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喀斯特土壤生态过程与石漠化提质增效

发布时间:2024-03-25

  成果名称:喀斯特土壤生态过程与石漠化提质增效

  研究方向:地表过程与人地系统耦合

  参与人:孙建飞、覃星铭、王升、张建兵、贺同鑫、肖霜霜、汪珍川、裴广廷、陈丹、毛兵、巢林、刘艳艳、苏同庆

  成果简介:

  西南喀斯特石漠化恢复生态系统具有巨大的岩溶碳增汇潜力。土壤处于喀斯特关键带中枢位置,其生态功能的提升决定石漠化恢复的可持续性与增汇成效。基于自然的解决方案,探讨喀斯特碳、氮、水关键元素循环过程优化模式,提升土壤生态功能,为喀斯特石漠化提质增效和岩溶碳增汇提供理论支撑。

  过程机制:

  (1)强调根系为主导的地下生态过程在石漠化植被恢复中的关键作用,首次揭示根系驱动的团聚体保护过程对土壤碳氮存留起关键作用,而非输入过程;(2)证实了喀斯特石漠化演替初期氮素限制的普遍性,首次阐明土壤供氮潜力弱和供氮不匹配的季节性变化是制约石漠化次生演替初期氮限制关键过程;(3)首次揭示了西南喀斯特坡地地表径流、壤中流和表层岩溶带径流的产流机制,明晰180mm/月降雨量是喀斯特氮素流失的最大阈值;(4)揭示了喀斯特植物养分归还通过调控土壤微生物多样性和群落结构对土壤生态功能提升的重要性。

  理论构建:

  提出基于自然的解决方案,聚焦喀斯特土壤生态过程,基于根系驱动的微生物-碳-氮-水耦合过程构建喀斯特物种选育库,基于土植匹配原则,因地制宜,保护原生态系统的基础上引种喀斯特本土植物,维持富钙偏碱环境的石漠化提质增效恢复理论。

  应用示范:

  (1)“根系观测—过程监测—育苗库构建—搭配引种”的石漠化提质增效模式示范:首次搭建喀斯特物种层面微根管监测平台,获得3000余张根系动态变化图片, 15000余条土壤温度、水分、碳、氮等数据,搭建弄岗育苗基地和丰屯、果化多物种搭配引种石漠化提质增效示范基地;(2)石漠化综合治理成效评估:对《广西岩溶地区石漠化综合治理工程“十三五”建设规划》实施情况进行了评估,形成了广西壮族自治区岩溶地区石漠化综合治理工程“十三五”建设规划评估报告成果,并获得全国林业优秀工程咨询成果二等奖;编制了《石漠化综合治理林草植被恢复工程监测技术规程》、《石漠化综合治理林草植被恢复工程效益评估规程》2项广西地方标准,为广西全区石漠化综合治理林草植被恢复工程监测和效益评估工作提供了技术保障。

  成果及影响:

  获国家自然科学基金项目22 项,其中国家面上基金1项,国家联合重点基金专题项目2项,各类经费累计1124 万元;获全国林业优秀工程咨询成果二等奖1项,第一届广西水土保持学会科学技术奖-科技进步奖二等奖1项;发表论文40余篇;授权专利1项,申请发明专利2项。

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