四川省石漠化敏感性評價及其空間分布特征

賴長鴻，覃家作，張 文，劉 波，蔡凡隆，李緒佳

（四川省森林資源和荒漠化監測中心，成都610081）

石漠化是在亞熱帶、熱帶濕潤地區脆弱的巖溶生態環境背景下，受人為因素的影響，造成的土層變薄、土地生產力下降、基巖大面積裸露，地表逐漸呈現類似荒漠景觀的土地退化現象，是喀斯特地區最為嚴重的生態環境問題［1］。長期以來，受自然環境和人為活動的影響，我國西南巖溶地區形成了以貴州省為中心，包括廣西、云南、四川、重慶等省（市、區）部分地區在內的東亞最大石漠化集中分布區［2］，石漠化導致這些區域生態環境嚴重惡化，成為制約當地經濟社會可持續發展的核心問題，也是構成石漠化地區人口貧窮落后的主要根源之一［3－4］。石漠化是諸多因素綜合作用的結果，不合理的人類活動雖然是其發生的直接誘因，但其發生和分布規律與各種自然條件密不可分［5－8］，石漠化敏感性評價即是研究巖溶地區脆弱生態系統對自然環境因素的響應程度，可能發生石漠化的概率大小［9－10］。近年來，國內學者相繼開展了貴州、廣西、云南、重慶等省（市、區）巖溶地區石漠化敏感性評價研究［11－15］，這些研究加深了對西南巖溶地區石漠化形成機理的理解，但有關四川省巖溶分布區石漠化敏感性評價研究鮮有報道，制約了四川省巖溶地區的石漠化趨勢監測、治理規劃和科學防治。因此，選擇四川這一長江上游生態屏障建設重點省份，深入分析這一地區石漠化敏感性影響因素和分布規律，不僅能為這一區域開展石漠化防治規劃提供科學依據，同時對構建長江上游生態屏障，實現區域內喀斯特地區生態環境與社會經濟可持續發展具有重要作用。

1 研究區概況

四川省巖溶地區（100°23′—107°33′E，26°30′—30°43′N）面積27 643.2 k m2，約占全省幅員面積的5.7%，分布于四川境內川西南山地、四川盆地南部周緣、川東平行嶺谷及四川盆地4個不同的地貌單元內［16］。四川特殊的地形地貌造成不同地貌單元自然概況差異較大，巖溶分布區地貌自西向東依次為：（1）川西南山地，屬云貴高原西北部，區域平均海拔2 500 m以上，地勢起伏跌宕，斷裂構造地貌發育明顯，出露巖層齊全，以白堊系、侏羅系、三迭系、二迭系、志留系的石灰巖為主，巖溶地貌大多分布在區域內中高山地段，屬典型的亞熱帶西南季風氣候，干濕交替明顯，年均降水量約為1 000 mm，90%集中在6—10月的雨季，11月至翌年5月為干燥多風天氣，土壤類型以燥紅壤、紅壤、山地灰褐土、山地褐土及潮土為主；（2）四川盆地南部周緣，處于川、滇、黔三省結合部，金沙江、岷江、長江匯流地帶，屬云貴高原的過渡地帶，地勢南高北低，海拔由1 600～1 800 m，逐漸降至500～700 m，石灰巖出露廣泛，巖溶地貌普遍發育，區域內降水充沛、熱量充足，雨熱同季，土壤類型以山地黃壤和山地黃棕壤為主，在區域內緩坡或剝蝕階地內緣，分布有石灰巖上發育的紅色石灰土；（3）川東平行嶺谷，屬四川東部華鎣山脈地區，海拔在550～1 100 m之間，區域內最高海拔1 704 m（華鎣山），山脈多呈北東走向，其地貌特征為背斜山地陡而窄，以三迭系嘉陵江組石灰巖為主，區域降水充沛、熱量充足，屬亞熱帶濕潤氣候，土壤類型以黃壤和紫色土為主，在喜鈣的柏木疏林及灌木草本下，常常發育有黃色石灰土、黑色石灰土、紅色石灰土；（4）四川盆地，海拔在250～600 m之間，年均氣溫16～18℃，年降雨量900～1 200 mm，但區域、季節分配不均，旱澇頻繁，區域內地勢低矮、丘陵廣布、溪溝縱橫，巖溶地貌發育，以三迭系石灰巖為主，紫色土分布最為廣泛，江河沿岸多分布有潮土，此外，還分布有少量發育在石灰巖上的紅色石灰土。

