我国岩溶资源环境领域的创新问题

中国岩溶地区资源环境问题突出,制约着经济社会的发展。“十八大”以来国家大力推进科技创新和生态文明建设。科技创新不仅有助于解决和应对岩溶地区的资源环境问题,也将推动岩溶科学的发展,服务我国生态文明建设。今后的岩溶研究应当落实地球系统科学在岩溶学中的应用,发挥我国岩溶研究的地域优势,探索我国岩溶关键带的特征和重要过程;加强岩溶作用应对全球变化、岩溶碳汇速率和稳定性的研究,建立应对极端气候的长效机制;考虑古纬度和古气候对古岩溶形成的影响;深入探索微生物对深部碳酸盐岩岩溶形成的作用;系统梳理和总结我国第一期石漠化治理工程的经验和存在的问题,更好地指导下一步的治理工作;思考从南北方岩溶分界线的角度开展岩溶自然遗产地的申报工作;将现代大数据等技术运用到岩溶资源环境、水文地质研究中,做好地质灾害的预警预报和应对资源短缺问题的研究,服务国家需求。      

全球岩溶生态系统对比:科学目标和执行计划

由我国提出的新的国际地质对比计划“全球岩溶生态系统对比”（IGCP 448）已于2000年初由IGCP科学委员会批准，在2000－2004的5年中执行。该项目的科学目标是：对比全球不同气候条件下的宏观岩溶生态系统，揭示其形成机理；对比不同地质条件下微观岩溶生态系统，揭示其对物种选择的影响，为岩溶地区石漠化治理，重建良性生态系统探索新思路，从地理，地质角度对比地下岩溶生态系统；研究岩溶生态系统与人类活动的相互作用。5年中除40余个参与国将作好本国岩溶生态系统研究作为全球对比的基础外，还将重点联合考察罗马尼亚，巴西，中国，西班牙，法国，美国，俄罗斯，澳大利亚等国的典型岩溶区，并作深入对比研究，IGCP448的核心科学问题是岩溶生态系统的运行规律，对如何利用我国地域优势和组织该多边国际合作计划的有利条件，进一步做好我国岩溶生态系统研究提出了若干建议。     

岩溶生态系统中的植物

岩溶生态系统是受岩溶环境制约的生态系统,是脆弱的生态系统,缺水、少土、富钙是岩溶生态系统无机环境的基本特征,植物与岩溶环境长期的相互作用,演化出独特的岩溶植物。岩溶植物具有喜钙性、石生性、旱生性,其多样性表现为少属科、寡种属和特有种,更有岩溶生态系统中特有的洞穴弱光带、天坑植物群落。植物是生态系统的生产者,肩负着生态系统的生产力、生态服务功能的重任,退化岩溶生态系统的修复,需要根据中国岩溶生态系统发育特色,探索发展具有仿自然特色的生态产业,走出岩溶区“绿水青山就是金山银山”的道路,完善中国岩溶生态系统理论。      

融合生态学和提升岩溶水数值模拟技术的国际前沿研究

岩溶水由于其脆弱性和非均质性被认为是水文地质领域的重点研究方向。2015年6月在英国伯明翰大学举办的岩溶水国际会议吸引了世界上100多位长期从事岩溶水研究的学者参加,会议从岩溶地质、岩溶水模拟、特殊生态系统、岩溶环境以及水文地质技术方法五个方面进行研讨,提出了很多新认识。例如利用岩溶水模拟进行管道位置的预测;发展分布式混合水流模型已经成为岩溶水模拟的主流;开展岩溶含水层地下生物多样性的调查;注重岩溶环境的评价、科普和保护的衔接等。未来岩溶水研究的动向具有以下特征:（1）岩溶水的研究范畴将扩大到生态学领域;（2）岩溶水模拟的精度将得到显著提高;（3）与人类健康有关的岩溶环境得到更多的关注。为此建议中国地质调查项目跟上国际岩溶水研究的形势,提高地质调查成果的科技含量,尽快实现模型化,增强服务社会的功能。      

