李玉輝 ，章 程 ，莊曉東 ，丁文榮 ，俞筱押

（1. 云南師范大學(xué), 云南 昆明 650500；2. 中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所, 廣西 桂林 541004；3. 滇西科技師范學(xué)院, 云南 臨滄 677000；4. 黔南民族師范學(xué)院, 貴州 都勻 558000）

“人的思維是否具有客觀的真理性，這不是一個(gè)理論的問題，而是一個(gè)實(shí)踐的問題?！軐W(xué)家們只是用不同的方式解釋世界，而問題在于改變世界?！盵1]地質(zhì)災(zāi)害防治事業(yè)發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)成為國家建設(shè)方略等都是“用實(shí)踐改變世界”的時(shí)代范例。20 世紀(jì)中期，人們關(guān)注的地質(zhì)災(zāi)害主要是傳統(tǒng)工程地質(zhì)水文地質(zhì)調(diào)查和研究的程序性探索和論文成果；至20 世紀(jì)下半葉，地質(zhì)災(zāi)害治理、預(yù)防和科學(xué)教育已是一項(xiàng)保護(hù)生命和財(cái)產(chǎn)安全的社會(huì)事業(yè)。地學(xué)界從早期的研究和呼吁，轉(zhuǎn)入政策制定、技術(shù)發(fā)展、隊(duì)伍和人才的培養(yǎng)與教育等全方位支撐地質(zhì)災(zāi)害治理和防御體系，踐行了地球科學(xué)服務(wù)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展并不斷開創(chuàng)新領(lǐng)域的宗旨，發(fā)揮了科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)力的重要作用。中國巖溶研究又是如何踐行該宗旨的？中國陸地巖溶面積近340 萬km2[2]，跨越寒溫帶、溫帶、亞熱帶、熱帶，從干旱、半干旱、濕潤山區(qū)到濱海、海島，具有全球最典型的和完整的巖溶多樣性，與多形態(tài)的人地關(guān)系的巖溶地域系統(tǒng)，中國巖溶分布區(qū)是既有古人類活動(dòng)遺存，又有現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)自然相互融合或矛盾的實(shí)體。巖溶系統(tǒng)在溶蝕動(dòng)力中的“解構(gòu)”與植被生長增強(qiáng)巖溶系統(tǒng)生產(chǎn)力的“建構(gòu)”矛盾中演變，中國巖溶科學(xué)在研究這對(duì)矛盾轉(zhuǎn)化規(guī)律、服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提升人民福祉的實(shí)踐中發(fā)展。

1 西方喀斯特和中國巖溶的淵源

喀斯特(Karst)科學(xué)化源于歐洲，標(biāo)志性研究是斯維奇(Cvijié J, 1865-1927)的經(jīng)典喀斯特地貌論文[3]，用意大利kras 和斯洛文尼亞carso 兩個(gè)地區(qū)的地形屬性地名組合，創(chuàng)建了德語karst 地貌科學(xué)術(shù)語。兩地名稱原意是“地表無土無水無植被的崎嶇地形”[4-5]，由此帶來了經(jīng)典喀斯特地區(qū)稱謂。斯維奇研究喀斯特地貌時(shí)，正值地貌學(xué)家戴維斯（Davis W.M,1850-1934）的地貌演化理論（地理循環(huán)論）發(fā)表[6]，在構(gòu)造、動(dòng)力、時(shí)間三要素相互作用下，地貌發(fā)育演化經(jīng)歷青年期、壯年期、老年期，流域地貌經(jīng)侵蝕作用從微起伏到大起伏，再到侵蝕沉積平衡，回到微起伏平坦地形，該過程能否完全進(jìn)行取決于構(gòu)造、侵蝕營力和發(fā)育周期的協(xié)同作用。斯維奇和Grund 針對(duì)碳酸鹽巖區(qū)地貌發(fā)育的溶蝕性狀，提出溶蝕微形態(tài)、洼地負(fù)地形至溶蝕盆谷、溶原地形的發(fā)育演化機(jī)制[3]；而且，斯維奇考察研究經(jīng)典喀斯特地區(qū)時(shí)，正值北方帝國（奧匈）開發(fā)出海通道，面臨山地公路建設(shè)遭遇崎嶇地形和洞穴的難題[7]。在斯維奇研究之前的1870s，Tietze E 受奧地利政府委托，對(duì)這個(gè)地區(qū)進(jìn)行了調(diào)查研究，首次把這個(gè)地區(qū)稱為喀斯特層(karst formation, 1873)[7]，并做了地質(zhì)學(xué)解釋, 討論了其構(gòu)造、地層、紅土、石灰?guī)r、白云巖的溶蝕和工程處理, 以及與溫度、降水和泉水流量的關(guān)系。斯維奇于1882 年完成博士論文“論喀斯特現(xiàn)象”，并于1893 年在著名地貌學(xué)家彭克（Penck A.) 主編的地理文集上發(fā)表了喀斯特研究專著，1900 年出版了西波斯尼亞(Bosinia)和黑卓高維拉(Herzogoviana)喀斯特盆地的研究成果，1926 年出版了喀斯特地貌學(xué)著作, 系統(tǒng)地研究了潛水面、喀斯特泉、滲流、地下河等地質(zhì)地貌, 將石灰?guī)r地貌形態(tài)分成完全喀斯特 (holokarst)、半喀斯特 (merokarst)和過渡喀斯特 (transition karst)三類。經(jīng)典的喀斯特地貌的研究內(nèi)容和學(xué)科屬性至此成型?？λ固匕l(fā)育機(jī)理的追求使化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)入喀斯特研究，溶蝕率與溫度、降雨量、大氣壓力的關(guān)系讓人們認(rèn)知喀斯特地表地下形態(tài)與氣候的關(guān)系、地下水資源機(jī)制，構(gòu)建了全球喀斯特從陸地高山到海岸，從侵蝕地貌到沉積地貌，從地表到地下的喀斯特地貌形態(tài)組合與動(dòng)力機(jī)制[3]。

