宋同清 ，彭晚霞，杜 虎，王克林，，曾馥平

(1．中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410125;2．中國科學(xué)院環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站，環(huán)江 547100)

全球喀斯特面積約2 200萬km2，占世界陸地面積的12%左右，中國境內(nèi)碳酸鹽巖類巖層縱橫廣，喀斯特現(xiàn)象普遍，類型繁多，形式多樣，發(fā)育強(qiáng)烈?？λ固孛娣e為344．4萬km2，裸露面積為90．7萬 km2，主要集中在以貴州為中心的西南部(102°— 111°E，23°— 32°N)，面積約為 55 萬 km2，是全球三大巖溶集中分布區(qū)中連片裸露碳酸鹽巖面積最大、巖溶發(fā)育最強(qiáng)烈的地區(qū)［1-2］。西南喀斯特地區(qū)地質(zhì)背景特殊，景觀異質(zhì)性強(qiáng)，巖溶作用強(qiáng)烈，生態(tài)環(huán)境容量小，但人口眾多，尖銳的人地矛盾導(dǎo)致植被破壞和水土流失日益嚴(yán)重，產(chǎn)生了十分嚴(yán)重的石漠化現(xiàn)象，且呈不斷擴(kuò)張的態(tài)勢，嚴(yán)重制約了該區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，直接威脅到長江、珠江流域生態(tài)安全［3］。很多學(xué)者從不同角度嘗試研究和探討了西南喀斯特生態(tài)系統(tǒng)退化機(jī)理和石漠化發(fā)生機(jī)制［4-13］，提出了許多有益的生態(tài)恢復(fù)與綜合治理措施，特別是近年來通過“退耕還林還草”、“坡耕地整治”、“生態(tài)扶貧”、“天?！薄ⅰ笆C合治理”等以植被恢復(fù)為主的宏觀生態(tài)工程的實(shí)施，涌現(xiàn)出了廣西環(huán)江和馬山、貴州畢節(jié)和貞豐、湖南龍山和永州等一些成功的石漠化治理模式［13-19］，石漠化治理與生態(tài)恢復(fù)初見成效，但由于土壤原生境被破壞，且忽略了經(jīng)濟(jì)效益，無法實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)雙贏的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，出現(xiàn)了不同程度的返“貧”返“漠”現(xiàn)象，石漠化快速發(fā)展的總體趨勢沒有得到有效的遏制［20］。本文通過總結(jié)前人的研究成果和采集中國科學(xué)院環(huán)江喀斯特試驗(yàn)站部分收集整理和試驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)，嘗試提出了新的“石漠化”概念和分類標(biāo)準(zhǔn)，探討了西南喀斯特石漠化的空間分布及動態(tài)變化規(guī)律，闡明了不同石漠化程度的生態(tài)系統(tǒng)特征，從自然和人為干擾兩個(gè)方面揭示了西南喀斯特石漠化的發(fā)生機(jī)制，針對性的制定了不同石漠化程度生態(tài)恢復(fù)與綜合治理關(guān)鍵技術(shù)，為促進(jìn)西南喀斯特區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會的協(xié)調(diào)發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

1 石漠化概念及演繹

石漠化起源于荒漠化研究，1949年，法國科學(xué)家A．Aubrevile在研究非洲熱帶和亞熱帶森林的稀樹草原化過程時(shí)，首次提出了荒漠化(Desertification)的概念。1977年召開的聯(lián)合國荒漠化會議(UNCOD)誕生了荒漠化的定義:“荒漠化是土地生物潛力的下降或破壞，并最終導(dǎo)致類似于荒漠景觀條件的出現(xiàn)?！盌esertification作為第一個(gè)荒漠化定義被聯(lián)合國正式采納［21］。后來，國內(nèi)部分學(xué)者提出了濕潤地區(qū)荒漠化問題，并指出石灰?guī)r風(fēng)化殼上發(fā)育的荒漠化土地主要分布在四川、貴州、云南、廣東、廣西、湖南，又稱石漠化土地［22］。

袁道先采用石漠化概念來表征植被、土壤覆蓋的喀斯特地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石裸露的喀斯特景觀的過程，并指出石漠化是中國南方亞熱帶喀斯特地區(qū)嚴(yán)峻的生態(tài)問題，導(dǎo)致了喀斯特風(fēng)化殘積層土的迅速貧瘠化［23］。

羅中康認(rèn)為，喀斯特地區(qū)的森林植被一旦遭到破壞，不僅難以恢復(fù)，而且必然造成大量的水土流失、土層變薄、土地退化、巖石出露、形成奇特的石漠化景觀［24］。

熊康寧等認(rèn)為，喀斯特石漠化是在喀斯特脆弱生態(tài)環(huán)境下，人類不合理的社會經(jīng)濟(jì)活動，造成人地矛盾突出、植被破壞、水土流失、巖石逐漸裸露、土地生產(chǎn)力衰退喪失，地表在視覺上呈現(xiàn)類似于荒漠化景觀的演變過程［9］。

