西南巖溶區水土流失與石漠化動態評價研究

尹 輝，蔣忠誠，羅為群，喻崎雯，2，覃小群

（1.中國地科院巖溶地質研究所，廣西 桂林 541004；2.廣西師范大學 生命科學學院，廣西 桂林 541004）

我國西南巖溶區水土流失及石漠化嚴重，正不同程度地威脅著各區生態、社會和經濟的發展［1］。隨著西部大開發戰略的實施，我國西南巖溶地區在水土流失及石漠化治理、生態環境建設等方面開展了大量的工作，取得了一定的成效；然而，西南巖溶區因其自然條件的特殊性和人類活動的不合理，大部分水土流失區的石漠化在短期內仍難以恢復，石漠化面積還將在一定程度上增加［2］。因此，加強我國西南巖溶區水土流失和石漠化研究，對于科學地配置水土保持綜合措施，實現巖溶地區石漠化治理和生態恢復具有重要的意義。

目前國內學者從不同角度對巖溶地區水土流失和石漠化進行了大量的研究，內容涵蓋石漠化地區水土流失監測［3］、水土保持治理措施［4］、石漠化成因機制［5－7］、石漠化分布特征［8］、石漠化防治［9－10］、石漠化綜合評價指標體系［11］和評價方法［12－17］等諸多方面。目前，石漠化程度綜合評價已由傳統的定性描述轉向石漠化指數的量化評價，在石漠化評價的綜合性和可比性方面有了質的飛躍，然而，基于面積和權重的石漠化指數在權重的界定上仍缺乏理論依據和說服力。盡管相關研究提出了以層次分析法作為石漠化指數的權重界定方法，但判斷矩陣的構造過程及權重的計算結果仍比較模糊，因此，如何界定各級石漠化的權重值是亟待解決的科學問題；在巖溶區水土流失動態研究方面，目前仍缺乏一種簡單實用的水土流失動態評價方法。以往的水土流失動態研究成果中，多數以不同年代各強度水土流失面積變化差值來動態反映區域內水土流失的動態變化，卻難以宏觀評價該區的水土流失治理程度。據此，本文以石漠化裸巖率均值作為石漠化權重的計算依據，運用層次分析法解決石漠化權重難以界定的難題；并以各級土壤侵蝕模數均值來界定各強度水土流失的權重值，建立基于面積和權重的水土流失綜合評價方法，為探討西南巖溶區水土流失和石漠化動態變化提供科學依據。

1 研究區概況

西南巖溶石漠化地區主要包括云南東部、貴州和廣西，地理位置介于東經101°54′36″－112°4′12″和北緯21°－29°14′24″之間，該區地處熱帶、亞熱帶，雨量充沛，水熱同期，溫暖濕潤，年內降雨量時間分布十分不均，年平均氣溫由西北到東南依次由7.5～10℃遞升到20～22.5℃，而年平均降雨量則依次由750～1000 mm遞升到2000 ～2250 mm；該區地勢西高東低，自西向東依次發育云南巖溶斷陷盆地、黔南和桂西斜坡地帶的巖溶峰叢洼地、桂東巖溶峰林平原3大類型，同時也存在巖溶丘陵、巖溶山地、巖溶峽谷等多種巖溶地貌（表1）。西南巖溶區不同強度的水土流失面積及不同程度的石漠化面積如表2－6所示，其中，前者來源于我國水利部水土流失遙感解譯結果，后者來源于國土資源部石漠化遙感解譯結果。

表1 西南巖溶分布面積km2

表2 西南不同強度水土流失面積變化 km2

表3 滇東不同強度水土流失面積變化 km2

表4 貴州不同強度水土流失面積變化 km2

表5 廣西不同強度水土流失面積變化 km2

表6 西南各級石漠化面積分布表 km2

2 研究方法

2.1 水土流失評價方法

本文建立基于西南巖溶區各級水土流失強度所占巖溶面積的比重和權重的水土流失綜合指數（WSLCI），來綜合反映西南巖溶區的水土流失強度變化趨勢，其計算公式如下:

