)營等)及生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)培育等石漠化治理技術(shù)50余項(xiàng),形成喀斯特生態(tài)治理的全球典范,為國家石漠化治理工程的實(shí)施及全球喀斯特生態(tài)治理提供了有力技術(shù)保障[6, 33-39]。

在上述石漠化治理技術(shù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)喀斯特區(qū)域差異,綜合考慮喀斯特生態(tài)資源優(yōu)勢與產(chǎn)業(yè)發(fā)展特色,以區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能提升兼顧居民收入水平提高為目標(biāo),以生態(tài)環(huán)境問題和社會(huì)問題為共同導(dǎo)向,權(quán)衡生態(tài)與經(jīng)濟(jì)在區(qū)域內(nèi)的重要性,因地制宜采取兼顧生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益、短期效益與長期效益的石漠化區(qū)域治理措施,初步集成形成了可復(fù)制、可推廣、區(qū)域針對性較強(qiáng)的石漠化綜合治理模式(圖1)：

圖1 石漠化治理技術(shù)與模式集成Fig.1 The integrated technology and measures for rocky desertification treatment

(1)喀斯特石山坡麓灌木林及人工林地提質(zhì)與改造模式。該模式適用于水熱資源豐富但利用率低,石多土少,難以發(fā)展速生林、經(jīng)果林,人地關(guān)系相對寬松的南亞熱帶喀斯特地區(qū)。主要目標(biāo)是改造灌木林和人工林的林相,提高林地效益,改善石山坡麓區(qū)經(jīng)濟(jì)效益低下的狀況。改造灌木林和人工林,間種適宜石生環(huán)境的珍貴高值樹種,如紅豆杉、柚木和降香黃檀等,改變林地經(jīng)濟(jì)效益低下、水熱資源得不到充分利用的現(xiàn)狀,改善灌木林和人工林結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性,解決石漠化治理和退耕還林過程長期效益與短期效益之間的矛盾,提高長期經(jīng)濟(jì)效益。

(2)喀斯特土地集約化利用的立體生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。該模式適用于人口密度大,土地資源匱乏,人均壩地面積低、山地面積比例較大的喀斯特石山區(qū)。目標(biāo)是充分利用坡頂(石質(zhì)坡地)—坡腰(土石混合坡地)—坡麓(土質(zhì)坡地)—洼地(土層較厚)的有限土地資源。該方法基于垂直分帶治理的石漠化治理思路[40],山頂采用封山育林的方式恢復(fù),山腰間種石山適生的生態(tài)高效林木和高經(jīng)濟(jì)附加值林,低洼地區(qū)和坡麓發(fā)展喀斯特特色林果藥等產(chǎn)業(yè)。通過垂直空間的合理布局,形成山體之中農(nóng)、牧、林緊密結(jié)合、相互支持的立體生態(tài)農(nóng)業(yè)格局,能兼顧石漠化治理的長中短效益,獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

(3)喀斯特石生環(huán)境適應(yīng)性特色高效經(jīng)濟(jì)林果產(chǎn)業(yè)模式。該模式適用于具有較好的水熱資源,土層相對較厚,但利用效率低下、以傳統(tǒng)農(nóng)耕模式種植大豆、玉米為主的石山區(qū)。目標(biāo)是充分利用區(qū)域土地資源優(yōu)勢,解決用水問題。在土多的坡麓坡腳,篩選適宜當(dāng)?shù)胤N植且需水量不高的特色經(jīng)濟(jì)林果品種,如無患子、蘇木、火龍果、澳洲堅(jiān)果等,有針對性地發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品深加工和生態(tài)旅游,培育喀斯特生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)。同時(shí)發(fā)展坡面路池工程,攔蓄坡面雨水,配合屋頂集雨水池,開發(fā)利用表層巖溶水和基巖裂隙水等方式,有效解決經(jīng)濟(jì)林灌溉用水和人畜飲水問題,避免和減輕林果產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的水土流失。