王世杰認(rèn)為喀斯特石漠化是指在亞熱帶脆弱的喀斯特環(huán)境背景下，受人類不合理社會經(jīng)濟(jì)活動的干擾破壞，造成土壤嚴(yán)重侵蝕，基巖大面積出露，土地生產(chǎn)力嚴(yán)重下降，地表出現(xiàn)類似荒漠景觀的土地退化過程［25］。

劉叢強(qiáng)等認(rèn)為，喀斯特石漠化可簡單理解為植被、土壤覆蓋高的喀斯特景觀轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石裸露率高的喀斯特景觀的過程［5］。人類活動、活動斷裂、凍融作用、水土流失、地震、滑坡、崩塌、泥石流等及與之相關(guān)地球化學(xué)過程均可促使植被、土壤高覆蓋的喀斯特地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石裸露的喀斯特景觀。

石漠化是指碳酸鹽巖地區(qū)生態(tài)地質(zhì)脆弱環(huán)境下，干擾(人類、地質(zhì)變化、自然災(zāi)害等)和巖溶相互作用而造成的植被破壞、水土流失、土地質(zhì)量下降直至巖石裸露、出現(xiàn)類似荒漠化景觀的生態(tài)系統(tǒng)復(fù)合退化過程。其中脆弱的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境為基礎(chǔ)，干擾特別是人類不合理的經(jīng)濟(jì)活動為驅(qū)動力，植被退化為誘因，土地生產(chǎn)力下降為本質(zhì)，荒漠化景觀為標(biāo)志。

2 石漠化類型及特征

對石漠化進(jìn)行科學(xué)評定等級和分類，既有利于分析、了解石漠化的現(xiàn)狀與程度，又便于在此基礎(chǔ)上分門別類的制定合理的石漠化治理規(guī)劃與方案。

熊康寧等按照綜合性原則、主要因素原則、簡單性原則、現(xiàn)狀與潛力相結(jié)合的原則、相對一致性原則等將喀斯特石漠化劃分為無明顯石漠化、潛在石漠化、輕度石漠化、中度石漠化、強(qiáng)度石漠化、極強(qiáng)度石漠化六級標(biāo)準(zhǔn)［9］。張信寶等考察了貴州、云南和廣西的部分石漠化喀斯特山地，對西南亞熱帶喀斯特山地石漠化提出了新的認(rèn)識［8］，認(rèn)為現(xiàn)行的石漠化程度分級過于簡單，不能反映石漠化前后地面物質(zhì)組成和植被景觀的變化，難以滿足石漠化治理規(guī)劃編制和措施選擇的需要，提出基于土壤流失程度和地面物質(zhì)組成類型的石漠化程度的疊加分類。兩種分類較全面地反映了石漠化坡地的現(xiàn)今景觀特征和石漠化前后的景觀變化，可以更好地滿足石漠化成因分析、石漠化治理規(guī)劃編制和治理措施選擇的需要。但卻沒有體現(xiàn)分類原則上的應(yīng)用性和簡單性，實(shí)際應(yīng)用中存在一定局限性。蔣忠誠等從直觀性、簡易性和可操作性出發(fā)，以巖石裸露率作為石漠化等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，將石漠化劃分為5類等級［6］，雖然實(shí)用，但未能綜合體現(xiàn)石漠化的內(nèi)涵，如貴州茂蘭和廣西木論自然保護(hù)區(qū)的原始森林大部分生長在懸崖陡壁、裸露的巖石上和巖石裂隙中，林下巖石裸露率相當(dāng)高。

根據(jù)直觀性、簡單性、可操作性、主導(dǎo)因素和綜合代表性原則，以巖石裸露率和植被覆蓋率作為石漠化等級劃分的基本依據(jù)，將石漠化劃分為無石漠化(Ⅰ)、潛在石漠化(Ⅱ)、輕度石漠化(Ⅲ)、中度石漠化(Ⅳ)、重度石漠化(Ⅴ)5級標(biāo)準(zhǔn)。認(rèn)為既比較科學(xué)地反映了石漠化程度的內(nèi)涵和差異，又具有可操作性，可供推廣使用。各級石漠化程度的特征和簡單利用如表1。

表1 石漠化等級劃分Table 1 Graduation of rock desertification

3 石漠化的空間分布

石漠化是我國西南喀斯特地區(qū)最大的生態(tài)問題，中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所2003—2005年利用遙感技術(shù)探查了西南地區(qū)石漠化分布現(xiàn)狀，與此同時(shí)，國家林業(yè)局于2004—2005年采用地面調(diào)查與遙感技術(shù)相結(jié)合、以地面調(diào)查為主的技術(shù)方法，摸清了西南喀斯特石漠化的分布狀況，結(jié)果顯示，截止2005年底，西南喀斯特石漠化土地總面積為12．96萬km2，占區(qū)域總面積的12．1%，占區(qū)域喀斯特面積的 28．7%［5］。

