奇峰聳立、云霧繚繞，游人眼里的喀斯特地貌很美，但當(dāng)?shù)鼐用竦娜兆舆^(guò)得很苦：由于水土極易流失，造成地表迅速石漠化，到處都是黑石朝天的不毛之地。
石漠化（Stony Desertification）是指在熱帶、亞熱帶濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)氣候條件和喀斯特極其發(fā)育的自然背景下，受人為活動(dòng)干擾，使地表植被遭受破壞，導(dǎo)致土壤嚴(yán)重流失，基巖大面積裸露或礫石堆積的土地退化現(xiàn)象。它與荒漠化一起，被稱為“地球癌癥”。
在我國(guó)云貴高原，生活在喀斯特地區(qū)的人們?yōu)榱酥\生而勉強(qiáng)耕作，致使“癌癥”迅速擴(kuò)散。1994年，中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所的科學(xué)家們來(lái)到石漠化嚴(yán)重的桂西北喀斯特地區(qū)，就此扎根廣西環(huán)江毛南族自治縣，開(kāi)始了修復(fù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、改善當(dāng)?shù)厝嗣裆畹钠D辛探索。
如今，這里4000多平方公里的裸露石峰又重新披上了綠色，山民的年人均收入也從五六百元增加到四五千元。而科學(xué)家還在探尋更徹底的治本之策：他們認(rèn)為這類(lèi)地區(qū)的最佳“產(chǎn)出”就應(yīng)該是“好山好水好森林”，同時(shí)依照“碳交易”的新概念，以固定二氧化碳的數(shù)量來(lái)?yè)Q取真金白銀的生態(tài)補(bǔ)償。
巨大人口壓力背景下的中國(guó)式難題
在地球很多地方，分布著一種能被水溶解的石灰?guī)r，它們的主要成分是碳酸鹽巖、石膏、巖鹽等。在這類(lèi)巖石分布較廣的地區(qū)，水會(huì)對(duì)巖石進(jìn)行強(qiáng)烈的化學(xué)溶蝕，同時(shí)輔以流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機(jī)械作用，形成奇峰聳立、地下溝壑縱橫、溶洞林立的巖溶地貌。
“喀斯特”(Karst)原是南斯拉夫西北部伊斯特拉半島上的石灰?guī)r高原的地名，那里有發(fā)育典型的巖溶地貌，由此“喀斯特”一詞即成為巖溶地貌的代稱。
中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所所長(zhǎng)王克林介紹，喀斯特地區(qū)其實(shí)并不適宜人類(lèi)居住。最重要的一點(diǎn)就是這一地區(qū)土地貧瘠，水土容易流失，不適宜耕作。他舉例，在江南丘陵地區(qū)，形成1厘米紅壤，只需幾十年，而在喀斯特地區(qū)要形成1厘米土壤卻需要5000到20000年。這是因?yàn)榭λ固赝寥赖默F(xiàn)成需要碳酸鹽巖風(fēng)化而成，但石灰?guī)r分化后變成可易溶于水的碳酸氫鈣，95%的巖石溶解物質(zhì)會(huì)被水溶解，并隨水流走，剩下的還會(huì)被雨水沖刷，因此能最終形成土壤的巖石，不足3%。
“我們做過(guò)研究，根據(jù)水利部原有土壤侵蝕標(biāo)準(zhǔn)，桂西北喀斯特區(qū)域水土流失量輕微。”他說(shuō)，“但仔細(xì)研究就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這里的水土流失主要在地下，而不在地表。”果然，在喀斯特地貌的山區(qū)，很少看到有順坡小溪，卻處處都是溶洞、地下河。原來(lái)，雨水落在地面后，就會(huì)順一些巖石縫隙下漏，形成了很多地下暗河，而這一過(guò)程就偷偷搬移了不少土壤。
眾所周知，水的溫度越高，能溶解的碳酸鹽巖就越多。而在中國(guó)西南熱帶亞熱帶喀斯特地區(qū)，高溫季節(jié)與雨季幾乎同步，這就更加劇了石灰?guī)r的溶解。同時(shí)，在地質(zhì)歷史上，這片石灰?guī)r區(qū)域由于在新生代的時(shí)候，受青藏高原隆升的影響，抬升強(qiáng)烈，出露地表面積特別大，而在末次冰期時(shí)，又未曾被大陸冰蓋覆蓋——這都使得中國(guó)的喀斯特地貌發(fā)育特別強(qiáng)。
石灰?guī)r構(gòu)成喀斯特地貌，全球共有三大連片區(qū)域，分別位于地中海區(qū)域、中美洲和中國(guó)的西南部。前兩片區(qū)域目前幾乎處于自然保育與登山旅游狀態(tài)，極少有人居住。
唯有中國(guó)的西南喀斯特地區(qū)，還要承載大量居民及其生計(jì)。在桂西北的喀斯特地區(qū)，平均每平方公里居住著約300多人。這些山民傳統(tǒng)上以玉米為口糧，為了吃上玉米聊以糊口，不得不見(jiàn)縫插針在山坡的石縫間耕種。
