西南巖溶區(qū)石漠化發(fā)展進(jìn)程及治理成效

張 楠， 呂文龍， 韋 旻

(廣西水利科學(xué)研究院，廣西南寧 530023)

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西南巖溶區(qū)石漠化發(fā)展進(jìn)程及治理成效

張 楠， 呂文龍， 韋 旻

(廣西水利科學(xué)研究院，廣西南寧 530023)

淺析我國西南巖溶區(qū)石漠化的發(fā)生發(fā)展過程，系統(tǒng)分析了所實施的綜合治理工程及其所取得的成效與存在的問題。

石漠化； 生態(tài)失衡； 巖溶區(qū)； 綜合治理

石漠化是巖溶(喀斯特)區(qū)水土流失過程的伴隨產(chǎn)物，是生態(tài)環(huán)境惡化的極端表現(xiàn)形式[1]。它是在亞熱帶脆弱的喀斯特環(huán)境背景下，加之人類不合理的社會經(jīng)濟活動所造成的植被破壞、土壤嚴(yán)重侵蝕，并以地表基巖大面積裸露為標(biāo)志的土地荒漠化過程[2-3]，20世紀(jì)80年代末由我國科技工作者在砂頁巖、紅色巖和石灰?guī)r丘陵山地陡坡開墾所引起的水土流失研究中提出[2]。我國石漠化主要發(fā)生在貴州[4]、云南[5]、廣西[6]、湖南[7]、四川[8]、重慶[9]、廣東[10]、湖北[11]西南8個巖溶省份。同時，這一區(qū)域也是珠江、長江和流向東南亞諸多國際河流的源頭區(qū)或重要的水源補給區(qū)，其水土保持的地理位置非常重要[12]。截至2005年，西南巖溶區(qū)石漠化面積已經(jīng)從20世紀(jì)80年代末的8.29萬km2增加至12.96萬km2，占區(qū)域總面積的12.10%和區(qū)域喀斯特面積的28.70%；尤其以滇、黔、桂三地較為嚴(yán)重，三者石漠化面積達(dá)8.58萬km2，占石漠化總面積的66.13%[13]。其中，輕度、中度和重度石漠化面積分別為3.56萬、5.91萬、3.49萬km2，占石漠化總面積的27.47%、 45.60%和26.93%，中度以上石漠化面積占石漠化總面積的72.53%[13]。石漠化擴張形勢嚴(yán)峻，生態(tài)環(huán)境惡劣，土地生產(chǎn)力嚴(yán)重降低，給當(dāng)?shù)厝罕娚顜順O大的影響，加劇貧困程度。因此，迫切需要提出有針對性的石漠化治理措施。筆者探討了西南石漠化發(fā)展過程、存在的問題與治理成效，以期為今后石漠化的綜合治理和西南巖溶區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)及社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 石漠化成因

土地石漠化是西南喀斯特地區(qū)最基本的區(qū)情，目前已發(fā)展成為我國土地荒漠化的一種極端形態(tài)。從本質(zhì)上講，石漠化是人為活動破壞生態(tài)平衡所導(dǎo)致的地表覆蓋度降低的土壤侵蝕過程[2]，因此石漠化的發(fā)生發(fā)展離不開水土資源的流失。但西南巖溶區(qū)特有的地質(zhì)環(huán)境條件加之人類社會活動使得該區(qū)水土流失具有特殊性，其石漠化的綜合治理和水土流失防治有別于非巖溶區(qū)。因此，認(rèn)識該區(qū)水土流失過程及其機制是巖溶區(qū)進(jìn)行水土流失和石漠化綜合治理的關(guān)鍵。