從行政區(qū)劃角度出發(fā)，涉及湖北、湖南、廣東、廣西、貴州、云南、重慶、四川8省(自治區(qū)、直轄市)的460個(gè)縣(市、區(qū))。在這8省區(qū)中，貴州省石漠化面積達(dá)3．32萬km2，占石漠化總面積的25．6%，其后依次為云南2．88 萬 km2、廣西 2．38 萬 km2、湖南 1．48 萬 km2、湖北1．13 萬 km2、重慶 0．93 萬 km2、四川0．76萬km2和廣東0．08萬km2，分別占石漠化總面積的 22．2%、18．4%、11．4%、8．7%、7．1%、6．0% 和0．6%。主要集中發(fā)生在黔、滇、桂3省區(qū)，3省區(qū)發(fā)生石漠化的面積為8．58萬km2，占石漠化總面積的66．13%;3省區(qū)石漠化嚴(yán)重縣(指石漠化面積達(dá)300 km2的縣)個(gè)數(shù)分別為48個(gè)、37個(gè)和30個(gè)，占石漠化嚴(yán)重縣總數(shù)的68．05%，集中分布在黔西南、桂西及滇東區(qū)域。

從流域分布來看，石漠化主要分布在長江流域和珠江流域，其中長江流域面積最大，為7．32萬km2，占石漠化總面積的56．5%;珠江流域次之，為4.87萬 km2，占 37．5%;其他依次為紅河流域 0．52萬 km2，占 4．0%;怒江流域 0．18 萬 km2，占 1．4%;瀾滄江流域0．08 萬 km2，占0．6%。

就石漠化程度而言，根據(jù)中國國際工程咨詢公司編制的《巖溶地區(qū)石漠化綜合治理規(guī)劃大綱(2006—2015)》，我國西南喀斯特區(qū)域現(xiàn)有石漠化土地面積12．96萬km2。其中，輕度石漠化面積為3．56萬km2，占石漠化總面積的27．47%;中度石漠化面積為5．91萬km2，占石漠化面積的45．60%;重度石漠化面積為3．49萬km2，占26．93%，中度以上石漠化面積占到了石漠化總面積的72．53%(圖1)。

圖1 各省(區(qū)、市)不同等級石漠化面積比例Fig．1 The area proportion of different graduation rocky desertification in different provinces(autonomous regions and municipalities)

4 石漠化的數(shù)量變化

我國石漠化的數(shù)量和空間分布隨時(shí)間的變化而不斷演變，總體而言呈增加的趨勢，不同區(qū)域、不同尺度、不同研究方法石漠化的年擴(kuò)張率不同。楊青青利用遙感技術(shù)分析了桂西喀斯特石漠化1990—2005年15年間的變化規(guī)律，結(jié)果顯示:1990年石漠化總面積為 2．37×103km2，石漠化發(fā)生率為10.50%，占國土面積的7.08%;2005年石漠化總面積增長為2.69×103km2，石漠化發(fā)生率增長為11.95%，占國土面積的8.02%;從1990年到2005年的15年間，桂西石漠化總體擴(kuò)張了323.49 km2，平均每年擴(kuò)張0.91%［11］。兩個(gè)時(shí)期石漠化等級結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。潛在和輕度石漠化占總石漠化面積的比例變小，中度以上石漠化比例增加，增幅最大的是強(qiáng)度石漠化。中度以上石漠化面積擴(kuò)張較大，擴(kuò)張程度最大的是強(qiáng)度石漠化，年變化率在2.89%。潛在和輕度石漠化的年變化率較小，僅為0.23%和0．24%(表2)。

表2 喀斯特地區(qū)不同等級石漠化面積變化Table 2 Area dynam ics of different grade rocky desertification in karst region

中國地質(zhì)科學(xué)院調(diào)查結(jié)果表明，我國西南喀斯特地區(qū)20世紀(jì)80年代末至90年代末的石漠化面積從82 942．65 km2增加到 105 063．2 km2，平均每年增加 1 650．26 km2，年平均增長率為 2%［5］。根據(jù)國土部門監(jiān)測，從1987年到1999年，西南喀斯特區(qū)石漠化面積由9．12萬km2增加到了11．35萬km2，凈增2．23萬km2，平均每年增加1856 km2，年均增長率達(dá)1．86%。近15年來，我國石漠化仍呈不斷擴(kuò)張的態(tài)勢，其擴(kuò)張率有增無減。