斯維奇方法與理論在1930s 進(jìn)入中國?！对颇鲜值匦螌W(xué)之初步觀察》[8]可能是研究中國喀斯特地形的最早學(xué)術(shù)論文之一，作者在調(diào)查測繪地形圖和描述溶痕、石牙、石柱、石林、巴江河、路南盆地、大疊水瀑布等地貌的基礎(chǔ)上，提出了石林地貌發(fā)育與巴江侵蝕基準(zhǔn)面的聯(lián)系。在19 世紀(jì)，路南地區(qū)的歐洲傳教士就將石林與彝族風(fēng)情照片發(fā)表在歐洲期刊上，而更早的“石林”文獻(xiàn)是公元前300 年屈原的《天問》：“焉有石林？”[9]。描述贊美中國喀斯特地貌和利用喀斯特地下水資源歷史可追溯公元前。徐霞客（1587-1641）于公元17 世紀(jì)在《徐霞客游記》中較系統(tǒng)地描述了湖南至云南的喀斯特地貌和水系等[10]，因此，中國學(xué)者有理由相信中國碳酸鹽巖地形觀察描述早于西方。1961 年在廣西南寧召開全國第一次喀斯特研究會(huì)議，總結(jié)中國喀斯特基礎(chǔ)研究和應(yīng)用的成就與問題[11]。1966 年中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所在桂林組織召開了中國地質(zhì)學(xué)會(huì)第一屆喀斯特學(xué)術(shù)研討會(huì)，舉辦“喀斯特名詞釋義與中國喀斯特圖片展”，中國風(fēng)景優(yōu)美、類型豐富多樣的喀斯特景觀給觀眾留下深刻印象，一參觀者以“桂林一群眾”留言：“既然中國喀斯特地貌發(fā)育最完美、類型最齊全、分布也最廣泛，為什么不叫一個(gè)中國名?”，由此，會(huì)議討論達(dá)成共識(shí)：中文用“巖溶（yanrong）”代替西文“喀斯特(karst)”[12]。巖溶即“巖石溶入水”，喀斯特地貌發(fā)育機(jī)制簡單明了。巖溶一詞開始統(tǒng)領(lǐng)中國喀斯特研究。1976 年出版了《中國巖溶》（畫冊(cè)）[13]，同年成立了中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所（桂林），1979 年出版《中國巖溶研究》專著[14]及《中華人民共和國水文地質(zhì)圖集》[15]，1982年《中國巖溶》期刊創(chuàng)刊，1983 年出版《巖溶學(xué)概論》[16]，1986 年出版《中國巖溶:景觀·類型·規(guī)律》[17]；1988 年出版《巖溶環(huán)境學(xué)》[18]，1988 年出版《巖溶學(xué)詞典》[19]，1988 年在中國桂林召開“第 21 屆國際水文地質(zhì)學(xué)家會(huì)議”；1988 年出版《桂林巖溶》（畫冊(cè)）[20]等桂林巖溶專著，1991 年和1993 年分別出版中英文版《中國巖溶學(xué)》[21]，1993 出版《中國南方(巖溶為主)地區(qū)地質(zhì)-生態(tài)環(huán)境圖系》[22]等。

2 中國巖溶研究與發(fā)展

自1950s 開始，中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)了中國巖溶研究，實(shí)現(xiàn)了從巖溶溶蝕動(dòng)力的工程屬性和資源利用研究到全面融合巖溶溶蝕動(dòng)力工程屬性、巖溶生物地球化學(xué)、巖溶生產(chǎn)力的系統(tǒng)研究，服務(wù)國家建設(shè)和自然保育，完善和深化了中國巖溶的基礎(chǔ)研究。

2.1 研究巖溶溶蝕動(dòng)力的工程屬性，開發(fā)水資源，服務(wù)國家工程建設(shè)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各類工程需要巖溶研究提供穩(wěn)定性和可靠性評(píng)價(jià)支撐，需要開發(fā)地下水資源[11]。重點(diǎn)在水道、水利、鐵路交通、民用建筑、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水等領(lǐng)域，巖溶區(qū)工程地質(zhì)水文地質(zhì)基礎(chǔ)調(diào)查和研究與應(yīng)用得到迅速發(fā)展，如新安江庫區(qū)的寒武系碳酸鹽巖的滲漏問題、北京官廳水庫震旦系迷霧山硅質(zhì)灰?guī)r層的滲漏和壩體塌陷、長江水道、成昆鐵路、滇黔鐵路線等碳酸鹽巖區(qū)工程地質(zhì)水文地質(zhì)都得到了很好的解決[23-27]。除部分自然條件限制區(qū)域，如橫斷山區(qū)、青藏高原、天山山脈等，全國大部分縣市區(qū)在1960 年-1970 年期間開展了包括巖溶在內(nèi)的區(qū)域性工程地質(zhì)水文地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)（50 萬分之一或20 萬分之一的區(qū)域工程地質(zhì)水文地質(zhì)報(bào)告）[15，28-29]，編制了《巖溶地區(qū)供水水文地質(zhì)工作方法》[30]和《巖溶地區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)普查規(guī)程》[31]等中國巖溶區(qū)工程地質(zhì)水文地質(zhì)技術(shù)規(guī)范，一些巖溶水利水資源工程示范作用顯著，如云南蒙自五里沖巖溶地下水庫解決了滇南紅河州蒙自縣城鎮(zhèn)用水問題[32]，示蹤實(shí)驗(yàn)技術(shù)解決了山東濟(jì)南趵突泉斷流補(bǔ)水和水源地保育問題。1986 年中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所與法國合作開展了桂林丫吉巖溶水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)與監(jiān)測。從碳酸鹽巖非金屬礦產(chǎn)、碳酸鹽巖有色金屬礦產(chǎn)到隱伏巖溶石油天然氣的勘探評(píng)價(jià)開發(fā)，巖溶礦產(chǎn)理論和工程技術(shù)全面發(fā)展[33-40]。自二十世紀(jì)中后期，巖溶地面沉降和塌陷的調(diào)查與治理服務(wù)巖溶區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)[41-42]。

