今天是:
 
 

获奖成果

1、蒋忠诚、罗为群、邓艳、覃小群、吕仕洪、曾馥平、肖土安、马祖陆、谢运球、陆树华、蓝芙宁;《岩溶峰丛洼地水土保持研究与示范》获2010年中国水土保持学会科学技术二等奖(SBXH2010-J-2-03-R003)。

2、《岩溶峰丛山地脆弱生态系统重建技术研究》获中国地质科学院2008年度十大科技进展。

3、蒋忠诚,罗为群,吴华英,覃星铭,邓艳;实用新型专利:渗流土壤水收集器(专利号:SL 2011 20118981.1),2011年。

 

主要科研成果展示

  1.岩溶峰丛洼地石漠化综合治理技术和模式

  项目来源:“十五”、“十一五”科技支撑计划课题、广西科技攻关项目、广西技术开发项目等。

  主要的完成人:蒋忠诚、罗为群、邓艳、蓝芙宁,覃星铭、李衍青,李飞、沈利娜,肖土安。

  创新点和应用转化效果:建立与完善了广西平果果化、马山弄拉、环江古周3个喀斯特峰丛山地示范区,总面积1600多公顷,辐射推广面积超过8000公顷,取得了显著的经济和生态效益,具有大的社会影响。

  构建了喀斯特峰丛山地生态重建宏观模式3个:单个峰丛洼地立体生态农业模式、峰丛洼地复合型立体生态农业模式、峰丛山地生态移民模式及其技术体系。建立峰丛山地脆弱生态系统植物恢复模式4个,退耕还林模式7个,岩溶水开发利用模式4个,土地整理模式6个,水土保持模式4个,生态产业模式10个,项目运作管理模式3个。研发了喀斯特峰丛山地脆弱生态系统重建的一系列生态技术体系,包括岩溶峰丛山区水土保持技术、土地整理技术、岩溶峰丛洼地表层岩溶水工程调蓄技术、岩溶土壤水分保持与利用技术、岩溶山区水肥耦合利用技术、岩溶土壤改良技术、名特优植物资源筛选与培育技术、岩溶山区牧草引进栽培与种草养畜技术、喀斯特峰丛洼地排涝技术、岩溶适生植物种苗繁育技术、人工诱导植被恢复技术、岩溶地区经济植物嫁接技术、石漠化区火龙果栽培与管理技术、植物病虫害防治技术等。建立了喀斯特峰丛山地脆弱生态系统评价指标体系与评价模型、生态重建工程服务价值综合评价模型、生态土地优化配置评价技术体系和模型,提出不同环境岩溶峰丛山地生态重建最优的模式及技术集成和峰丛山地生态重建技术推广区划方案,为我国西南岩溶石山区石漠化综合治理提供技术支撑和示范样板。

  研发出具有生态经济多功能效应的特色经济植物的适宜新品种30多种,开展土地整理示范200多亩,开发表层岩溶泉9个、地下河2处,兴建水柜6000多立方,人工诱导植被恢复面积800hm2,农林牧复合生态示范300hm2,辐射推广面积超过5万公顷,研发的技术与模式已向广西24个岩溶县推广应用,繁育苗木已向广西8个岩溶县推广应用。到2010年底,示范区石漠化得到有效治理,植被覆盖率达到70%以上,土壤侵蚀模数下降了80%,单位面积土地产值提高了10-20倍,节约水肥50%以上,水分利用率提高55%,农民年人均收入增加了3-4倍,直接受益老百姓达5000多人,周边县间接受益人数达到20万人。

  该成果被评为中国地质科学院2008年度十大科技进展之一

 
      2.云贵高原岩溶山地石漠化坡耕地整治与高效生态农业技术集成与示范

  项目来源:“十一五”科技支撑计划课题、国家自然科学基金面上项目和所基本科研业务费等。

  主要的完成人:谢运球、李衍青、李飞、邹胜章、黄秋英等。

  主要的创新和应用成果如下:

  A.石漠化坡耕地“集水+蓄水”技术

  在贵州、四川等地的石漠化坡耕地区开展了“田间道路、水工防渗布、岩石层面和自然坡面集水面+水窖/池/塘”的坡地集、蓄水工程试验,获得重大突破。完整的石灰岩层面或者自然的白云岩坡面以及水工防渗布作集水面,比传统的人工集雨坪降低成本,具可恢复性;田间道路兼顾集雨坪,可节省土地,效果良好,硬化路面的径流系数达80%。利用小尺度的溶沟溶槽等岩溶形态修建储水量几立方米的微型蓄水坑,采用混凝土抹面或水工布防渗,成本低、施工易、占有效耕地少,适合于单个农户对面积小且分散的坡耕地灌溉;采用下挖、上砌或者二者兼顾的方式修造几十立方米的小型蓄水池/窖,投资较大,施工较难,占地较多,适合于农户联合或村民组使用;在地形低洼的地貌部位如山垭口修筑几百立方米的中型蓄水塘/凼,投资大,施工难,占地多,适合于村级单位或者土地连片分布区使用。最后,通过输水管线可以将中型蓄水塘/凼、小型水池/窖和微型蓄水坑相连,建成微水工程灌溉系统,实现治理区内丰沛雨水的调峰补欠和坡耕地灌溉用水的二次调配。

  B.石漠化坡耕地分类整治

  根据土壤质量守恒原理,基于石漠化差异、地形坡度和残留土壤厚度的计算,提出了轻度及轻度以下石漠化坡耕地水平梯田、中度石漠化坡耕地隔坡梯田和强度石漠化坡耕地坡式梯田建设的石漠化坡耕地整治的总体模式,并在贵州省毕节地区大方县双山镇木格村实施了“以隔坡梯田为主+坡式梯田”综合治理中、强度石漠化坡耕地的实体模式,采用了就地取石料建设地坎、地埂、田间便道和机耕道以及植物篱地埂等技术。
 
      3.会仙岩溶湿地综合考察与水生态修复关键技术研究
  成果主要依托水利部首批水生态修复试点和广西十一五水利科技重点项目。
  主要完成人有马祖陆、蔡德所、梁士楚、王魁、李飞等。

  主要成果及创新:

  (1)首次给出了岩溶湿地的科学概念,提出了按照湿地的成因->水文特征->植物群落类型建立分级分类标准,对岩溶湿地进行分类的思路,初步建立了岩溶湿地的分类体系。将岩溶湿地划分为地表岩溶湿地与地下岩溶湿地两大亚类,以及以岩溶湖泊湿地、岩溶沼泽湿地、岩溶河流湿地、地下岩溶储水盆地、岩溶地下河等为代表的七个一级分类十七个二级分类。

  (2)提出会仙湿地的形成得益于其优越的水文地质条件——以会仙睦洞为核心的大型复式“马鞍型”地表地下岩溶储水构造盆地。在此基础上,首次提出了“岩溶储水构造”、“双层岩溶储水构造”的概念,研究了其结构体系和类型。

  (3)查清了会仙岩溶湿地自然资源。其中,岩溶沼泽湿地分布最广、面积最大(约866.9ha,约占自然湿地总面积的60 %),其次为岩溶湖泊湿地(共398.9ha,占湿地总面积的27.4%);湿地植物有37科71属108种,分属湿生、挺水、浮水和沉水四个植被亚型26个群系,其中包括国家一、二级保护植物野生水稻、中华水韭;陆生植物100科238属323种;水生藻类8门39科65属。

  (4)对会仙岩溶湿地的形成、演化进行了研究,提出了会仙岩溶湿地退化的是自然因素与人类活动综合作用的结果,而人类经济活动在近半个世纪以来该湿地加速退化和结构演变(由自然湿地向人工湿地转化)中起主导作用。