1.1 自然因素

1.1.1 地質(zhì)水文結(jié)構(gòu)。西南喀斯特地區(qū)特定的地質(zhì)演化過程奠定了脆弱的環(huán)境背景。其中以擠壓為主的中生代燕山構(gòu)造運動和以升降為主、疊加在此之上的新生代喜山構(gòu)造運動塑造了現(xiàn)代陡峻而破碎的喀斯特高原地貌景觀，由此產(chǎn)生較大的地表切割度和地形坡度，為水土流失提供了動力潛能[2]。國家林業(yè)局監(jiān)測數(shù)據(jù)表明：隨著坡度增加，西南喀斯特石漠化發(fā)生率也呈增加趨勢，其中84.90%(11萬km2)的石漠化發(fā)生在16 °以上的坡面[14]。從震旦紀(jì)到三疊紀(jì)，在該區(qū)沉積了巨厚的碳酸鹽巖地層，為喀斯特石漠化的發(fā)生提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，特別是純碳酸鹽巖的大面積出露，為石漠化的形成奠定了物質(zhì)條件[2]。另外，在喀斯特地區(qū)長期巖溶作用下，巖溶裂隙、地下管道、豎井及落水洞等負(fù)地形極其發(fā)育，使得該區(qū)形成了水土分離的水文地質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)。與非巖溶區(qū)水土流失方式不同，雙層水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的存在使得喀斯特區(qū)水土流失形式不僅有隨降雨沖蝕攜帶泥沙進(jìn)入地表河的坡面流失，還有土壤隨降雨通過巖溶裂隙、管道進(jìn)入地下河匯集的地下漏失過程[15-20]。地表水土流失與地下水土漏失現(xiàn)象的共存使得西南巖溶區(qū)的水土流失具有復(fù)雜性、隱蔽性和特殊性，加重了喀斯特區(qū)水土流失的治理難度，而黃土區(qū)和黑土區(qū)等非巖溶區(qū)的水土流失治理模式和措施并不適用于喀斯特區(qū)，需針對性地摸索出適合巖溶區(qū)的水土流失和石漠化治理措施。

1.1.2 土壤?？λ固貐^(qū)的成土物質(zhì)主要來源于碳酸鹽巖酸不溶物，而碳酸鹽巖成土母質(zhì)的先天不足使得巖溶區(qū)成土速率緩慢[21]，形成1 cm 厚土壤需3 000年以上，約是其他類型母巖成土?xí)r間的10倍[22-23]。成土速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于土壤侵蝕模數(shù)。此外，土壤與巖石剛性接觸，土壤剖面缺乏C層，兩者黏著性差，在降雨沖蝕下極易發(fā)生移動和流失。

1.1.3 氣候。 氣候作為巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的驅(qū)動力，在喀斯特地貌的形成、演化中發(fā)揮著重要作用。該區(qū)地處青藏高原東南翼，屬熱帶亞熱帶氣候，受太平洋東南季風(fēng)和印度洋西南季風(fēng)的影響，氣候溫暖濕潤(年均氣溫10～24 ℃)，雨量充沛(年降雨量1 000～2 000 mm)，水熱同期，為巖溶的發(fā)育提供了良好的水熱條件。同時，該區(qū)年內(nèi)降雨分布不均，70%～80%的降水集中于5—8月，且多以暴雨形式出現(xiàn)，對覆蓋較差的坡耕地造成極大的沖蝕，加劇了水土流失。

1.1.4 植被。巖溶地區(qū)土壤較為貧瘠、土層較薄，且?guī)r石多裸露，因此盡管水熱條件較為優(yōu)越，但土壤水分調(diào)蓄能力差，養(yǎng)分供應(yīng)能力差，導(dǎo)致植被生物量低，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，一旦遭到破壞則難以恢復(fù)。植被遭到破壞后，其根系對土壤的網(wǎng)固作用降低甚至消失，使土壤更容易受水力沖蝕向地表或地下流失。

1.2 人為因素

1.2.1 人地矛盾突出。西南喀斯特地區(qū)工商業(yè)欠發(fā)達(dá)，當(dāng)?shù)厝罕娚钪饕揽哭r(nóng)業(yè)發(fā)展?？λ固貐^(qū)耕地資源稀少，土壤瘠薄，土地生產(chǎn)力低下，土地承載力低于非巖溶區(qū)。但是該區(qū)域?qū)嶋H人口密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其理論人口承載力，嚴(yán)重超載。2001年花江巖溶峰叢峽谷典型示范區(qū)糧食產(chǎn)量為1 525.25 t，人均糧食234 kg/人，按國家溫飽和小康水準(zhǔn)，其理論人口承載量分別為4 358人和3 813人，但實際人口為6 513人，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其理論值[1]。高負(fù)荷下的人口壓力對脆弱的喀斯特生態(tài)系統(tǒng)帶來了極大的破壞，如大規(guī)模毀林開荒、濫砍濫伐、過度樵采、破壞植被，最終形成土壤肥力日漸低下，石漠化愈加嚴(yán)重的生態(tài)-經(jīng)濟惡性循環(huán)。在西南喀斯特區(qū)石漠化面積中，74%的石漠化面積是由人為活動導(dǎo)致的[24]。