2.2 融合巖溶溶蝕動(dòng)力、巖溶生物地球化學(xué)、巖溶生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的系統(tǒng)研究

北京周口店世界文化遺產(chǎn)地的巖溶洞穴-北京人遺址，是最早的巖溶-人-地關(guān)系地域系統(tǒng)遺存[43-44]。1973 年Science(科學(xué))期刊發(fā)表Hydrological and ecological problems of karst regions：hydrological actions on limestone regions cause distinctive ecological problems（喀斯特地區(qū)的水文和生態(tài)問題：石灰?guī)r地區(qū)水文作用引發(fā)的獨(dú)特生態(tài)問題）[45]標(biāo)志巖溶研究從巖溶溶蝕屬性的工程地質(zhì)-水文地質(zhì)-環(huán)境地質(zhì)發(fā)展到深入研究影響社會(huì)未來的巖溶生態(tài)問題。溯源研究揭示了經(jīng)典喀斯特地區(qū)的“石質(zhì)、無水、無林、無土崎嶇地形”是源于人類過度干擾（放牧、砍伐、薪柴、造船、戰(zhàn)爭等因素），“無土、無水、無林”的巖溶地域人地關(guān)系失衡狀態(tài)又可以在區(qū)域城鎮(zhèn)工業(yè)化支撐下的山地農(nóng)牧產(chǎn)業(yè)和休閑旅游業(yè)中逆轉(zhuǎn)[4]。1980s 國際上達(dá)成了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性共識(shí)[18]。

1980s 全國農(nóng)業(yè)部門帶頭開展石山地區(qū)糧食生產(chǎn)潛力調(diào)查，圍繞“山窮、水枯、林衰、土瘦”的巖溶區(qū)人地關(guān)系狀況，開展脫貧攻堅(jiān)和石山治理的巖溶地區(qū)糧食生產(chǎn)研究[46-49]。1950s 認(rèn)知了巖溶森林喜鈣、石生性[50]。1980s 以來，陸續(xù)深化了巖溶區(qū)成土難、易流失、地表地下雙層結(jié)構(gòu)等巖溶生態(tài)系統(tǒng)脆弱性認(rèn)知[18，51-54]，巖溶石漠化機(jī)制研究和治理技術(shù)成為巖溶區(qū)可持續(xù)發(fā)展和扶貧攻堅(jiān)、小康社會(huì)建設(shè)研究的重要領(lǐng)域[55-56]?；趲r溶水文地質(zhì)特性的巖溶石漠化分區(qū)成為中國石漠化治理的重要依據(jù)[57-58]?！鞍l(fā)展中保護(hù)，保護(hù)中發(fā)展”成為巖溶區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)自然協(xié)調(diào)發(fā)展和巖溶生態(tài)系統(tǒng)保育的重要理念。自2000以來的區(qū)域城鎮(zhèn)和工業(yè)化社會(huì)經(jīng)濟(jì)巨大發(fā)展支撐了依賴傳統(tǒng)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和薪柴能源的巖溶區(qū)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與新產(chǎn)業(yè)開發(fā)[59-62]。巖溶區(qū)生態(tài)移民和整體搬遷既解決了“一方水土養(yǎng)活不了一方人”的承載力嚴(yán)重下降問題，又協(xié)同生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)重要區(qū)域的保護(hù)，探索出生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑。中國巖溶區(qū)創(chuàng)新性地落實(shí)國家“三不愁兩保障”①“三不愁兩保障”是農(nóng)村扶貧攻堅(jiān)小康社會(huì)建設(shè)的基本要求：吃飯不愁、穿衣不愁、住房不愁，保障醫(yī)療，保障教育。的扶貧攻堅(jiān)戰(zhàn)略，如貴州省巖溶區(qū)貧困人口923 萬，搬遷192 萬，實(shí)現(xiàn)全部脫貧②貴州全省66 個(gè)貧困縣全部摘帽 923 萬貧困人口全部脫貧.光明網(wǎng)，2021-05-20 13:00，https://www.360kuai.com/pc/90329d170b673b7a9?cota=3&kuai_so=1&tj_url=so_vip&sign=360_57c3bbd1&refer_scene=so_1[2022-05-27]。國家社保兜底和實(shí)行醫(yī)保制度，既保障了失去勞動(dòng)力家庭的生活保障，又保證了廣大農(nóng)村家庭的醫(yī)療需要和減輕負(fù)擔(dān)。教育和科技扶貧全面執(zhí)行既全面提高了教育水平，減輕家庭教育負(fù)擔(dān)，更提高了勞動(dòng)者素質(zhì)，增強(qiáng)外出務(wù)工者就業(yè)保障；農(nóng)林牧水科技帶來新產(chǎn)業(yè)、新水源、新產(chǎn)出，農(nóng)村農(nóng)業(yè)農(nóng)民全面增收發(fā)展。高鐵、高速公路、電網(wǎng)、家庭住房建設(shè)補(bǔ)助等進(jìn)入山區(qū)，既解決山區(qū)農(nóng)特產(chǎn)品快速便捷運(yùn)往城市，加快巖溶區(qū)特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也解決了農(nóng)村家庭住房和清潔能源使用，減少甚至清零薪柴家庭能源等消耗的森林植被。扶貧攻堅(jiān)和小康社會(huì)建設(shè)舉措使巖溶森林植被得到休生養(yǎng)息，自然恢復(fù)林在很多村寨、保護(hù)地、工礦企業(yè)地等出現(xiàn)，自然恢復(fù)為主的巖溶生態(tài)系統(tǒng)保育成為主流，巖溶地下水資源開發(fā)和保育取得突出成就，傳統(tǒng)的森林、巖溶泉、水塘（壩）、家庭生活、灌溉生產(chǎn)的一水多用人地關(guān)系地域系統(tǒng)在森林、巖溶水利（庫）、村鎮(zhèn)、多產(chǎn)業(yè)協(xié)同新型聚落的人地關(guān)系地域系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揚(yáng)傳承；巖溶環(huán)境污染評(píng)價(jià)和治理在礦山、城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村和流域全面深入[63-70]。

