以贵州高原为中心的西南喀斯特地区,是世界三大喀斯特集中连片区中面积最大、生态环境最为脆弱的区域。贵州省石漠化面积位于全国各省区之首,石漠化程度也最为严重。解决石漠化问题是整个西南喀斯特山区最为紧迫的任务之一。石漠化问题由主要两个方面构成,一是生态环境,二是社会经济。石漠化问题之所以产生,主要是由于经济落后人们盲目不合理的开发自然资源,造成生态环境逐渐恶劣,最终又阻碍社会经济的发展。农草林草工程是恢复喀斯特受损的生态环境,发展社会经济的最佳方式之一。我们通过选取两种典型喀斯特石漠化形式——喀斯特高原山地和喀斯特高原峡谷建立示范区进行研究。毕节撒拉溪示范区为喀斯特高原山地轻—中度石漠化环境的典型代表,关岭—贞丰花江示范区作为喀斯特高原峡谷中—强度石漠化环境的典型代表。以自然地理学理论、生态学理论、水土保持学理论、生态经济学理论、系统耦合理论、生态养殖理论、草业科学理论等相关理论作为理论支撑。通过在两个示范区进行农草林草工程建设与试验研究,凝练关键技术,形成示范模式,总结效益监测,集成推广。(1)支撑农草林草空间优化配置最重要的理论之一是自然地理学的垂直地带性理论。研究石漠化地区的农草林草空间优化配置技术问题,实质是在以小流域为单元的微观立体空间尺度上,研究农草林草配置工程如何充分利用光、热、水、土等自然资源,实现石漠化治理。支撑农草林草空间优化配置技术另一重要理论是生态位互补理论。利用不同农草、林草的生态位互补理论,结合空间差异,发展复合混农林业经营模式,恢复受损的生态环境与治理石漠化。研究石漠化地区农草林草空间优化配置技术问题,实质是在以小流域为单元的微观空间尺度上,研究农草林草配置工程如何充分利用光、热、水、土等自然资源,实现石漠化治理。通过在小流域不同空间尺度,开展农草林草建植,按照“宜农则农,宜林则林,宜草则草”的基本原则,进行农草林草工程空间配置建设。(2)石漠化等级与石漠化发生的潜在指数是空间布设农草林草工程的重要指标。在峰丛洼地和高原峡谷的底部、石漠化等级低、土层厚、不易发生水土的情况下,结合限定性因素开展“农作物+牧草”、“经济林+牧草”经济主导型石漠化治理模式;在石漠化等级高、水土流失易发、陡坡、石漠化发生的潜在指数高的区域,结合实际情况开展以“防护林+牧草”、“牧草+农作物”生态修复主导型的石漠化治理模式。花江示范区垂直地带性明显,空间配置的分异程度要高于毕节示范区。(3)生态恢复与经济发展主导型是石漠化治理中农草林草空间优化配置的两大模式。生态主导型的农草林草空间优化配置模式,是在石漠化发生潜在指数大于5的情况下,按照以生态修复为主导,辅以经济发展的模式,在这种模式下生态环境极其脆弱,极易导致石漠化发生与变重,无论是农草还是林草工程都必须以治理石漠化生态环境为核心,辅以发展经济林和林下草地畜牧业,在农民种植传统农作物意愿难以改变的前提下,种植低密度农作物,以收获牧草为主。经济主导型农草林草空间优化配置模式,是在石漠化发生潜在指数小于5的情况下,在石漠化得到有效好转的基础上利用优势资源发展以经济为导向的特色混农林牧业,在这种模式下经济的发展同时治理石漠化,最终衍生形成特色经果林产业、草地生态畜牧产业和农产品商品化等经社会济发展形式。(4)牧草是石漠化治理工程中农草林草措施的重要物质基础之一,是石漠化地区生态恢复,提高水土保持效率的重要一环。毕节示范区的经济林与牧草的光合试验研究表明:豆科牧草中年净光合速率最高的是紫花苜蓿,其次是白三叶和红三叶;水分利用效率最高的是白三叶、紫花苜蓿、红三叶。禾本科牧草中高羊茅的净光合速率最高,其次是扁穗雀麦、多年生黑麦草和鸭茅;水分利用效率最高的是扁穗雀麦和多年生黑麦草,其次是高羊茅和鸭茅。通过白三叶+多年生黑麦草的单播与混播试验表明,混播处理可以提高牧草净光合速率和水分利用效率。核桃和刺梨的净光合速率年均差异不大,核桃的水分利用效率稍高。在花江示范区柱花草的净光合速率和水分利用效率要高于紫花苜蓿;花椒林+紫花苜蓿的的组合中花椒的净光合速率和水分利用效率受种间竞争的影响要高于花椒纯林。(5)农草林草空间优化配置关键技术。根据毕节喀斯特高原山地的石漠化状况,结合自然和社会经济背景,开展生态修复主导型农草空间优化配置技术、经济发展主导型农草空间优化配置技术、经济发展主导型特色林草空间优化配置关键技术研究。通过农作物和经济林间作的牧草开展畜禽养殖,形成混农林牧复合的生态恢复经济发展的治理石漠化模式。根据花江喀斯特干热河谷的石漠化状况,结合当地自然与社会经济背景,开展生态修复主导型林草空间优化配置关键技术研究、生态修复主导型农草空间优化配置技术、经济主导型农草空间优化配置技术、经济发展主导型特色林草空间优化配置关键技术研究、生态修复主导型林草空间优化配置关键技术研究、庭院畜禽养殖配套技术研究。通过利用干热河谷空间垂直差异,发展特色经果林,利用林下、农作物间作的牧草丰富完善“猪-沼-椒”模式,形成具有地方特色的“猪-沼-椒-草”模式,实现石漠化治理与社会经济的发展。(6)农草林草空间优化配置监测评价。通过在毕节和花江两个示范区农草林草空间优化配置工程的生态监测的结果表明,林草间作模式下单位时间内核桃、刺梨、花椒的生长高度、胸径等指标要高于经济林纯林;林草、农草间作模式下经济林和农作物病虫害发生情况和野生杂草入侵的概率要低于经济林纯林和玉米单作。同样农草林草模式的地表植被覆盖度要显著高于农作物单作和纯林处理。通过社会经济效益监测发现,石漠化治理中两大农草林草空间优化配置模式不仅可以提高农作物单位面积产出率,还能增加果品产量与品质,提高经济效益。(7)利用栅格数据空间分析法,经过ARCGIS的空间分析,对示范区模式推广适宜性评价,撒拉溪混农林草复合经营模式综合推广适宜性在中国南方喀斯特分布范围内表现为,最适宜推广面积为19.97万km2,占国土面积的10.31%;较适宜推广面积为42.64万km2,占国土面积的22.02%;基本适宜推广区面积为50.78万km2,占国土面积的26.22%。花江混农林草及庭院生态养殖模式推广适宜性在中国南方喀斯特分布范围内表现为,最适宜推广面积为27.05万km2,占国土面积的27.09%;较适宜推广面积为45.29万km2,占国土面积的23.39%;基本适宜推广区面积为55.19万km2,占国土面积的28.48%。