式中:Wi——某個水土流失區第i類水土流失強度的權重值；Ai——第i類水土流失強度所占面積占該巖溶區總面積的比例；n——水土流失強度分級種類。

水土流失綜合指數（WSLCI）中第i類水土流失強度權重值Wi的確定，本文以曹建華等學者針對我國西南巖溶區土壤侵蝕強度分級標準為依據［18－19］，取各土壤侵蝕強度的侵蝕模數均值來標定該強度的土壤侵蝕模數（表7），運用層次分析法的權重計算原理，即通過兩兩比較各強度水土流失的土壤侵蝕模數均值，來確立各類水土流失強度的權重值，各級水土流失強度的權重值計算結果如表8所示。權重值越大，表示該土壤侵蝕強度對WSLCI的貢獻率越大，即WSLCI值越大，其反映的水土流失強度越嚴重。

表7 西南巖溶區土壤侵蝕模數與強度分級標準

表8 西南巖溶區土壤侵蝕強度判斷矩陣及權重值

2.2 石漠化評價方法

目前關于石漠化最新的評價方法研究中，多數傾向于基于各級石漠化面積和權重的石漠化綜合指數評價法（KDI）［12－17］，其計算公式如下:

式中:Wi——某個石漠化地區第i類石漠化程度的權重值；Ai——第i類石漠化程度所占面積占該區巖溶總面積的比例；n——石漠化程度分級種類。

石漠化綜合指數（KDI）中第i類程度的權重值Wi的確定，本文參照國家林業局《西南巖溶地區石漠化監測技術規定》中關于石漠化程度的界定標準［20］，取各級石漠化所對應的基巖裸露率均值來構造判斷矩陣（表9），再運用層次分析法來確立各級石漠化所對應的權重值（表10）。權重值越大，表示該區各級石漠化對KDI的貢獻率越大，即KDI值越大，所反映的石漠化程度越嚴重。

表9 西南巖溶區各級石漠化程度分級標準

表10 西南巖溶區石漠化程度判斷矩陣及權重值

3 評價結果分析

3.1 西南水土流失評價結果及分析

本文以水土流失綜合指數（WSLCI）的計算公式（1）為依據，結合表2－5的西南巖溶區水土流失強度及所占面積，以及表8的各土壤侵蝕強度權重值，得到西南巖溶區水土流失綜合程度的動態計算結果（表11）。

表11 西南巖溶區水土流失綜合指數計算值

從西南各巖溶區水土流失綜合指數看（表11），滇東巖溶區和貴州巖溶區的水土流失較廣西巖溶區嚴重；從各巖溶區水土流失的動態變化看，各區的水土流失在總體上有減少的趨勢。1999年與1989年相比，西南巖溶區總體水土流失綜合指數下降了1.16，其中，滇東巖溶區、貴州巖溶區、廣西巖溶區的水土流失綜合指數分別下降了0.52、1.89和0.61；2002年與1999年相比，由于水土流失治理的時間跨度較短，西南巖溶區的水土流失綜合指數變化較小。

3.2 西南石漠化評價結果及分析

本文以石漠化綜合指數（KDI）的計算公式（2）為依據，結合表6的西南巖溶區石漠化程度及所占面積，以及表6的各石漠化程度權重值，得到西南巖溶區石漠化程度的動態計算結果（表12）。

表12 西南巖溶區石漠化綜合指數計算值

從西南各巖溶區石漠化綜合指數看（表12），滇東巖溶區石漠化程度最為嚴重；從各巖溶區石漠化動態變化看，各區石漠化綜合指數均有不同程度的增加，1999年與1989年相比，西南巖溶區石漠化綜合指數上升了1.18，其中，滇東巖溶區、貴州巖溶區和廣西巖溶區的石漠化綜合指數分別上升了0.46，1.49和1.30。

3.3 討 論

一般說來，巖溶區水土流失是導致石漠化現象的重要成因之一，在相同的土層厚度和地質地貌條件下，水土流失越嚴重，表層土壤的流失量也就越大，土層厚度將逐漸變薄，碳酸鹽巖出露面積將不斷擴大，石漠化程度也日益嚴重。然而，從上述的計算結果看，西南各區水土流失強度在總體上有減弱的趨勢，但石漠化程度卻均有上升的趨勢，針對這一客觀實情，本文主要從如下幾個方面進行分析:

