一、应用领域和技术原理 应用领域：主要应用于贵州喀斯特山地退耕还林工程建设、国内外相类似的喀斯特山地可引用，相关内内容也可引用于喀斯特山地防护林和其它工程建设。 技术原理：研究紧密结合喀斯特山地退耕还林工程建设实际，以西南喀斯特分布中心的贵州省为研究对象，在其内选择符合攻关要求、基础条件较好、石漠化初露端倪的织金县城关镇旧院作为试验示范区，喀斯特山地森林保护较好的开阳县禾丰乡香火岩作为辅助试验区，开展各项研究工作。课题采取面上调查与定点监测、试验生态学与比较生态学、宏观与微观、定性与定量研究相结合的办法，单项技术与综合技术相配套，多学科协作、多层面系统研究，以保证研究结论的可靠性和准确性。使基础理论研究的创新性和科学性、工程应用技术的配套性和可操作性得到大幅度提高。 二、性能指标 根据子课题任务书（合同编号2001BA510B0305，2004BA510B0305），研究内容归结为耐旱树种筛选和生态适应性研究、困难立地造林配套技术和人工群落经营管理研究与示范、人工促进天然更新与植被恢复配套技术示范、困难立地造林与植被恢复综合效益监测与评价。主要考核指标包括筛选优异乔灌树种2～3个，提出和完善困难立地造林配套技术1套、造林成活率达80%以上、保存率达70%以上，最佳经营模式3个、水土流失量减少50%以上，营建试验示范林15hm2。经过5年研究，课题取得如下成果： 1. 喀斯特山地系统结构与水土保持功能分析 贵州喀斯特山地地处云贵高原东侧，长江和珠江上游，重力作用下的地质夷平作用为主的地质大循环相对较强、有机物和土壤聚集作用为标志的生物小循环相对较弱，水土流失居于主导地位。尽管“坡耕地面积结构→水土流失→石漠化”的演替是一个动态过程，但整个过程同喀斯特山地的地貌、气候、森林和社会经济子系统有着复杂的相互关系。在一个时间截面段（2000年前后），以县级行政单位为样本收集较能反映各子系统主要特征的指标计59个进行因子分析、简化变量至16个，单相关分析共得到47组线性相关显著的典型变量组合，构成喀斯特山地系统结构与水土保持功能关系的网状关联图。进一步分析坡耕地和石漠化进程同相关指标的关系、发现人均森林蓄积的负相关性达显著水平。扎实了喀斯特山地实施退耕还林工程技术研究的针对性。 2. 不同土地利用类型对喀斯特山地水分和土壤质量的影响 在试验示范区采用“空间替代时间”的方法，建立“田土-坡耕地-退耕幼林地-灌木林地-森林地”土壤系列，研究土壤不同层次的厚度、颗粒组成、蓄水能力、物理和化学性质演变，进而阐述退耕措施对保育土壤、防止水土流失的积极作用。 5年定位研究表明结构发育相对完善的喀斯特天然原生和次生林，降雨量中乔木层截留总量占7.32%、灌草层截留总量占41.78%、地表蒸发等量占48.84%、地表径流量占1.06%、90cm壤中流量占1.03%。森林和退耕幼林地表径流中，试验示范区森林为26.713～29.062mm、退耕幼林为11.002～37.838mm，辅助试验区森林为4.012～19.179mm、退耕幼林为19.707～22.934mm，退耕幼林的地表径流量大于森林地；两试验区对比发现石漠化增加了地表径流的不均匀性、提高了侵蚀模数。地表径流量（黔中山地14个退耕幼林和不同森林类型径流场5年定位研究资料，Y1）和侵蚀模数（喀斯特山地4地20个径流场5年定位研究资料，Y2）与坡度（X1）、乔木层盖度（X2）、灌木层盖度（X3）和草本层盖度（X4）的数量关系如下：Y1=17.156+0.118X1+0.363X2-19.314X3+5.442X4；Y2=603.004+19.992X1-423.013X2-208.229X3-758.740X4。可作为喀斯特山地相似森林植被地表径流和侵蚀模数的预测。 