5 不同石漠化程度的生態(tài)系統(tǒng)特征

中國科學(xué)院環(huán)江喀斯特試驗(yàn)站基于5個(gè)不同級別的石漠化程度，各建立了6個(gè)20m×20m的樣地，通過植被、土壤的詳細(xì)調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)隨著植被的不斷恢復(fù)，石漠化程度越來越輕。植被恢復(fù)的早期階段以土壤性質(zhì)的內(nèi)因演替為主，土壤的性質(zhì)影響植被的變化，同時(shí)也因植被的變化而變化，這種相互促進(jìn)作用在經(jīng)過一段時(shí)間的演替，土壤和植被群落均受氣候的限制，進(jìn)化為以生態(tài)平衡為標(biāo)志的頂極群落即喀斯特常綠落葉闊葉混交林［26-30］。

5．1 不同石漠化生態(tài)系統(tǒng)的植被群落特征

隨著石漠化程度的增強(qiáng)，植物群落由原生林→次生林→灌叢→稀灌草叢→稀疏草叢依次退化，植物群落分化和層次結(jié)構(gòu)越來越不明顯，群落的高度越來越低，個(gè)體和生物量越來越小［31］;重度石漠化只有零星分布的小草，其他石漠化生態(tài)系統(tǒng)的植物群落密度越來越高，物種豐富度、香農(nóng)指數(shù)、均勻度越來越低，生態(tài)優(yōu)勢度呈增加趨勢(表3)。

5．2 不同石漠化程度的土壤物理屬性

土壤顆粒、容重和含水量是表征土壤組成、結(jié)構(gòu)和水源涵養(yǎng)功能的物理指標(biāo)，土壤顆粒組成是構(gòu)成土壤結(jié)構(gòu)體的基本單元，并與其成土母質(zhì)及其理化性狀和侵蝕強(qiáng)度密切相關(guān)［32］。隨著植被的退化和石漠化程度的增加，粉粒和粘粒明顯下降，砂粒和土壤容重增加(表4)。5類不同石漠化程度的石灰土＞0.25 mm的水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量分別高達(dá)73.91%、88.67%、95.13%、93.73% 和 89.51%，＞2mm 的大粒徑團(tuán)聚體也分別高達(dá)28.81%、61.99%、76.89%、74.19%和76.44%，石灰土大團(tuán)聚體的數(shù)量多、比重大，土壤的抗蝕性強(qiáng)，隨著植被的退化和石漠化程度的增加，＞0.25 mm和＞2 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量呈下降趨勢，土壤的抗蝕性越來越差(表5)［33-34］。

表3 不同石漠化生態(tài)系統(tǒng)植物群落特征Table 3 Characteristics of p lant community in different rocky desertification ecosystem s

表4 不同石漠化程度的土壤物理屬性Table4 Soil physical properties in different rocky desertification ecosystems

表5 不同石漠化程度的土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成Table 5 Distribution of soilwater-stable aggregates in different rocky desertification ecosystem s/%

5．3 不同石漠化程度的土壤化學(xué)性狀

石灰?guī)r山地發(fā)育的石灰土一般富含碳酸鈣，pH值較高，但西南喀斯特高溫多雨，土壤中的鈣、鎂大量淋失，生長發(fā)育良好和覆蓋度較高的群落其地表枯枝落葉量大，釋放出許多酸性物質(zhì)進(jìn)入土壤，對巖石風(fēng)化形成的堿性物質(zhì)起到中和作用，不同石漠化程度pH值在7．28—7．83之間，呈微堿性反應(yīng)，變化不大(表6)。西南喀斯特屬熱帶、亞熱帶季風(fēng)氣候，溫濕條件優(yōu)越，極有利于生物的繁衍與生長，生物“自肥”作用強(qiáng)烈，同時(shí)加速了巖石的溶蝕、風(fēng)化和土壤形成與發(fā)育進(jìn)程，且普遍存在“石碗土”現(xiàn)象，養(yǎng)分與水分容易聚集，與同區(qū)域的紅壤相比，養(yǎng)分含量均很高。有機(jī)質(zhì):57．47—98．12 g/kg，全氮:1．94—4．83 g/kg，全磷:0．89—1．86 g/kg，全鉀:0．79—4．90g/kg，堿解氮:223．03—432．45 mg/kg，速效鉀:27．18—118.72 mg/kg，速效磷 3．31—8．31 mg/kg，陽離子交換量:161．13—403．20 mmol/kg，且隨石漠化程度的降低呈逐步增加的趨勢，無石漠化土壤的有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分和陽離子交換量均最高(表6)［35-39］。

表6 不同石漠化程度土壤養(yǎng)分狀況Table 6 The conditions of soil nutrient in different rocky desertification ecosystems