(4)側(cè)重生態(tài)效益提升的喀斯特自然封育與傳統(tǒng)林木種植模式。該模式適用于人為干擾程度大、生態(tài)功能低下、石漠化嚴(yán)重等不適合繼續(xù)發(fā)展農(nóng)林經(jīng)濟(jì)的石山區(qū),主要目標(biāo)為迅速恢復(fù)植被覆蓋,提高生態(tài)效益。選用耐干旱瘠薄、喜鈣、巖生、速生、適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的喬灌木、藤和草進(jìn)行生態(tài)修復(fù),如任豆、香椿、女貞等喀斯特石生環(huán)境適生植物,并進(jìn)行封育,禁止砍伐,同時(shí)輔之以適當(dāng)?shù)墓掏帘Ｋこ檀胧?形成人工造林和自然封育相結(jié)合的綜合治理模式,促進(jìn)石漠化嚴(yán)重地區(qū)植被覆蓋的快速增加,提高石漠化土地治理效果,具有較好的生態(tài)效益。

4 石漠化治理的區(qū)域生態(tài)恢復(fù)效應(yīng)

大規(guī)模生態(tài)保護(hù)與建設(shè)背景下,西南喀斯特區(qū)石漠化格局演變的總體趨勢已由2011年以前的持續(xù)增加轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)凈減少,石漠化程度減輕、結(jié)構(gòu)改善,特別是重度石漠化減少明顯[7]?，F(xiàn)有研究發(fā)展了大區(qū)域尺度生態(tài)工程成效識別與厘定方法,闡明了西南喀斯特地區(qū)植被恢復(fù)演變特征與生態(tài)工程的實(shí)施具有較好的一致性,發(fā)現(xiàn)近30年來氣候變化對喀斯特地區(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,工程實(shí)施前后、喀斯特地區(qū)植被生長季葉面積指數(shù)(LAI)變化速率由0.01 m2m-2a-1增加到0.02 m2m-2a-1(P<0.05),植被地上生物量固碳速率由0.14 Mg C hm2-1a-1增加到0.3 Mg C hm2-1a-1(P<0.01)；工程實(shí)施后、僅滇桂黔三省植被地上生物量固碳達(dá)到4.7 Pg C(2012年),增加了9%(+0.05 Pg C a-1),相比2010—2050年中國森林14.95 Pg C的固碳潛力,生態(tài)工程背景下西南喀斯特地區(qū)可能有巨大的固碳潛力,喀斯特地區(qū)生態(tài)工程對我國碳匯能力的提升具有重大貢獻(xiàn)[41-43]。全球尺度上,中國西南喀斯特地區(qū)是全球植被覆蓋和地上植被生物量增加最快的地區(qū)之一,其中,中國西南八省區(qū)植被覆蓋度從1999年的69%增加到2017年的81%,而地上植被生物量1999—2012年平均增加了4%,占全球植被地上生物量增加最快地區(qū)(P<0.05)的5%(圖2)[44]。

圖2 全球尺度喀斯特植被覆蓋與地上生物量恢復(fù)趨勢 Fig.2 The increased vegetation cover and aboveground biomass in China karst at global scale

國際科學(xué)界也高度肯定中國喀斯特生態(tài)治理成效,2018年1月9日,《自然》子刊(Nature Sustainability)發(fā)表我國西南喀斯特區(qū)石漠化治理植被恢復(fù)評估成果,1月25日,《自然》針對該研究發(fā)表長篇評述,指出“衛(wèi)星影像顯示中國正在變得更綠”,進(jìn)一步肯定我國通過石漠化治理加快西南喀斯特地區(qū)植被恢復(fù)的積極成效[45]。同時(shí),喀斯特石漠化區(qū)貧困人口削減與脫貧攻堅(jiān)成效明顯,滇桂黔農(nóng)村貧困人口從2010年的2898萬減少到2017年的858萬,全國14個(gè)集中連片特困地區(qū)中,滇桂黔石漠化區(qū)貧困縣減少量最多。

