【才就业社保信息报】科研攻关破译石漠化地区水土治理难题 ——记中国科学院亚热带农业生态研究所王克林团队

2026-08-07      】

1994年,当王克林第一次走进广西壮族自治区环江毛南族自治县下南乡古周村时,看到的景象是坡耕地上石头连着石头,老乡们在岩窝土里耕种玉米。那一幕石漠化景观让他至今难忘。

从此,这位中国科学院亚热带农业生态研究所的科研人员再也没有离开过这片被视为“地球癌症”的土地。30多年来,他和团队利用基于自然的途径守住宝贵的土壤,让喀斯特区域从水土流失的重灾区变身为涵养水土的生态屏障。

2024年,王克林获得国家科技进步奖二等奖;今年5月,他又获得第四届全国创新争先奖。对王克林而言,这些奖项是这场漫长征途中的路标,也是国家对其团队30多年石漠化治理研究示范的认可。

重构石漠化治理认知

我国是世界上喀斯特面积最大、分布最广的国家,裸露石山集中分布于南方八省(市、区)的465个县,面积达54万平方公里。巨大人口压力下的高强度农耕活动导致植被破坏、土壤流失,最终形成基岩裸露的石质荒漠化景观。然而,如果简单照搬黄土高原等地区的传统技术治理喀斯特区域的石漠化现象,不仅针对性不强,可持续性也较差,迫切需要基于系统性认知的适应性生态技术。

带着这份使命,王克林和同事们来到环江县开展科学考察。他们发现,雨水落在坡上玉米地后,很快就从岩缝裂隙中漏失于地下,水土流失的主要路径不是传统认知的地表顺坡方向,而是垂直渗漏入地下岩缝裂隙系统。种植玉米的定期翻耕扰动,则进一步加剧了岩窝土壤团粒的破碎与漏失。

王克林组织同事建起国内第一家喀斯特生态观测研究站,修建地上地下联动的喀斯特水土过程观测平台。经过长期观测,团队揭示了喀斯特区域“水土地下漏失为主、地表流失为辅”的二元水土流失理论,发现了人为扰动加剧地下漏失与土壤养分快速退化的石漠化发生机制,为石漠化地区水土保持技术突破奠定了全新的理论认知基础。

随后,王克林团队向国家提出“石漠化治理不再推广等高梯土工程”的建议,被纳入国家石漠化治理规划。而他们提出的第一个治理方案便是“撤退”——通过生态移民减轻石山区人口承载压力。

1996年9月,中国科学院环江喀斯特生态站配合环江县政府,将大石山区97户513名群众迁出生态环境恶劣的石漠化区域,迁入土山区的思恩镇肯福屯,创建了我国最早的生态移民示范基地。易地可持续开发很快得到了回报:植被覆盖率攀升至90%,土壤侵蚀模数下降60%,水分利用率提高40%。据统计,环江县持续安置移民12万人,为后续开展西南地区220万生态移民可持续安置工程提供了技术模式支撑。

探索生态复绿新路径

对于需要就地治理的石山区域,王克林团队发现翻耕种植玉米容易导致高钙石灰土大团聚体崩解,养分在扰动第一年就下降40%,流失速率是非喀斯特土壤的8倍。如果用多年生牧草保护性种植替代玉米,则可减少对土壤的物理扰动,配套豆科灌木引种和微食物网结构改善技术有助于提升土壤大团聚体稳定性,增加土壤养分储量。

在此基础上,团队推出“种草养牛”的保护性种养结合生态方案。牧草是多年生作物,只在种植第一年翻耕一次,此后20多年无须扰动土地,从而大大减缓与阻控土壤垂直漏失,为当地在生态恢复与衍生特色产业发展之间找到了平衡点。