坡耕地新造林，一般需3～5年郁蔽，对于低密度（2*2m）新造林的郁蔽时间会增长。喀斯特山地坡耕地石面率较高，林地形成较为郁蔽的时间更长。退耕初期的水土保持和土壤保育措施显得更为重要，我们在实际操作中提出了“免抚割草”技术。在试验示范区据于同样的“空间替代时间”方法、建立“坡耕地-退耕地-疏林”草本层系列，分析草本层盖度、高度、生物量、主要养分元素积累量在不同土地利用类型下的变化规律，阐述草本层在退耕还林末郁蔽期的独特水土保持作用。同一般人工幼林末郁蔽期的“松土除草”措施相反。 3. 喀斯特山地坡耕地立地分类和林种布局 由于喀斯特山地坡耕地立地的特殊性，除强调同国家级立地区划中的立地单元对接外、“喀斯特山地坡耕地立地分类系统与评价”同贵州省已有的立地分类差异性主要表现在①确立了立地分类的9级等级系统，设立立地类型小区、强调主要河流域段和支流在立地区划中的作用，因为不同域段及支流的水源涵养和水土保持功能权重是不同的。②在立地类型“小区-类型组-类型-变型”系列上，对立地变型和立地类型的构成因子及组合重新设定，立地类型组按退耕还林工程要求简为缓坡地（6～150）、斜坡地（16～250）和陡坡地（＞250）3个。明确立地变型按石面、石隙、土面配对，形成9个立地变型；立地类型按土被覆盖率（连续土体、半连续土体、零星土体、岩漠土体）和土层厚度（薄土层、中土层、厚土层）配对形成12个立地类型。③在立地“亚区-类型区-小区-亚区-区”系列中，强调现有森林植被分区、大中地貌和海拔高度、流域与域段的作用，立地分区中带有明显的森林分区和流域特性，同已有的立地分区结果不同。立地质量评价则采用传统的“立地置换”、“属性评判”和“综合评分”方法。 采用双向循环式布局方法，基于喀斯特山地坡耕地立地分类系统等级，从宏观→微观、微观→宏观两方向，完成喀斯特山地坡耕地退耕还林工程的“树种-林种”配置体系。结合《退耕还林工程条例》和喀斯特山地坡耕地系统特殊性，将退耕还林工程林种划分成3个等级，包括2个一级林种、6个二级林种和若干3级林种，基于水土保持目的和坡耕地立地质量的评价，形成由上而下、由宏观到微观的逐级立地等级的“林种-林种配置”体系；在省内86个县级退耕还林工程实施区，根据退耕还林工程中坡耕地造林模式产生的自然概况和立地条件、主要限制和可利用因素、技术思路和主要对策、主要技术措施、已有成效和培育目标、建议推广区域收集造林模式，进行归纳、完善，形成种或种组造林模式计25类、52亚类，在省级退耕还式工程实施区按种（组）的生态适应性推广应用，形成由下而上、由微观到宏观的“树种-树种配置”体系。在喀斯特山地退耕还林工程实施区形成了较为完整的双向循环式“树种-林种”配置体系。 4. 喀斯特山地造林树种二次选择 从幼苗光合生理指标和钙镁含量、种子发芽的水分胁迫和幼苗野外造林对比3个截面研究了喀斯特山地造林树种的二次选择，提出了种组归并、相关类型指标划分值。 ①喀斯特山地坡耕地立地的特异性导致适生物种的特殊性，高光合和钙生性是造林树种筛选中的必备特征。收集黔中喀斯特山地28个县级行政单位内主要用于退耕还林工程的40余种苗木，采用LI-6400光合仪测定主要光合生理指标（高光合、中光合、低光合）和取样分析苗木不同部位钙镁含量（高钙镁含量、中钙镁含量、低钙镁含量），二元组合划分成9个类型，完成不同类型的相关指标划分和种组归并。 ②林木种子对水分胁迫的适应能力是衡量喀斯特山地造林树种幼苗期生存、生长和群落天然更新能力的主要指标。根据黔中喀斯特山地27种林木种子对PEG模拟的不同土壤水分胁迫下的发芽率，发芽天数，自然状态下的发芽率和发芽天数，发芽率和发芽天数的旱性指数的聚类分析，将所测试种子划分成3类、5亚类，完成了各类型的物种归并、相关类型指标划分。 ③树木幼苗野外造林对比是喀斯特山地造林树种选择的实验。通过对试验示范区7种树木幼苗的造林成活率，保存率，地径和高度生长量的聚类分析，完成了各类型的物种归并、相关指标划分，提出了试验示范区喀斯特山地困难坡耕地造林的适生类型。 5. 喀斯特漏斗洼地集水区困难坡耕地退耕还林工程技术示范 以试验示范区喀斯特漏斗洼地（集水区）为模板，进行喀斯特山地困难坡耕地退耕还林工程技术示范。集水区规划上承县级退耕还林工程的规划和林种布局、下应试验示范区生态建设需要。林种布局遵循县级“黔中山原西部水源涵养林亚区”，立地类型划分遵循“织金山原乌江上游类型区”，规划以水源涵养和水土保持为中心、兼顾集水区农村脱贫致富和区域社会经济的可持续发展，退耕还林为主、现有林也纳入水源涵养和水土保持规划、实现集水区土地利用和生态效益的整体优化。林种的坡面布局上，洼地坡上部、集水线左右的陡坡区为水源涵养和水土保持区，以生态型防护林为主；洼地坡中部的斜坡区为水土保持区，以生态型和经济生态型防护林为主；洼地坡下部的缓坡区为水土保持区，以生态经济型防护林为主；洼地底部为混农林业经营区。 除强调现有造林基本措施完全适于喀斯特山地困难坡耕地造林外，提出了困难坡耕地退耕还林的关键技术体系，包括以造林树种选择的原生性和现有性相结合，穴状整地、栽植穴以土壤分布状况布局，处理根系、疏枝苗木，以割代抚、培育土壤结构，适时补植、改造树种组成，保留飞籽苗、提高混交率。 基于造林成活率、保存率、生长量聚类分析，将现有7种人工造林模式优化为柳杉-檫木林、柳杉-板栗林、柏木-柳杉林、柳杉林。 现有林按经营目的划分为抚育间伐型、林分改造型、封山育林型、封禁防护型，提出了各种类型的经营对策。试验示范区工程技术示范4年，取得了明显的生态、经济和社会效益。

一、应用领域和技术原理 应用领域：主要应用于贵州喀斯特山地退耕还林工程建设、国内外相类似的喀斯特山地可引用，相关内内容也可引用于喀斯特山地防护林和其它工程建设。 技术原理：研究紧密结合喀斯特山地退耕还林工程建设实际，以西南喀斯特分布中心的贵州省为研究对象，在其内选择符合攻关要求、基础条件较好、石漠化初露端倪的织金县城关镇旧院作为试验示范区，喀斯特山地森林保护较好的开阳县禾丰乡香火岩作为辅助试验区，开展各项研究工作。课题采取面上调查与定点监测、试验生态学与比较生态学、宏观与微观、定性与定量研究相结合的办法，单项技术与综合技术相配套，多学科协作、多层面系统研究，以保证研究结论的可靠性和准确性。使基础理论研究的创新性和科学性、工程应用技术的配套性和可操作性得到大幅度提高。 二、性能指标 根据子课题任务书（合同编号2001BA510B0305，2004BA510B0305），研究内容归结为耐旱树种筛选和生态适应性研究、困难立地造林配套技术和人工群落经营管理研究与示范、人工促进天然更新与植被恢复配套技术示范、困难立地造林与植被恢复综合效益监测与评价。主要考核指标包括筛选优异乔灌树种2～3个，提出和完善困难立地造林配套技术1套、造林成活率达80%以上、保存率达70%以上，最佳经营模式3个、水土流失量减少50%以上，营建试验示范林15hm2。经过5年研究，课题取得如下成果： 1. 喀斯特山地系统结构与水土保持功能分析 贵州喀斯特山地地处云贵高原东侧，长江和珠江上游，重力作用下的地质夷平作用为主的地质大循环相对较强、有机物和土壤聚集作用为标志的生物小循环相对较弱，水土流失居于主导地位。尽管“坡耕地面积结构→水土流失→石漠化”的演替是一个动态过程，但整个过程同喀斯特山地的地貌、气候、森林和社会经济子系统有着复杂的相互关系。