2 研究方法

以石漠化敏感性自然影響因素評價機理為基礎，結合國家環保部發布的《生態功能區劃技術暫行規程（2002—07）》和已有研究［9，13，15］中對石漠化敏感性評價因素的選取與評價標準，選擇喀斯特地貌、坡度因素、植被覆蓋度、土壤類型4個方面對研究區石漠化敏感性進行評價（表1）。是否為喀斯特地貌根據四川省林業廳巖溶區石漠化監測成果資料確定的巖溶地貌區、非巖溶地貌區范圍，形成巖溶地貌分布圖（圖1）；坡度因素根據研究區90 m數字高程模型（DEM）在Arc GIS 9.3坡度分析中直接計算生成，根據表1中的分級標準得到坡度因素敏感性分級圖（圖2）；植被覆蓋度利用2008年四川省各縣（區）森林資源二類調查小班圖層匯總數據，小班調查因子包括土地類型、林分郁閉度、灌木和草本覆蓋度等地表植被覆蓋信息，根據表1中的分級標準得到植被覆蓋敏感性分級圖（圖3）；土壤類型則利用四川省1∶100萬土壤類型圖截取巖溶分布區部分，根據表1中的分級標準得到土壤類型敏感性分級圖（圖4）。完成單因素計算后，將所有圖件統一轉化為Albers等積投影（中央經線為105°E，第一標準緯線為25°N，第二標準緯線為47°N）；然后統一轉化為90 m×90 m的柵格數據。

在Arc GIS 9.3的支持下應用空間疊加功能將坡度、植被覆蓋度、土壤類型進行疊加，形成多因素綜合圖，然后與喀斯特地貌分布圖疊加，將非喀斯特區域劃分出去，最后采用自然斷界法（Natural break）將石漠化敏感性綜合評價值劃分為5個等級，得到研究區石漠化敏感性綜合評價分布圖（圖5）。

表1 四川石漠化敏感性評價指標及敏感性劃分標準

3 結果與分析

3.1 巖溶地貌

巖溶地貌是石漠化形成的基礎條件，四川巖溶區主要分布在川西南山地的北部、西北部以及四川盆地南部周緣的南部地區（圖1）。川西南山地區域內巖溶地貌在分布趨勢上呈現出沿長江上游重要江河（如水洛河、木里河、雅礱江、安寧河、大渡河）河谷兩岸向金沙江展布的特征，分布面積較大；四川盆地南部周緣也有較大數量的巖溶地貌分布，這部分巖溶區與云、貴等省的巖溶分布區連接成片，成為我國西南巖溶集中分布區的突出一角；而在川東平行嶺谷區域內則形成了自東北至西南走向的兩條長約200 k m、寬約50 k m平行于華鎣山脈的狹長巖溶分布帶。此外，四川盆地內也有少量巖溶地貌分布。

3.2 坡 度

研究區坡度在35°（極敏感區域）以上區域的空間分布最為典型，集中分布在川西南山地區域內長江上游重要支流水洛河、木里河、雅礱江深切峽谷、金沙江中游和大渡河中游河谷兩岸；坡度在25°～34°（高度敏感區域）的面積7 541.0 k m2，占研究區面積的27.28%（圖2、表2），其分布規律與極敏感區域相似，同樣集中分布在川西南山地區域內重要江河兩岸；四川盆地南部周緣、川東平行嶺谷巖溶地區的坡度總體相對平緩，大多集中在16°～25°的范圍內，是中度敏感性的集中分布地區，而川西南山地區域內的鹽源盆地、四川盆地的淺丘、平原地區則是不敏感和輕度敏感的（≤15°）主要分布地區。

圖1 四川省巖溶區分布

表2 坡度敏感性評價結果

3.3 植被覆蓋

石漠化形成的生物學過程與植被覆蓋及其演替密切相關。研究區植被覆蓋＜20%（極敏感區域）的區域分布面積極小，僅分布在大渡河中游海拔較高、植被生長困難、植被覆蓋度極低的高山、亞高山流石灘；植被覆蓋為20%～50%（高度敏感區域）的區域分布范圍較廣，自西向東從川西南山地區域內的鹽源盆地、大渡河中游、金沙江中游、四川盆地南部周緣到川東平行嶺谷地區均有分布，特別是金沙江中游、四川盆地南部周緣的南部等地區集中了85%以上的高度敏感性區域，這與區域內人口稠密，墾殖指數高，農耕植被分布廣泛，原生植被大面積破壞有關；植被覆蓋度在50%以上（中度以下敏感性區域）的面積為19 102.2 k m2，比例占69.1%（圖3、表3），這些區域主要分布在川西南山地區域內水洛河、木里河、雅礱江、大渡河中游兩岸植被保存好、人為干擾少以及原始林區。