  (5)岩溶湿地生态系统是由地质、土壤、水和生物等组成的自然综合体,具有典型的富钙偏碱性岩溶地球化学特征和岩溶水土循环机制。提出了峰丛洼地积水型岩溶湿地,排泄不良的河口洪泛岩溶平原湿地、地表地下过渡型岩溶湖潭沼泽湿地、峰丛谷地(坡立谷)河流沼泽湿地、峰林平原潴水型湖泊沼泽湿地和岩溶地下河湖湿地共六种湿地生态模式。

  (6)会仙岩溶湿地特殊的水-土-生物地球化学循环是会仙岩溶湿地生态功能的主要驱动机制(或制约因素)。调查、研究表明,会仙岩溶湿地地良好的岩溶储水结构、生物多样性和植物群落结构,以及典型湿地土壤结构,使湿地具有较强的调蓄水资源(防洪抗旱)和调节水文过程的能力(地表与地下水转换以分散排泄为主、流速缓慢),较强的水质净化能力。研究表明,不同水生植物对不同的污染物质有选择性吸收的现象。在吸收重金属离子、造氧能力方面,总体上有沉水植物>浮水植物>挺水植物的规律。
 

  4.岩溶峰丛洼地水土保持研究与示范

  任务来源:国家科技支撑计划课题;水利部、中科院、中国工程院联合资助水土流失综合科学考察项目;水利部公益性科研专项。

  主要完成人:蒋忠诚,罗为群,曹建华,李衍青,蓝芙宁,赵草著,肖土安。

  主要创新点:

  (1)对西南岩溶石漠化区水土流失与石漠化的特点和危害等进行了科学分析和论证;对水土保持的成功经验、教训和成功模式作了系统总结,指出了当前在石漠化区水土流失综合治理方面存在的问题;还进行了西南石漠化区水土流失综合防治分区,针对各区的特点,确定了治理目标、提出了相应的对策措施,进行了成本效益分析评价,针对目前存在的问题提出了若干建议;对岩溶区水土流失强度分级标准等理论问题开展了专题研究。

  (2)系统研究岩溶峰丛山区不同地貌部位水土流失过程,首次揭示了峰丛山区水土主要通过地下漏失。系统研究岩溶峰丛坡面、表层岩溶泉域、洼地系统、地下河流域系统水土流失过程和特征。不同地貌部位各侵蚀类型的表现形式和强度差异较大。在坡面上,不管是灌草坡还是耕地,土壤侵蚀均以地下侵蚀为主,地下漏失量占70%以上;洼地底部土壤流失以地表流失为主,但是最终通过落水洞转成地下河管道流失,成为堵塞地下河管道的主要泥沙来源。采用137Cs和210Pbex复合核素示踪技术进一步论证了岩溶峰丛山区土壤侵蚀主要通过地下漏失。

  (3)提出了岩溶区水土流失强度分级标准。在前期研究基础上,以果化示范区为例,依据碳酸盐岩成土过程2阶段模式:碳酸盐岩溶蚀残留酸不溶物和酸不溶物成土过程,考虑成土影响因素,建立评价方程计算出成土过程中各阶段的参数比例,建立适宜于纯石灰岩峰丛山区土壤侵蚀强度分级标准。

  (4)岩溶峰丛洼地坡面治理技术,重点研发了坡度小于25度的岩溶坡面梯化技术,包括:岩面产流植物截流技术、岩面植物护埂梯化技术、藤本植物复合种植梯化技术、坡面梯化工程技术。

  (5)岩溶流域系统水土保持技术。针对岩溶流域系统水、土资源漏失严重,旱涝灾害频繁的问题,研究岩溶泉域、地下河流域系统水土资源保护,包括:流域系统水土保护植物优化配置技术和水土资源合理利用技术。

应用转化效果:

  岩溶峰丛山区水土流失防治取得了显著的社会经济与环境效益。示范区植被覆盖率 达70%以上,土壤侵蚀模数下降了50% ,水资源利用率提高了80%,年人均收入提高了20%以上 。

