科学文化工程

为保证会仙岩溶湿地生态系统修复的科学性、合理性和岩溶湿地生态系统健康和可持续发展，并带动周边岩溶石山石漠化退化生态系统的修复，开展湿地生态修复前期的科学研究与试验意义重大。为此，从2008年开始，国土资源部、广西壮族自治区水利厅联合在位于漓江（桂江）与洛清江（柳江）分水岭附近、峰丛洼地与峰林平原过渡地带、会仙岩溶湿地中心的桂林会仙镇冯家村西狮子山附近建立了岩溶生态研究基地（图6-5），开展岩溶生态与水生态科学研究与试验示范。该研究基地由小象鼻山、狮子岩、麒麟山等连座石峰组成的环形岛状峰丛环抱，总占地面积约500亩，有湖泊、沼泽、洼地和众多的岩溶洞穴和地下河等不同的湿地类型，具有较好的生态环境代表性。

图6-5 会仙岩溶生态与水生态研究基地地理位置与地形

1.基地建设的目标与思路

基地建设的总体目标和思路是：以地球系统科学为指导，以地球表层的岩石圈、大气圈、水圈和生物圈之间相互作用过程中的能量转换和物质运移（循环）为主要研究对象，以典型岩溶生态与岩溶水（湿地）生态系统的保护、脆弱岩溶生态系统修复为主线，通过对典型岩溶区水、土、岩石和植物（主要研究对象）相互作用过程的科学观测和研究，揭示岩溶湿地、岩溶石山生态系统的运行规律，丰富现代岩溶学和岩溶生态系统理论（图 6-6），并在此理论的指导下，通过对典型退化脆弱岩溶生态系统的修复试验、示范，创新和完善岩溶生态系统修复理论体系，探索岩溶地区水土资源综合开发利用、脆弱岩溶生态系统修复和高效农业种植的关键技术，并最终达到为我国岩溶地区生态环境保护与脆弱生态系统修复、人民生活水平的提高提供切实有效的关键技术支撑或可推广的成功模式的目标。近期目标是为会仙岩溶湿地的保护与修复提供技术支撑，尽快推动会仙岩溶湿地列入国家和世界重要湿地名录。

图6-6 岩溶生态系统的结构框架图

拟解决的关键科学问题或技术难点如下：

1）典型岩溶生态系统的结构、功能、能量转换和物质运移（水、土及生物地球化学循环）规律，尤其是复杂地质条件下脆弱退化岩溶生态系统（石漠化、退化岩溶湿地、水土流失）的特殊生态过程与机理。

2）退化岩溶生态系统（石漠化、退化岩溶湿地、水土流失）影响（干扰）因素的厘定与量化。

3）复杂地质条件下退化岩溶生态系统（石漠化、退化岩溶湿地、水土流失）修复的关键技术与模式。

4）典型岩溶石山喜钙耐碱特色植物培育与作物高效种植技术等。

依托所建立的生态研究基地，经过10～20年的建设、资料的积累和研究成果的提升，逐步形成较为完善的岩溶生态与水生态理论体系和技术支撑体系，为国家及地方的岩溶生态和国民经济建设的规划、决策和实施提供技术支撑，逐步推进国家岩溶石漠化生态修复、岩溶水生态系统修复（包括推进会仙岩溶湿地修复和尽快列入国家、世界重要湿地名录），保护岩溶地区物种多样性，改善西南岩溶地区的水、土环境和生态环境现状，促进岩溶地区经济发展，提高岩溶石山地区人民生活水平和健康水平，并逐步将基地建设成为：

· 国家岩溶生态学与岩溶生态恢复学科发展和理论创新野外科学支撑平台。

· 国家脆弱岩溶生态系统（石漠化、退化湿地等）修复及岩溶水土保持试验示范与技术推广中心（形成岩溶生态相关调查、监测、研究等的国家标准、技术规程、规范或生态修复模式）。

· 国家岩溶石山地区高效农业种植技术示范、技术培训与推广中心。

· 国家岩溶生态科学普及与人才培养摇篮。

· 国际岩溶学术交流与科技合作野外基地——挂靠国际岩溶研究中心等国际组织野外科学观测与研究基地牌。

2.基地总体规划及功能区设计

根据以上基地建设思路和基地目标，将基地规划为以下四大功能区：

1）岩溶石漠化与水土流失防治试验示范功能区。

2）岩溶水生态保护与修复试验示范功能区。

3）岩溶石山高效生态农业种植技术试验示范功能区。

4）实验测试与办公生活区。

各功能区的分布位置、范围、基础设施和科学观测网络（仪器、设施）布置见基地总体规划图（图6-7）。其中，水文、土壤、水土流失、植物生理与生态科学观测站（网络）贯穿所有功能区。