巖溶社會(huì)經(jīng)濟(jì)自然協(xié)調(diào)發(fā)展和全球變化響應(yīng)機(jī)制研究驅(qū)使巖溶生物地球化學(xué)研究完善與深入。從碳酸鹽巖溶蝕動(dòng)力實(shí)驗(yàn)監(jiān)測到地域廣泛的巖石-土壤-大氣-水-生物（包括人類活動(dòng)）系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)站觀測研究，深入揭示巖溶流域水化學(xué)、生物巖溶、碳循環(huán)、巖溶土壤植被系統(tǒng)的元素離子化合物循環(huán)機(jī)制[71-76]，為應(yīng)對(duì)和解決巖溶區(qū)發(fā)展和巖溶資源環(huán)境系統(tǒng)問題提供量化決策數(shù)據(jù)支撐，服務(wù)人類福祉和響應(yīng)全球變化的巖溶對(duì)策。

融合巖溶溶蝕動(dòng)力、巖溶生物地球化學(xué)、巖溶生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的系統(tǒng)研究，揭示了人類與巖溶自然生態(tài)系統(tǒng)、原始適宜性生存階段、嚴(yán)重依賴土地的農(nóng)牧業(yè)與水土流失階段、工礦城鎮(zhèn)工業(yè)化與巖溶環(huán)境污染階段轉(zhuǎn)向現(xiàn)代城鎮(zhèn)工業(yè)化和山村農(nóng)牧業(yè)休閑旅游業(yè)相融合發(fā)展的巖溶人地關(guān)系地域系統(tǒng)演變，深化了巖溶生態(tài)系統(tǒng)歷史的、聯(lián)系的、開放的整體演變的屬性認(rèn)知并服務(wù)實(shí)踐。

2.3 引領(lǐng)世界巖溶研究發(fā)展

中國巖溶研究在服務(wù)中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、扶貧攻堅(jiān)、小康社會(huì)建設(shè)、應(yīng)對(duì)資源環(huán)境變化中不斷創(chuàng)新發(fā)展，做出了發(fā)現(xiàn)巖石圈（巖溶層）-水圈-生物圈-大氣圈的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程、功能的科學(xué)新認(rèn)知，深化巖溶關(guān)鍵帶實(shí)驗(yàn)觀察和保育，服務(wù)人地和諧的巖溶人地關(guān)系地域系統(tǒng)演進(jìn)的科學(xué)和技術(shù)不斷發(fā)展[11，71-86]。

地學(xué)上，中國巖溶研究揭示了中國巖溶區(qū)完整的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)發(fā)育演化史、地球演化的關(guān)鍵事件、地表自然地理結(jié)構(gòu)范式、世界一流自然美景觀[14-15,21,28,63,86]。這以世界遺產(chǎn)地[87]和世界地質(zhì)公園[88]中的中國巖溶類為代表。云南三江并流保護(hù)區(qū)的高山巖溶，中國南方喀斯特的石林、峰叢、峰林、峽谷天坑、白云巖峰林、苔原巖溶，四川九寨溝和黃龍的高山巖溶濕地鈣華景觀，武陵源黃龍洞等世界遺產(chǎn)地的巖溶景觀是世界熱帶、亞熱帶、溫寒帶高山到丘陵平原等同類地貌模式地和世界一流自然美景觀；周口店北京人遺址和河南龍門石窟世界文化遺產(chǎn)地則是巖溶區(qū)人與自然關(guān)系的最早記錄和藝術(shù)創(chuàng)造遺存。云南石林、廣西樂業(yè)-鳳山、四川興文、四川霧山-諾水河、湘西、北京房山、河南云臺(tái)山、貴州織金洞等聯(lián)合國教科文世界地質(zhì)公園是世界巖溶地質(zhì)多樣性和文化多樣性融合的杰出代表。洞穴石筍測年序列與環(huán)境演變信息研究成果填補(bǔ)了巖溶區(qū)全新世環(huán)境事件定年方法和數(shù)據(jù)空白[89-90]。

生物學(xué)上，同樣是進(jìn)入世界遺產(chǎn)地、世界地質(zhì)公園目錄的中國巖溶地，以及進(jìn)入世界人與生物圈網(wǎng)絡(luò)的巖溶類自然保護(hù)地[91]、國際重要濕地名錄的中國巖溶濕地（云南大山包濕地、云南碧塔海濕地、云南納帕海濕地）等[92]，展現(xiàn)了中國熱帶、亞熱帶、溫寒帶、高山、丘陵海岸的巖溶植被、動(dòng)物、天坑、洞穴、暗河有機(jī)整體，理論和技術(shù)上展示了地形、巖石、土壤、氣候、水、生物多樣性協(xié)同共生的巖溶自然生態(tài)系統(tǒng)演替實(shí)體，發(fā)現(xiàn)巖溶森林植被演替規(guī)律和自然生態(tài)系統(tǒng)多樣性[93-96]，弘揚(yáng)和創(chuàng)新巖溶地域人與自然的和諧路徑。

