熊康寧,朱大運,彭 韜,喻理飛,薛建輝,李 坡

1 貴州師范大學喀斯特研究院/國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心,貴陽 550001 2 中國科學院地球化學研究所,環(huán)境地球化學國家重點實驗室,貴陽 550002 3 貴州大學生命科學學院,貴陽 550025 4 南京林業(yè)大學,生物與環(huán)境學院,南京 210037 5 貴州科學院山地資源研究所,貴陽 550001

喀斯特高原石漠化綜合治理生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)與示范研究

熊康寧1,*,朱大運1,彭 韜2,喻理飛3,薛建輝4,李 坡5

1 貴州師范大學喀斯特研究院/國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心,貴陽 550001 2 中國科學院地球化學研究所,環(huán)境地球化學國家重點實驗室,貴陽 550002 3 貴州大學生命科學學院,貴陽 550025 4 南京林業(yè)大學,生物與環(huán)境學院,南京 210037 5 貴州科學院山地資源研究所,貴陽 550001

喀斯特石漠化是威脅我國喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境安全、制約區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的重大瓶頸問題。貴州師范大學/國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心石漠化防治研究團隊在國家科技計劃的資助下,自“九五”以來一直從事石漠化防治的理論與技術(shù)創(chuàng)新性研究,并取得一系列成果。此次“十三五”重點研發(fā)計劃項目(編號：2016YFC0502600)將在石漠化成因、等級劃分、治理模式與技術(shù)體系等存量研究基礎(chǔ)上,圍繞生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)這一主題,增量開展喀斯特高原石漠化綜合治理與混農(nóng)林業(yè)復(fù)合經(jīng)營、生態(tài)經(jīng)濟集約經(jīng)營、生態(tài)產(chǎn)業(yè)規(guī)模經(jīng)營、生物醫(yī)藥、生物能源、山地旅游等基礎(chǔ)理論攻關(guān)、共性關(guān)鍵技術(shù)與技術(shù)體系研發(fā),為國家石漠化治理工程和精準扶貧提供科技支撐。

喀斯特高原；石漠化治理；生態(tài)產(chǎn)業(yè)；集成示范

喀斯特石漠化本質(zhì)上是發(fā)生在喀斯特地區(qū)的一種土地退化過程。中國是世界喀斯特地貌最為發(fā)育的國家之一,主要分布在以貴州高原為中心的西南片區(qū),在自然因素和人為因素的雙重影響下,土地退化嚴重,石漠化問題突出,是我國當前面臨的三大生態(tài)問題之一[1-3]。美國、英國、斯洛文尼亞等國家雖然喀斯特地貌比較發(fā)育,但是由于生態(tài)現(xiàn)狀良好、人口壓力小,并不存在石漠化問題,研究重點更多偏向于喀斯特地貌與洞穴[4-6]、水文地質(zhì)過程[7-9]、生態(tài)維護與水土保持[10-12]等方面,石漠化防治在國際上缺乏可借鑒參考的研究成果,石漠化防治技術(shù)與模式為中國所特有。

國內(nèi)關(guān)于喀斯特石漠化的形成原因及影響機制進行了較多的理論研究[13-16],同時也開展了喀斯特石漠化地區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和重建的實踐研究[17-19],對石漠化等級劃分與治理技術(shù)以及石漠化治理模式與技術(shù)體系進行了研發(fā)[20-23],初步形成比較系統(tǒng)的石漠化防治理論和技術(shù)體系,涌現(xiàn)一些在國際上獨具特色的科技成果。然而石漠化防治是一項復(fù)雜艱巨任務(wù),喀斯特前沿基礎(chǔ)理論支撐不足、治理成果鞏固維系困難、產(chǎn)業(yè)化水平低、生態(tài)效益與經(jīng)濟社會效益發(fā)展不協(xié)調(diào)等問題不容規(guī)避,開展石漠化基礎(chǔ)理論前沿、共性關(guān)鍵技術(shù)與衍生產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范研究,是促進石漠化貧困地區(qū)全面落實科學發(fā)展觀,加速推進小康社會建設(shè)進程,實現(xiàn)生態(tài)與社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的重要途徑之一。

1 研究思路與方法

項目瞄準喀斯特高原石漠化綜合治理與生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵科學問題,緊緊圍繞石漠化環(huán)境基礎(chǔ)理論研究—關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)—生態(tài)產(chǎn)業(yè)模式集成與輻射推廣這一主線,通過多學科、跨領(lǐng)域交叉融合,宏觀與微觀多尺度結(jié)合,以地球系統(tǒng)科學論的科學思想為指導(dǎo),充分運用現(xiàn)代地學、生態(tài)學、土壤學和植物學理論、“3S”技術(shù)、同位素技術(shù)、實地觀測實驗等研究手段,選擇貴州為中心的喀斯特高原石漠化作為研究對象(圖1),結(jié)合示范區(qū)建設(shè)和縣域技術(shù)轉(zhuǎn)移推廣,從揭示喀斯特高原石漠化演變機理及驅(qū)動機制出發(fā),以石漠化治理生態(tài)產(chǎn)品產(chǎn)-學-研-供-銷全鏈條和一體化為核心布局研究工作。

