石漠化地区
石漠化地区三七种植基地
近日，由中国地质调查局岩溶地质研究所牵头的国家重点研发计划项目《喀斯特断陷盆地石漠化演变及综合治理技术与示范》正式启动。本项目将以国家石漠化治理工程区的蒙自、建水、泸西三个盆地为研究区，通过研发和集成喀斯特断陷盆地石漠化演变机理、水土漏失阻控、植被恢复、特色资源开发及生态衍生产业构建，建立喀斯特断陷盆地生态环境基础数据库、技术模式与方法库及信息共享平台等，形成断陷盆地生态安全评估技术体系，建立喀斯特断陷盆地综合治理理论与技术体系。
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中国在喀斯特生态及石漠化治理研究中居领先地位，石漠化治理仍需加强
项目首席科学家、岩溶所曹建华研究员介绍，喀斯特生态环境的脆弱性导致石漠化问题在世界不同喀斯特地区普遍存在。石漠化在中国西南、中南半岛、中东地区、地中海沿岸均有分布。除中国西南、中南半岛外，其他国家更多关注的是石漠化区的资源禀赋及其导致的干旱缺水问题，而对生态退化及修复关注较少。
中国在喀斯特生态及石漠化治理研究中居领先地位。我国从“十五”时期就开始了石漠化的治理工作，中国科学家连续组织实施5个IGCP项目，针对石漠化治理进行研究。在国家石漠化综合治理工程的努力下，我国石漠化面积由逐年增加变为逐年下降，总体趋势好转，西南地区石漠化土地总面积减少7.4%，植被盖度增加4.4%；生态产业得到大力培植与发展，实现200万人脱贫；岩溶地下水开发工程解决了部分人畜饮用水问题。
2015年4月，中共中央国务院发布《关于加快推进生态文明建设的意见》，明确提出继续推进石漠化综合治理。2016年3月，国务院发布的“十三五”规划纲要明确指出，荒漠化、石漠化、水土流失综合治理是推进国家重点区域生态修复的主要内容，标志石漠化综合治理工作又进入了新的阶段。
目前，我国石漠化治理在以下几方面仍需加强：石漠化演变机理研究需加强，断陷盆地类型区尤其薄弱；缺水问题没有得到根本解决，水资源利用效率有待提高；水土漏失的阻控技术尚未形成；石漠化区植被退化修复生态学机制有待阐明；特色生态产业物种配置，引进物种适应性及功能缺乏综合效益评价；断陷盆地石漠化治理模式和技术集成欠缺。
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我国断陷盆地石漠化治理起步晚，治理模式和技术相对单一，亟须实现理论突破和技术创新
尽管我国石漠化治理取得一定成效，然而，目前已开展的系列国家“973”计划、科技支撑计划和重点自然科学基金等国家重大项目主要集中在喀斯特高原和峰丛洼地区，断陷盆地鲜有涉及。
断陷盆地区是我国石漠化最为典型、程度最严重的地区之一，研究显示，我国断陷盆地石漠化面积比例达1.51万平方千米，占喀斯特面积高达32%，集中分布在我国的滇东和攀西一带。由于断陷盆地盆—山地形变化剧烈，气候反差大，降水偏少，蒸发量大，地下水埋藏深、水土资源分离、植被立地条件差等一系列特点，造成断陷盆地石漠化治理起步晚、投入少，导致一系列资源环境问题。
一是水土漏失加剧。调查结果显示，喀斯特地区土壤侵蚀以地下漏失为主，地下漏失模数占年均总土壤侵蚀的70%~80%。蒙自南洞地下河是水土漏失过程的典型代表，该地下河出口泥沙含量达0.77kg/m3，是南盘江的2.33倍。整个南洞流域水土流失总量为43.6万t/a，高原面土壤垂向漏失是造成地下河泥沙含量提高的主要原因。断陷盆地水土漏失严重威胁长江、珠江中下游经济区的生态安全。