巖溶區(qū)自然植被和石漠化區(qū)土地的生物地球化學(xué)研究揭示了巖溶區(qū)巖石-土壤-生物-大氣系統(tǒng)的元素離子化合物循環(huán)特征和演變機(jī)制[73-74]，巖溶土壤演變機(jī)制進(jìn)一步完善[51-52,72]，發(fā)現(xiàn)量化了土壤地下漏失（垂直流失）是巖溶水土流失的重要形式，構(gòu)建了維護(hù)、修復(fù)、增強(qiáng)巖溶生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的路徑；巖溶流域碳循環(huán)研究深入揭示了巖溶碳匯對(duì)全球氣候變化響應(yīng)和碳遺漏匯（CO2missing sink）的地質(zhì)碳匯捕捉機(jī)制與實(shí)現(xiàn)途徑，量化評(píng)估巖溶碳循環(huán)（無機(jī)碳泵、有機(jī)碳泵）可回收大氣CO2量（1.10～6.08）×108t·a-1，占遺漏碳匯的5.5%～30.4%[2，71，104]。2010s 陸續(xù)獲批的廣西平果喀斯特生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站[105]、滇東南熱帶山地森林野外科學(xué)觀測研究站[106]標(biāo)志著巖溶生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過程功能動(dòng)態(tài)監(jiān)測陸續(xù)完善，巖溶生態(tài)系統(tǒng)保育修復(fù)有更多的野外監(jiān)測和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，如中國科學(xué)院普定喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站的成果[76]。

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域，通過建設(shè)增強(qiáng)巖溶系統(tǒng)“建構(gòu)”效應(yīng)的產(chǎn)業(yè)集群，弱化巖溶系統(tǒng)“解構(gòu)”動(dòng)力的保護(hù)地(自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園、地質(zhì)公園、石漠化公園、濕地保護(hù)區(qū)、水源保護(hù)區(qū)），創(chuàng)新生態(tài)保育、水源開發(fā)等協(xié)同舉措，促進(jìn)巖溶區(qū)從傳統(tǒng)的水源林、薪柴林、巖溶泉（塘）、農(nóng)牧田、石漠化巖溶地域系統(tǒng)向現(xiàn)代城鎮(zhèn)、基本農(nóng)田、巖溶水利（庫）、特色農(nóng)林牧基地、水源林、生物多樣性和景觀保育、石漠化持續(xù)治理的人地和諧巖溶地域系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)從消除絕對(duì)貧困、區(qū)域整體貧困向擺脫相對(duì)貧困的鄉(xiāng)村振興、小康社會(huì)建設(shè)的新路徑[57-64，97-103]。

中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所袁道先教授及團(tuán)隊(duì)的中國巖溶研究路徑和成果展現(xiàn)了中國巖溶研究的發(fā)展和引領(lǐng)示范[107]，2008 年聯(lián)合國教科文組織首建國際巖溶研究中心，落戶中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所（桂林），標(biāo)志中國巖溶研究進(jìn)入?yún)f(xié)同和引領(lǐng)世界巖溶研究[83]。袁道先教授團(tuán)隊(duì)自1950s 服務(wù)國家重點(diǎn)工程社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要基礎(chǔ)上，圍繞巖溶系統(tǒng)的解構(gòu)和建構(gòu)的矛盾機(jī)制，持續(xù)地與國內(nèi)外研究人員合作，主持完成聯(lián)合國教科文組織的國際地質(zhì)對(duì)比計(jì)劃系列項(xiàng)目。前期研究 以巖溶系統(tǒng)“解構(gòu)”為主，如IGCP299（地質(zhì)、氣候、水文與巖溶形成，1990-1994，負(fù)責(zé)人袁道先）、IGCP379（巖溶作用與碳循環(huán)，1995-1999，負(fù)責(zé)人袁道先）；后期研究巖溶系統(tǒng)“建構(gòu)”及其與解構(gòu)”的協(xié)同效應(yīng)，IGCP448（全球巖溶生態(tài)系統(tǒng)對(duì)比，2000-2004,負(fù)責(zé)人袁道先）、IGCP513（巖溶含水層與水資源，2005-2009,負(fù)責(zé)人袁道先）、IGCP598（巖溶系統(tǒng)中的環(huán)境變化與可持續(xù)性，2011-2014，負(fù)責(zé)人章程）、IGCP661（巖溶關(guān)鍵帶物質(zhì)能量循環(huán)過程及可持續(xù)性研究，2017-2021 年，負(fù)責(zé)人蔣忠誠）。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)的廣西平果果化峰叢洼地巖溶石漠化治理項(xiàng)目，通過巖溶峰叢森林植被恢復(fù)保育、水源林建設(shè)、集水提水引灌、水土流失治理、特色農(nóng)林牧產(chǎn)品種養(yǎng)殖與利用高速公路和高鐵交通內(nèi)引外聯(lián)銷售、發(fā)展清潔能源，建設(shè)了促進(jìn)鄉(xiāng)村居民致富的巖溶區(qū)脫貧示范工程，提供了巖溶區(qū)減貧和可持續(xù)發(fā)展的范例。