圖1 項目研究區(qū)位置圖Fig.1 Location of the study area

項目重點研究喀斯特石漠化演變過程中的土壤侵蝕、地下漏失阻控、資源優(yōu)化調(diào)控、植被群落生態(tài)修復(fù)等基本內(nèi)容,研發(fā)喀斯特環(huán)境生物能源產(chǎn)業(yè)、生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、山地旅游產(chǎn)業(yè)以及其他適宜產(chǎn)業(yè)協(xié)同耦合發(fā)展的共性關(guān)鍵技術(shù),探索順應(yīng)自然規(guī)律并兼顧生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和區(qū)域社會發(fā)展需求的、能夠有效促進石漠化地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的可行性途徑,加強對產(chǎn)業(yè)模式的科學凝練,對縣域主體結(jié)構(gòu)單元進行科學問題會診,開展關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān),通過整合集成形成多套具有示范推廣應(yīng)用價值的石漠化生態(tài)產(chǎn)業(yè)模式技術(shù),為國家石漠化治理工程的實施提供理論與技術(shù)支撐(圖2)。

圖2 項目技術(shù)路線圖Fig.2 Flow chart of research

2 主要研究內(nèi)容

針對西南不同喀斯特類型區(qū)土地石漠化問題,項目圍繞前沿基礎(chǔ)理論突破、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和模式集成提煉,開展以下研究內(nèi)容(圖3)。

(1) 喀斯特高原流域尺度石漠化演變機理及驅(qū)動機制

重點探討喀斯特生態(tài)環(huán)境的類型和地域分異規(guī)律,揭示石漠化長短時間尺度動態(tài)演變過程與驅(qū)動因素及生態(tài)環(huán)境的分布格局及其相互關(guān)系,量化闡明地質(zhì)背景、植被生態(tài)群落、氣候與人為因子對石漠化發(fā)生發(fā)展的制約機制和土地利用格局對石漠化的驅(qū)動過程。

(2) 喀斯特高原縣域尺度石漠化治理與生態(tài)產(chǎn)業(yè)耦合機理及協(xié)同機制

重點研究區(qū)域經(jīng)濟與生態(tài)產(chǎn)業(yè)耦合機理、區(qū)域經(jīng)濟與特色產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展協(xié)同耦合機制以及生態(tài)產(chǎn)業(yè)對石漠化治理支撐效果評價。

(3) 喀斯特高原石漠化環(huán)境水土漏失阻控、資源高效利用和優(yōu)化調(diào)控技術(shù)

重點研究“大氣降水-地表水-地下水-土壤水-生物水等“五水”賦存轉(zhuǎn)化動力過程、地表與地下“二元三維”空間水土有效調(diào)控與高效利用、山地產(chǎn)業(yè)多樣性配置,建立高度異質(zhì)性環(huán)境條件水土漏失阻控技術(shù)與評價體系。

(4) 喀斯特高原石漠化環(huán)境退化植被群落生態(tài)修復(fù)與優(yōu)化配置技術(shù)

重點突破喬灌草植被生物多樣性重建、負地形抗蝕性經(jīng)濟植被構(gòu)建、灌叢草地對喀斯特逆境適應(yīng)、生態(tài)經(jīng)濟型植被優(yōu)化配置、大宗經(jīng)濟喬灌花草生態(tài)產(chǎn)品開發(fā)等內(nèi)容。

(5) 喀斯特高原石漠化環(huán)境適宜的生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)

圖3 項目研究內(nèi)容之間的關(guān)系圖Fig.3 Research content association diagram

重點突破石漠化環(huán)境適宜藥本植物、能源樹種的逆境適應(yīng)機理與選擇,優(yōu)化整合喀斯特景觀資源,研究以生物醫(yī)藥、生物能源、山地旅游為主導(dǎo)方向的特色適宜生態(tài)產(chǎn)業(yè)孵化轉(zhuǎn)移機制。

(6) 喀斯特高原石漠化環(huán)境生態(tài)-產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)健康優(yōu)化模式與技術(shù)集成

重點研究示范效益監(jiān)測評價、產(chǎn)業(yè)模式優(yōu)化凝練、技術(shù)集成創(chuàng)新,開展技術(shù)轉(zhuǎn)移基地拓展與推廣應(yīng)用,結(jié)合產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟與生態(tài)產(chǎn)業(yè)化、生態(tài)修復(fù)保護大數(shù)據(jù)建設(shè)與決策支持系統(tǒng),凝練集成石漠化治理模式。

