唐健民，鄒 蓉，朱成豪，高麗梅，熊雅蘭，韋 霄，熊忠臣

(廣西壯族自治區(qū)中國科學院廣西植物研究所，廣西喀斯特植物保育與恢復生態(tài)學重點實驗室，廣西桂林 541006)

0 引言

天坑(Tiankeng)，即具有巨大空間，陡峭的巖壁，豎井狀態(tài)等醒目的外形特征，發(fā)育在連續(xù)沉積厚度及其含水層包氣帶厚度巨大(地下水位深埋)的可溶性巖層中，從地下通向地面，四周巖壁封閉而峭立，平面寬度與深度大于百米甚至達數百米以上，底部與地下河相連接的一種大型喀斯特負地形[1]。天坑作為一種新型的喀斯特形態(tài)，具有很高的地質、探險、旅游、生物、環(huán)境等多領域的研究和開發(fā)價值。廣西是全國喀斯特地貌主要分布區(qū)域，喀斯特地貌面積達9.87×104km2，占廣西總面積的51%，主要分布于桂東北、桂西、桂西南地區(qū)，喀斯特巖溶峰林地貌是天坑地貌形成、發(fā)育和演化的基礎[2]。廣西發(fā)現的天坑如大石圍天坑群、好龍?zhí)炜?、文雅天坑、高峰天坑、龍包天坑等，主要分布于桂西的樂業(yè)、鳳山、巴馬，桂西南的平果、融安等縣；桂北地區(qū)的環(huán)江、羅城、七星區(qū)、全州縣有零星分布。

桂林擁有得天獨厚的漓江山水生態(tài)景觀資源，享有“山水甲天下”的美譽，桂林喀斯特是“中國南方喀斯特”系列的重要地貌形態(tài)部分，在世界具有獨一無二的地位，代表了“中國南方喀斯特”地貌演化史的完美過程。桂林目前報道發(fā)現的天坑有全州石腳盆天坑群和普陀山天坑。桂林這樣的喀斯特特色地貌區(qū)域是否僅有兩個地區(qū)分布著天坑資源,本研究對此進行了探索及科考調查；同時對喀斯特天坑區(qū)域的植物進行調查研究，分析其開發(fā)及應用價值，為桂林喀斯特資源可持續(xù)利用提供科學數據。

隨著2018年桂林獲批建設國家可持續(xù)發(fā)展議程創(chuàng)新示范區(qū)，如何針對喀斯特地貌特征，促進景觀資源的可持續(xù)利用，推動生態(tài)產業(yè)轉型升級，實現喀斯特石漠化地區(qū)生態(tài)修復和環(huán)境保護，是桂林可持續(xù)發(fā)展亟待解決的瓶頸問題[3-4]。天坑具有稀有、雄奇、險峻、壯觀、生態(tài)環(huán)境獨特等綜合屬性，充分利用天坑的自然資源，進行以“景觀資源可持續(xù)利用”為主題，以轉變發(fā)展觀念、創(chuàng)新發(fā)展模式、提高發(fā)展質量為主線，按照生態(tài)資源保護利用、生態(tài)產業(yè)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境改善、生態(tài)文明建設的思路，提供優(yōu)質生態(tài)產品和生態(tài)服務，以創(chuàng)新驅動發(fā)展為動力，著力解決制約桂林可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問題[5]。本研究對桂林地區(qū)的天坑分布、類型及植物資源進行充分了解，為桂林可持續(xù)旅游發(fā)展提供基礎資料，為桂林喀斯特景觀資源可持續(xù)利用豐富自然資源信息。

1 材料與方法

1.1 自然地理概況

桂林市位于廣西壯族自治區(qū)東北部，地處東經109°36′50″—111°29′30″，北緯24°15′23″—26°23′30″，南北長236 km、東西寬189 km。桂林市位于南嶺山系西南部、巖溶盆地北端中部，處在“湘桂夾道”中，地形為西部、北部及東南部高，中部較低；以中山或低中山地形為主。桂林市地處低緯地區(qū)，屬亞熱帶季風氣候，境內氣候溫和，雨量充沛，無霜期長，光照充足，熱量豐富，夏長冬短，四季分明且雨熱基本同季。年平均氣溫接近19.1℃，年平均降雨量1 887.6 mm，年平均相對濕度為76%，年平均日照時數為1 447.1 h。