5 石漠化治理存在的主要問題

在國家“十一五”、“十二五”科技支撐計(jì)劃課題及“十三五”4個(gè)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(峰叢洼地、高原、斷陷盆地、槽谷)的支持下,我國喀斯特系統(tǒng)研究在喀斯特生態(tài)要素觀測、生態(tài)過程、水文地質(zhì)、土壤侵蝕、生物地球化學(xué)、生態(tài)水文、植被生態(tài)生理、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等領(lǐng)域進(jìn)行了較為深入的專項(xiàng)研究,為喀斯特生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控與管理奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[6,36-38]。然而,受可溶性碳酸鹽巖地質(zhì)背景制約(地上-地下水土二元結(jié)構(gòu)、成土慢且土層淺薄不連續(xù)、水文過程響應(yīng)快、生物地球化學(xué)循環(huán)周期短等)及生態(tài)治理長期性和復(fù)雜性的影響,喀斯特石漠化治理與生態(tài)恢復(fù)重建過程中又產(chǎn)生了治理成效鞏固困難、治理技術(shù)與模式缺乏區(qū)域針對性、水資源利用效率低且季節(jié)性缺水嚴(yán)重、土壤生態(tài)功能恢復(fù)滯后、植被群落穩(wěn)定性欠佳、生態(tài)恢復(fù)可持續(xù)性差等問題。

在喀斯特生態(tài)恢復(fù)研究方面,以往對喀斯特表生過程研究的縱深觀測尺度一般只到土壤層和表層巖溶帶,缺乏從地球表層系統(tǒng)科學(xué)角度進(jìn)行整體性、系統(tǒng)性綜合觀測與集成分析。同時(shí),由于喀斯特景觀異質(zhì)性高、地域差異大,目前仍缺乏較為系統(tǒng)的大尺度地面觀測數(shù)據(jù)。研究領(lǐng)域偏重自然過程,而在喀斯特生態(tài)恢復(fù)與石漠化面積削減過程中,勞務(wù)輸出(外出務(wù)工)、城鎮(zhèn)化發(fā)展、脫貧攻堅(jiān)、異地扶貧搬遷等社會(huì)共同治理模式也緩解了喀斯特地區(qū)高強(qiáng)度的人口壓力,使人為開發(fā)利用與破壞對喀斯特脆弱生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度顯著減弱,社會(huì)人文發(fā)展過程減輕了對土地的依賴,也促進(jìn)了喀斯特地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)[46-48]。當(dāng)前研究對社會(huì)人文因素的影響關(guān)注不夠,難以深入認(rèn)識喀斯特表層地球系統(tǒng)的形成、演化、功能、服務(wù)及其社會(huì)人文驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

西南喀斯特地區(qū)是我國最大面積的連片貧困區(qū),近年來扶貧開發(fā)與發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)過程中,部分區(qū)域大規(guī)模種植經(jīng)濟(jì)林果、速生用材林等人工林,喀斯特地區(qū)形成了大面積的人工林(廣西2001—2015年完成退耕地造林達(dá)24萬hm2),顯著加快了喀斯特地區(qū)植被覆蓋度和生物量的增加,提高了區(qū)域木材蓄積量,但人工林樹種相對單一,生物多樣性保育功能低下,病蟲害發(fā)生率增高,也受喀斯特區(qū)土層淺薄、土壤總量有限、礦質(zhì)養(yǎng)分不足的制約難以持續(xù)[49-51]。同時(shí),大面積人工林也影響生物多樣性、土壤水分、養(yǎng)分固持等生態(tài)服務(wù)功能的恢復(fù),人工造林導(dǎo)致的森林覆蓋增加將顯著促進(jìn)陸面蒸散發(fā),也可能造成區(qū)域土壤水分下降[49,52]。而自然恢復(fù)條件下區(qū)域林地雖恢復(fù)相對較慢,但耗水量低、土壤碳固碳速率快[29]。因此,亟需辨析不同措施、特別是大規(guī)模人工造林與自然恢復(fù)的差異,厘清自然恢復(fù)與人工造林的區(qū)域尺度生態(tài)服務(wù)效應(yīng),為人工林可持續(xù)改造與建設(shè)、區(qū)域生態(tài)服務(wù)提升提供科學(xué)依據(jù)。