1.2.2 陡坡開墾加劇水土流失。 受地質(zhì)巖溶環(huán)境影響，西南喀斯特地區(qū)地形破碎，崎嶇不平，耕地資源中坡耕地所占比例大。據(jù)統(tǒng)計，貴州省大于5 °的坡耕地占耕地總面積的80.9%，而大于25 °的陡坡耕地所占面積比例高達(dá)19.89%[25]。陡坡開墾，使大面積土壤失去植被覆蓋，水土流失嚴(yán)重，石漠化現(xiàn)象加劇。關(guān)嶺花江峽谷巖溶區(qū)20世紀(jì)五六十年代開墾的坡耕地，大部分已然重度、中度石漠化，喪失了生產(chǎn)力[1]。

1.2.3 工礦開挖、工業(yè)污染致使生態(tài)恢復(fù)困難。西南地區(qū)是我國主要能源基地，也是西部大開發(fā)的重要區(qū)域，中小型冶金、礦山、采石采砂等開發(fā)建設(shè)項目較多。這些工程開挖項目會不可避免地擾動地表，造成水土流失，公路附近已存在多處無覆蓋措施的裸露山體。據(jù)統(tǒng)計，亂開礦和無序工程建設(shè)等形成的石漠化占人為因素形成石漠化面積的10.70%[24]。同時，該區(qū)能源結(jié)構(gòu)單一，主要以煤炭為主，小煤窯、小型鉛礦分布較多。開礦、冶煉、燃煤排放大量SO2、NO2等大氣污染物，形成嚴(yán)重的酸雨。酸雨不僅危害農(nóng)田和森林生態(tài)系統(tǒng)，還能大量殺死巖溶區(qū)的藻類、地衣、苔蘚等先鋒植物，使巖溶區(qū)植被自然恢復(fù)困難[1]。

2 石漠化治理成效及存在的問題

我國西南巖溶區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，加之人為不合理活動，水土流失嚴(yán)重，石漠化問題突出，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展水平，人民群眾生活困難，對長江、珠江流域生態(tài)安全構(gòu)成極大威脅[26]。長期以來，西南巖溶區(qū)石漠化問題受到國家的高度重視，并投入大量人力、物力、財力進(jìn)行水土流失和石漠化治理，加大基礎(chǔ)研究修復(fù)受損脆弱的喀斯特生態(tài)系統(tǒng)，改善生產(chǎn)生活條件，解決生態(tài)環(huán)境惡劣、經(jīng)濟發(fā)展落后和人民群眾生活困難的困境。

2.1 石漠化治理的第一階段：探索階段(1980—2005年) 從20世紀(jì)80年代起，我國相繼在西南巖溶區(qū)開展了“長治”“珠治”試點工程、長江中上游水土保持工程、長江防護(hù)林帶工程、天然林保護(hù)工程、退耕還林等一系列水土流失生態(tài)修復(fù)工程。隨著這些工程的實施，西南巖溶區(qū)水土流失和石漠化趨勢得到了遏制，并取得了一些寶貴的治理經(jīng)驗。這一時期主要以開發(fā)巖溶地下水和石漠化綜合治理為主要目標(biāo)，形成了以蓄水保土為目的，以保障基本農(nóng)田、發(fā)展經(jīng)濟果林為手段，工程、植物、農(nóng)業(yè)耕作多種措施互補，山水田林路電綜合開發(fā)治理，區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的治理思路。涌現(xiàn)出一些卓有成效的典型治理示范區(qū)。如貴州關(guān)嶺小龍洞以地表水庫為中心的小流域治理模式，貴州普定馬官堵洼成庫治理模式，廣西果化峰叢洼地立體生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，云南宣威得卡河丘陵谷地生態(tài)農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)模式以及廣西環(huán)江生態(tài)移民模式[1]。

