国家973项目—西南喀斯特山地石漠化与适应性生态系统调控研究取得重要阶段性成果

发布时间：2009-02-25

由中国科学院地球化学研究所所长刘丛强研究员任首席科学家的国家973项目—“西南喀斯特山地石漠化与适应性生态系统调控”研究，经项目研究人员的共同努力，于2008年取得了丰硕的阶段性研究成果。

按照2008年的计划研究任务和目标，该项目主要在利用西南喀斯特地区地质档案记录研究气候变化与喀斯特生态环境演变之间的相互关系、喀斯特地区土壤侵蚀危险性评价指标研究、岩石/土壤侵蚀过程中的营养元素循环（释放）特征与制约因素、多维机理生态水文模型构建及探索植物群落优化配置方案等方面开展工作，并取得以下研究成果。

通过历史上人口变化、耕地利用、粮食需求数量变化及外来农作物在贵州引种推广等问题分析，利用空间变换和数学模型详细探讨和评价了石漠化的时空演变过程，并构建了区域喀斯特石漠化信息系统；在石漠化综合评价指数构建方面和地质框架背景研究方面取得新进展；发现贵州喀斯特地区碳酸盐岩风化成土能力与地层岩性、构造和地貌等密切相关；根据碳酸盐岩风化成土经验数值，推算了研究区成土厚度；发现碳酸盐岩的微生物风化主要通过化学降解、生物降解和酶作用三种途径；论证了碳酸盐岩风化成土的富硅铝脱钙镁、富铁锰和富铝脱硅三阶段地球化学演化过程，发现大量碳酸盐岩风化成土作用的地质证据，揭示了碳酸盐岩风化成土作用过程和机理，在开展碳酸盐岩风化成土年代学及风化成土速率方面进行了探索，首次运用铀系放射性不平衡方法获取贵州碳酸盐岩风化壳年龄数据；开展了倒石堆型岩溶坡地土壤的¹³⁷Cs分布特点研究、喀斯特石漠化小流域土壤地面流失速率的¹³⁷Cs示踪研究、干湿循环效应下土壤的微观机制研究、石漠化地区洞外与洞内土样蠕变试验与水土漏失的关系研究、红枫湖流域山地化学侵蚀强度和贵州中部小流域生源要素循环研究；进行了喀斯特典型植被不同生长时段耗水量和生态过程与水文过程动态耦合机制研究，并建立了土壤实际蒸发量计算模式；对大气输入物质组成特征及其在流域中的生物地球化学循环、喀斯特环境土壤－植被生物地球化学过程与营养元素循环以及喀斯特流域侵蚀与地质和生态系统变化之间的关系进行了系统研究；探讨了藤本植物喀斯特适生性的光合作用机制，分析了喀斯特森林优势木本植物的水力结构特征和长期水分利用效率之间的关系，证实了石漠化喀斯特生境本地植物具有很大自我恢复潜力，比较研究了两个主要植被类型优势种对水分胁迫的适应性策略，解释了构树的速生性、抗逆性、喀斯特环境的适应性以及易入侵性；为贵州克隆植物与非克隆植物在喀斯特地区与非喀斯特群落中的分布及其重要性的数据库增添639条数据记录；对“克隆整合在喀斯特特殊生境中灌木（野扇花）分株间的重要性” 实验进行收获，测量存活率、形态指标、各部分的生物量等；选择厚轴茶和光萼厚轴茶两个野生茶为研究重点，以栽培茶和普洱茶为参照种，开展叶石细胞实验工作；采用样木回归分析法和收获法，研究了群落地上生物量及其分配格局；设计了一种基于图像分析的土壤速效磷的测定方法，并公开了该项专利；通过喀斯特石漠化生态系统群落结构、生物多样性特征与群落生产力的相互关系的研究，喀斯特石漠化生态系统的生产力维持机制与群落稳定性分析，植物生物量和生产力的时空变化分析，以及喀斯特石漠化生态系统的脆弱性及局部稳定性、可逆变性和跃迁性等研究，进一步探讨了喀斯特石漠化生态系统适应性修复的机理和途径。在喀斯特生态系统的服务功能优化与综合调控方面，着重进行了喀斯特峰丛洼地生态功能区与植被分布格局、桂西北喀斯特常绿阔叶落叶混交林群落特征及种群更新、干扰方式对植被恢复的影响研究、喀斯特区可持续发展现状评价与趋势预测、河池地区石漠化敏感性分析、喀斯特区域生态系统服务功能价值评估与生态功能区划、喀斯特峰丛洼地适应性景观生态设计等。