西南喀斯特地区历史人类扰动及森林演变取得新进展

作者：环江站  更新时间：2024-04-07

        中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站王克林研究员团队在我国西南喀斯特地区历史人类扰动及森林演变方面取得重要进展，相关研究成果近期以Maize Cultivation Three Hundred Years Ago Triggered Severe Rocky Desertification in Southwest China为题发表在国际地学领域知名期刊Earth’s Future上。

        以造林为核心的森林景观恢复（Forest Landscape Restoration）是“波恩挑战”和“联合国生态系统恢复十年”等国际生态恢复计划的共同目标，但造林并不等于恢复，以树为核心的恢复可能会导致错位修复、甚至原有完整生态系统的破坏。大规模生态保护与修复下，我国西南喀斯特地区已成为全球 “变绿”的热点区之一，但可溶性碳酸盐岩脆弱地质背景制约“变绿”的可持续性，过去20多年大规模人工造林与自然封育下，依然存在部分喀斯特地区难以自然恢复成森林景观、造林也难以成林。了解历史时期区域植被变化和石漠化历史是回答当前及未来喀斯特地区造林可持续性和潜力的关键。据史料记载，历史时期、特别是明清时期，喀斯特地区已有人为毁林与开垦导致的石漠化发生，但以往关于喀斯特区历史时期石漠化和人类活动的研究主要借鉴历史文献记载，缺乏有效的科学实证。

        针对上述问题，王克林团队岳跃民研究员依托环江喀斯特生态系统观测研究站，初步开展了历史时期喀斯特区人类活动影响及森林演变工作。建立了基于喀斯特洼地沉积物测年的历史人类扰动识别方法，百年尺度利用¹³⁷Cs和²¹⁰Pbex定年，历史时期定年主要依据炭屑¹⁴C，首次在典型喀斯特洼地的沉积物开展孢粉学分析，并结合历史文献记载、当地调查，重建了过去三百年以来喀斯特地区“林——毁林——零星造林”的三个主要阶段：在1780年之前，针、阔叶树孢粉浓度很高，意味着当前石漠化区在历史时期可能曾经覆盖茂密的针阔混交林；1780年后以玉米花粉和先锋物种芒萁孢子的同时出现标志着生态环境的显著变化；自20世纪30年代起，该地区存在零星造林，以针叶树柏科/杉科花粉数量突增为主要特征。研究表明玉米引种、人口增长和移民，加速了山地开垦和森林砍伐，导致历史时期石漠化的发生，也是当前部分喀斯特区难以自然恢复成森林景观的重要原因，高强度人类扰动后的喀斯特区植被修复需要权衡林或非林。

        本研究作为地质背景制约的喀斯特区历史人类活动影响识别及森林演变的开创性工作，明确了部分喀斯特地区短期内难成林，为喀斯特区生态恢复基线确定及精准还林还草提供了重要科学依据。该研究得到国家重点研发计划项目(2022YFF1300700)、国家自然科学基金项目(41930652,U20A2048)及广西重点研发计划项目(AB21196063)等资助。

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图1 喀斯特洼地孢粉分析与参考定年数据

图2 过去300年以来喀斯特森林演变特征（A）和广西森林面积变化（B）