1.2 方法

通過材料收集及實地調查研究，對桂林地區(qū)天坑資源分布區(qū)、地理位置、大小、發(fā)育類型進行統(tǒng)計；對天坑巖溶地區(qū)的植被和生境進行野外調查，樣方選擇10 m×10 m大小，記錄樹種、冠幅、密度、生態(tài)類型等。

2 結果與分析

2.1 桂林天坑的分布情況

天坑按形成方式主要分為塌陷型和侵蝕型?？λ固氐孛驳牡乇硎谴蟛糠致懵兜奶妓猁}巖峰叢，地下河流縱橫，水系發(fā)達；地下水系統(tǒng)集中從地下深處溶蝕碳酸鹽巖層，源源不斷輸出崩塌及塌陷物，直至整個地下空間露出地表而形成的天坑[6]。多數天坑都是塌陷型，如大石圍天坑、號龍?zhí)炜?、交樂天坑、玉良天坑等；桂林普陀山天坑是廣西為數不多發(fā)育于峰林平原的峰叢中的天坑，其割切了所在地貌的形態(tài)(山頂、山腰、洼地等)，使得天坑主要發(fā)育于巖溶峰叢山區(qū)的地貌背景，增加了進入的難度。目前，根據朱學穩(wěn)等[1]和羅書文等[7]對天坑等級的定義，將天坑分為4個等級，分別是特(超)級、大型、中型、小型。調查發(fā)現桂林天坑的分布數量為17，大型1座，中型6座，小型10座，中小型的天坑分布較多，分布也比較廣泛(表1，圖1)。石腳盆天坑群的規(guī)格是桂林天坑群中最大的，且石腳盆天坑群有9座天坑，都是漏斗型。靈川南圩、永福乾龍、興安白石天坑都是小型天坑，屬倒漏斗型。全州東山土溪和恭城下莫天坑屬井筒型天坑。

表1 桂林地區(qū)的天坑及規(guī)模參數

Table 1 Tiankeng and scale parameters in Guilin area

天坑名稱Tiankeng name地理位置Location海拔Altitude(m)最大洞深Maximum depth of cave(m)洞口面積The area of cave (m2)形態(tài)特征Morphological characteristics規(guī)模Scale石腳盆天坑群Shijiaopen tian-keng group庵潭AntanN:25°40′22″E:111°3′11″382110362×512L大型Large遼波潭LiaobotanN:25°39′48″E:111°3′43″42054165×146L中型Middle蘿卜潭LuobotanN:25°39′48″E:111°3′44″42058183×260L中型Middle白石潭BaishitanN:25°39′57″E:111°3′36″41060152×265T中型Middle滴滴潭DiditanN:25°40′6″E:111°3′29″36160108×128L中型Middle巴掌巖BazhangyanN:25°40′22″E:111°3′9″3685080×85L小型Small

續(xù)表1

Continued table 1

天坑名稱Tiankeng name地理位置Location海拔Altitude(m)最大洞深Maximum depth of cave (m)洞口面積The area of cave (m2)形態(tài)特征Morphologicalcharacteristics規(guī)模Scale連魚巖LianyuyanN:25°40′19″E:111°3′9.72″3725276×80L小型Small燈草潭DengcaotanN:25°39′48″E:111°3′38″3964583×115L小型Small恰波潭QiabotanN:25°40′31″E:111°3′18″4215686×90L小型Small桂林普陀山天坑Putuoshan tiankeng of GuilinN:25°16′34″E:110°18′35″25070100×110L中型Middle靈川南圩天坑Nanxu tiankeng of LingchuanN:25°03′41″E:110°30′42″2346542×47D小型Small永福乾龍?zhí)炜観ianlong tiankeng of YongfuN:24°58′39″E:110°8′6″2605541×23D小型Small恭城下莫天坑1號Xiamo tiankeng No.1 of GongchengN:24°52′56″E:110°45′2″24050118×81T中型Middle恭城下莫天坑2號Xiamo tiankeng No.2 of GongchengN:24°52′56″E:110°44′55″2186050×50J小型Small全州東山土溪天坑1號Dongshan Tuxi tiankeng No.1 of QuanzhouN:25°52′15E:111°17′43″6454548×28J小型Small全州東山土溪天坑2號Dongshan Tuxi tiankeng No.2 of QuanzhouN:25°52′14″E:111°17′48″6154240×43J小型Small興安白石天坑Baishi tiankeng of Xing'anN:25°25′4″E:111°41′53″4257540×25D小型Small