  批准建立了2个水利部水土保持科技示范园区,该成果获中国水土保持学会科学技术进步奖二等奖

 
      5.生态环境调蓄表层岩溶水的功能研究

  成果来源:国家自然科学基金面上项目、地质大调查和所基本科研业务费等项目。

  主要的完成人:蒋忠诚、覃小群、劳文科、邓艳、覃星铭、孔祥胜、邓振平。
  主要的创新和应用成果如下:
  表层带岩溶水系统按水动力条森林植被调蓄表层岩溶水资源的功能件可划分出以集中排泄为主要特征的汇流状表层带岩溶水子系统(表层带岩溶泉域)和以分散潜流、排泄为主要特征的散流状表层带岩溶水子系统;峰丛洼地的峰体部位与洼地底部的表层岩溶带结构不同:分布于区内洼地周边绝大部分山体斜坡地带的表层带岩溶含水系统裸露区,以一元结构(表层岩溶带)为主要特征;而分布于洼地底部地带的表层带岩溶含水系统覆盖区,则具有二元结构(表层岩溶带——土层或植被构成)或三元结构(表层岩溶带-土层-植被)的特征; 表层带岩溶水系统的底部边界无明显的隔水层,由相对完整的可溶岩带构成局部隔(阻)水底界,同时成为各表层带岩溶水子系统的底部边界;表层岩溶水系统与其下部的饱水带岩溶水系统之间,常有一定厚度的岩溶弱发育带并可出现双层水位现象。 表层岩溶水系统的补给方式有直接快速补给和间接慢速补给两种。洼地周边的山体斜坡地带石漠化程度较高、植被及土被覆盖稀少的表层岩溶带裸露区,雨水主要通过较密集且开启的表层溶蚀裂隙等岩溶空隙快速入渗补给表层带岩溶地下水,为直接补给,该补给方式下表层带岩溶地下水水量动态对降雨响应极为敏感;而在洼地底部有土被覆盖或周边山体斜坡上植被覆盖程度较好的地带,大气降水须经过植被、第四系松散层截留等过程后才缓慢下渗补给表层带岩溶地下水,为间接补给,该补给方式下表层带岩溶地下水水量动态对降雨的响应相对滞后。

  生态环境对表层岩溶水资源的调蓄取决于植被情况、表层岩溶带的结构、发育程度、降雨过程与降雨量等因素。从植被情况来说,本项目取得两点认识:首先,森林植被的调蓄作用>灌木>草本>石漠化地区,其差异可达到几倍到几十倍的数量级;第二,随着生态恢复, 生态环境对表层岩溶水资源的调蓄能力增强(2),其中最重要的意义是可减少表层岩溶泉的断流时间。马山弄拉泉在1995年以前也是在枯季有几天断流,随着生态的恢复,形成了常流泉。

      6.岩溶环境硼镉交互作用及其酚、镉累积效应
  成果来源:国家自然科学基金。

  主要的完成人:谢运球、李衍青、李飞、邹胜章、黄秋英等。

  主要的创新和应用成果如下:

      岩溶环境主要存在同差型和正反型2类硼镉交互作用,包括强化硼镉,弱化硼镉,强化一个、弱化另一个等类型,因土壤环境、植物类型及其器官、生长阶段、硼镉剂量以及镉形态不同都有差异。其机理可能是土壤离子交换态镉迁移,被根吸收;根拮抗作用削弱根部的积累或促进镉的转移;茎协同作用加强镉向茎部迁移与贮存,拮抗作用减少茎镉或使镉再转移。根际土因硼镉交互作用主要降低了腐殖酸态、铁锰氧化物结合态、碳酸盐态的累积,而增加了离子交换态和部分剂量的碳酸盐态镉的积累。酚类物质有效地与镉进行螯合作用,清除自由基,可能是油菜应对镉胁迫毒害的一种对策。油菜籽镉因交互作用减少达110%,但低镉时增加达43%,而花生仁镉减幅达276%。花生、油菜的产量-剂量效应分别为B0.5Cd1和B0.4Cd1、B0.8Cd5。岩溶区牧草丹宁高于0.5%,菊苣、烟叶镉高,可能影响直接食用。
 
 
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