這一時期，雖然在石漠化和水土流失防治方面取得了一些成績和經(jīng)驗，但是仍存在一些問題。如石漠化問題的基礎(chǔ)技術(shù)研究薄弱，對巖溶區(qū)水土流失過程認(rèn)識不足，缺乏治理實踐的總結(jié)與思考以及資金投入和部門協(xié)調(diào)等。廣西都安于1996年推廣栽種的40萬株飼草樹種任豆，造林后成活率低下，僅為20%[27]。對石漠化區(qū)植被恢復(fù)機理過程認(rèn)識不足，導(dǎo)致有些石漠化地區(qū)久封難以恢復(fù)，甚至石山地區(qū)引種的經(jīng)濟作物第1 年豐收后第2 年退化，或蔓延開來抑制其他作物生長，不僅影響林業(yè)，還影響牧業(yè)發(fā)展[2]。因缺乏因地制宜的綜合治理專項工程，石漠化治理面積(5 000 km2)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于增加的面積(22 000 km2)，并以每年2.10%的速度擴大，導(dǎo)致石漠化治理呈現(xiàn)局部好轉(zhuǎn)、總體惡化的態(tài)勢，形勢嚴(yán)峻[1]。

2.2 石漠化綜合治理第二階段：創(chuàng)新認(rèn)識(2005—2015年) 2005年水利部和中國科學(xué)院、中國工程院聯(lián)合組織對以滇黔桂為核心的西南巖溶區(qū)水土流失狀況進(jìn)行實地調(diào)研考察，加深了對石漠化地區(qū)脆弱環(huán)境和人為不合理活動的認(rèn)識。此外，國家也投入大量經(jīng)費對巖溶區(qū)水土流失治理等科研項目進(jìn)行支持，加大力度進(jìn)行石漠化治理的基礎(chǔ)研究，對石漠化地區(qū)水土流失過程有了進(jìn)一步理解，取得了一些新認(rèn)識。

與非巖溶區(qū)不同，西南巖溶區(qū)碳酸鹽巖成土速率慢，土層薄，耕地資源稀缺，依據(jù)全國范圍使用的土壤流失強度標(biāo)準(zhǔn)，不足以說明巖溶石漠化區(qū)水土流失的嚴(yán)重性，這也是導(dǎo)致過去很長一段時期內(nèi)未將西南巖溶區(qū)作為水土流失防治重點區(qū)域的原因[28]。為此，一些學(xué)者對西南巖溶區(qū)土壤侵蝕強度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了探討與修訂，重新厘定了符合西南巖溶區(qū)的土壤侵蝕強度分級標(biāo)準(zhǔn)，為認(rèn)識巖溶區(qū)水土流失的嚴(yán)重性和制訂針對性的水土流失治理措施和防治規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)[16, 29-32]。

在對水土流失過程的研究中，一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)巖溶區(qū)不僅存在坡面地表流失，還存在沿巖溶裂隙、管道等進(jìn)入地下河系統(tǒng)的地下流失(漏失)過程[33-35]。但是對地下漏失在水土流失總量的貢獻(xiàn)率存在爭議[17, 32]。張信寶等[17]研究認(rèn)為地下漏失是石質(zhì)坡地水土流失的主要方式，而曹建華等[28]研究認(rèn)為其在流域尺度中所占比例較小。據(jù)中國地質(zhì)科學(xué)研究院在廣西果化巖溶峰叢洼地的研究表明，坡面土壤侵蝕以地下漏失為主，地下漏失量占75.00%；洼地底部以地表流失為主，但最終都通過落水洞進(jìn)入地下河管流失[20]。此外，還根據(jù)峰叢洼地不同地貌部位水土流失特點，提出了針對性的防治措施。如在山峰主要發(fā)展水源林，以涵養(yǎng)表層巖溶泉水資源；山坡發(fā)展生態(tài)產(chǎn)業(yè)，防止水土向地下漏失； 在洼地底部重點修建排水系統(tǒng)工程， 防止內(nèi)澇水流對土壤的沖刷[36-37]。經(jīng)過長時間科學(xué)試驗與探索，研發(fā)出了水土保持林建設(shè)技術(shù)、薜荔植物籬技術(shù)、裸露石芽植物籬技術(shù)、隔坡式植物籬技術(shù)、坡面植物梯化技術(shù)、洼地整地種植火龍果技術(shù)等一系列適宜于巖溶峰叢洼地水土流失綜合治理的技術(shù)體系[20, 38]。

石漠化的科學(xué)評定分級是認(rèn)識石漠化發(fā)展現(xiàn)狀與程度的前提，也是合理制訂石漠化治理規(guī)劃方案和措施選擇的依據(jù)。關(guān)于石漠化程度等級劃分的探討，早期主要是以巖石裸露率為劃分依據(jù)[39-41]，隨后有關(guān)學(xué)者對此進(jìn)行了修訂，引入植被覆蓋率、土壤厚度、坡度[4]、土地利用特征[24]、地面物質(zhì)組成與土壤流失程度[42]等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步深入等級劃分，并結(jié)合典型治理示范研究，探索新的石漠化治理思路和措施。

