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中国南方喀特地区雨量丰沛,但地上地下二元分布的地质条件,地下漏失严重,导致了水量丰富却缺水情况。在工程性缺水的条件下有效发展混农林业及工程节水增值高效产业技术变得尤为重要。根据地理学、生态学、林业科学、水土保持学等多学科的理论耦合作为理论支撑,在中国南方喀斯特地区具有典型性与代表性的毕节撒拉溪研究区、关岭-贞丰花江研究区和施秉喀斯特研究区,2017-2020年选取了具有代表性的8种不同混农林业模式,进行工程节水增值实验,6次在三个研究区10个样地野外连续定位观测和数据采集,对超过1000个土壤样品和植物样品,共16个指标4000余个数据进行实验分析,围绕石漠化治理混农林业的工程节水增值高效产业基础前沿研究、共性关键技术研发、应用示范与产业化推广进行全链条设计、一体化部署、分模块推进研究工作。重点从混农林模式的土壤理化性质、工程节水增值措施与混农林业耦合、工程节水增值高效产业技术研发与应用示范等方面进行系统研究,以期为国家石漠化治理水资源开发利用工程提供科技参考。1.喀斯特石漠化混农林业模式与作物单作模式的土壤理化性质差异较大,混农林业模式的土壤绝对含水量、毛管持水量、田间持水量、土壤总孔隙度和毛管孔隙度显著增加(P<0.05);与单作模式相比,毕节撒拉溪研究区的黑麦草单作模式的土壤pH显著高于混农林模式,关岭-贞丰花江研究区的花椒单作模式的土壤p H与混农林模式无显著差异,施秉研究区太子参单作模式的PH显著低于混农林模式;撒拉溪研究区的刺梨+黑麦草模式、花江研究区的花椒+石榴模式相对于同研究区其他模式的土壤养分含量最优。不同石漠化区域的混农林业都对土壤结构起到了一定的优化作用。2.工程节水增值高效产业技术显著提高了混农林业土壤养分含量,对土壤物理性质的影响则与研究区气候、土质与混农林模式相关,3个研究区内布设了工程节水增值措施的各模式实验组容重均减小。3个研究区内实验组的土壤总孔隙度、田间持水量、毛管持水量、饱和含水量和毛管孔隙度都有上升,但均不存在显著性差异(P>0.05)。与实验前相比,3个研究区的实验组pH值显著降低,氮素、磷素含量均显著高于对照组(P<0.05)。全磷、有效磷三个研究区不同混农林业模式都减少,这是因为工程节水增值技术中水分复合根灌技术的肥料是氮钾复合肥,磷素得不到有效补充。在石漠化山地环境下,工程节水增值技术有效的优化了混农林业的生长条件。3.工程节水增值高效产业技术相较于传统灌溉方式,可以有效抑制土壤水分的无效蒸发,从而减少灌溉水量,提升水分利用效率。布设工程节水措施后混农林业的无效土壤蒸发量显著降低(P<0.05),不同研究区蒸发速率下降幅度的大小表现为施秉潜在-轻度石漠化区>毕节潜在-轻度石漠化区>花江中-强度石漠化区。不同模式土壤蒸发量下降比例为施秉研究区:桂花+太子参(48.21%)、核桃+太子参(33.44%);花江研究区:花椒+火龙果(12.3%)、花椒+构树(22.49%)、花椒+石榴(25.82%)、花椒+核桃(23.4%);毕节研究区:核桃+黑麦草(4.32%)、刺梨+黑麦草(11.57%)。4.工程节水增值高效产业技术相较于传统灌溉方式,显著提高了植物的蒸腾量与生长速度;实验期间,叶重增加量的总体趋势是随着总蒸腾量的增加而增加,叶重最大上升率为236.81%(刺梨,实验组),最小为2.64%(火龙果,对照组)。所有植物在布设了工程节水增值措施后平均日蒸腾量、总蒸腾量和水分利用效率均显著大于无措施对照组。5.基于喀斯特石漠化工程节水增值的现有技术与独特的混农林业模式,并基于中国南方石漠化区的气候条件和不同等级石漠化的自然环境及社会经济条件,提出研发水肥复合根灌、新型集水覆膜灌溉、覆膜保水保肥等关键技术,集成适用于喀斯特石漠化混农林业的高效工程节水增值产业技术体系。试验与应用示范结果认为,水肥复合根灌和新型集水覆膜节水增值技术可有效提高混农林业的土壤水分利用效率,具有较好的保墒保肥效果,在喀斯特地区具有良好的推广前景。