□劉哲 □陳子韶 □吳卿

（華北水利水電大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院）

水源區(qū)石質(zhì)荒漠化研究分析

□劉哲 □陳子韶 □吳卿

（華北水利水電大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院）

石漠化是區(qū)域生態(tài)惡化、資源環(huán)境難以可持續(xù)利用、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展受阻的重要根源。國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)石漠化成因機(jī)理、影響評(píng)價(jià)、監(jiān)測技術(shù)與方法、防治對(duì)策與治理模式等方面取得了大量研究成果。南水北調(diào)中線丹江口水庫南陽水源區(qū)石質(zhì)荒漠化問題已備受關(guān)注，通過石漠化研究綜述分析，為深入研究該地區(qū)石質(zhì)荒漠化提供思路。

石漠化；石質(zhì)荒漠化；丹江口；水源地；分析

0 引言

南水北調(diào)工程是解決我國北方地區(qū)缺水、優(yōu)化水資源配置的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略舉措，中線工程更是一項(xiàng)偉大的“南北雙贏”的生態(tài)工程、經(jīng)濟(jì)工程、社會(huì)工程。南陽是南水北調(diào)中線工程水源地和渠首所在地，涉及南陽市淅川縣、西峽縣、內(nèi)鄉(xiāng)縣、鄧州市3縣1市，流域面積6 361.94 km2。根據(jù)有關(guān)部門測算，南陽有溶巖面積5 000 km2，已形成石質(zhì)荒漠化面積1 466.70 km2，潛在石質(zhì)荒漠化面積1 666.70 km2。目前石漠化研究多是針對(duì)我國喀斯特地區(qū)開展的，對(duì)于南陽地區(qū)石質(zhì)荒漠化問題研究還少，因此開展丹江口水庫南陽水源區(qū)石質(zhì)荒漠化研究具有重要意義。

近年來，石漠化引發(fā)的生態(tài)與資源環(huán)境問題及防治對(duì)策一直是國內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，在石漠化成因機(jī)理、石漠化影響分析評(píng)價(jià)、石漠化監(jiān)測技術(shù)與方法、石漠化防治對(duì)策與治理模式等方面開展了一系列的研究。

1 石漠化成因研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析

石漠化災(zāi)害概念是20世紀(jì)80年代至90年代初期提出的，部分科技工作者在砂頁巖及紅色巖系和石灰?guī)r丘陵山坡地陡坡開墾所引起水土流失研究中先后提出有“石化”、“石山荒漠化”、“石質(zhì)荒漠化”、“喀斯特石漠化”等概念，李陽兵等對(duì)喀斯特石漠化與石漠化概念進(jìn)行了探討。袁道先采用石漠化概念、楊漢奎［14］采用喀斯特荒漠化概念，都是用來表征植被、土壤覆蓋的喀斯特地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石裸露的過程，并把石漠化列入我國4大地質(zhì)生態(tài)災(zāi)難。

國內(nèi)外學(xué)者就喀斯特地區(qū)石漠化形成過程和成因機(jī)理問題展開了大量研究，并取得一些重要成果。脆弱的自然、生態(tài)與地質(zhì)環(huán)境等自然因素和強(qiáng)烈的人類活動(dòng)為主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)力的石漠化形成機(jī)制得到學(xué)術(shù)界普遍接受。張殿發(fā)針對(duì)貴州喀斯特地區(qū)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境基礎(chǔ)，對(duì)石漠化形成過程及成因機(jī)制進(jìn)行了研究。王世杰、李夢先等對(duì)我國西南巖溶地區(qū)石漠化成因進(jìn)行了大量研究。胡寶清等［6］對(duì)廣西喀斯特石漠化形成過程、機(jī)制進(jìn)行了研究。

綜上所述，目前石漠化成因問題研究具有以下特點(diǎn)：①主要針對(duì)貴州、云南、廣西、廣東等我國西南喀斯特（巖溶）地區(qū)石漠化形成過程和成因機(jī)制開展研究；②主要采用定性分析方法對(duì)石漠化形成機(jī)制進(jìn)行研究；③對(duì)石漠化的定義和標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)還沒有完全達(dá)成共識(shí)；④單一因子過程研究比較深入，多因子綜合過程研究有待加強(qiáng)；⑤對(duì)不同時(shí)空尺度下的石漠化驅(qū)動(dòng)機(jī)制還需深入開展研究。總體來看，目前研究主要是基于我國西南喀斯特地區(qū)石漠化開展的，丹江口水庫南陽水源區(qū)石漠化形成過程與成因機(jī)制尚未有過多研究。分析認(rèn)為，從景觀生態(tài)、地質(zhì)環(huán)境、水文水資源、土壤侵蝕等方面如何定量分析宏觀和微觀的自然因素與人為因素驅(qū)動(dòng)石質(zhì)荒漠化形成過程與成因機(jī)理是下一步研究的重點(diǎn)。

2 石漠化影響評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析

石漠化具有區(qū)域性、漸發(fā)性、潛發(fā)性、生態(tài)破壞性、難恢復(fù)性等特征。我國喀斯特地區(qū)以貴州為中心，包括廣西、廣東、云南、四川、重慶、湖南、湖北等地部分地區(qū)，面積多達(dá)50萬km2，是全球三大巖溶集中連片區(qū)中面積最大、發(fā)育最強(qiáng)烈的生態(tài)脆弱區(qū)。目前西南巖溶山區(qū)石漠化面積仍在快速發(fā)展，影響范圍不斷擴(kuò)大，加速了區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化，主要表現(xiàn)為水土流失、河道淤積、土地資源喪失、干旱等。