论岩溶生态系统

在我国西南地区,岩溶生态系统脆弱,在人类活动影响下,石漠化问题严重。滇黔桂岩溶地区石漠化综合治理已列入我国国民经济和社会发展的“十五”计划中。同时,第三个国际岩溶对比计划,即:IGCP 448“全球岩溶生态系统对比”(2000～2004年)正在进行,我们有必要深入研究岩溶生态系统的结构、功能和运行机制等问题。 根据生态学的定义,生态系统是指在无机和有机之间,由生产者(植物)、消费者(动物)和分解者(微生物)构成的系统。但根据美国地质学会编的Glossary of Geology,生态学被定义为“研究生物与其环境之间关系的科学”,而生态系统被定义为“生态学的单元”。据此,我们可以把“岩溶生态系统”定义为“受岩溶环境制约的生态系统”。其内涵既包括岩溶环境如何影响生命,也包括生命对岩溶环境的反     

生态系统变化对湘西岩溶水资源的影响

本文在分析岩溶山区典型生态系统类型及其演化特征和岩溶水资源特点的基础上，通过湘西20年来的生态系统变化的对比，就其对岩溶水资源的影响进行了详细的论述。认为生态的恶化是引起岩溶石山区水资源短缺的一个重要因素，生态系统变化对岩溶水资源的影响主要是通过对岩溶水的补给、迳流、排泄等的影响，使岩溶水资源产生水质和水量的变化。明确生态系统变化是如何影响岩溶水资源的质与量这一重大问题，将有助于岩溶水循环机制的深入研究，为揭示岩溶水资源的形成、演化规律及控制机理，建立岩溶水资源评价、开发利用和保护的系统理论，探索岩溶水资源可持续利用模式提供科学的依据。     

基于地下水开发的岩溶地下水系统类型划分方案探讨

岩溶山区多年的地下水开发利用实践证明,传统的岩溶地下水系统划分不利于指导岩溶山区勘查找水和地下水资源的开发。为了更好地指导岩溶山区地下水资源的勘查和开发,文章从有利指导岩溶山区地下水勘查和开发利用的角度,在继承传统划分方法的基础上,提出了一种新的以地下水的赋存条件、富集条件,以及开发条件三个层次组合的地下水系统综合划分方法:根据岩溶地下水系统与供水目标在空间上的关系划分为“高位”和“低位”两种类型,根据控制地下水富集的水文地质结构划分为“开放”和“封闭”两个亚类,根据地下水的水动力和排泄特点划分为集中（地下河、岩溶泉）和分散排泄三类系统,并给出了“高位”型地下水系统开发成本低、“封闭型”地下水系统资源丰富,“封闭型地下水系统”是缺水区勘查找水的主要目标,合理的岩溶水系统的开发利用应按照“高位封闭型”、“高位开放型”、“低位封闭型”的顺序进行规划部署,“低位开放型”地下水系统则因富水性差、开发利用成本高可作为储备水源地的建议。      

桂林会仙湿地狮子岩地下河系统水循环对降水的响应

岩溶湿地是西南岩溶生态系统的重要调节器,对该地区的可持续发展有重要意义,而水循环作为维系岩溶湿地健康运转的核心因素,已经成为当前的研究热点。2020年4月15日—5月30日野外监测了桂林会仙湿地狮子岩地下河系统参数,采用水文动态分析与水均衡等方法,开展了地下河系统水循环研究。结果表明：（1）地表径流、土壤水、表层岩溶带...     

论中国北方“岩溶地下水系统”的基本内涵及资源产生的物质基础

本文运用系统动力学理论,探讨了中国北方“岩溶地下水系统”自身演化与周围环境之间的因果关系、因果反馈环的类型和性质。为研究中国北方“岩溶地下水系统”的结构与功能,建立正确的资源评价的数学模型,提供正确的思路和科学的方法。      

西南地区岩溶水源地类型及开发技术条件

明确了岩溶水源地的定义,并提出了新的岩溶水源地分类方案。首先按岩溶含水层的埋藏分布、岩溶水出露状态,将岩溶水源地划分为天然出露的岩溶水源地及隐伏的岩溶水源地两大类。然后再根据岩溶水源地的岩溶含水介质特征（导水和赋水空间形态、结构及水动力特征）进一步将天然出露的岩溶水源地划分为暗河、泉、表层泉三个亚类,将隐伏的岩溶水源地划分为饱水带富水块段、表层带富水块段两个亚类。并研究评价了各个类型的岩溶水富集规律、动态特征、岩溶水资源、开发技术条件。      