3 討 論

“喀斯特(Karst)”學(xué)術(shù)名稱源于“無水、無土、貧瘠、地形崎嶇”的地方名稱，客觀而真實(shí)地表達(dá)了巖溶區(qū)地貌結(jié)構(gòu)和人類干擾后的地表景象，而巖溶學(xué)術(shù)名稱則起意于“巖石溶于水”的中國典型、豐富、優(yōu)美的地貌景觀發(fā)育，是喀斯特載體（碳酸鹽巖）和動(dòng)力（水）相互作用機(jī)制的表達(dá)。兩者都是客觀表述與內(nèi)在機(jī)制的指向，有歷史、現(xiàn)實(shí)、動(dòng)力和開放的科學(xué)內(nèi)涵。中國巖溶研究從跟隨國際，到走向世界、引領(lǐng)世界，這既得益于中國獨(dú)一無二的地域廣泛、獨(dú)特、多樣、復(fù)雜和優(yōu)美的巖溶景觀系列與悠久的多形態(tài)人地關(guān)系地域系統(tǒng)，更得益于中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展和新型城鄉(xiāng)融合的巖溶山水田林湖草生命共同體建設(shè)。

從巖溶動(dòng)力學(xué)機(jī)制（CaCO3+H2O+CO2?Ca2++HCO3-1或 CaCO3+CO2+H2O?Ca2++2HCO3-1?(+光合生 物)CaCO3（ 沉 淀） +x(CO2（ 溢 出） +H2O)+(1-x)(CH2O（沉積）+O2) 看，巖溶過程是溶蝕巖石、發(fā)育溶蝕空穴系統(tǒng)（溶蝕裂隙、溶蝕通道和溶洞等），帶走地表物質(zhì)，消耗巖溶整體性和擴(kuò)大巖塊間空隙的巖溶系統(tǒng)“解構(gòu)過程”，既形成形態(tài)豐富、造型優(yōu)美的巖溶地形景觀，也產(chǎn)生了地面沉降塌陷等妨礙工程建設(shè)和水資源工程的巖溶災(zāi)害或巖溶脆弱性地質(zhì)現(xiàn)象；而巖溶生物地球化學(xué)和巖溶生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力研究則是巖石、土壤、生物、水、氣間的元素循環(huán)（包括碳循環(huán)）和巖溶生態(tài)系統(tǒng)的水土生物資源生產(chǎn)力，既彌補(bǔ)巖溶溶蝕動(dòng)力解構(gòu)的物質(zhì)流失，也增添了巖溶地貌景觀的完美性、自然性，展現(xiàn)了巖溶地域的自然演變規(guī)律和巖溶系統(tǒng)的“建構(gòu)過程”（表1）?！敖鈽?gòu)”與“建構(gòu)”的矛盾作用驅(qū)動(dòng)巖溶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程、功能的演變。

表1 巖溶系統(tǒng)演變的動(dòng)力、過程和效應(yīng)

從自然巖溶系統(tǒng)、最早洞穴古人類遺存的人地關(guān)系地域系統(tǒng)到“山林泉田村”傳統(tǒng)農(nóng)牧業(yè)階段人地關(guān)系地域系統(tǒng)，到巖溶石漠化階段的人地關(guān)系地域系統(tǒng)，再到城鄉(xiāng)融合發(fā)展、治理巖溶石漠化、保育自然巖溶生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)代化城鄉(xiāng)融合人地關(guān)系地域系統(tǒng)（山水田林湖草生命共同體建設(shè)）看，人地相互作用過程中巖溶系統(tǒng)發(fā)生了人為影響尺度的“結(jié)構(gòu)、過程、功能”的系統(tǒng)變化，代表了系統(tǒng)正反饋演變性狀[122]，一種不可逆的“否定之否定”系統(tǒng)變化，正是自然溶蝕、生物群落演替和人為活動(dòng)多重過程與因素驅(qū)動(dòng)了巖溶系統(tǒng)的“解構(gòu)”到巖溶生物地球化學(xué)、巖溶森林植被生長的巖溶系統(tǒng)“建構(gòu)”演變與巖溶系統(tǒng)資源環(huán)境的不可逆變化。就自然狀態(tài)而言，巖溶系統(tǒng)的“解構(gòu)”是從埋藏巖溶（巖層覆蓋）、覆蓋性巖溶（風(fēng)化殼土壤層覆蓋）、半覆蓋巖溶、裸露巖溶的演進(jìn)過程，巖溶溶蝕通道增加過程就是巖溶系統(tǒng)物質(zhì)流失媒介的擴(kuò)張過程，使覆蓋物從部分流失到全部流失，水源涵養(yǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；而生物群落演替代表巖溶系統(tǒng)生產(chǎn)力增強(qiáng)的“建構(gòu)”會(huì)使生物物種與組合適應(yīng)從覆蓋巖溶到裸露巖溶的生境演變，生物群落形成水源和養(yǎng)分的自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制，石生性、喜鈣性、耐旱性增強(qiáng)，但生物量減少，脆弱性增加，恢復(fù)力降低。世界自然遺產(chǎn)地目錄中的巖溶類遺產(chǎn)地展示了自然驅(qū)動(dòng)的“解構(gòu)”與“建構(gòu)”的矛盾對(duì)立運(yùn)動(dòng)范例。馬來西亞沙撈越穆魯國家公園[123]山體中的巨大溶洞（Sarawak 溶洞，600 m×415 m×80 m）是世界上最大的單體溶洞，它與地表殘存的團(tuán)塊狀崎嶇鋒利的劍狀巖溶代表了溶蝕動(dòng)力的“解構(gòu)”產(chǎn)物。山脈與區(qū)域河流水面高差甚大，提供了強(qiáng)大的侵蝕溶蝕解構(gòu)動(dòng)力，導(dǎo)致巨大溶洞發(fā)育與地表第四系碳酸鹽巖的侵蝕溶蝕夷盡，但地表仍有茂密的熱帶雨林與特有動(dòng)物群。這展現(xiàn)了熱帶濕潤巖溶“解構(gòu)”和森林植被“建構(gòu)”的矛盾運(yùn)動(dòng)。類似的巖溶生態(tài)系統(tǒng)在云南省馬關(guān)縣古林箐省級(jí)自然保護(hù)區(qū)的熱帶季節(jié)性雨林（望天樹森林）中可見。該群落山體與南溪河水面有巨大高差，導(dǎo)致熱帶雨林中大量的溶蝕洼地、落水洞、石牙、茂密森林共存，在接近山腳的溶洞（花漁洞）中有湍急暗河水流出，但在裸露石牙增加和落水洞附近，典型的熱帶雨林樹木-望天樹種群急劇減少至消失，代之石生喜鈣的其他熱帶雨林物種增加至主導(dǎo)。同樣的熱帶植物群落變化在西雙版納森林植被也出現(xiàn)[94-95]。中國北京房山世界地質(zhì)公園[124]的石花洞是北方溫帶巖溶區(qū)“解構(gòu)”與“建構(gòu)”相互作用代表。馬達(dá)加斯貝馬拉哈欽吉（Tsingy de Bemaraha）嚴(yán)格自然保護(hù)區(qū)世界自然遺產(chǎn)地[125]的劍狀巖溶、河流峽谷結(jié)構(gòu)展示了巖溶“解構(gòu)”強(qiáng)于“建構(gòu)”的巖溶系統(tǒng)，但建構(gòu)仍頑強(qiáng)進(jìn)行。該山地覆蓋侏羅系碳酸鹽巖的玄武巖層和風(fēng)化殼被雨水、地表徑