圖2 坡度敏感性分級

圖3 植被覆蓋敏感性分級

表3 植被覆蓋敏感性評價結果

3.4 土壤類型

研究區土壤類型石漠化高度敏感和極敏感區域所占面積較大，二者面積之和為14 357.2 k m2，占研究區總面積的51.94%；中度敏感性區域面積最大為12 169.4 k m2，占研究區面積的44.02%；輕度敏感性區域面積極少，僅占4.04%。研究區自然條件差異大（緯度跨度6°、經度跨度7°、海拔范圍150～3 900 m），不同地貌區域內土壤類型復雜多樣，川西南山地區域內水洛河、木里河、雅礱江河谷兩岸以中度敏感性的棕壤、暗棕壤、褐土、黃褐土為主；而鹽源盆地西部、大渡河中游、金沙江中游則以高度敏感的黃壤、黃棕壤、燥紅土為主；在四川盆地南部周緣、川東平行嶺谷以及四川盆地的土壤類型基本以砂壤質地的紫色土、石灰（巖）土為主，石漠化敏感性程度為極敏感（圖4、表4）。

圖4 土壤類型敏感性分級

表4 土壤類型敏感性評價結果

3.5 石漠化敏感性綜合評價

將坡度、植被覆蓋、土壤類型與巖溶分布范圍疊加，形成石漠化敏感性綜合評價圖（圖5、表5）。從圖5中可以看出，石漠化輕度以下敏感區域主要分布在川西南山地區域內的木里河、水洛河、雅礱江河谷兩岸；中度敏感區域集中分布在川西南山地區域內的鹽源盆地、大渡河中游局部地區；高度敏感和極敏感區域則主要分布在金沙江下游干熱河谷、大渡河中游干旱河谷、四川盆地南部周緣和川東平行嶺谷等廣大地區；另外，在四川盆地內及四川西部、北部也有一定數量的石漠化中度敏感區域分布。

圖5 石漠化敏感性綜合評價

表5 石漠化敏感性綜合評價結果

3.6 石漠化敏感性與石漠化現狀的關系

以上石漠化敏感性評價僅從自然因素角度分析了石漠化易發的程度及空間分布，為進一步了解石漠化發生的根本因素，本文嘗試分析石漠化現狀與石漠化敏感性之間的對應關系（石漠化現狀數據采用四川省林業廳開展的四川省石漠化監測成果，全省外業檢查了10個縣，共抽查圖斑776個，合格率占全省總圖斑數的2.9%，達到國家石漠化現狀監測質量合格的標準）。從石漠化現狀與敏感性對應關系表（表6）中可以看出，2 158.7 k m2的石漠化面積分布在極敏感性區域內，占研究區石漠化面積的27.86%，高度敏感性區域內分布有1 563.6 k m2的石漠化面積（占20.17%），中度敏感性區域內石漠化分布最多為2 160.0 k m2，占27.87%，中度以上敏感性區域內分布有75.9%的石漠化面積。石漠化現狀的數量特征說明兩者具有較好的對應關系，自然因素是石漠化發生的根本因素，決定了石漠化現狀分布的總體格局。但是，其強度特征卻表現出一定的差異性，分別有19.46%，23.88%的重度以上石漠化分布在高度敏感、極敏感區域內，而輕度敏感、中度敏感區域內卻分布著24.56%，30.75%的重度以上石漠化，顯然輕度和中度敏感性區域內重度以上石漠化受自然因素影響相對較小，主要是受不合理的人類活動產生的。這些都表明，自然因素對石漠化的發生和空間分布具有較強的主導控制作用，但在局部地區卻受到人為干擾因素的深刻影響。因此，保護研究區域內自然生態因素的健康與穩定，減少人類不合理活動的影響，是石漠化防治的重要措施與內容。