6 未來研究展望

作為我國主要的生態(tài)脆弱區(qū)、長江和珠江上游生態(tài)安全屏障區(qū)、以及全國最大面積的連片貧困區(qū),當(dāng)前,西南喀斯特地區(qū)大規(guī)模生態(tài)保護(hù)與建設(shè)取得顯著的階段性成效,石漠化實(shí)現(xiàn)了由面積增加向“持續(xù)凈減少”的轉(zhuǎn)變,面臨著石漠化治理轉(zhuǎn)型,從前期側(cè)重遏制面積擴(kuò)張、增加植被覆蓋轉(zhuǎn)向提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力、增強(qiáng)恢復(fù)的可持續(xù)性。另一方面,由于外出務(wù)工、城鎮(zhèn)化、貧困減緩等的影響,喀斯特地區(qū)高強(qiáng)度人口壓力正逐步緩解,面臨著由高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)耕作向大規(guī)模自然恢復(fù)與人工造林的轉(zhuǎn)變。

在國家“保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主”的方針及“加大生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)力度、實(shí)施重要生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工程、加強(qiáng)石漠化綜合治理”的背景下,如何通過生態(tài)治理將喀斯特地區(qū)的生態(tài)資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢,提高生態(tài)恢復(fù)質(zhì)量、鞏固扶貧成果、增強(qiáng)生態(tài)恢復(fù)與扶貧開發(fā)的可持續(xù)性？成為當(dāng)前喀斯特生態(tài)保護(hù)與修復(fù)面臨的現(xiàn)實(shí)需求。在植被覆蓋快速增加和喀斯特生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能初步恢復(fù)的基礎(chǔ)上,如何實(shí)現(xiàn)石漠化治理的提質(zhì)與增效,實(shí)現(xiàn)喀斯特綠水青山轉(zhuǎn)變?yōu)榻鹕姐y山的轉(zhuǎn)換？成為當(dāng)前喀斯特生態(tài)治理面臨的重大挑戰(zhàn)。

面對新的需求與挑戰(zhàn),喀斯特生態(tài)恢復(fù)研究需要提高喀斯特生態(tài)系統(tǒng)要素觀測的頻率及自動(dòng)化水平,由要素過程研究向系統(tǒng)化的“表層地球系統(tǒng)科學(xué)”研究轉(zhuǎn)變,從側(cè)重單一生態(tài)要素、單一生態(tài)過程的研究向多要素綜合、多過程綜合以及景觀格局與生態(tài)過程耦合、生態(tài)過程與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的耦合、自然與人文過程的耦合等轉(zhuǎn)變,從喀斯特地表過程研究向地上-地下過程耦合及喀斯特關(guān)鍵帶過程系統(tǒng)集成轉(zhuǎn)變,由生態(tài)系統(tǒng)尺度到小流域、樣帶與區(qū)域尺度拓展。同時(shí),面向“一帶一路”沿線50多個(gè)喀斯特分布國家的喀斯特景觀生態(tài)保育與生態(tài)治理需求,加強(qiáng)我國喀斯特基礎(chǔ)研究經(jīng)驗(yàn)輸出與生態(tài)治理技術(shù)轉(zhuǎn)移,發(fā)揮我國在全球喀斯特系統(tǒng)研究方面的核心輻射帶動(dòng)作用。另一方面,加強(qiáng)喀斯特生態(tài)治理管理制度創(chuàng)新,建立社會(huì)資本投入生態(tài)治理的引導(dǎo)機(jī)制,提升社會(huì)組織和公眾參與生態(tài)保護(hù)與建設(shè)的積極性,為我國西南喀斯特地區(qū)石漠化治理與扶貧開發(fā)成效鞏固、鄉(xiāng)村振興與美麗中國戰(zhàn)略的實(shí)施提供科技支撐。