3 項目總體目標

3.1 總體目標

根據(jù)中國南方以貴州高原為中心的喀斯特地區(qū)石漠化嚴重、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一與區(qū)域貧困問題,在國家“九五”—“十二五”科技計劃成果存量基礎(chǔ)上,結(jié)合國家石漠化綜合治理工程長期演進急需的重大科學問題、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用示范與產(chǎn)業(yè)化實踐,重點突破石漠化治理與生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)的科學問題和核心技術(shù),開展混農(nóng)林業(yè)、生態(tài)集約與規(guī)模經(jīng)營、適宜生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展等科學問題凝練與前沿理論研究、重大共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與治理成果產(chǎn)業(yè)鏈集成創(chuàng)新。在分別代表中國南方石漠化生態(tài)經(jīng)濟總體結(jié)構(gòu)的高原山地、高原盆地和高原峽谷典型治理工程區(qū)進行應(yīng)用示范,結(jié)合石漠化環(huán)境農(nóng)村產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟與生態(tài)產(chǎn)業(yè)化、生態(tài)修復(fù)保護大數(shù)據(jù)建設(shè)與決策支持系統(tǒng),形成生態(tài)、產(chǎn)業(yè)和惠及民生效益顯著的石漠化治理工程產(chǎn)業(yè)化模式、商業(yè)模式與衍生產(chǎn)業(yè)技術(shù)集成與推廣應(yīng)用,為國家全面開展以貴州高原為中心的南方石漠化治理工程和精準扶貧提供持續(xù)性技術(shù)支撐和引領(lǐng)。

3.2 預(yù)期成果

通過項目的實施,預(yù)期取得如下研究成果：

(1)突破和闡明石漠化演變機理與驅(qū)動機制、石漠化治理與生態(tài)產(chǎn)業(yè)耦合機理與協(xié)同機制等重大科學問題與前沿理論8—10項。在國家出版社出版專著7部；在北大中文核心期刊以上刊物發(fā)表論文350—360篇,其中SCI或EI收錄期刊140篇。

(2)研發(fā)和集成石漠化綜合治理與生態(tài)衍生產(chǎn)業(yè)等共性關(guān)鍵技術(shù)與技術(shù)體系10—12項,構(gòu)建生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)模式6—8項。編制技術(shù)規(guī)程14部；申報國家技術(shù)專利210—220項,獲得授權(quán)140—150項；申請獲得計算機軟件著作權(quán)10—12項；向政府部門提供咨詢報告14—16項。

(3)開展和建立縣域范圍以上的應(yīng)用示范縣市7個,示范區(qū)總面積350km2。示范區(qū)植被覆蓋率平均提高10—15%,土壤侵蝕模數(shù)平均降低20—25%,石漠化面積比例降低10—15%；獲得生態(tài)型農(nóng)林新品種或注冊商標新產(chǎn)品14—17種；示范區(qū)農(nóng)民人均純收入提高20—25%,全部貧困人口精準脫貧,惠及民生9—10萬人；技術(shù)轉(zhuǎn)移與推廣應(yīng)用21—23個縣市。

(4)組建和申報國家和省部級人才團隊與科技平臺4—6個,其中完成國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心、國家遙感中心貴州分部和貴州喀斯特石漠化防治與衍生產(chǎn)業(yè)工程研究實驗室的組建任務(wù),申報國家地方喀斯特石漠化防治與衍生產(chǎn)業(yè)聯(lián)合工程實驗室；培育石漠化治理生態(tài)經(jīng)濟型企業(yè)7—8家；培養(yǎng)博士和碩士研究生90—100名；開展石漠化治理與生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)培訓14000人次。

4 存在的問題與研究展望

4.1 可能存在的問題

(1)潛在風險不容回避

(2)研究內(nèi)容深度不一致,存在短板效應(yīng)

喀斯特地區(qū)具有獨特的地表-地下二元結(jié)構(gòu)特征,結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,已有成果表明研究深度并不均衡,存在短板效應(yīng)。如地表喀斯特的研究較為深入,水土(養(yǎng)分)等地下漏失的基礎(chǔ)研究則相對滯后,對不同地貌類型區(qū)石漠化地下漏失過程和機理的認知仍然比較有限,在一定程度上會阻礙石漠化防治技術(shù)的研發(fā)。

(3)缺少國內(nèi)、國外的對比研究

國外對喀斯特發(fā)育、水文、地貌等研究前沿,在模型構(gòu)建、模擬預(yù)測方面具有顯著的優(yōu)勢,由于石漠化危害并不嚴重,石漠化治理技術(shù)與模式為中國特有,在國際上缺少對比研究的范例,從而干預(yù)影響國際喀斯特前沿學術(shù)理論與石漠化應(yīng)用防治技術(shù)的快速對接。