表6 石漠化現狀與石漠化敏感性對應關系

4 結論與屢望

本文依據石漠化敏感性評價機理，選擇是否為巖溶地貌、地形因子、植被覆蓋度和土壤類型4個因素，對研究區石漠化敏感性進行單因素和多因素評價研究，并比較了石漠化現狀與石漠化敏感性之間的對應關系。結果表明：（1）研究區中度敏感區域面積最大，占研究區面積的32.39%，其次為輕度敏感性區域（26.75%），高度敏感和極敏感性區域的分布面積也較大，面積比例分別為17.50%和21.51%；（2）石漠化敏感性空間分布具有明顯的地域差異，金沙江中下游、大渡河中下游和川東平行嶺谷是石漠化高度敏感和極敏感的集中分布地區，川西南山地區域內的木里河、水洛河、雅礱江河谷兩岸、鹽源盆地和四川盆地大部分巖溶分布區基本以輕度、中度敏感性為主；（3）研究區石漠化現狀與石漠化敏感性空間分布基本一致，數量特征說明兩者具有很好的對應關系，但在局部地區強度特征卻表現出一定的差異性。

石漠化是自然因素和人為因素共同作用的結果，自然因素是石漠化發生、發展的潛在條件，決定著石漠化的總體分布格局，但隨著人口劇增和社會經濟的快速發展，土地負荷增加，人類活動已逐漸成為石漠化發生、發展的重要因素。人類活動可以逐漸改變自然因素的特性，其中植被覆蓋是受人類活動影響最大的自然因素之一，在其他自然條件極難改變的情況下，科學地制定林、灌、草植物群落營建技術措施，大力增加地表植被覆蓋，輔以適當的工程措施，可以改善巖溶地區自然生態環境，有效遏制石漠化的發生與發展。

本文僅分析了單時段石漠化現狀與石漠化敏感性之間的關系，若能獲取多時段石漠化現狀監測數據，與石漠化敏感性之間進行比較研究，則更能反映出研究區石漠化現狀與敏感性的之間的時空變化規律。因此，定期開展石漠化現狀和區域植被覆蓋的監測對進一步研究石漠化的生態環境響應具有重要意義。

［1］ 王世杰.喀斯特石漠化概念演繹及其科學內涵的探討［J］.中國巖溶，2002，21（2）：101-105.

［2］ 蘇維詞.中國西南巖溶山區石漠化的現狀成因及治理的優化模式［J］.水土保持學報，2002，16（2）：29-32.

［3］ 凡非得，王克林，熊鷹，等.西南喀斯特區域水土流失敏感性評價及其空間分異特征［J］.生態學報，2011，31（21）：6353-6362.

［4］ 李瑞玲，王世杰，周德全，等.貴州巖溶地區巖性與土地石漠化的相關分析［J］.地理學報，2003，58（2）：314-320.

［5］ 李陽兵，白曉永，周國富，等.中國典型石漠化地區土地利用與石漠化的關系［J］.地理學報，2006，61（6）：624-632.

［6］ 黃秋昊，蔡運龍，王秀春.我國西南部喀斯特地區石漠化研究進展［J］.自然災害學報，2007，16（2）：106-111.

［7］ 張俊佩，張建國，段愛國，等.中國西南喀斯特地區石漠化治理［J］.林業科學，2008，44（7）：84-89.

［8］ 黃黔.西南巖溶地區石漠化成因和治理重點［J］.草業科學，2010，27（8）：5-9.

［9］ 肖榮波，歐陽志云，王效科，等.中國西南地區石漠化敏感性評價及其空間分析［J］.生態學雜志，2005，24（5）：551-554.

［10］ 歐陽志云，王效科，苗鴻.中國生態環境敏感性及其區域差異規律研究［J］.生態學報，2000，20（1）：9-12.

［11］ 楊青青，王克林，岳躍民.桂西北石漠化空間分布及尺度差異［J］.生態學報，2009，29（7）：3629-3640.

［12］ 杜毓超，李兆林，陳宏峰，等.廣西灌江流域巖溶生態環境敏感性分析［J］.中國巖溶，2006，25（3）：220-227.

［13］ 李東梅，高正文，付曉，等.云南省生態功能類型區的生態敏感性［J］.生態學報，2010，30（1）：138-145.

［14］ 王艷強，朱波，王玉寬，等.重慶市石漠化敏感性評價［J］.西南農業學報，2005，18（1）：70-73.

［15］ 劉春霞，李月臣，楊華.三峽庫區（重慶段）石漠化敏感性評價及空間分異特征［J］.長江流域資源與環境，2011，20（3）：291-297.

［16］ 蔡風隆.四川省石漠化第一次監測報告［R］.成都：四川省林業廳，2006.