主要功能区具体规划如下：

（1）岩溶水生态系统保护与修复功能区

以岩溶水系统和湿地生态系统保护和修复研究为主线，通过湿地水文、水质和生态的动态变化监测和数据的综合分析以及对植物生理生态对岩溶湿地生态环境变化（含人类活动影响）的响应研究，揭示我国典型岩溶湿地水文-生态系统的结构、水文-生态效应、功能及生态过程（演进或退化）和机理；开展湿地生物多样性保护与退化湿地生态系统修复试验研究与示范，探索岩溶湿地水系统与生态系统修复的关键技术和模式。力求建设我国具有岩溶特色，集湿地生态监测与湿地生态修复于一体的国家级综合性岩溶水生态研究中心，为国家岩溶石山地区水科学、湿地生态关键科学问题的解决和生态工程建设、岩溶湿地保护和开发提供技术支撑。

岩溶水生态系统保护与修复功能区设3个功能小区，即岩溶湿地生物多样性保护园、湿地岩溶水文-生态系统监测站和岩溶湿地生态系统修复试验示范场（图6-8）。

1）岩溶湿地生物多样性保护园：在狮子潭（出水岩潭）和庙头山北沼泽设湿地生物（植物）保护园，对会仙岩溶湿地内的主要水生、沼（湿）生植物种类（建群种），尤其是濒危、易危物种及国家重点保护植物种类和鱼类等进行有效的保护，建立我国首个岩溶湿地水生植物种库，为岩溶湿地生态系统生物多样性和岩溶湿地生态系统修复奠定坚实的基础。

会仙湿地生物保护园内现有的主要湿地植物有长苞香蒲、芦苇、芦竹、华克拉莎、铺地黍、菰、竹叶眼子菜、苦草等约20余种；拟移植的濒危保护植物有国家一级保护植物中华水韭和莼菜，国家二级保护植物桂林野稻、易危植物水蕨、萍蓬草等（会仙岩溶湿地的主要湿地植物种类见《会仙岩溶湿地植物名录》）。

2）湿地岩溶水文-生态系统监测站：重点监测湿地的水文（水质）动态变化及其水文-生态效应（植物的生理响应和生态环境效应），建立岩溶湿地水文-生态数据库；研究全球变化、人类活动和岩溶碳汇过程对湿地水-土-植物地球化学（或生物地球化学）过程及生态系统演变的影响，分析岩溶碳汇效应和机理，探索减汇增储的生物措施；监测和研究湿地生态系统（生物群落）的储水、防洪、净化水质等生态功能的过程、机理和潜力。

图6-7 会仙岩溶生态与水生态研究基地总体规划图

3）湿地生态系统修复试验示范：开展湿地生态系统的结构修复、人工湿地构建、岩溶水库渗漏防治、濒危植物的保护性培育或引进、优势湿地植物品种选培或基因改良（对富钙、偏碱性水土环境的适宜性）和湿地植物生态功能（如水质净化）试验等关键技术的试验和模式研究，提高湿地生态系统修复的效率；结合水生态修复，结合水生、沼生（湿生）经济植物的种植试验及示范、推广，发展石山湿地经济，提高人民生活水平。

图6-8 岩溶水生态系统保护与修复功能区规划图

（2）岩溶石漠化与水土流失综合防治功能区

岩溶石漠化与水土流失是我国岩溶地区最主要的生态环境问题，已严重制约了岩溶地区的经济发展，危害人民生命财产安全和影响人民生活质量和健康水平。本功能区将围绕当前岩溶地区水土流失和石漠化脆弱生态修复的重大科学问题，构建完善的岩溶生态监测网络、水土保持与石漠化综合防治试验研究与示范平台（图6-9，图6-10），并在此基础上重点开展以下工作：

1）石漠化与水土流失过程监测与机理研究：通过典型岩溶生态系统生态过程监测的实施，分析岩溶生态系统演化（植被演替生态足迹）、水土流失与岩溶水、土循环的相互关系，探索石漠化与水土流失的机理。

