国家重点研发计划

  断陷盆地区是石漠化综合治理重要类型区之一,其集中分布在我国的滇东和攀西一带,位于珠江、长江中上游,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,是我国重要的生态保护功能区。从2015年年底起,中国地质科学院岩溶地质研究所组织相关专家多次赴云南等地考察调研,并积极和地方政府沟通洽淡,最终确定以国家石漠化治理工程区的云南蒙自、建水和泸西县作为研究示范区。
国家重点研发计划“喀斯特断陷盆地石漠化演变及综合治理技术与示范”项目(项目编号:2016YFC0502500)由中国地质科学院岩溶地质研究所牵头,项目组遵循“基础研究-技术研发和集成-生态产业发展-区域应用示范一体化原则,在地球系统科学、岩溶动力学理论指导下,引进地球关键带研究新思路,紧紧抓住喀斯特断陷盆地的基本特征,将地质过程与生态过程、石漠化演变与生态修复机制、水土资源属性与可持续利用相结合,将已有前期基础与最新成果有机融合,开展石漠化综合治理技术研究和生态产业模式示范,探索断陷盆地石漠化治理、生态修复经验和模式的推广途径,目前已取得一系列重要进展。
1.喀斯特断陷盆地石漠化演变机制及生态修复与保护的地质-气候-水文-生态特征研究取得新认识

1.1 喀斯特断陷盆地石漠化演变的自然、人为驱动机制

研究认为喀斯特断陷盆地石漠化治理成效相对于整个西南喀斯特区明显滞后;石林断陷盆地群落生态调查结果显示种源限制、水分制约是石漠化土地生态恢复的重要限制因子;明确了蒙自断陷盆地石漠化演变与南洞地下河流域气候与人类活动变化对径流变化的贡献率;通过泸西断陷盆地植被覆盖变化揭示石漠化治理工程成效明显。图1展示了蒙自垂直气象观测剖面。
         
                图1 蒙自垂直气象观测剖面

1.2 喀斯特断陷盆地区地质-气候-水文对水土资源及生态环境的影响

研究认为喀斯特断陷盆地盆-山结构对立体气候变化影响显著。揭示了喀斯特断陷盆地盆-山结构对水文地质结构、水循环的影响。喀斯特水循环最大特征就是地下水径流过程和地下流域形成,碳酸盐岩的可溶性,形成喀斯特水文地质结构的双层性。可溶岩碳酸盐岩地层含水量丰富、透水能力强,因此,岩溶表层带发育,地表水易漏失,地下水相对丰富。非可溶岩地层富水性差,可起到阻水、隔水的作用;而第四纪松散层孔隙含水层零散分布于地表。高原隆升运动过程的差异性和间歇性形成了不同高程的侵蚀基准,使不同期次的岩溶发育呈层状间隔分布在不同高程上,直接产生了岩溶水径流的分带现象。层状承压径流带见图2

 

2 层状承压径流带

 

调查显示土壤属性在断陷盆地主要受地质岩性和气候因素影响,揭示了植被演替过程中氮素循环迁移特征,分析了蒙自喀斯特断陷盆地盆-山结构对土壤漏失过程的影响及对植被发育的影响。

1.3 喀斯特断陷盆地区地质-生态类型划分

典型断陷盆地由外围到中心区将其划分为侵溶蚀山区、溶蚀峰丘槽谷地区、沉积平坝区、侵溶蚀河谷区4个地质-生态分区。研究认为断陷盆地石漠化与地质条件关系密切。根据喀斯特分布面积在断陷盆地范围内所占的比例,结合喀斯特作用对断陷盆地生态环境的影响,建议将喀斯特断陷盆地定义为:断陷盆地范围内喀斯特分布面积占20%以上为喀斯特断陷盆地;喀斯特分布面积占比20%5%为受喀斯特影响的断陷盆地;小于5%为非喀斯特断陷盆地。喀斯特断陷盆地类型划分的原则主要考虑到地质成因和气候特征,主要分为高位喀斯特断陷盆地、中位喀斯特断陷盆地和低位断陷盆地3大类。在1:20万的地质图和1:5万的地形图上,核查了喀斯特断陷盆地的数量。

2.喀斯特断陷盆地石漠化治理及“水--生态修复技术研发取得阶段性进展

项目组主要围绕任务书提出的大功率充电联合跨孔CT 成像准确定位地下河技术、流域尺度水土资源高效利用与优化调控技术、深根系“乔--草”生物篱土壤流/漏失阻控及水土保持生态工程技术、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、特色经济“林-草(药)-畜(禽)”复合系统构建技术、生物资源利用提升与生态衍生产业培育技术6项关键技术,结合区域背景、经济社会状况,开展研发工作,目前已经取得阶段性进展。

在喀斯特断陷盆地地表-地下水资源优化调控、高效利用的技术研发方面,开展了岩溶“水文地质调查-电阻探测-钻探-CT成像找地下水”技术以及地表水收储、水质保育技术研究,提出了地表河水水质修复人工湿地设计方案,研发了节水灌溉、土壤保墒技术。

喀斯特断陷盆地土壤保育、定向改良利用技术研发方面,研发了“岩-土”界面优先流与土壤漏失阻控技术,进行了土壤资源定向改良试验(三七高效种植的施肥技术)。

喀斯特断陷盆地生态修复优势植物物种筛选、培育技术方面,在对蒙自、屏边、河口等地断陷盆地区不同海拔梯度喀斯特区与非喀斯特区原始林和同一地点不同恢复阶段植被群落进行调查的基础上,取得一系列喀斯特断陷盆地生态修复优势植物物种筛选、培育技术和野外试验示范成果。

3.生态产业、技术集成及野外示范基地建设全面启动

生物资源利用提升与生态衍生产业培育方面,进行了高值食用菌(松露)培育试验(图3);采用“政府+农户+公司”的方式,形成万寿菊“栽培-初加工-精加工”链条,提升万寿菊产业的科技附加值;构建了塔拉的栽培及产业链。

             

              图3 高值食用菌(松露)培育试验

喀斯特断陷盆地石漠化治理野外示范基地建设方面,以西北勒乡-草坝镇为核心区,开展了断陷盆地地质-生态条件的监测工作,进行了南洞地下河流域水土流失、漏失的过程与机制调查研究,建设了高原面上土壤阻控技术试验示范区,开展了高原面、坡地特色生态产业试验。同时,建水闫把寺-盘水试验示范基地和泸西流域尺度石漠化治理示范基地建设工作全面展开。

该项目针对断陷盆地盆-山共存的环境地质结构,及水土资源不匹配和石漠化严重等问题,揭示断陷盆地生态环境地质分异及石漠化演变机理,以水土资源高效利用为基础,以生态系统服务功能提升为核心,研发地表、地下水资源联合开发,土壤流失和漏失阻控、植被生态恢复、生态产业开发、水土资源高效利用等技术,形成石漠化“生态治理-生态富民”耦合调控体系,并进行试验示范。项目成果将形成“生态恢复-产业转型发展-精准扶贫-生态富民-全面建成小康社会”的石漠化区科技支撑链条,为断陷盆地石漠化区资源综合开发利用提供建议和对策,为断陷盆地石漠化生态恢复和精准扶贫提供技术支撑。