在一个时间截面段（2000年前后），以县级行政单位为样本收集较能反映各子系统主要特征的指标计59个进行因子分析、简化变量至16个，单相关分析共得到47组线性相关显著的典型变量组合，构成喀斯特山地系统结构与水土保持功能关系的网状关联图。进一步分析坡耕地和石漠化进程同相关指标的关系、发现人均森林蓄积的负相关性达显著水平。扎实了喀斯特山地实施退耕还林工程技术研究的针对性。 2. 不同土地利用类型对喀斯特山地水分和土壤质量的影响 在试验示范区采用“空间替代时间”的方法，建立“田土-坡耕地-退耕幼林地-灌木林地-森林地”土壤系列，研究土壤不同层次的厚度、颗粒组成、蓄水能力、物理和化学性质演变，进而阐述退耕措施对保育土壤、防止水土流失的积极作用。 5年定位研究表明结构发育相对完善的喀斯特天然原生和次生林，降雨量中乔木层截留总量占7.32%、灌草层截留总量占41.78%、地表蒸发等量占48.84%、地表径流量占1.06%、90cm壤中流量占1.03%。森林和退耕幼林地表径流中，试验示范区森林为26.713～29.062mm、退耕幼林为11.002～37.838mm，辅助试验区森林为4.012～19.179mm、退耕幼林为19.707～22.934mm，退耕幼林的地表径流量大于森林地；两试验区对比发现石漠化增加了地表径流的不均匀性、提高了侵蚀模数。地表径流量（黔中山地14个退耕幼林和不同森林类型径流场5年定位研究资料，Y1）和侵蚀模数（喀斯特山地4地20个径流场5年定位研究资料，Y2）与坡度（X1）、乔木层盖度（X2）、灌木层盖度（X3）和草本层盖度（X4）的数量关系如下：Y1=17.156+0.118X1+0.363X2-19.314X3+5.442X4；Y2=603.004+19.992X1-423.013X2-208.229X3-758.740X4。可作为喀斯特山地相似森林植被地表径流和侵蚀模数的预测。 坡耕地新造林，一般需3～5年郁蔽，对于低密度（2*2m）新造林的郁蔽时间会增长。喀斯特山地坡耕地石面率较高，林地形成较为郁蔽的时间更长。退耕初期的水土保持和土壤保育措施显得更为重要，我们在实际操作中提出了“免抚割草”技术。在试验示范区据于同样的“空间替代时间”方法、建立“坡耕地-退耕地-疏林”草本层系列，分析草本层盖度、高度、生物量、主要养分元素积累量在不同土地利用类型下的变化规律，阐述草本层在退耕还林末郁蔽期的独特水土保持作用。同一般人工幼林末郁蔽期的“松土除草”措施相反。 3. 喀斯特山地坡耕地立地分类和林种布局 由于喀斯特山地坡耕地立地的特殊性，除强调同国家级立地区划中的立地单元对接外、“喀斯特山地坡耕地立地分类系统与评价”同贵州省已有的立地分类差异性主要表现在①确立了立地分类的9级等级系统，设立立地类型小区、强调主要河流域段和支流在立地区划中的作用，因为不同域段及支流的水源涵养和水土保持功能权重是不同的。②在立地类型“小区-类型组-类型-变型”系列上，对立地变型和立地类型的构成因子及组合重新设定，立地类型组按退耕还林工程要求简为缓坡地（6～150）、斜坡地（16～250）和陡坡地（＞250）3个。明确立地变型按石面、石隙、土面配对，形成9个立地变型；立地类型按土被覆盖率（连续土体、半连续土体、零星土体、岩漠土体）和土层厚度（薄土层、中土层、厚土层）配对形成12个立地类型。③在立地“亚区-类型区-小区-亚区-区”系列中，强调现有森林植被分区、大中地貌和海拔高度、流域与域段的作用，立地分区中带有明显的森林分区和流域特性，同已有的立地分区结果不同。立地质量评价则采用传统的“立地置换”、“属性评判”和“综合评分”方法。 采用双向循环式布局方法，基于喀斯特山地坡耕地立地分类系统等级，从宏观→微观、微观→宏观两方向，完成喀斯特山地坡耕地退耕还林工程的“树种-林种”配置体系。