2）水资源开发与调蓄功能试验研究：开展中、小流域尺度的岩溶水资源、雨水资源综合开发利用和表层岩溶水调蓄新技术、生态蓄水保水工程试验研究。

3）水土保持工程试验示范：包括土壤漏失阻控技术、植物篱、土地平整或坡耕地技术、可降解高吸水材料的开发和应用等。

4）岩溶石山特色植物保护性培育与改良技术试验研究：包括耐旱耐适碱喜钙镁功能植被种类（群落）的优选与培育、基因工程、石山适宜性（环境性状集，如先锋种或关键种等）或特殊功能性状集（无驱动种或护理植物）物种数据库建设等。

5）水肥光合作用对植被生理生态的影响研究：包括不同水分、养分条件下植被生长状态的监测、植物固氮保水能力研究，为人工诱导（如灌溉、施肥技术试验、植物水-肥耦合技术实施等）生态修复提供技术依据。

图6-9 岩溶石漠化与水土流失综合防治功能小区规划图

6）石漠化与水土流失模拟及治理模式研究：包括生态系统服务功能提升、生态承载力、石漠化与水土流失治理的水-土-植物的工程与生物治理技术的综合集成、石漠化综合数据库建设等。

在此基础上，通过生态修复与经济产业开发的结合，形成成熟、有效和能够在广大岩溶地区示范推广的水土流失防治与石漠化综合治理关键技术模式，改善岩溶地区生态环境现状，为国家西南岩溶石漠化治理规划、决策提供技术支撑，推进岩溶地区生态环境建设和区域经济发展，为石山地区群众生活水平的改善提供新的技术与思路。

图6-10 基地水文地质结构及水土流失监测网布置示意图

（3）岩溶石山高效农业种植技术试验与示范功能区

我国西南岩溶石山地区以峰丛洼地、谷地和峰林平原地貌为主，地形陡峻，山多耕地少，人口密度大，又是我国少数民族的主要聚集地，区域经济主要是一种洼地（少数平原）或坡耕地农业种植经济模式，植技术落后，经济发展滞后，人民生活较贫困。

针对我国西南岩溶石山地区特殊水土结构、特殊的岩溶水文、水化学循环和生物地球化学循环所造成的富钙镁、偏碱性、少土和土壤贫瘠（土薄、分布零星、土壤流失严重）、植被覆盖率低或生态系统退化（石漠化严重）、少水（岩溶干旱）或多水（岩溶内涝）等特殊水、土环境，设计建设石山山地农业种植技术的试验研究和示范研究平台（图6-11，图6-12），吸收和引进高素质科技人才，通过多学科联合和新技术引进、开发和合作研究，优化农业种植模式，以建成国家级岩溶石山农业种植推广示范中心，提高石山地区土地生产力和经济效益，发展石山区域经济和提高人民生活水平为目标。

设计开展的试验研究工作包括：岩溶水土资源的综合开发与利用，节水灌溉与水-肥技术耦合，土地平整与耕作技术，微生物培育，石山水土生产潜力研究与土壤改良技术，作物适应性研究与石山适宜性优势作物的遴选，品种培育和改良（作物组培、基因技术），坡耕地技术等，最终形成可广泛应用推广、成功的高效石山农业种植关键技术模式。

（4）科学观测、分析与研究功能区

主要是建立水文、气象、生态与水土流失观测站，土壤观测剖面，建设岩石、水、土测试实验与办公大楼等科研设施和基础设施，对基地内气候，地表水、地下水、土壤水分和养分以及水土流失情况等进行长期监测和研究。2008年以来，在国土资源部、广西水利厅的支持下，目前已经完成了入园道路、给水排水工程、科学研究与实验大楼、气象站、水文站和湿地石漠化综合治理示范园等基础设施的建设（图6-13至图 6-15），并开始进行水文、生态观测与研究工作。2011年被列为国土资源野外观测研究基地和广西水土保持示范园。

会仙岩溶生态与水生态研究基地依托中国地质科学院岩溶地质研究所，由岩溶地质研究所、广西水利厅和临桂县人民政府共同管理。

图6-11 岩溶石山高效农业种植技术试验功能区布置图

图6-12 可控温室大棚与试验地

图6-13 会仙岩溶生态与水生态研究基地（实验办公楼）

图6-14 自动气象观测站

图6-15 自动水文观测站

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