5．4 不同石漠化程度的土壤礦質(zhì)全量

礦質(zhì)元素是土壤組成的重要部分，是植物生長良好的保障條件。土壤礦物質(zhì)的化學(xué)組成與成土條件和成土過程密切相關(guān)，對土壤的性質(zhì)有極大的影響，分析土壤礦質(zhì)全量的化學(xué)組成能夠了解土壤的風(fēng)化發(fā)育程度，闡明土壤化學(xué)性質(zhì)在成土過程中的演變情況及土壤肥力背景狀況［40］。西南喀斯特石灰土的SiO2含量隨石漠化程度的增加而增加，重度石漠化土壤SiO2含量高達(dá)72．68%;Al2O3、Fe2O3的含量分別為 12．38%—20．45%、4．31%—10．99%，其中潛在、中度和輕度石漠化土壤的Al2O3、Fe2O3的含量較高，更有利于Fe、Al的富集;土壤CaO和MgO含量分別為 0．25%—4．59% 和 0．86%—2．42%，均隨石漠化程度的增加而明顯降低;MnO的含量很低，規(guī)律性不強(qiáng)(表 7)［41-42］。

5．5 不同石漠化程度的土壤微生物特征

土壤微生物種群數(shù)量受多種因素的影響，能夠敏感地反映不同石漠化程度土壤生態(tài)系統(tǒng)的細(xì)微變化，是土壤質(zhì)量變化的敏感性指標(biāo)。西南喀斯特地區(qū)土壤微生物種群數(shù)量均較高(表8)，微生物種群數(shù)量組成上細(xì)菌的比例為3．54%—59．88%，放線菌為27．97%—96．44%，真菌的比例很小，不足1%，隨著植被退化和石漠化程度的增加，土壤微生物種群數(shù)量呈逐步下降趨勢，但其總數(shù)量的變化趨勢和組成與地帶性紅壤不同，并不完全與細(xì)菌相同，而是受細(xì)菌和放線菌的共同控制。這主要是因?yàn)槭参锏母悼赡芟蛲寥乐蟹置诹舜碳の⑸锷L特別是放線菌生長的物質(zhì)，使微生物各種類數(shù)量特別是放線菌數(shù)量大幅度增加，隨著石漠化程度的加劇，土壤微生物數(shù)量特別是放線菌數(shù)量減少，其分解林木凋落物中含有較多木質(zhì)化纖維成分等難分解物質(zhì)的能力下降，土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量循環(huán)的能力減弱［43］。

表7 不同石漠化程度土壤礦質(zhì)全量Table 7 The soilm ineral components in different rocky desertification ecosystem s

土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)不僅是研究土壤有機(jī)質(zhì)、氮和磷循環(huán)及其轉(zhuǎn)化過程的重要指標(biāo)，而且是綜合評價(jià)土壤質(zhì)量和肥力狀況的指標(biāo)之一［44-45］。西南喀斯特土壤微生物MBC的含量接近和超過了亞熱帶稻田土壤［46］，隨著石漠化程度的增加，植被覆蓋度減少，土壤微生物生活的環(huán)境質(zhì)量下降，土壤微生物MBC的含量急劇下降，但MBN的含量有小幅度的提高(表9)，這與陳國潮和何振立研究認(rèn)為土地利用方式對紅壤土壤微生物BMN的影響相對較小結(jié)果相似［47］，MBP的含量隨石漠化變化的規(guī)律性不強(qiáng)。土壤微生物生物量碳與微生物量氮(MBC/MBN)的比值是否恒定，不同的學(xué)者其觀點(diǎn)不同，Anderson等［48］認(rèn)為MBC/MBN平均值為 6．7，陳國潮和何振立［47］認(rèn)為紅壤土壤MBC/MBN平均值為6．2，西南喀斯特重度石漠化的土壤的MBC/MBN很低，僅為2．86，其他不同程度石漠化土壤的 MBC/MBN 高達(dá)10．69—17．98，可見，石漠化程度減弱明顯改變了土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)，提高了微生物生物量碳的固持能力［49-51］。

表8 不同石漠化程度土壤微生物種群數(shù)量Table 8 Themain m icrobial population in different rocky desertification ecosystems

表9 不同石漠化程度土壤微生物生物量Table 9 Soilm icrobial biomass in different rocky desertification ecosystems

6 石漠化發(fā)生機(jī)制

6．1 自然因素

6．1．1 動力潛能和物質(zhì)基礎(chǔ)

在古環(huán)境巖溶過程中，自晚震旦紀(jì)到三疊紀(jì)晚期，發(fā)育了四大碳酸鹽巖沉積構(gòu)造，純碳酸鹽巖底層構(gòu)成了喀斯特石漠化的物質(zhì)基礎(chǔ)，強(qiáng)烈的地質(zhì)運(yùn)動塑造了陡峻而破碎的喀斯特地貌景觀，由此而產(chǎn)生了較大的地表切割度和地形坡度，形成了類型多樣的地貌結(jié)構(gòu)，提供了水土流失和石漠化的動力潛能［52-53］。