流和地下徑流剝蝕夷盡，持續(xù)淋濾形成壯觀的劍狀巖溶、坍塌、洼地、峽谷等地貌。在劍狀巖溶（Tsingy）地貌土壤剝蝕溶蝕夷盡區(qū)，仍有獨(dú)特珍稀的巖溶鄉(xiāng)土植物群落和動(dòng)物群存在，展現(xiàn)了巖溶生物的獨(dú)特自適應(yīng)機(jī)制。中國南方喀斯特云南石林遺產(chǎn)地的多級(jí)侵蝕基準(zhǔn)面（大疊水瀑布、巴江河、天生橋、濕地）維持了多世代石林與亞熱帶干濕季風(fēng)區(qū)巖溶森林植被濕地暗河共存[126-127]，這里還有人為干擾驅(qū)動(dòng)的巖溶系統(tǒng)“解構(gòu)”和森林植被生長“建構(gòu)”相互作用的實(shí)例。18 世紀(jì)前后開始的銅礦業(yè)活動(dòng)導(dǎo)致森林植被大面積消失，強(qiáng)烈的水土流失使巖溶坡地和干枯的巖溶濕地周邊出現(xiàn)高度超過1 m 的土下石牙，面積占比超過30%，即巖溶石漠化。巖溶石漠化是人為活動(dòng)的時(shí)空尺度加速巖溶系統(tǒng)的解構(gòu)[54]。但矛盾對(duì)立面的建構(gòu)也在這里出現(xiàn)。自石林保護(hù)地建設(shè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)的石林旅游業(yè)大發(fā)展以來，保護(hù)地范圍出現(xiàn)了森林植被自然恢復(fù)和人工輔助恢復(fù)，濕地周邊的森林植被恢復(fù)更快[96，127-128]，其他巖溶區(qū)有同樣的過程[97，129]。石林植被恢復(fù)進(jìn)程研究揭示了亞熱帶高原干濕季風(fēng)區(qū)巖溶植被從灌叢恢復(fù)到地帶性植被需要80-120 年[130]，但20-30 年的恢復(fù)植被具有了植被主要功能。這和熱帶恢復(fù)植被主要功能實(shí)現(xiàn)周期（20 年）基本相當(dāng)[131]。

中國巖溶研究在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和應(yīng)對(duì)資源環(huán)境變化需要中，從研究巖溶動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的“解構(gòu)”為主的工程和資源屬性向融合溶蝕動(dòng)力屬性、生物地球化學(xué)、巖溶生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力增強(qiáng)的“建構(gòu)”系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的研究中發(fā)展。巖溶系統(tǒng)由侵蝕基準(zhǔn)面控制的“解構(gòu)”地貌演變與巖溶植被演替（包括種養(yǎng)殖農(nóng)林生物產(chǎn)品）實(shí)現(xiàn)的巖溶生態(tài)系統(tǒng)“建構(gòu)”構(gòu)成巖溶山水田林湖草生命共同體建設(shè)的理論和技術(shù)框架。需要考慮將侵蝕基準(zhǔn)面控制的地質(zhì)尺度（十萬年、百萬年）巖溶地貌演化[3，6]與人為干擾活動(dòng)尺度（十年、百年）的石漠化疊加的“解構(gòu)”和植被自然演替與人工輔助恢復(fù)尺度（十年、百年）的“建構(gòu)”相融合。