（1）巖溶區石漠化程度與水土流失強度的相關關系比較復雜，且帶有一定的階段性。巖溶區水土流失前期，雖然土層逐漸變薄，但基巖大多數仍被土層覆蓋；隨著水土流失量的增加，一部分基巖開始裸露，石漠化現象產生，而基巖裸露程度同時也受到巖溶區地貌、植被等自然條件及耕作、砍伐等人為活動的影響，導致相同的土壤流失量條件下，不同地塊的基巖裸露情況出現差異；隨著水土流失的進一步加劇，巖溶區土壤因長期的流失漸趨消亡，少量的水土流失即可直接導致基巖的大量裸露，各等級石漠化面積仍將大量增加。因此，即使西南巖溶區的土壤絕對流失量有所減少，巖溶區石漠化面積仍有繼續擴大的趨勢。

（2）西南巖溶區的水土流失帶有很強的隱蔽性。西南巖溶區屬于石漠化較為嚴重的地區，相當一部分地區的土層已非常淺薄——處于流失殆盡的邊緣；有的地區甚至是基巖裸露，早已無土可流了。另外，石漠化程度的增加還直接與人為活動息息相關，如巖溶區有的地塊“有樹無土”，土壤流失量和石漠化程度均較小，若植被遭到了自然災害或人為活動的破壞，石漠化嚴重程度將發生突變，而水土流失量仍因無土可流而保持在較小的水平，若僅以水土流失量來表征巖溶區石漠化程度顯然是不夠科學的。

（3）西南巖溶區水土流失遙感解譯結果存在誤差。本文水土流失遙感解譯數據來源于水利部，而水利部關于巖溶區的水土流失強度界定標準仍以傳統的基于坡度和土地利用方式（非耕地林草覆蓋度、坡耕地等）的SL（190－96）標準為主，由于巖溶區水土流失除地表坡面流失外，還包括化學流失和垂直流失，因此，西南巖溶區迫切需要制定新的針對巖溶區的水土流失強度界定標準，以保證水土流失遙感解譯結果在巖溶區的精度和適用性。此外，各部門關于各類遙感解譯的方法及標準應逐步統一，一來避免很多重復性工作；二使各區遙感數據更具可比性。

4 結論

（1）本文WSLCI和KDI的權重值計算分別以我國西南巖溶區土壤侵蝕分級標準和國家林業局石漠化程度的界定標準為依據，分別取各土壤侵蝕強度的侵蝕模數均值和各級石漠化所對應的基巖裸露率均值來構造判斷矩陣，運用層次分析法的計算原理，分別確定各水土流失強度的權重值和各級石漠化所對應的權重值。本文關于水土流失綜合指數（WSLCI）和石漠化綜合指數（KDI）的建立，旨在提供了一種簡單實用的巖溶區水土流失強度和石漠化程度的綜合評價方法，來分析與比較不同年份不同區域的水土流失強度及石漠化程度的動態變化，為巖溶區水土流失和石漠化綜合評價提供可行性參考。

（2）從西南各省水土流失綜合指數（WSLCI）的計算結果看，滇東巖溶區和貴州巖溶區的水土流失較廣西巖溶區嚴重；從各巖溶區水土流失的動態變化看，各區的水土流失強度在總體上有減弱的趨勢。1999年與1989年相比，西南巖溶區總體水土流失綜合指數下降了1.16，其中，滇東巖溶區、貴州巖溶區、廣西巖溶區的水土流失綜合指數分別下降了0.52，1.89和0.61；2002年與1999年相比，西南巖溶區的水土流失綜合指數變化較小。

（3）從西南各巖溶區石漠化綜合指數（KDI）的計算結果看，滇東巖溶區石漠化程度最為嚴重；從各巖溶區石漠化動態變化看，各區石漠化綜合指數均有不同程度的增加，1999年與1989年相比，西南巖溶區石漠化綜合指數上升了1.18，其中，滇東巖溶區、貴州巖溶區和廣西巖溶區的石漠化綜合指數分別上升了0.46、1.49和1.30。

（4）西南各區水土流失強度在總體上有減弱的趨勢，而石漠化程度均有上升的趨勢，這主要與巖溶區水土流失強度與石漠化程度關系的復雜性和階段性、西南巖溶石漠化區的水土流失的隱蔽性、巖溶區水土流失遙感解譯結果存在誤差有關。

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