结合《退耕还林工程条例》和喀斯特山地坡耕地系统特殊性，将退耕还林工程林种划分成3个等级，包括2个一级林种、6个二级林种和若干3级林种，基于水土保持目的和坡耕地立地质量的评价，形成由上而下、由宏观到微观的逐级立地等级的“林种-林种配置”体系；在省内86个县级退耕还林工程实施区，根据退耕还林工程中坡耕地造林模式产生的自然概况和立地条件、主要限制和可利用因素、技术思路和主要对策、主要技术措施、已有成效和培育目标、建议推广区域收集造林模式，进行归纳、完善，形成种或种组造林模式计25类、52亚类，在省级退耕还式工程实施区按种（组）的生态适应性推广应用，形成由下而上、由微观到宏观的“树种-树种配置”体系。在喀斯特山地退耕还林工程实施区形成了较为完整的双向循环式“树种-林种”配置体系。 4. 喀斯特山地造林树种二次选择 从幼苗光合生理指标和钙镁含量、种子发芽的水分胁迫和幼苗野外造林对比3个截面研究了喀斯特山地造林树种的二次选择，提出了种组归并、相关类型指标划分值。 ①喀斯特山地坡耕地立地的特异性导致适生物种的特殊性，高光合和钙生性是造林树种筛选中的必备特征。收集黔中喀斯特山地28个县级行政单位内主要用于退耕还林工程的40余种苗木，采用LI-6400光合仪测定主要光合生理指标（高光合、中光合、低光合）和取样分析苗木不同部位钙镁含量（高钙镁含量、中钙镁含量、低钙镁含量），二元组合划分成9个类型，完成不同类型的相关指标划分和种组归并。 ②林木种子对水分胁迫的适应能力是衡量喀斯特山地造林树种幼苗期生存、生长和群落天然更新能力的主要指标。根据黔中喀斯特山地27种林木种子对PEG模拟的不同土壤水分胁迫下的发芽率，发芽天数，自然状态下的发芽率和发芽天数，发芽率和发芽天数的旱性指数的聚类分析，将所测试种子划分成3类、5亚类，完成了各类型的物种归并、相关类型指标划分。 ③树木幼苗野外造林对比是喀斯特山地造林树种选择的实验。通过对试验示范区7种树木幼苗的造林成活率，保存率，地径和高度生长量的聚类分析，完成了各类型的物种归并、相关指标划分，提出了试验示范区喀斯特山地困难坡耕地造林的适生类型。 5. 喀斯特漏斗洼地集水区困难坡耕地退耕还林工程技术示范 以试验示范区喀斯特漏斗洼地（集水区）为模板，进行喀斯特山地困难坡耕地退耕还林工程技术示范。集水区规划上承县级退耕还林工程的规划和林种布局、下应试验示范区生态建设需要。林种布局遵循县级“黔中山原西部水源涵养林亚区”，立地类型划分遵循“织金山原乌江上游类型区”，规划以水源涵养和水土保持为中心、兼顾集水区农村脱贫致富和区域社会经济的可持续发展，退耕还林为主、现有林也纳入水源涵养和水土保持规划、实现集水区土地利用和生态效益的整体优化。林种的坡面布局上，洼地坡上部、集水线左右的陡坡区为水源涵养和水土保持区，以生态型防护林为主；洼地坡中部的斜坡区为水土保持区，以生态型和经济生态型防护林为主；洼地坡下部的缓坡区为水土保持区，以生态经济型防护林为主；洼地底部为混农林业经营区。 除强调现有造林基本措施完全适于喀斯特山地困难坡耕地造林外，提出了困难坡耕地退耕还林的关键技术体系，包括以造林树种选择的原生性和现有性相结合，穴状整地、栽植穴以土壤分布状况布局，处理根系、疏枝苗木，以割代抚、培育土壤结构，适时补植、改造树种组成，保留飞籽苗、提高混交率。 基于造林成活率、保存率、生长量聚类分析，将现有7种人工造林模式优化为柳杉-檫木林、柳杉-板栗林、柏木-柳杉林、柳杉林。 现有林按经营目的划分为抚育间伐型、林分改造型、封山育林型、封禁防护型，提出了各种类型的经营对策。试验示范区工程技术示范4年，取得了明显的生态、经济和社会效益。