這一階段是石漠化治理創(chuàng)新認(rèn)識、摸索適合該區(qū)治理模式和措施的階段，也是迄今為止國家投入治理力度最大的階段。特別是 2008年以來，國家啟動實施了巖溶地區(qū)石漠化綜合治理工程，投入1 500億元進(jìn)行石漠化區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整、植被恢復(fù)、生態(tài)重建，努力改善該區(qū)生產(chǎn)生活環(huán)境，提高人民生活水平，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟和生態(tài)協(xié)同持續(xù)發(fā)展。截至2015 年，西南巖溶區(qū)316 個重點縣已完成巖溶土地治理面積6.60 萬km2，石漠化治理面積2.25 萬km2。此外，在退耕還林、天然林保護(hù)、長江防護(hù)林、珠江防護(hù)林、農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)、土地整治等生態(tài)治理工程的配合下，451 個石漠化縣初步完成石漠化治理面積4.75萬km2(水利部水土保持司)。

3 展望

經(jīng)過科研工作者多年的不懈努力和國家大力度的投資治理，西南石漠化治理工作取得了較大進(jìn)展，石漠化治理經(jīng)歷了從探索階段到創(chuàng)新認(rèn)識、逐漸深入階段的轉(zhuǎn)變，吸取了大量的經(jīng)驗教訓(xùn)，并積累了眾多成功的治理經(jīng)驗。為進(jìn)一步推進(jìn)我國巖溶區(qū)石漠化治理進(jìn)程，未來石漠化綜合治理過程需要注意以下幾方面：①西南巖溶區(qū)地質(zhì)環(huán)境異質(zhì)性強，不同區(qū)域水土流失過程存在明顯差異，須根據(jù)巖溶區(qū)特點因地制宜地對不同治理區(qū)制訂合理的有針對性的治理措施。②開展石漠化治理必須以小經(jīng)濟地域為治理單元，轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在保障基本農(nóng)田的前提下，發(fā)展經(jīng)濟作物，形成農(nóng)林牧+旅游相結(jié)合的多產(chǎn)業(yè)模式，增加人民群眾收入，改善生活水平，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展。③建立石漠化治理示范區(qū)，形成輻射效應(yīng)，進(jìn)行示范推廣。④建立長期監(jiān)測平臺，豐富水土流失監(jiān)測和試驗數(shù)據(jù)資料的積累[12]；加大水土地下流失、石漠化的水文生態(tài)過程和植被恢復(fù)重建機理等基礎(chǔ)理論研究[43]，為石漠化治理提供科技支撐。

石漠化是西南巖溶區(qū)人地矛盾的直接體現(xiàn)，也是阻礙當(dāng)?shù)厣鐣沙掷m(xù)發(fā)展的重要因素。其發(fā)生既有喀斯特系統(tǒng)脆弱性的內(nèi)在因素，又有人類不合理活動的社會誘因，其中人類不合理土地利用方式是主要的致災(zāi)因素，也唯有人類主動調(diào)整優(yōu)化行為活動，才是解決西南巖溶區(qū)石漠化問題的關(guān)鍵所在。針對石漠化問題，我國投入了大量人力物力進(jìn)行綜合整治，取得了一定成效的同時，還存在一些問題，因此仍有待繼續(xù)進(jìn)行探索試驗，摸索出適合西南巖溶區(qū)石漠化治理的措施、途徑與模式。對石漠化的形成、發(fā)展、演化過程機理的深入理解是石漠化治理的突破口，也是未來重點研究的領(lǐng)域。

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Development Process and Governance Effect of Rocky Desertification and Its Control in Karst Areas of Southwest China

ZHANG Nan, LV Wen-long, WEI Min

(Guangxi Institute of Water Resource Research, Nanning, Guangxi 530023)

The development process of rocky desertification in karst areas of southwest China was analyzed, the control effectiveness and problems of implemented comprehensive projects were studied.

Rocky desertification; Ecological imbalance; Karst region; Comprehensive control

廣西水利科技項目(201220)。

張楠(1988- )，男，山西大同人，工程師，碩士，從事水土保持與荒漠化治理研究。

2016-10-31

S 157.1

A

0517-6611(2016)32-0063-04