中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站王克林研究員團(tuán)隊(duì)在揭示我國西南喀斯特地區(qū)石漠化治理的成就與當(dāng)前面臨新挑戰(zhàn)的基礎(chǔ)上，提出了地質(zhì)背景制約下提升喀斯特區(qū)生態(tài)恢復(fù)持續(xù)性的社會(huì)-生態(tài)研究框架，相關(guān)成果近期以A social-ecological framework to enhance sustainable reforestation under geological constraints為題發(fā)表在國際地學(xué)領(lǐng)域知名期刊Earth’s Future上。
王克林研究員團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)大規(guī)模生態(tài)保護(hù)與修復(fù)下我國西南喀斯特石漠化治理取得顯著成就，從自然維度看，西南喀斯特地區(qū)石漠化面積實(shí)現(xiàn)持續(xù)凈減少，成為全球近20年“變綠”的熱點(diǎn)區(qū)，生態(tài)恢復(fù)固碳貢獻(xiàn)及其潛力大，但巖土組構(gòu)差異影響植被恢復(fù)類型與質(zhì)量，特別是土壤豐量、土壤-植被系統(tǒng)礦質(zhì)養(yǎng)分制約部分喀斯特區(qū)森林景觀恢復(fù)；從社會(huì)維度看，喀斯特地區(qū)人地關(guān)系由緊張向結(jié)構(gòu)性均衡轉(zhuǎn)變，農(nóng)村人口及農(nóng)村地區(qū)實(shí)際人口壓力顯著緩解，農(nóng)村發(fā)展過程與生態(tài)修復(fù)進(jìn)程促進(jìn)喀斯特區(qū)社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，喀斯特區(qū)人地關(guān)系拐點(diǎn)來臨。地質(zhì)背景制約下，喀斯特地區(qū)生態(tài)修復(fù)面臨不同地質(zhì)環(huán)境下造林適宜地點(diǎn)選擇、人工林生產(chǎn)力與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升、區(qū)域“變綠”與經(jīng)濟(jì)效益的權(quán)衡等新的問題與挑戰(zhàn)。
上述石漠化有效治理及“變綠”可持續(xù)性問題的解決需要綜合多尺度、跨學(xué)科研究方法，聚焦喀斯特地區(qū)森林退化和造林的核心要素碳酸鹽巖制約和人類擾動(dòng)，團(tuán)隊(duì)岳躍民研究員提出了提升喀斯特地區(qū)造林可持續(xù)性的社會(huì)-生態(tài)研究框架（圖1）。該框架旨在考慮不同的社會(huì)-生態(tài)背景優(yōu)化未來生態(tài)建設(shè)空間，建立在人類活動(dòng)與不同生態(tài)系統(tǒng)要素之間長期、連續(xù)的相互作用及反饋基礎(chǔ)上。相比常見社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)通用框架往往忽略了歷史變化的影響，該框架整合長期的人類干擾和森林演變定義了連續(xù)時(shí)間尺度的社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)互饋過程，明確了我國西南喀斯特地區(qū)長時(shí)間尺度人類擾動(dòng)與森林演變的關(guān)鍵時(shí)期，包括人為干擾開始期(明清時(shí)期，公元1400-1920年)、人類干擾強(qiáng)烈期(1920-2000)、當(dāng)代保護(hù)和恢復(fù)期(2000年以來)、未來生態(tài)空間優(yōu)化期 (至2100年)，利用沉積物分析、歷史文獻(xiàn)記載、長時(shí)序與高分辨率遙感、深度學(xué)習(xí)等多種研究方法和手段，重建自明清以來西南喀斯特地區(qū)人為擾動(dòng)下“天然林-毀林-再造林”的森林格局演變過程，提供了一個(gè)全面和前瞻性的策略解析地質(zhì)環(huán)境制約下社會(huì)-生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜動(dòng)態(tài)過程，為西南喀斯特地區(qū)生態(tài)建設(shè)空間優(yōu)化及生態(tài)修復(fù)精準(zhǔn)施策提供重要科學(xué)基礎(chǔ)。
該框架的多功能性也可延伸應(yīng)用在其他生態(tài)脆弱區(qū)不同社會(huì)-生態(tài)背景下的生態(tài)恢復(fù)實(shí)踐，結(jié)合歷史及近期的森林動(dòng)態(tài)與毀林過程將增強(qiáng)我們對人類活動(dòng)或氣候變化引起的森林結(jié)構(gòu)和功能變化的深入理解，提供一個(gè)強(qiáng)有力的證據(jù)基礎(chǔ)來評估區(qū)域森林可恢復(fù)的程度及是否真正需要造林措施。
該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2022YFF1300700)、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)基金(41930652,U20A2048) 、湖南省科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才(2023RC1075)等資助。
圖1 融合長時(shí)間尺度人類擾動(dòng)與森林演變的社會(huì)-生態(tài)研究框架