6．1．2 地形地貌

石漠化的發(fā)生發(fā)展與喀斯特微地貌特別是地形坡度有著十分密切的關(guān)系，據(jù)國家林業(yè)局2004—2005年監(jiān)測數(shù)據(jù)，西南喀斯特石漠化主要發(fā)生于坡度較大的坡面上，發(fā)生在16°以上的坡面上的石漠化面積高達(dá)11萬 km2，占石漠化土地總面積的84．9%，不同石漠化程度的石漠化發(fā)生率隨坡度等級(1—8 坡度等級依次為 0°—3°、3°—8°、8°—15°、15°—25°、25°—35°、35°—45°、45°—60°和 60°—88°)的升高而升高，任一坡度石漠化的發(fā)生率均為:輕度石漠化＞中度石漠化、潛在石漠化＞強(qiáng)度石漠化［11］。王明章和王尚彥［54］對貴州石漠化分布的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，發(fā)生在喀斯特丘陵中的石漠化面積最大(丘陵區(qū)的坡度一般為2級坡度，即3°—8°)，達(dá)8 146．01 km2，占貴州省石漠化總面積的25．08%;其次是發(fā)生在峰林洼地中的石漠化，面積為7 609．13 km2，占23．43%;峰叢洼地中石漠化面積為6631．30 km2，占20．42%;喀斯特山地中的石漠化面積為4 705．43 km2，占 14．49%;這四種地貌類型中的石漠化面積占到了整個(gè)貴州石漠化總面積的83%左右。而喀斯特槽谷、喀斯特平原和喀斯特峽谷中的石漠化面積分別為 2581．09、162．44 km2和 1 181．33 km2，分別占 7．95%、5%和 3．64%。

高峰叢洼地-中峰叢洼地-峰林谷地是喀斯特溶蝕作用逐漸深入的3種地貌。高峰叢洼地的山峰溶蝕程度低，基座粘連在一起。中峰叢洼地進(jìn)一步被溶蝕，峰林谷地是溶蝕的后期階段。楊青青［11］指出，隨著溶蝕作用的逐步深入，高峰叢洼地區(qū)、中峰叢洼地區(qū)、峰林谷地區(qū)3種地貌區(qū)的石漠化發(fā)生率逐漸降低。溶蝕程度較高的峰林谷地，石漠化發(fā)生率較低，更適宜農(nóng)耕和人類居住。

6．1．3 巖性

西南喀斯特地區(qū)地層的巖性以灰?guī)r為主，不同巖組不同程度地混有砂頁巖等其他巖性巖石。把這些巖組按照碳酸鹽巖含量分成4組，分別為連續(xù)性灰?guī)r，灰?guī)r夾碎屑巖，灰?guī)r與白云巖混合組合，灰?guī)r與碎屑巖互層組合。按照碳酸鹽巖的分類體系［55］，連續(xù)性灰?guī)r、灰?guī)r與白云巖混合組合屬于連續(xù)性碳酸鹽巖，含量＞90%;灰?guī)r夾碎屑巖屬于碳酸鹽巖夾碎屑巖組合，含量70%—90%;灰?guī)r與碎屑巖互層組合屬于碳酸鹽巖與碎屑巖互層，含量30%—70%。碳酸鹽巖含量越高，石漠化發(fā)生率越高，分布在連續(xù)性灰?guī)r區(qū)域的石漠化面積最大，在各個(gè)等級石漠化中的比例均大于68%;灰?guī)r夾碎屑巖次之;灰?guī)r與白云巖混合組合更少;灰?guī)r與碎屑巖互層組合巖性的石漠化面積很少。4組石漠化發(fā)生率分別為25.42%、24．81%、20．56% 和 1．25%。強(qiáng)度石漠化中，前3組的比例依次為75%、8%和16%。中度石漠化中，發(fā)生在灰?guī)r夾碎屑巖巖性上的石漠化比例較大，為 25%［11］。

6．1．4 溶蝕性和成土速度

西南喀斯特高溫多雨，年平均氣溫在15℃以上，向南逐漸增高到20—24℃(廣西和云南南部)，大于10℃積溫在5 000—8 000℃左右。年平均日照數(shù)一般為1 200—1 600 h，往南高達(dá)1 800—2 000 h，且年際變化不大。年日照百分率為25%—42%。年降水量為1 000—1 600 mm，最高達(dá)1 800—2 000 mm，年均相對濕度為75%—80%，具有水熱同期的分布特點(diǎn)，但降水的時(shí)空分布極不均勻。碳酸鹽巖溶蝕性強(qiáng)，90%的溶蝕物隨水流失，又加上巖石中Si、As、Fe等成土元素含量低，成土速度緩慢，年成土模數(shù)平均值為50 t/km2，形成1 cm厚土壤需2000—3000年以上，是其他類型母巖成土?xí)r間的10倍，土層淺薄且不連續(xù)，可耕地不足10%，裸露石山面積占總土地面積的40%以上，極易形成石漠化景觀［56-57］。