關(guān)于喀斯特地區(qū)石漠化評(píng)價(jià)，不同學(xué)科背景、不同研究目的，選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)體系差異較大。李瑞玲等選擇植被覆蓋率、巖石裸露率、平均土厚、植被類型等指標(biāo)，從概念出發(fā)進(jìn)行喀斯特石漠化評(píng)價(jià)；還根據(jù)坡度、巖性、地貌、人口密度、陡坡耕地率建立喀斯特石漠化危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)將發(fā)生石漠化的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。周忠發(fā)運(yùn)用遙感手段，以遙感影像獲取植被面積比例、土被面積比例、侵蝕面積比例、土壤趨勢模數(shù)、平均流失厚度等數(shù)據(jù)指標(biāo)，從喀斯特石漠化程度出發(fā)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

綜上所述，對(duì)石漠化影響評(píng)價(jià)研究具有以下特點(diǎn)：①關(guān)于石漠化對(duì)生態(tài)環(huán)境惡化、水土流失、土地資源喪失、自然災(zāi)害等影響研究較多；②石漠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系不統(tǒng)一；③石漠化評(píng)價(jià)方法主要以概念性、描述性為主，模型構(gòu)造和數(shù)理統(tǒng)計(jì)研究較少；④評(píng)價(jià)指標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取途徑和數(shù)據(jù)量存在不同，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果差異較大，實(shí)踐應(yīng)用存在較大問題。由此可見，基于景觀生態(tài)原理，運(yùn)用3S技術(shù)方法，構(gòu)建丹江口水庫南陽水源區(qū)石漠化景觀生態(tài)模型，并引入水文水資源指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)石質(zhì)荒漠化對(duì)南水北調(diào)中線工程調(diào)水安全影響是下一步研究的一項(xiàng)主要內(nèi)容。

3 石漠化監(jiān)測研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析

關(guān)于石漠化監(jiān)測國內(nèi)學(xué)者利用遙感手段以及基于3S技術(shù)方法開展了大量研究。熊康寧等利用RS、GIS技術(shù)方法對(duì)石漠化的空間格局、演化機(jī)制、發(fā)展趨勢進(jìn)行了研究。王連慶等等利用3S技術(shù)開展了石漠化現(xiàn)狀調(diào)查分析研究。李文輝等、Scott M. S.等利用計(jì)算機(jī)和3S技術(shù)進(jìn)行了石漠化監(jiān)測技術(shù)方法研究?？傊?，利用3S技術(shù)從石漠化現(xiàn)狀調(diào)查、空間分布格局、成因及趨勢和監(jiān)測方法上做了大量研究工作。

雖然利用3S技術(shù)開展石漠化調(diào)查研究工作，但采用的劃分標(biāo)準(zhǔn)基本上都是根據(jù)地表形態(tài)的宏觀變化，而對(duì)水土資源環(huán)境變化微觀機(jī)制考慮甚少。在丹江口水庫南陽水源區(qū)石質(zhì)荒漠化研究中，利用夏態(tài)時(shí)相多波段高分辨率遙感信息和DEM數(shù)據(jù)，基于ARCGIS系統(tǒng)，結(jié)合區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕監(jiān)測站點(diǎn)、水文監(jiān)測站點(diǎn)、生態(tài)觀測站點(diǎn)，獲取南陽水源區(qū)大尺度（全區(qū)）、中尺度（中型流域）、小尺度（小流域）和微觀（坡面、溝道）石漠化格局、形成機(jī)制及發(fā)展趨勢監(jiān)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建多源數(shù)據(jù)信息的石質(zhì)荒漠化景觀生態(tài)模型，是下一步探求丹江口水庫南陽水源區(qū)石質(zhì)荒漠化規(guī)律研究的關(guān)鍵內(nèi)容。

4 石漠化防治研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析

石漠化治理可以追溯到20世紀(jì)70年代末國家科委組織的全國性巖溶攻關(guān)，選擇廣西都安、貴州普定、湖南洛塔、山西娘子關(guān)四個(gè)典型區(qū)為試點(diǎn)進(jìn)行巖溶石山地改造，取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)。80年代完成了西南巖溶地區(qū)水文地質(zhì)普查。90年代，中科院兩次提出推進(jìn)西南喀斯特地區(qū)石漠化綜合治理建議，在西南喀斯特地區(qū)許多點(diǎn)上開展了巖溶石漠化治理，取得了一定成效，形成了多種治理模式。如實(shí)施水源、土地、生態(tài)整體戰(zhàn)略，在不同巖溶環(huán)境類型區(qū)建立石漠化治理典型示范試驗(yàn)區(qū)；以巖溶峰洼叢地區(qū)為代表的湖南龍山洛塔鄉(xiāng)模式；實(shí)現(xiàn)了資源、生態(tài)與人口、經(jīng)濟(jì)相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展模式。

綜合目前喀斯特石漠化理論研究與治理實(shí)踐，如何針對(duì)丹江口水庫南陽水源區(qū)石質(zhì)荒漠化問題，利用多途徑、多方法獲取宏觀和微觀的石質(zhì)荒漠化形成因素，進(jìn)而分析不同時(shí)空尺度下石漠化形成機(jī)制和發(fā)展趨勢，基于景觀生態(tài)原理、運(yùn)用3S技術(shù)方法構(gòu)建景觀生態(tài)模型，探求石漠化規(guī)律，按照可持續(xù)發(fā)展理論方法，提出有效防控石漠化對(duì)丹江口水庫資源環(huán)境影響對(duì)策，建立南陽水源區(qū)生態(tài)及資源環(huán)境保護(hù)模式，對(duì)促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、全面建成小康社會(huì)、實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處都具有重要意義。

編輯：符蕾

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A

1673-8853（2017）03-0070-02

2017-01-31