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隊在歷史時期人類擾動對我國西南喀斯特地區(qū)土壤侵蝕的影響取得重要進展，相關(guān)研究成果近期以Human disturbance exacerbated erosion and deposition in the karst peak-cluster depressions during the Ming and Qing dynasties為題發(fā)表在Science China-Earth Sciences（中英文版）。
大規(guī)模生態(tài)修復(fù)背景下，我國西南喀斯特地區(qū)成為近20年來全球植被覆蓋“變綠”的熱點區(qū)，然而，受碳酸鹽巖地質(zhì)背景制約，部分喀斯特地區(qū)人為破壞后自然恢復(fù)的植被正向演替緩慢，白云巖地區(qū)植被自然恢復(fù)以草叢為主，而石灰?guī)r地區(qū)常常形成相對穩(wěn)定的低矮灌叢，森林景觀恢復(fù)困難，影響喀斯特地區(qū)“變綠”的可持續(xù)性。亟需了解歷史時期的人類擾動事件對當(dāng)前西南喀斯特地區(qū)難成林區(qū)石漠化的影響，以指導(dǎo)未來喀斯特地區(qū)精準(zhǔn)還林還草。據(jù)史料記載與文獻(xiàn)分析，人為毀林是造成石漠化的重要原因之一，但歷史文獻(xiàn)記載較為零散、且可能有一定的主觀性，難以連續(xù)且定量衡量一個地區(qū)石漠化演變歷史。
針對這一問題，王克林團隊利用人類干擾下喀斯特洼地沉積物的充填過程及沉積物賦存的歷史環(huán)境信息，來剖析歷史時期的流域地表過程及人類干擾成因基于洼地沉積物137Cs、210Pb和炭屑14C定年技術(shù)，量化了近五百年來洼地沉積物的沉積速率及產(chǎn)沙模數(shù)變化，結(jié)果表明明清時期產(chǎn)沙模數(shù)(2.51~13.11t ha?1 a?1)顯著高于近百年(0.95~6.99t ha-1 a-1)，近百年來的前40年（1921-1963年）產(chǎn)沙模數(shù)高于近60年（1963-2021年）；并建立了歷史時期（1500~2000 年）人口、耕地、糧食及森林面積等變化與同期毀林事件的經(jīng)驗聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)在明末清初(1628~1700年)瑤族遷徙、1573~1620年玉米引種后，廣西全區(qū)的人口與耕地增加了3倍以上，而森林面積顯著減少。研究表明，明清時期(1500~1800年)人類干擾是喀斯特森林破壞、洼地沉積加快的主要原因。
該研究結(jié)合沉積物記錄和史料記載，闡明了喀斯特地區(qū)歷史人類擾動對自然環(huán)境演變的影響，對認(rèn)識石漠化演變歷史、理解當(dāng)前植被恢復(fù)、評估和預(yù)測未來喀斯特植被恢復(fù)趨勢和造林潛力有重要意義。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目(U20A2048、41930652)和國家重點研發(fā)計劃項目(2022YFF1300700)的資助。
圖1 喀斯特洼地人類擾動與侵蝕產(chǎn)沙沉積過程?
圖2 歷史時期以來廣西喀斯特地區(qū)人類擾動事件及人口、糧食、耕地與森林面積變化