6．1．5 水文二維結(jié)構(gòu)和水土流失

豐富的降水和高溫加速了碳酸鹽巖的溶蝕，形成了眾多的溶洞、溶溝、溶隙、漏斗、地下河和溶水洞，地表水和地下水水文二維結(jié)構(gòu)明顯。從巖溶區(qū)的土壤結(jié)構(gòu)看，碳酸鹽巖的母巖與土壤之間缺少土壤剖面C層，土壤與巖石之間呈明顯的剛性接觸，兩者之間的親和力和黏著力差，一旦遇上大雨，極易產(chǎn)生水土流失和塊體滑移［58］。因此，桂西巖溶丘陵區(qū)地表徑流雖小，但地表漏水嚴(yán)重，地面溶入系數(shù)0．3以上的面積占總面積的89%，其中滲入系數(shù)0．3—0.6的占69%，0．6—0．9占20%，首先到達(dá)地面的降水90%迅速滲入地下，每年剝蝕表土層0．3 cm，水土流失相當(dāng)嚴(yán)重［57，59-60］。

6．1．6 雨熱狀況不均和季節(jié)性干旱

氣候是喀斯特形成、演化的背景，是重要的喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的驅(qū)動力。當(dāng)氣溫大于15℃時(shí)，喀斯特地區(qū)巖溶作用隨著氣溫升高而增強(qiáng)［61-62］。其中，潛在、輕度石漠化與氣溫呈現(xiàn)正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0．82 和0．76［11］。加上降雨集中在溫度較高的 4—9月，雨水充沛且強(qiáng)大，土壤侵蝕性強(qiáng)，氣溫和降雨的綜合作用導(dǎo)致喀斯特地區(qū)土壤流失與漏失嚴(yán)重，從而促進(jìn)石漠化形成。

喀斯特地區(qū)平均年降雨量大，但分布不均，春雨少而遲，不足年總量的26%，秋雨不足年總量的16%，此時(shí)日照強(qiáng)，蒸發(fā)量大，降水量僅為蒸發(fā)量的38%—50%，極易形成季節(jié)性干旱，全年出現(xiàn)干旱現(xiàn)象的平均頻率為45%左右［63］。6—8月降水量占全年降水量的60%以上，且多以暴雨的形式出現(xiàn)，實(shí)測24 h最大降雨量達(dá)395．5 mm，又加上西南喀斯特地區(qū)坡耕地面積大，雨季時(shí)正值農(nóng)作物播種及生長階段，作物不能將疏松的土壤很好地覆蓋，導(dǎo)致坡耕地的水、土、肥隨著降雨形成的地表徑流流失和地下漏失，加劇了水土流失和土地石漠化的發(fā)生。

6．1．7 森林結(jié)構(gòu)和生物量

喀斯特獨(dú)特的地質(zhì)積累和氣候條件決定了其適生植物具有嗜鈣性、耐旱性和石生性特點(diǎn)，環(huán)境容量低導(dǎo)致物種多樣性低，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，生物量少。如木論喀斯特頂極群落常綠闊葉林群落的平均冠幅為1．81 m，平均胸徑為 6．11cm，平均樹高為 4．5 m［64］，樹木矮小，綠色生物量僅為 131．42 t/hm2［4］，遠(yuǎn)低于同生態(tài)位的非喀斯特森林，不及沙漠邊緣或北泰加林(150 t/hm2)［65］。

6．2 人為因素

6．2．1 人地矛盾尖銳

喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性是其退化的內(nèi)在驅(qū)動力，而外在驅(qū)動力主要來自人類的干擾，二者疊加形成石漠化現(xiàn)象，其中人為因素是主因。人口急劇增長、生態(tài)觀念單薄、發(fā)展政策偏差等是加劇石漠化過程的重要因素。胡志斌等［66］認(rèn)為某地區(qū)的人類活動與居民點(diǎn)、道路的分布正相關(guān)，與坡度和高程等因子負(fù)相關(guān)，根據(jù)喀斯特地區(qū)的實(shí)際情況對胡志斌的公式進(jìn)行修正后得到下式［11］:

式中，HAIi為i象元的人類活動強(qiáng)度，Si為居民點(diǎn)影響力值，Ri為道路影響力值，居民點(diǎn)的的影響力在ArcGIS中采用反距離函數(shù)(IDW)插值，道路的影響力采用線條密度函數(shù)插值得到。slopei為該象元的坡度值，elei為該象元的高程值，K=1000。運(yùn)用自然裂點(diǎn)法將喀斯特峰叢洼地人為活動強(qiáng)度分為7級。1973年石漠化更多的分布于1級和2級的低強(qiáng)度區(qū)間，說明當(dāng)時(shí)石漠化主要分布在遠(yuǎn)離人類聚集的地區(qū)。隨著時(shí)間的推移，2005年較高人為活動強(qiáng)度區(qū)5—7級石漠化的分布比例提高，說明新增的石漠化土地主要在人類聚居地區(qū)發(fā)生。