二是水资源开发与利用不匹配，缺水困难没有根本解决。据调查，西南喀斯特区仍有6637万人存在饮水不安全问题，缺水人口达1947万人。目前完成的西南喀斯特区1：5万水文地质调查面积23万平方千米，可开发利用水资源量615亿立方米/年，但开采程度仅16%。断陷盆地地下水深埋，受制于技术手段落后，地下水勘探、开采、利用难度大，缺水问题仍十分严重。
断陷盆地地区隶属国家级连片特困地区——乌蒙山区和滇黔桂石漠化区，其中分布在滇东的国家级贫困县有24个，22个是喀斯特县。生态环境恶劣的石漠化区人口密度高，贫困人口近百万，贫困面大且程度深，是西南乃至全国扶贫攻坚的重点地区。
最新遥感数据显示，滇东—攀西断陷盆地重度石漠化面积呈增加的趋势。滇东—攀西地区隶属国家“两屏三带”生态安全屏障的黄土高原—川滇生态屏障，国家14个连片特困地区的乌蒙山区、滇黔桂石漠化区，影响着长江、珠江、澜沧江等国内、国际重要河流的生态安全，是我国重要的生态保护功能区。
相比其他喀斯特地貌类型区，我国断陷盆地石漠化治理在基础理论研究和治理关键技术研发方面相对薄弱，治理模式和技术单一，效果较差，存在着“地头水柜水不见，山高水深饮水难，水土流漏无措施，地下“红”河愁不清，山路崎岖生活艰，居民贫根难拔除”的现象，亟须实现理论突破和技术创新，形成科技支撑服务的、产学研用为一体的生态治理—生态产业协同发展的断陷盆地石漠化综合治理模式。
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选择蒙自、建水和泸西3个典型研究区，拟解决3个重大科学问题
据曹建华介绍，《喀斯特断陷盆地石漠化演变及综合治理技术与示范》重点研发计划项目将由岩溶所牵头、联合中科院亚热带农业生态研究所、中国水利水电科学研究院、北京林业大学、云南省地质调查局等单位产学研用攻关，针对断陷盆地盆—山共存的环境地质结构、水土资源不匹配和石漠化严重等问题，选择断陷盆地典型、石漠化程度严重的蒙自、建水和泸西3个研究区开展研究工作。
三个研究区各有特点。其中，蒙自研究区为断陷盆地喀斯特发育强烈、水土流/漏失严重的典型代表，拟在该地区进行石漠化演变机理研究、水土流/漏失阻控技术和生态产业研发和示范。建水研究区气候干热，缺水严重，具有多级盆地结构特点，拟在该区进行地表—地下水联合调控、植被恢复及功能提升研究。泸西示范区，以小江流域断陷盆地为核心区，流域上游区为喀斯特槽谷与喀斯特峰丛分布区，中游为断陷盆地，下游为峡谷区，将重点研究示范区断陷盆地生态环境地质分异特征及其石漠化演变机理，对断陷盆地“五水”循环过程及水资源均衡进行分析，研发地表—地下水联合调控及水资源高效利用及优化配置技术，构建立体生态产业模式，集成泸西断陷盆地水土资源高效利用、石漠化生态治理—生态富民耦合调控技术，进行综合效益、适用性评价，在县域（流域）范围进行应用示范。
项目将重点解决3个重大科学问题：
一是地质—气候制约的断陷盆地生态系统运行规律及石漠化驱动机制。
针对断陷盆地急剧变化的地形、气候特点以及“盆—山”共存的环境地质结构，加之断陷盆地生态环境地质具有高度异质性，形成特殊的生态水文及其耦联的碳、氮、钙物质循环过程，影响和控制了区域喀斯特生态系统运行和石漠化的发生、演变过程，重点揭示地质—气候制约的断陷盆地生态系统运行规律及石漠化驱动机制，有效服务于断陷盆地水土资源高效利用，进行土壤侵蚀阻控，退化生态修复，生态产业模式构建。
二是断陷盆地地表—地下水、土过程与资源高效利用调控机理。
断陷盆地特殊的地质结构和水文地质条件，导致地下水埋深大，“土在楼上，水在楼下”，空间分布极不均匀又不配套，水资源以地下水为主，土壤资源集中分布在盆地平坝区。将对断陷盆地不同喀斯特形态影响水土过程、制约了水资源和土壤资源的开发利用机理等进行研究。