注：T—退化天坑,D—倒漏斗型，J—井筒型，L—漏斗型

Note:T—Degraded tiankeng,D—Inverted funnel type,J—Wellbore type,L—Funnel type

圖1 桂林地區(qū)天坑分布示意圖

Fig.1 Schematic diagram of tiankeng distribution in Guilin area

2.2 各天坑巖溶地貌主要植被

天坑從發(fā)育開始就有植物侵入，隨著天坑成長壯大和衰老，植物經歷定居、適應、競爭到形成穩(wěn)定群落。天坑區(qū)域主要以石灰?guī)r為主，有少量的山地土壤分布，天坑內部四周峭壁土壤稀少、質地較薄肥力低；而天坑底部多為腐殖質，水分和肥力都很高，有利于植物的生長。石腳盆天坑群以后期天坑為主，發(fā)育后期的天坑光照充足、植被群落發(fā)育較為穩(wěn)定且豐富，后期天坑以喜陽的喬木樹種為主，如南酸棗Choerospondiasaxillaris、喜樹Camptothecaacuminata等。中期的天坑空氣潮濕、光照有限，例如東山土溪天坑喬木樹種則是以喜陰濕為主，如桂北木姜子Litseasubcoriacea、楊梅蚊母樹Distyliummyricoides等；中期天坑植被主要是以灌木和草本為主，如野獨活M.sinensi、莢蒾V.dilatatum、蜘蛛抱蛋Aspidistraelatior等。早期的天坑光照少、土壤稀薄，植物則以草本植物為主陰生灌木為輔，耐蔭性高，分布較多的有蜘蛛抱蛋Aspidistraelatior、樓梯草Elatostemainvolucratum、長柄冷水花Pileaangulatasubsp.petiolaris、鳳仙花Impatiensbalsamina、革葉粗筒苣苔Briggsiamihieri、牛耳朵Chiritaeburnea、黃花石蒜Lycorisaurea等(表2)。

表2 桂北地區(qū)各天坑植物群落主要植物

Table 2 Main plant communities of tiankeng in northern Guangxi

天坑名稱Tiankeng name植物分類Plant classification喬木Tree灌木Shrub草本Herb藤本Vine石腳盆天坑群Shijiaopen tiankeng group南酸棗Ch.axillaris、喜樹C.acuminata、苦楝樹M.a-zedarach、大葉野櫻P.zippe-liana、枸骨木C.wilsoniana方竹Ch.quadrangularis、板凳果P.axillaris、短序十大功勞M.breviracema、勾兒茶B.sinica、莢蒾V.dilatatum青蒿A.carvifolia、天門精C.abrotanoides、醉魚草B.lind-leyana、金線草An.filiforme、腎萼金腰Ch.delavayi、雞骨常山A.yunnanensis、假萬壽竹D.fuscopicta、玉竹P.odo-ratum厚果崖豆藤M.pachycarpa、常春藤H.nepalensis、烏藤U.tonkinensisvar、金銀花L.japonica、龍須藤B.champio-nii全州東山土溪天坑Dongshan Tuxi tiankeng of Quanzhou桂北木姜子L.subcoriacea、喜樹C.acuminata、楊梅蚊母樹D.myricoides九里香M.exotica、南天竹N.domestica、蜆殼花椒Z.dissitum、莢蒾V.dilatatum半蒴苣苔H.henryi、斑葉蜘蛛抱蛋A.elatior、鳳仙花I.balsamina、樓梯草E.involu-cratum、杜若P.japonica雞矢藤H.Paederiae、常春藤H.nepalensis、扶芳藤E.for-tunei、金線吊烏龜S.cepha-rantha靈川南圩天坑Nanxu tiankeng of Lingchuan水楊梅A.rubella、厚殼桂C.chinensis、構樹B.papyrif-era、棒柄花C.brevipetiola-tum白飯樹F.virosa、蝦公木B.fordii、莢蒾V.dilatatum、紫金牛A.japonica半蒴苣苔H.henryi、靈川小花苣苔P.lingchuanensis、黃花石蒜L.aurea、鳳仙花I.balsamina使君子Q.indica、鐵線蓮C.florida、牛尾菜S.riparia永福乾龍?zhí)炜観ianlong tiankeng of Yongfu八角楓A.chinense、清香桂S.ruscifolia、松樹Pines、樟樹C.camphora蝦公木B.fordii、野獨活M.sinensis羊奶子E.pungens紅背山麻桿A.trewioide螞蝗七D.fimbrisepalus、三葉青T.hemsleyanum、何首烏F.multiflora、半夏P.ter-nata石柑子P.chinensis、五葉爬山虎P.quinquefolia興安白石天坑Baishi tiankeng of Xing'an巖樟 C.saxatile、南方桂櫻L.australis、水楊梅A.rubella石山棕G.argyrata、鴨腳木S.heptaphylla、白飯樹F.vir-osa、粗糠柴M.philippensis、石山榕F.parrifolia長柄冷水花P.angulata sub-sp.petiolaris、水田七T.plan-taginea、六棱菊L.alata、革葉粗筒苣苔B.mihieri、牛耳朵Chirita eburnea雞矢藤H.paederiae普陀山天坑Putuoshan tiankeng南酸棗Ch.axillaris、松樹Pines、苦楝樹M.azedarach、青岡Q.glauca、冬青I.chinensis紫金牛A.japonica、金櫻子R.laevigata、檵木L.chinense三葉五加A.trifoliatus五節(jié)芒Miscanthus floridu-lus、野菊花Dendranthema indicum、牛耳朵Chirita eburnea龍須藤B.championii恭城下莫天坑Xiamo tiankeng of Gongcheng銅錢樹C.sinensis、構樹B.papyrifera羊奶子E.pungens、白飯樹F.virosa、黃檀D.hupeana、紫珠C.nudiflor四塊瓦Ch.holostegius、對葉百部S.tuberosa牛尾菜S.riparia