然而，這一來(lái)更加劇了水土流失：由于種植玉米需要每年翻耕，使土壤松動(dòng)，更容易流失。而本來(lái)就只有一層薄土覆蓋的巖石，這下更是裸露無(wú)余——辛辛苦苦開(kāi)出2畝地，種上三五年，就只剩下1畝3分地了。地越種越少，日子也越過(guò)越窮，而石漠化則越來(lái)越嚴(yán)重。2005年，遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示西南喀斯特區(qū)域石漠化面積達(dá)13.8萬(wàn)平方公里，這里也是我國(guó)最大面積的連片貧困區(qū)域，集中了224個(gè)國(guó)家級(jí)貧困縣。
封山育林，當(dāng)然是最好的選擇。但山民斷了生計(jì)怎么辦？生態(tài)移民也并非易事，一片山區(qū)幾千平方公里，移民數(shù)量就可多達(dá)十幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)人。如果沒(méi)有合理方案，很可能移民遷入?yún)^(qū)的生態(tài)也會(huì)遭到破壞。
中國(guó)科學(xué)家就得在這重重困難障礙中，去尋找一條獨(dú)特之路，既保護(hù)生態(tài)，又讓山民過(guò)上好日子。
脆弱環(huán)境下，多管齊下恢復(fù)生態(tài)
既然喀斯特地區(qū)不適合耕種，那人類(lèi)要在其間生存，該采用什么方式，才能與環(huán)境和睦相處、共同繁榮呢？王克林帶領(lǐng)課題組采集分析了大量數(shù)據(jù)，逐一分析這里的水土條件、尋找適宜的植物。
砍伐、燒山、陡坡耕地、放牧……喀斯特地區(qū)的薄土顯然經(jīng)不起人類(lèi)這樣的高強(qiáng)度折騰。不過(guò)，當(dāng)?shù)厝藶槭裁床辉诜鍏查g的洼地更多耕種，而選擇在山坡中下部務(wù)農(nóng)呢？科學(xué)家經(jīng)過(guò)觀測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，原來(lái)坡地上的水分、肥分，都比洼地上多一些。“這與人為活動(dòng)的干擾有關(guān)。”王克林解釋?zhuān)麄儼l(fā)現(xiàn)，在有人耕種的喀斯特坡地上，山坡中下部的養(yǎng)分、水分都比洼地多，而在未受人為干擾的自然保護(hù)區(qū)，仍然顯示出了通常山區(qū)所有的“洼積效應(yīng)”。
為了尋找適應(yīng)生態(tài)的耕作方式，科學(xué)家尋找了一片山坡，把山坡劃分出不同區(qū)域，進(jìn)行各種各樣的生態(tài)試驗(yàn)。
這片山坡就在云貴高原向廣西丘陵過(guò)渡的九萬(wàn)大山坡麓地帶，環(huán)江喀斯特生態(tài)站就建在那里。亞熱帶所區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)研究中心副主任陳洪松研究員介紹，他們把坡地分成火燒、砍伐、種玉米、種牧草、種果樹(shù)、撂荒等十幾片不同的區(qū)域，其中火燒、砍伐等還分出輕、中、重度，然后分別觀察它們對(duì)水土保持、恢復(fù)生態(tài)的影響。
果然，科學(xué)家們經(jīng)過(guò)幾年觀察，有了不少有意思的發(fā)現(xiàn)。比如，與通常人們想象的不同，在喀斯特地區(qū)的撂荒地上，最早長(zhǎng)起來(lái)、長(zhǎng)得最好的，不是草，而是灌木。這可能與喀斯特地區(qū)水易下滲、土層薄有關(guān)，因?yàn)楣嗄镜母的芨?、更牢地抓住巖石、深入石縫中獲取水和養(yǎng)分。觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，原始森林與次生植被地面的年均地面土壤流失率低于每平方公里10噸，而森林遭破壞的短期數(shù)年內(nèi)，這一數(shù)值可高達(dá)數(shù)百噸。
“就在環(huán)江古周生態(tài)示范村，有一塊高出地面20厘米的巨石，當(dāng)?shù)厝朔Q為‘臥牛石’?？删驮?0年前，它還未露出地面！”陳洪松說(shuō)，可見(jiàn)當(dāng)?shù)氐氖谶^(guò)去幾十年間，有多么劇烈。隨著石漠化加劇，植物利用表層巖溶帶的水分的能力會(huì)逐漸減弱，要恢復(fù)植被就會(huì)更加困難。
“這提示我們應(yīng)該把各種植物措施結(jié)合起來(lái)，形成一套綜合治理方案。”王克林說(shuō)，經(jīng)過(guò)多年摸索，他們形成了生態(tài)保護(hù)型、特色替代產(chǎn)業(yè)型等多套方案，以適應(yīng)不同地區(qū)、不同需求的生態(tài)保護(hù)。
無(wú)論哪套方案，都遵循同一個(gè)原則：少翻地、多種草種樹(shù)。