三是生态服务功能提升与生态产业培育协同机制。
基于喀斯特断陷盆地富钙偏碱的地球化学背景，导致喀斯特区植被具有喜钙性、旱生性、石生性。缺水少土导致立地条件差，生态恢复的难度大。生态服务功能的提升需要系统阐明植被退化与恢复生态学机制；生态产业涉及的物种与断陷盆地区域地质生态环境协同的生态学原理需进一步揭示；拟建立断陷盆地石漠化治理评价指标体系与评价方法。
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设置6个课题，系统研究石漠化演变机理及综合治理技术与示范
根据项目的重大科学问题、构建技术、生态产业模式等目标，本重点研发项目设置6个课题，拟系统研究石漠化演变机理及综合治理技术与示范。
《断陷盆地生态环境地质分异及石漠化演变机理》课题，将选择代表性的喀斯特断陷盆地石漠化区，定量刻画典型流域植被与水文过程交互作用，确立流域生态需水关键期及需水量，明确植被生态水文耦合过程对碳、氮、钙、水等物质传输的影响。在此基础上，解译喀斯特断陷盆地生态环境地质分异规律及其内在联系，揭示喀斯特断陷盆地生态环境地质分异与石漠化协同演变机制、生态系统演替趋势，为喀斯特断陷盆地石漠化区面向生态的水资源合理配置和生态功能恢复提供理论依据。
《断陷盆地地表、地下水资源高效利用与优化调控》课题，针对断陷盆地水资源以地下水为主、且埋深大、雨水集中、水资源时空分异大、水资源与土壤资源空间上分隔、时间上存在错位等突出问题，以泸西、建水、蒙自三个盆地为解剖对象，开展断陷盆地地表—地下水过程研究、资源高效利用调控技术研发，阐明断陷盆地流域尺度水文地质结构与水文过程，分析“五水（雨水、地表水、喀斯特表层带水、地下水、土壤水）”转换过程，研究喀斯特系统水均衡问题，研发地下水开发、地表水调蓄、雨水收储、水污染风险评估及水质修复、节水灌溉、土壤保墒等综合高效利用技术，探索断陷盆地水资源可持续利用管理技术途径提供科技支撑。
《断陷盆地土壤流/漏失阻控与质量提升》课题，选择蒙自、建水断陷盆地，针对喀斯特断陷盆地周边山地（陡坡带、高原面）土层浅薄不连续、土壤流/漏失严重、土地持续利用难等问题，查明陡坡带、高原面岩土组构与土壤生态特点，揭示土壤流/漏失驱动因素、土壤退化对石漠化演变的响应关系，及特色作物连作障碍机理，研发深根系乔—灌—草生物篱等阻控技术，消减土壤连作等障碍因子，提高土壤质量，为该区土壤资源抢救、保护与高效利用的有机结合提供理论和技术支撑，促进区域生态改善与生态富民。
《断陷盆地石漠化区植被恢复与功能提升》课题，针对断陷盆地生态环境地质分异、植被退化和石漠化程度严重等问题，以建水断陷盆地为主要对象，开展植被退化与恢复生态学机制研究，阐明断陷盆地高原面、坡面和盆地植被退化与恢复生态学机制，以生态系统服务功能提升为核心，研发喜钙、耐旱植物材料筛选与快繁技术、稳定群落构建与可持续性经营管理技术，构建仿自然植物群落与林—灌—草优化配置模式并示范，为喀斯特断陷盆地林草植被生态恢复提供理论和技术支撑。
《断陷盆地特色生态产业的培育、技术开发与示范》课题，针对断陷盆地光热资源丰富，但石漠化严重、水资源短缺、植被退化严重、产业单一、经济效益低下、生态产业欠发达、农民贫困等问题，以提升生态衍生产业发展为主要目标，选取蒙自市和泸西县作为课题研究区域，研发断陷盆地特色经济价值的林、灌、草植物品种种植技术，构建具生态经济效益的复合经济林—草（药）—畜（禽）等系统和复合水/干果技术模式，形成生态衍生产业模式并示范；研究市场潜力大的生物资源（塔拉等）与断陷盆地地质生态环境的适应机制，研发绿色产业提质增效加工利用技术，培育特色生物资源加工企业，为喀斯特断陷盆地的石漠化综合治理和农民脱贫致富提供科技支撑。