2.3 具有開發(fā)價值的植物

2.3.1 花卉觀賞植物

桂林喀斯特天坑及巖溶地貌區(qū)域孕育了許許多多的奇花異草，尤其是苦苣苔科植物?；ɑ苡^賞植物有①苦苣苔科：桂林小花苣苔Chiritopsisrepandavar.guilinensis、長萼報春苣苔Primulinalongicalyx、牛耳朵ChiritaeburneaHance、永福報春苣苔Primulinayongfuensis、半蒴苣苔HemiboeahenryiClarke、螞蝗七Chiritafimbrisepala；②秋海棠科：秋海棠Begoniagrandis、癩葉秋海棠Begonialeprosa；③鳳仙花科：鳳仙花Impatiensbalsamina；④天門冬科：蜘蛛抱蛋Aspidistraelatior；⑤蕁麻科：冷水花Pileanotata、樓梯草Elatostemainvolucratum；⑥石蒜科：黃花石蒜Lycorisaurea；⑦虎耳草科：天胡荽金腰Chrysospleniumhydrocotylifolium。

2.3.2 綠化、觀賞樹種

綠化、觀賞樹種有①黃楊科：清香桂SarcococcaruscifoliaStapf；②樟科：厚殼桂Cryptocaryachinensis、桂北木姜子Litseasubcoriacea、潤楠Machilusnanmu；③大戟科：棒柄花Cleidionbrevipetiolatum；④藍果樹科：喜樹Camptothecaacuminata；⑤使君子科：使君子Quisqualisindica；⑥漆樹科：黃連木PistaciachinensisBunge；⑦鼠李科：銅錢樹Paliurushemsleyanus；⑧番荔枝科：野獨活Miliusabalansae。

2.3.3 香料植物

香料植物有①蕓香科：九里香Murrayaexotica、小黃皮Clausenaemarginata、花椒Zanthoxylumbungeanum、長葉蜆殼花椒Zanthoxylumdissitum；②五加科：三葉五加Eleutherococcustrifoliatus；③樟科：香樟Cinnamomumcamphora。