廣西省環(huán)江毛南族自治縣的古周村所推行的，就是以牧草代替玉米的方案。和玉米每年需要翻耕不同，牧草一種就是六年，根系可以牢牢地抓住土壤?？茖W(xué)家特地挑選出了“桂牧1號(hào)”這種特別適合當(dāng)?shù)貧夂虻牟莘N，并設(shè)法將其列入了國(guó)家退耕還林工程的補(bǔ)貼名單。人不能吃牧草，但牧草可以養(yǎng)牛。一畝牧草可以養(yǎng)一頭牛，一戶人家若能養(yǎng)三四頭牛，一年賣(mài)牛肉的收入也有七八千元——比種玉米多賺幾倍。同時(shí)，牛糞還能生產(chǎn)沼氣，山民就不用砍伐薪柴了。
牧草長(zhǎng)在樹(shù)下就行?？茖W(xué)家還指導(dǎo)村民種起了香椿、任豆樹(shù)、南酸棗樹(shù)等經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，以增加更多收入。而這些鄉(xiāng)土樹(shù)種本地就有，對(duì)水土保養(yǎng)十分有利。
經(jīng)過(guò)十幾年的努力，古周村的石漠化景象已經(jīng)不再。十幾年前，科學(xué)家曾有意在古周村留下一片石漠化的山坡，想在今后用作治理前后的對(duì)照景觀。不料，那兒的村民看到鄰村石漠化治理后的變化，悄悄學(xué)樣，也在這片山坡上改種牧草、香椿。這一來(lái)，環(huán)江當(dāng)年石漠化的情景，如今只能在舊照片中找了。
提升生態(tài)服務(wù)功能，用好山好水換真金白銀
經(jīng)過(guò)十幾年治理，環(huán)江縣喀斯特山區(qū)現(xiàn)在已是一片郁郁蔥蔥，野生動(dòng)物越來(lái)越多，除了野兔、果子貍、猴子，就連在生物鏈上處于較高位置的狼，也開(kāi)始出沒(méi)。
不過(guò)，王克林認(rèn)為，要保持生態(tài)治理的成果，這里居住的人口必須要逐步減少。由于我國(guó)西南地區(qū)水熱條件好，植物可以迅速恢復(fù)，只要減少人為干擾，生態(tài)重建的步伐就很快。雖然不具備大范圍生態(tài)移民的條件，但他們還是建議當(dāng)?shù)卣鸩綄⑷丝谶w出。比如，鼓勵(lì)山里女孩參加培訓(xùn)，到山外工作、找婆家——經(jīng)過(guò)多年引導(dǎo)，如今環(huán)江大石山里的村落人口越來(lái)越少，很多村已從幾十戶人家減少到了幾戶。
如封山育林，山民以后怎么過(guò)日子？科學(xué)家正尋找計(jì)算“碳匯”的方法——這是他們最新也最艱巨的一項(xiàng)任務(wù)，已進(jìn)行了五六年，模型越做越精確。
去年，環(huán)江被國(guó)家林業(yè)局列為廣西的“碳交易”試點(diǎn)縣，將來(lái)，這兒或許可以用自己“固定了多少二氧化碳”即“碳匯”與涵養(yǎng)了多少水源的成果，來(lái)?yè)Q取真金白銀的貨幣補(bǔ)償。
王克林認(rèn)為，既然喀斯特地區(qū)作為國(guó)家功能區(qū)劃的限制性開(kāi)發(fā)區(qū)域，不適宜人類(lèi)高強(qiáng)度耕作活動(dòng)，不如就讓它擔(dān)負(fù)更多的生態(tài)服務(wù)功能，以此獲取生態(tài)補(bǔ)償資金來(lái)改善當(dāng)?shù)厝嗣裆睢@應(yīng)該是生態(tài)脆弱的貧困地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展之道。他說(shuō)，據(jù)不完全估算，這里的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值總和444億元，是2005年GDP的3倍。其中，保持土壤功能最大，占總價(jià)值的38%，而本地的物質(zhì)生產(chǎn)功能價(jià)值僅占全部功能價(jià)值的5.21%。
2008年，環(huán)江喀斯特生態(tài)站正式加入中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN），為整個(gè)中國(guó)的生態(tài)系統(tǒng)研究提供數(shù)據(jù)和科研支撐。
最近，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)，喀斯特土壤中的微生物對(duì)于固碳、固氮的作用十分顯著，是碳匯固定的重要潛力所在。當(dāng)植被被破壞、土壤在流失的同時(shí)，地表的微生物的種群數(shù)量也減少非常迅速。
科學(xué)家分析了不同作物對(duì)土壤中養(yǎng)分、微生物的影響。他們發(fā)現(xiàn)，耕作玉米不僅破壞植物根系，促進(jìn)土壤向下蠕動(dòng)，易使地表土壤通過(guò)“地下”丟失，還會(huì)使土壤中氨氧化細(xì)菌、纖維素分解菌增多，而根瘤菌等固氮、固碳，可增加土壤肥力的菌群減少。同時(shí)，耕作破壞了土壤中的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，而團(tuán)聚體對(duì)土壤中保有有機(jī)碳十分重要。
這可能是生態(tài)治理的又一個(gè)新方向。