《断陷盆地石漠化综合治理模式与技术集成》课题，针对断陷盆地石漠化区生态治理—生态产业协同石漠化综合治理模式欠缺、石漠化综合治理效益评估缺乏等关键科学问题，开展断陷盆地石漠化治理技术集成与规范，断陷盆地石漠化治理模式集成与范式，断陷盆地石漠化治理县域示范与效益评价，断陷盆地石漠化区生态环境保护、资源综合开发利用建议与对策研究。集成水土资源高效利用、石漠化生态治理—生态富民耦合调控技术，形成基于生态服务功能提升的石漠化生态富民综合治理模式；对石漠化治理工程进行综合效益、适用性评价，并在县域（流域）范围进行应用示范，为断陷盆地退化生态修复和精准扶贫发挥技术支撑与示范引领作用，同时利用联合国教科文组织国际岩溶研究中心平台作用，积极开展国际科技合作，促进技术共享转化。
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重点研发6项关键技术，致力于改善我国老、少、边、穷地区区域生态环境质量
项目将重点研发6项关键技术：
一是大功率充电联合跨孔CT 成像准确定位地下河技术。
在断陷盆地区，地下水空间分布及运移规律复杂，难以定位，开采难度大。采用大功率充电联合跨孔彩色CT成像技术，可以降低噪音，提高识别分辨率，对地下水的空间分布进行准确定位。
二是流域尺度水土资源高效利用与优化调控技术。
从水资源承载力出发，集成地下水开发、地表水调蓄、雨水收储、水污染风险评估及水质修复、节水灌溉、土壤保墒等技术，达到地表地下水联合调配高效利用。从断陷盆地土壤属性出发，集成有机培肥、保护性耕作、特色作物连作障碍消减等土壤质量提升技术，达到土壤资源高效利用。
三是深根系乔—灌—草生物篱土壤流/漏失阻控及水土保持生态工程技术。
以具有丰富溶蚀裂隙喀斯特表层带和落水洞为单元，开展深根系乔—灌—草配置阻控土壤漏失试验，研发相关生物篱技术；引进传统土壤流失防治工程和生物措施，集成断陷盆地水土保持生态工程技术。
四是喜钙耐旱植物材料筛选与快繁及仿自然植物群落优化配置技术。
筛选喜钙、抗旱、抗风、耐瘠薄、保水保土固氮能力强等适宜优良植物材料，进行栽培试验；通过种、营养体、最适合环境营造等多技术途径，研发不同植物材料的快繁技术体系。
五是特色经济林—草（药）—畜（禽）复合系统构建技术。
重点突破断陷盆地石漠化修复的林下种草养牛（羊）与圈养技术、林—果—药复合经营技术、特色林（果、药）的种苗繁育与优质栽培技术。
六是生物资源利用提升与生态衍生产业培育技术。
从塔拉引种、栽培、适应性试验，到生物资源获取、生物产品研制，延长生态产业链，进行喀斯特特色资源利用加工企业的培育。
曹建华表示，项目参与单位囊括国土资源部、国家林业局、教育部、水利部、中国科学院等部门，覆盖了地学、生态学、林学、土壤学和水土保持学等学科，项目各研究团队均具有深厚的学术研究基础和很强的技术优势，为本项目的顺利执行奠定了坚实基础。
项目的实施地点与示范区位于我国老、少、边、穷地区，生态环境恶劣，项目将技术研发、试验示范与推广相结合、新技术与已有技术集成和组装相结合、生态效益与社会经济效益相结合，研发技术的应用推广将极大改善区域生态环境质量，使示范区土壤侵蚀模数降低20%~30%，示范区生态服务功能提高30％以上，推动相关生态衍生产业的发展，为生活在生态环境脆弱的断陷盆地区贫困农民提供新的发展机会，对促进少数民族地区的社会稳定具有巨大的社会效益。
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