更大的技术突破来自对“石头”本身的利用。针对喀斯特石质生境植被恢复难、生长慢的难题,王克林团队选择“向地下扎根”。他们深入理解喀斯特关键带的水分养分运移规律,从机理入手重建土壤固持与养分支持功能,创建了“退化机理辨识—水土过程调控—植被修复技术—生态产业模式”的应用生态工程技术体系。

在群落尺度上,团队揭示了喀斯特植物根系与微生物互作、获取风化基岩养分的“资源开拓型”机制——深根系植物分泌有机酸,与菌根真菌、功能细菌共生,从石头里吸取氮磷等养分。根据这项发现,他们筛选出深根系分泌、菌根共生固氮的适生植物32种,为喀斯特植被中后期的可持续恢复提供了基于自然途径的保障技术。

“我们的团队就像这些深扎基岩的植物一样,把研究的根须扎进裂隙汲取生长的力量。”王克林表示。

曾经裸露了百年的石山,如今被绿色一针一针重新缝合。观测数据显示,作为示范基地的环江县种植牧草、饲料桑和特色水果40万亩,相关治理技术累计示范推广800万亩,促进南方石漠化面积削减48%,植被碳储量累计增加17.6亿吨。放眼全球,中国南方喀斯特成为植被覆盖显著增加的热点区域之一,占全球植被生物量显著增加区域的5%。

让石山真正“活”过来

绿色虽然回来了,但王克林团队很快察觉到新的隐忧。遥感监测发现,在石漠化治理造林集中示范区,单一人工林生长迅速,林下却缺乏灌草,土壤水分趋于下降,变绿并不等于功能提升。与此同时,部分地区扩种经济林果、林下种养,反而出现了新的石漠化现象。

王克林提出,需要在初步变绿的基础上,从追求植被覆盖转向提升生态服务功能与区域发展质量,实现整体生态改善和生态产品供给能力全面提升。“森林不仅有枝叶,还有发达的根系、活跃的微生物群落、持续的水源涵养与水文调节,让整座石山真正‘活’过来。”王克林说。

围绕石质山地可持续恢复难题,团队通过关键带观测发现,优势植物可以通过根系深扎与强水势调节协同获取深层基岩水分,由此揭示了根系分泌草酸、招募微生物活化深层基岩裂隙养分的新机制,突破了长期以来以土壤为核心的水分养分供给的认知,构建了以深根、等水势、高根系分泌为关键功能的物种筛选技术,并筛选出资源开拓型树种32种。

为诱导深根系扎入下面的基岩来获取水分养分,王克林团队研发了促生菌接种活化基岩水分养分技术。他们创制了喜钙高效根瘤菌和菌根真菌产品,通过菌根化育苗,配套利用岩石裂隙管道优先流和深钻技术对根系进行深层接种,促进根际促生菌侵染和根系深扎,使得深层基岩裂隙水和岩土界面上氮可利用性提高40%。团队还构建了以功能型多树种配置和接种方式优化的近自然再造林技术,多功能复合群落的水源涵养、碳汇能力提高30%。

在区域层面,王克林团队建立了遥感与过程模型融合的多尺度石漠化监测评价技术系统,发现生态移民、城乡人口流动促进人地关系由紧张向均衡转变,基于社会—生态视角提出人地关系调整的精准分区治理方案,被新一轮国家规划采纳。

从1994年到2026年,一棵树可以从种子长成大树,王克林和团队也把科研的根须扎进喀斯特风化基岩的裂隙深处,守住了垂直漏失的土壤,让绿色覆盖并滋养着石山深处人与自然共生的网络。

“石漠化治理还有许多科学问题亟待破解。”王克林介绍,团队发表的相关论文数量占全球喀斯特生态领域总量的1/5,且正在构建地球关键带与社会—生态研究长期观测平台。“接下来,我们将围绕联合国2030年可持续发展议程,努力将中国石漠化修复新模式推向‘一带一路’共建国家。”

原载于《才就业社保信息报》2026-08-06 08版:湖湘人才周刊

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