“近觀明暗相間的河流，遠眺神奇秀美的石峰”，談起喀斯特景觀，普通游客的反應該是山青、水秀、洞奇、石美，但對人類生存來說，若不重視它地質背景制約的脆弱生態系統，奇山異水很可能就變成了“窮山惡水”。

　　近日，科技部根在基層調研團來到廣西環江，調研廣西地區典型峰叢洼地區域的石漠化治理。“你們看，這是生態修復后村民又復墾的地方，新生的灌草叢又變成了基巖裸露地。”在廣西環江古周生態恢復示范區的一塊對照地上，中科院環江喀斯特生態系統觀測研究站站長王克林指著斑駁的石頭說道，“在喀斯特地區，種植玉米對水土保持而言是一種極為負面的效應。人為耕作大大加劇了對土壤的侵蝕。”

　　如何改善西南喀斯特地區石漠化問題，上演“點石成金”的生態大戲？從“九五”期間開始專門立項研究石漠化問題，到“十三五”期間國家重點研發計劃四個專項的接續攻關，20多年間，廣西地區石漠化面積由3.21萬平方千米下降到1.5萬平方千米，生態恢復后的喀斯特峰叢洼地正在顯現綠水青山的美貌。

　　兩萬年才形成1厘米厚土壤，水土流失元兇藏于地下

　　“在這里，溶解30立方米巖石，只能生成1立方米土壤，95%的巖石物質碳酸鈣在雨水溶蝕下變成可溶性的碳酸氫鈣隨水流失。砂頁巖紅壤地區50年左右就可以形成1厘米厚度的土壤，在喀斯特地貌下可能要5000年到20000年。”王克林表示，區域遙感對比監測表明在碳酸鹽巖的特殊地質背景下，中國西南喀斯特地區植被的整體演替速度較慢。

　　剛開始做喀斯特研究時，研究人員發現喀斯特石漠化主要以缺水少土為特征，但驅動機理并不清楚，初期觀測表明地表徑流很少，大多在3%左右。“我們把觀測方向下沉到地下，發現降水及其驅動的土壤流失主要進入了地下系統。”王克林感慨道，地下水土漏失是主要渠道而非地表的順坡水土流失。

　　若做等高梯土或者砌墻保土工程，攔蓄地表水土是否有效？這在黃土高原和紅壤丘陵山區是行之有效的措施，但在喀斯特地區作用甚微，因為水土流失過程以地下垂直漏失為主，地表順坡流失很少。

　　喀斯特地表土壤少，外加地下水土漏失多，農民進行種植勞作，人為擾動土壤會加劇石漠化過程。王克林說：“在某些土層很厚、石漠化不大的地區，隨著人為活動的干擾會加劇土壤漏失。漏失渠道主要在與地下河相連的落水洞、地下管道或裂隙中。”

　　傳統耕種模式人為導致土壤漏失、石漠化加速

　　喀斯特地區土壤侵蝕是怎樣產生的？客觀原因來自于地表與地下的二元空間結構——土層淺薄且不連續，地下裂隙發育，水文過程變化迅速。大自然給與的二元結構“缺陷”讓喀斯特水土生態系統具有先天脆弱的特征。

　　從“九五”期間開始，科技部對石漠化立項研究。王克林團隊的實驗結果顯示，喀斯特地區石漠化及水土流失涉及面廣泛，初期高強度耕種下人為干擾導致物理結構的破壞、化學過程的加強、微生物種群的改變都會加劇土壤養分的丟失。結論比較簡單，“脆弱的喀斯特區域不適合過度的農業開發活動。”王克林說。

　　然而，在西南喀斯特地區，地表缺水造成的農業種植首選作物就是玉米。成片的玉米種植使土壤被擾動，引起坡地水土流失。物理結構破壞、化學過程加強、微生物改變、有機碳開始丟失……一系列潛藏地下的變化導致的結果就是林草退化、石頭裸露。記者在環江縣古周生態示范區看到，有些土地上玉米種了20多年后，地表石芽裸露，非常可怕，“這些都是人為高強度擾動下土壤漏失的后果。”王克林表示。

　　徑流觀測與土壤養分研究提供生態恢復新思路

　　“喀斯特峰叢洼地地處西南季風區，六月前后旱澇同現，災害比較嚴重，通過觀測研究摸清水土過程的機理后，我們對它的利用模式進一步優化，看哪一種方式更有利于涵養水源、提升地力。”中國科學院亞熱帶農業生態研究所研究員陳洪松告訴記者，研究站十三個大型記錄徑流小區通過地表與地下同步監測二元空間結構及不同耕種模式對峰叢洼地結構水土過程的影響，包括種植耕種玉米、牧草、經濟林、封育等不同利用方式，觀測水土效應，再推測出土壤侵蝕的效果，再將認識上升到對喀斯特地區景觀與流域尺度的認識，從而形成喀斯特石漠化地區的系統治理方案。

　　微觀方面，植被恢復過程中土壤養分的變化是可持續演替的關鍵，人為干擾往往導致土壤中氨氧化細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”與“氮”的儲存。“退掉玉米地恢復植被比較容易，但土壤理化性質的恢復是個緩慢過程，你看著小小的苔蘚，它對土壤養分的固持與水分的涵養有著重要的作用。”王克林指著封育的巖石與保護性種植的牧草地上的一塊塊苔蘚感慨道，“我們將高強度種植變為保護性種植，多年生牧草種能提升土壤肥力，水土保持效果大大高于玉米，但每畝1萬多千克生物量要移走喂牛，移走的草是含氮的，這么大生物量的移走，只靠生物結皮、大氣沉降還是不夠，所以我們考慮通過豆科牧草的引入增加固氮量。”

　　與之相關的試驗初步表明：共生豆科植物通過生物固氮能促進土壤養分提高，為牛羊所喜食，根部發達且有大量根瘤來固氮，土壤蓄水率能提高16%，土壤侵蝕量削減32%。在下塘試驗區，大量任豆、合歡等典型適宜性樹種已由樹苗長成連片山林，顯示出林牧農復合生態系統是喀斯特區域生態恢復的有效途徑。

　　中國石漠化治理要做到“一方水土養一方人”

　　“我國的喀斯特地區治理與歐美國家是不一樣的。發達國家對喀斯特注重保護，人口稀少；我國因為人口壓力與資源分布問題，農業活動強度大，要努力做到‘一方水土養一方人’。這就需要通過生態適應性的模式、技術提升喀斯特地區生態服務。”王克林強調。

　　生態服務需要集成與權衡生產、調節、支持、文化等方面，其解決辦法就是改變單一的玉米種植模式和種植、養殖二元分割模式，構建牧、農、林耦合的草食畜牧業混合生產模式，科學設計與當地生態條件相適應的種養結構，提升生態系統服務，減緩旱澇災情的后果。

　　在石漠化地區將高強度的種植系統變成保護性種養殖系統，可使原本只能維持4年—5年的單一種植系統調整到20年左右的種養結合的復合生態系統，系統持續性得到增加，百姓的收入來源更加多元化，虧損風險也可逐步降低，從生態經濟的角度而言就是把石漠化地區變成綠水青山。“下一步我們繼續努力，在科技部、中國科學院重大專項支持下進一步提升生態系統服務，構建美麗鄉村，把初步恢復的綠水青山變成可持續的金山銀山。”王克林說。