西南喀斯特巖溶地區(qū)耕地少，土壤瘠薄、持水性差，生物生產(chǎn)力低，加之人口日益增加，人均占有糧食量低，農(nóng)民易陷入“資源困境”，從而加劇了土地的反復(fù)利用和不斷的毀林草開荒，形成土壤肥力日漸低下、石漠化愈加嚴(yán)重的生態(tài)-經(jīng)濟(jì)的惡性循環(huán)。而生態(tài)破壞之后，農(nóng)民的“資源困境”轉(zhuǎn)變?yōu)椤碍h(huán)境困境”和“資源困境”并存，減緩了喀斯特巖溶地區(qū)的生態(tài)重建過程。在貧困地區(qū)，在生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)閥值被突破和缺乏現(xiàn)代科技技術(shù)投入的雙重約束下，隨著人口繼續(xù)增長，在原始的、傳統(tǒng)的技術(shù)水平下，只能繼續(xù)靠掠奪性開放利用資源來滿足需求，形成貧困導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境脆弱，生態(tài)環(huán)境脆弱反過來加劇貧困這樣一種惡性循環(huán)。其結(jié)果是使石漠化面積不斷擴(kuò)張［69］。

6．2．2 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平低

造成巖溶地貌地區(qū)石漠化的原因，除了降水、土壤等自然的內(nèi)在的原因，最主要的原因還是人為的破壞加速了石漠化的形成。人為的破壞多源自經(jīng)濟(jì)活動，而經(jīng)濟(jì)活動無疑受區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的控制?；诳h市尺度單位，對石漠化的等級分布與不同經(jīng)濟(jì)密度分布進(jìn)行比較分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)石漠化大多發(fā)生在經(jīng)濟(jì)密度＜50萬元/km2的縣市，隨著經(jīng)濟(jì)密度的增加石漠化發(fā)生率依次降低。

6．2．3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式落后

西南喀斯特地區(qū)人口密度高達(dá)172人/km2，人口的飛速增長激化了該區(qū)域的人地矛盾，為生存起見，人類通過砍伐、墾殖、采樵、采礦、放牧、旅游開發(fā)、工程建設(shè)等各種方式對本來脆弱的喀斯特生態(tài)環(huán)境進(jìn)行不斷干擾和破壞，導(dǎo)致了該區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重退化和生物多樣性的嚴(yán)重喪失，除人力難以達(dá)到的喀斯特頂峰懸崖峭壁等危險(xiǎn)地帶及少量的森林自然保護(hù)區(qū)外，其他地方的森林基本上已退化成灌叢和草坡，生境質(zhì)量嚴(yán)重下降，部分地帶完全石漠化［31］。據(jù)國家林業(yè)局公布的《巖溶地區(qū)石漠化狀況公報(bào)》，人為因素形成的石漠化占西南喀斯特區(qū)域石漠化總面積的74%。其中，過度樵采、不合理耕作、開墾、亂砍濫伐、過度放牧形成的石漠化面積分別占人為因素形成的石漠化面積的31．4%、21．2%、15．1%、13．4%和 8．2%，此外，亂開礦和無序工程建設(shè)形成的石漠化占人為因素形成石漠化面積的10．7%。

7 不同石漠化程度的治理策略

(1)無石漠化和潛在石漠化

巖石裸露率10%—30%，地表有各種植被覆蓋，植被覆蓋率＞60%，土被分布連續(xù)，可作為耕地，該類土地具有較好的生產(chǎn)效率，但存在著水土流失或植被退化等環(huán)境問題，為防止石漠化產(chǎn)生，應(yīng)進(jìn)行預(yù)防性治理，特別要注意補(bǔ)充和保護(hù)演替后期的繁殖體。

(2)輕度石漠化

巖石裸露率30%—50%，成片分布的薄層土壤可作為耕地或草地，存在不太發(fā)育的喬灌草植被，植被覆蓋率30%—60%，該類土地生產(chǎn)和生態(tài)效率較低，為環(huán)境質(zhì)量比較差的土地，可實(shí)施草叢→灌叢→次生林→常綠落葉闊葉林的恢復(fù)措施和步驟，充分利用灌叢恢復(fù)時(shí)期改良土壤和小氣候環(huán)境，保護(hù)并適當(dāng)修剪灌叢，促進(jìn)有性繁殖更新鏈盡快恢復(fù)，為次生林群落的形成打下基礎(chǔ)。

(3)中度石漠化

巖石裸露率50%—70%，山坡還有部分土壤可作為零星耕地和草地，只有少量草灌木，植被嚴(yán)重退化，植被覆蓋率10%—30%，該類土地生產(chǎn)力和生態(tài)效率低，為環(huán)境質(zhì)量差的土地，實(shí)施稀疏草叢→草叢→草灌叢→灌叢→喬灌叢→次生林逐步恢復(fù)措施。

(4)重度石漠化

巖石大面積裸露，巖石裸露率大于70%，山區(qū)無土可流失，植被嚴(yán)重退化為少量毛草，成為典型惡劣環(huán)境，該類土地很難利用，讓其自然恢復(fù)。

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