对中国北方岩溶水研究方向的思考与实践

中国北方碳酸盐岩含水层连续沉积厚度大、分布范围广,蕴藏着丰富的地下水资源,是重要的国家级含水层。北方岩溶水集水资源、旅游资源、生态功能等于一体,在国民经济建设中具有举足轻重的地位,特别在城市供水和能源基地建设中发挥了不可替代的支撑性作用。近50年来,受大规模水资源开发利用和人类其它高强度活动影响,北方岩溶水环境问题凸显并带来了一系列负面效应,严重制约了水资源的可持续利用。在国家大力倡导生态文明建的大背景下,如何协调好北方岩溶区资源开发与环境保护,是水文地质工作行业需要着重思考的问题。本文从国家需求出发,提出北方断流岩溶大泉泉水复流的生态修复、闭坑煤矿酸性“老窑水”对岩溶水的污染防治、深层岩溶水的水和热资源开发利用等应作为未来一段时期北方岩溶水的重点研究方向,同时,对近年来在这几个方面开展的调查研究工作取得的成果了进行简要介绍。      

现代岩溶学学科体系

作为现代地球科学学科体系重要组成部分的岩溶学一直以来都被认为是地质学、地理学、环境科学、生态学之间的交叉、边缘学科,并未建立起自己独立的学科体系。面对全球岩溶地貌分布广泛、生态环境脆弱及问题复杂多样且同经济社会发展密切相关等情况,文章在简要回顾国内外岩溶学发展历程的基础上,通过对近三十年国内外岩溶研究相关学科发展情况的分析,以地球系统科学、岩溶动力学理论为指导,讨论构建现代岩溶学学科体系这一重要问题。文章围绕岩溶动力系统的四大功能和岩溶区资源环境生态问题的实际,从地质学、地理学、地球化学、生态学、环境学、水文学等与现代岩溶学研究相关的学科出发,尝试构建现代岩溶学学科体系,其主要的学科分支包括岩溶地质学、岩溶地貌学、岩溶水文地质学、岩溶环境学、岩溶工程地质学、岩溶生态学、岩溶资源学、全球变化岩溶学、洞穴学等九个分支学科,并简要阐述了各分支学科的科学内涵和定位。分支学科的构建,体现了国际岩溶科学研究中相关研究方向和学科发展独立性和交叉性的统一,体现了国际岩溶学发展的现状和趋势,对于国际岩溶科学的发展具有较为重要的意义。      

我国近海生态系统食物产出的关键过程及其可持续机理

围绕国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“我国近海生态系统食物产出的关键过程及其可持续机理”,介绍了海洋可持续生态系统研究对我国社会与科技发展的意义、研究现状和发展趋势、拟解决的关键科学问题和预期目标,以及研究实施计划。该项研究的最终目标是从人类活动和自然变化两个方面认识我国近海海洋生态系统服务与产出功能,量化其生态容纳量及动态变化,预测生态系统的承载能力和易损性,寻求我国近海海洋可持续开发利用与资源环境相协调发展的途径。     

我国岩溶塌陷研究综述

随经济的不断发展,对岩溶区资源的开发日益增强,由此引发的岩溶塌陷问题也日趋频繁、严重,已成为岩溶区可持续发展的一大障碍,有效减轻其造成的危害势在必行。文章根据近年来国内外岩溶塌陷的研究现状及发展,概述了岩溶塌陷的三大形成条件:一定发育程度的岩溶、上覆盖层、岩溶地下水系统;以及中国岩溶塌陷的时空分布规律,分别举例例证了它的几种成因机制,如重力致塌、潜蚀致塌等。由于其突发性及危害性,有必要对岩溶塌陷的预测防治进行深入研究,做到防灾减灾。基于此,总结了中国岩溶塌陷的监测预报和安全评价等方面的新方法和措施等。针对塌陷的形成条件、塌陷现象或其危情的存在状况及其危害性,归纳了有针对性的防治措施。     