就侵蝕基準(zhǔn)面而言，一是巖溶區(qū)水利（水庫）和河流水面影響小流域地貌發(fā)育，進(jìn)而影響植被生長的現(xiàn)象；二是巖溶石漠化發(fā)生和治理實(shí)踐中出現(xiàn)的森林植被消失或恢復(fù)對(duì)水土流失的加劇或遏制現(xiàn)象，人工濕地周邊植被恢復(fù)迅速。各類水面（河、天然濕地、水庫）是合適的人為影響侵蝕基準(zhǔn)面。巖溶小流域有很多控制局地侵蝕深度的侵蝕基準(zhǔn)面（不透水巖層、地貌裂點(diǎn)等）。云南普者黑峰林濕地提供了一個(gè)不透水巖層風(fēng)口控制北門河溯源侵蝕，依靠溶蝕率很低的碳酸鹽巖層作為不透水層的峰林濕地實(shí)例，限制濕地內(nèi)深水井等工程措施可有效地預(yù)防濕地水體漏失，保護(hù)巖溶濕地生態(tài)系統(tǒng)。就植被生產(chǎn)力而言，通過石生、喜鈣、耐旱、季候等特性構(gòu)建植物群落的常綠和落葉物種結(jié)構(gòu)、生長和枯落轉(zhuǎn)換等調(diào)節(jié)巖溶生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、水源涵養(yǎng)和巖溶區(qū)小氣候，發(fā)揮護(hù)衛(wèi)、建造和調(diào)節(jié)等生態(tài)穩(wěn)定器作用（表1）。植物光合作用吸收大氣無機(jī)碳轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)碳，將液態(tài)水轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)水過程吸收太陽輻射能，釋放O2，調(diào)節(jié)水循環(huán)，涵養(yǎng)水源，這區(qū)別于巖溶動(dòng)力的碳匯效應(yīng)[104]。巖溶碳循環(huán)的水下光合作用也應(yīng)該涉及水生動(dòng)物多樣性，這值得研究。歐洲克羅地亞普利特維采世界自然遺產(chǎn)地[132]展現(xiàn)了碳酸鹽巖山地的多級(jí)巖溶濕地、森林、水生植物和水生動(dòng)物協(xié)同共存的自然格局，也是世界一流自然美的巖溶濕地自然景觀，四川九寨溝世界自然遺產(chǎn)地[133]也有同樣的巖溶濕地、森林景觀格局。巖溶森林植被以生物量和枯落物形式的“建構(gòu)”彌補(bǔ)巖溶溶蝕動(dòng)力的“解構(gòu)”自源性物質(zhì)消耗，增強(qiáng)巖溶生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，巖溶流域盆、地洼地的農(nóng)牧基地生物產(chǎn)量增加和種類豐富及城鄉(xiāng)多樣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展能降低巖溶系統(tǒng)“解構(gòu)”驅(qū)動(dòng)力。巖溶森林植被年生產(chǎn)力(867 t·km-2·a-1)和年生物量(124.33 t·km-2·a-1)約為非巖溶區(qū)植被生產(chǎn)力的70%，巖溶森林落葉物種成分占比30%～50%，年枯落物產(chǎn)量7.8～1.98 t·km-2·a-1（表1）。人們也發(fā)現(xiàn)了巖溶原生森林中大氣降雨、地表水和地下水相互轉(zhuǎn)換的良性循環(huán)的巖溶水雙層結(jié)構(gòu)，即枯枝落葉墊積層的上層巖溶裂隙孔隙水（枯落物濕地）和下層巖溶水[118]。因此，將適宜的自然和人為影響的侵蝕基準(zhǔn)面和巖溶森林植被演替協(xié)同保育落實(shí)于巖溶流域的國土空間規(guī)劃與穩(wěn)定管理，有助于巖溶山水田林湖草生命共同體建設(shè)。

4 展 望

巖溶系統(tǒng)認(rèn)知服務(wù)人類福祉。從哲學(xué)角度看，中國巖溶研究的發(fā)展是在參與社會(huì)經(jīng)濟(jì)實(shí)踐中，研究巖溶系統(tǒng)演化的內(nèi)在機(jī)制，發(fā)現(xiàn)和利用了巖溶系統(tǒng)“解構(gòu)”和“建構(gòu)”的矛盾對(duì)立統(tǒng)一運(yùn)動(dòng)機(jī)制，深化了人類活動(dòng)改變這對(duì)矛盾運(yùn)動(dòng)的時(shí)空尺度和強(qiáng)度效應(yīng)的途徑和技術(shù)措施，構(gòu)建了包括巖溶石漠化治理在內(nèi)的區(qū)域資源環(huán)境管理和可持續(xù)發(fā)展的理論與技術(shù)體系。這個(gè)發(fā)展歷程是從關(guān)注巖溶溶蝕動(dòng)力（解構(gòu)）的工程屬性和資源利用發(fā)展到協(xié)同研究巖溶溶蝕動(dòng)力、巖溶生物地球化學(xué)、巖溶生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力（建構(gòu)），引領(lǐng)世界巖溶研究。巖溶生態(tài)系統(tǒng)從自然狀態(tài)轉(zhuǎn)向退化狀態(tài)（巖溶石漠化）再到退化巖溶生態(tài)系統(tǒng)治理和自然巖溶生態(tài)系統(tǒng)保育，是巖溶生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程和功能的“否定之否定”的不可逆演進(jìn)，是巖溶人地關(guān)系地域系統(tǒng)的螺旋式遞進(jìn)演變。將促進(jìn)巖溶生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力增強(qiáng)的“建構(gòu)”與控制巖溶生態(tài)系統(tǒng)“解構(gòu)”的侵蝕基準(zhǔn)面保護(hù)結(jié)合于人為活動(dòng)時(shí)空尺度的巖溶流域系統(tǒng)演變規(guī)律，融合區(qū)域城鎮(zhèn)化和工業(yè)化，合理規(guī)劃巖溶國土空間利用結(jié)構(gòu)和管理，將促進(jìn)巖溶山水田林湖草生命共同體建設(shè)，應(yīng)對(duì)全球變化，實(shí)現(xiàn)巖溶區(qū)可持續(xù)發(fā)展。