2.3.4 藥用植物

藥用植物有①防己科：金線吊烏龜Stephaniacephalantha；②紫金牛科：紫金牛Ardisiajaponica、百兩金Ardisiacrispa；③小檗科：闊葉十大功勞Mahoniabealei、短序十大功勞Mahoniabreviracema；④天門冬科：玉竹Polygonatumodoratum、假萬壽竹Disporopsisfuscopicta、天門冬Asparaguscochinchinensis、龍須菜Asparagusschoberioides；⑤黃楊科：板凳果Pachysandraaxillaris；⑥夾竹桃科：雞骨常山Alstoniayunnanensis；⑦蓼科：何首烏Fallopiamultiflora、金線草Antenoronfiliforme、虎杖Reynoutriajaponica；⑧菊科：千里光Senecioscandens、蒼耳Xanthiumsibiricum、青蒿Artemisiacarvifolia；⑨百部科：對葉百部Stemonatuberosa；⑩金粟蘭科：四塊瓦Chloranthusholostegius；葡萄科：三葉青Tetrastigmahemsleyanum；忍冬科：金銀花Lonicerajaponica；海金沙科：海金沙Lygodiumjaponicum等等。

2.3.5 新種及新記錄

桂林喀斯特天坑內發(fā)現的新種有①石腳盆天坑：全州螺序草Spiradiclisquanzhouensis[8]；②靈川南圩天坑：靈川小花苣苔Primulinalingchuanensis[9]；③桂林普陀山天坑：長萼報春苣苔[10]。新記錄有全州東山土溪天坑：小黃皮Clausenaemarginata(2019年，桂北)。

3 討論

通過此次對桂林地區(qū)的喀斯特天坑進行詳細調查研究，發(fā)現了新的天坑分布點。原有分布點：全州石腳盆天坑群(待開發(fā))和桂林普陀山天坑(七星公園內，待開發(fā)成天坑旅游點)；新發(fā)現的分布點：永福乾龍?zhí)炜?已開發(fā)洞穴旅游)、全州東山土溪天坑(待開發(fā))、恭城下莫天坑(待開發(fā))、興安白石天坑(初步的探險旅游)、靈川南圩天坑(待開發(fā))(圖2)。新分布點的發(fā)現為桂林全州、興安、永福、恭城各縣增加了喀斯特旅游新資源，天坑資源將會成為桂林喀斯特地貌旅游、探險、養(yǎng)生開發(fā)的處女地。

喀斯特巖溶地區(qū)植被相對簡單，但特殊地貌造就奇花異境，桂林巖溶石山蘊藏著豐富多彩的花卉觀賞植物[11]。這些植物通過人工馴化可以應用于園林景觀中，不僅極大地增加喀斯特風景園林景觀效果，而且將馴化產品應用于市場，將對桂林景觀資源可持續(xù)利用的發(fā)展具有較大的推動作用。

圖2 部分待開發(fā)天坑照片

天坑四周為陡峭的巖壁，底部與地下河動力系統(tǒng)相聯(lián)系，使得天坑能在一定程度上接受太陽輻射及地下河輸送的霧氣，構成天坑獨特的生態(tài)環(huán)境，其特殊性造成很多植物發(fā)生變化，進而產生新的變種并被發(fā)現；甚至很多植物把其特殊的環(huán)境變成“避難所”。特殊的喀斯特地貌致使植物具有獨特的習性，具有抗旱性、抗逆性、耐酸性等特點的植物都可以應用于巖溶石山公園的建設及風景盆栽的設計。

由于此次調查的人力、物力不足，未能對桂林地區(qū)進行地毯式調研，經過初步調查,目前發(fā)現17座天坑，但隨著科研調查的不斷深入和新興技術(無人機)的加入，相信桂林還會發(fā)現類似的天坑陸續(xù)被發(fā)現,但同時其必將受到人為干擾。由于巖溶地貌的特殊性，植物一旦破壞就很難修復，因此，希望在開發(fā)天坑資源的同時保護好原生境植物，并對特色植物進行培育和發(fā)展。

4 結論

廣西桂林地區(qū)豐富的喀斯特地質環(huán)境和地下水為天坑的發(fā)育提供了天然的地質環(huán)境。通過實地調查，發(fā)現屬湘江流域全州縣的天坑有11個，其天坑類型發(fā)育比較完整，植物種類豐富多樣，植物群落類型多樣；漓江水系發(fā)現的天坑有6個，分布較為分散，分布于靈川、永福、恭城各縣區(qū)。天坑的類型主要以早期和中期天坑為主，群落植物組成多為草本和灌木植物，天坑區(qū)域分布大量的苦苣苔科、秋海棠科和蕁麻科等花卉觀賞植物，具有非常好的喀斯特景觀植物資源。