4.2 研究展望

喀斯特石漠化的研究歷經(jīng)幾十年摸索前行,基礎(chǔ)理論與防治技術(shù)取得了豐碩成果。隨著交叉研究的興起,越來越多的不同學科研究人員加入到石漠化研究中,在此對本項目研究趨勢作一簡略展望。

士人贊賞的態(tài)度固然激發(fā)了女性詩人更多的創(chuàng)作熱情，對于士人反對的聲音，女性詩人的心態(tài)與回應(yīng)也不盡相同。部分女詩人自覺約束自己的行為，毀棄詩作，放棄寫作，以合乎“規(guī)范”；另有一部分女詩人依然堅持寫作，她們或私下進行，或公然反抗。

(1)石漠化治理模式與技術(shù)體系化、縱深化、工程化和產(chǎn)業(yè)化

構(gòu)建石漠化治理從上游到下游的全鏈條一體化技術(shù)體系,避免單一、脫節(jié)的治理模式,把研究者智力因子與技術(shù)、產(chǎn)業(yè)市場有機結(jié)合,促進科技成果轉(zhuǎn)化,推動石漠化治理縱深和工程產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

(2)石漠化治理目標多樣化及與區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展協(xié)調(diào)化

建立石漠化治理多元化衡量指標和多樣化目標,既要注重生態(tài)效益,又要注重區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、社會和諧穩(wěn)定,實現(xiàn)三者協(xié)調(diào)發(fā)展,才能從根本上解決治理成果維系性不強的問題。

(3)石漠化治理后期管護、效益監(jiān)測與評價的過程化和綜合化

石漠化工程實施后,對土壤、水文、植被、動物及微生物等均會產(chǎn)生影響,而對影響途徑、影響程度及后期管護缺乏完善的評價監(jiān)測技術(shù),增進這一階段的過程化和綜合化研究,加強對石漠化治理成效信息的科學采集,調(diào)整對策,化解風險。

(4)石漠化治理適應(yīng)氣候變化技術(shù)與模式

氣候變化影響作用研究已經(jīng)深入到多個學科領(lǐng)域,喀斯特生境動、植物對氣候變化的響應(yīng)毋庸置疑,因此石漠化防治技術(shù)與模式研發(fā)要充分意識到氣候變化的影響作用,考慮將喀斯特地區(qū)人類-林草/作物-牲畜-效益等作為耦合系統(tǒng)來適應(yīng)氣候變化,開展相關(guān)防治研究。

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Study on Ecological industry technology and demonstration for Karst rocky desertification control of the Karst Plateau-Gorge

XIONG Kangning1,*, ZHU Dayun1, PENG Tao2, YU Lifei3, XUE Jianhui4, LI Po5

1SchoolofKarst,GuizhouNormalUniversity/StateKeyEngineeringTechnologyResearchCenterforKarstRockyDesertificationRehabilitation,Guiyang550001,China2StateKeyLaboratoryofEnvironmentalGeochemistry,InstituteofGeochemistry,ChineseAcademyofSciences,Guiyang550002,China3CollegeofLifeSciences,GuizhouUniversity,Guiyang550025,China4CollegeofBiologyandtheEnvironment,NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China5InstituteofMountainResources,GuizhouAcademyofSciences,Guiyang550001,China

Karst rocky desertification is a major bottleneck problem in Karst area of Southwest China, which threatens the security of ecological environment and restricts the development of economy and society. The team of Guizhou Normal University / State Key Engineering Technology Research Center for Karst Rocky Desertification Rehabilitation has been engaged in theory and technology innovation research of rocky desertification control since “the 9th Five-Year Plan”, and achieved a series of achievements with the national science and technology planning funding. Surrounding the ecological derivative industry, based on the foundation of rocky desertification causes, classification, technology system and other previous researches in stock, “the 13th Five-Year Plan” key research project (No. 2016YFC0502600) will carry out karst rocky desertification comprehensive treatment and Agro forestry compound management, ecological economy intensive management, scale management of ecological industry, bio-medicine, bio-energy and mountain tourism theory research, and development the key technology, providing scientific and technological support for the national rocky desertification control project and targeted poverty alleviation.

Karst plateau; rocky desertification control; ecological industry; integrated demonstration

國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFC0502600)

2016- 10- 17

10.5846/stxb201610172104

*通訊作者Corresponding author.E-mail: Xiongkn@163.com

熊康寧,朱大運,彭韜,喻理飛,薛建輝,李坡.喀斯特高原石漠化綜合治理生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)與示范研究.生態(tài)學報,2016,36(22):7109- 7113.

Xiong K N, Zhu D Y, Peng T, Yu L F, Xue J H, Li P.Study on Ecological industry technology and demonstration for Karst rocky desertification control of the Karst Plateau-Gorge.Acta Ecologica Sinica,2016,36(22):7109- 7113.