南方岩溶地区1∶5万水文地质环境地质调查技术要点分析

通过总结南方岩溶地区水文地质环境地质综合调查和地下水开发利用示范6个方面成果,得出南方岩溶地区水文地质环境地质条件具有10个特性:岩溶发育受层组结构类型、地质构造格局和水动力条件等因素控制的综合性,岩溶地下水分布的非均一性,岩溶含水介质由孔、隙、缝、管、洞构成的多重性,岩溶地下水流运动的多相性,岩溶地下水动态变化的剧变性,岩溶水资源时间分布的季节性,干旱与洪涝的交替性,岩溶地下水污染的隐蔽性,岩溶地下水的深埋性,岩溶地下水与生态经济的相关性;论述了对碳酸盐岩层组结构类型、构造演化与岩溶发育期次、岩溶形态组合关系、表层岩溶带、岩溶地下水系统、岩溶地下河、主要环境地质问题和岩溶水资源开发利用条件8个关键科学问题调查研究的技术要点。      

西南岩溶石漠化综合治理水-土-植被关键技术进展与建议

石漠化综合治理关键技术研发是石漠化综合治理工程的关键步骤。本文根据第一期石漠化治理工程的进展,分析了岩溶水资源特征与开发利用技术、土壤资源维持与质量提升技术、植被恢复与功能提升技术和水-土-植被耦合模式的研发进展和不足,对第二期石漠化综合治理提出了一些建议,认为第二期石漠化综合治理关键技术研发应以“结构-过程-服务”为指导框架,加强岩土组构等地质环境背景、水土过程和石漠化过程以及关键服务功能维持和提升机理的基础研究,加强功能型植被、关键共性和个性技术研发以及关键技术的配套和优化,加大石漠化综合治理关键技术的适用性评价和推广应用,完善流域内生态系统服务主体功能区评估和生态补偿,有效准确的治理石漠化,以促进西南岩溶石漠化地区生态、经济和社会的可持续发展。      

我国西南地区岩溶水资源的基本特征及其和谐利用对策

应用岩溶学、水文地质学和水资源经济理论,以科学发展观为指导,按照经济社会可持续发展和水资源与人、生态环境、经济社会发展相和谐的理念,对我国西南地区岩溶水资源的基本特点、我国西南岩溶水资源和谐利用及其不利因素与问题进行了论述。在此基础上,提出了加强岩溶水资源勘查和有效配置、正确开发、高效利用、有效保护及统一管理为主要措施的我国西南岩溶水资源和谐利用对策。      

西南喀斯特地区石漠化综合治理:成效、问题与对策

西南喀斯特地区石漠化与贫困问题相互交织,是该区域社会经济可持续发展的瓶颈。近二十年来,通过实施植被恢复、水土保持、生态移民等一系列治理措施,石漠化整体扩展的趋势得到初步遏制,由过去持续扩展转变为净减少,西南喀斯特地区生态状况呈良性发展态势,但防治形势仍很严峻,迫切需要寓经济发展于生态治理之中。本文在分析石漠化综合治理成效、存在问题的基础上,探讨了基于民生改善的石漠化防治对策。认为今后应在系统梳理和总结一期治理经验和不足的基础上,进一步加强石漠化演变规律及其关键驱动因子、喀斯特关键带结构与功能变化、植被与水文过程相互作用等基础研究,将植被恢复与生态服务提升、民生改善有机结合,健全“造血”功能,培育和发展与生态治理方向相适应的生态衍生产业,助力扶贫攻坚,实现生态治理与脱贫致富双赢,促进该区域社会经济协同发展及西南生态安全屏障建设。      

岩溶生态系统的土壤特性及其今后研究方向

岩溶石漠化退化土地是目前西南岩溶地区经济发展、生态恢复与重建工作中严重的问题之一。由于岩溶生态系统的独特性和脆弱性,岩溶生态系统土壤具有不同于其它生态脆弱区土壤的特征,本文将其归纳为成土速率决定的在人类活动尺度下土壤不可再生性即脆弱性、土壤侵蚀(土层丢失)的独特性、土壤退化过程中空间分布的斑块化及其与岩性的相关性、土壤退化过程中有机碳活性成分下降和来源变化、土壤退化导致岩溶生态系统生态过程中断。因此,在退化岩溶生态系统的研究中,要加强对岩溶生态系统土壤特性及退化恢复理论的研究。