西南巖溶區石漠化發展進程及治理成效

張 楠， 呂文龍， 韋 旻

(廣西水利科學研究院，廣西南寧 530023)

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西南巖溶區石漠化發展進程及治理成效

張 楠， 呂文龍， 韋 旻

(廣西水利科學研究院，廣西南寧 530023)

淺析我國西南巖溶區石漠化的發生發展過程，系統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； 生態失衡； 巖溶區； 綜合治理

石漠化是巖溶(喀斯特)區水土流失過程的伴隨產物，是生態環境惡化的極端表現形式[1]。它是在亞熱帶脆弱的喀斯特環境背景下，加之人類不合理的社會經濟活動所造成的植被破壞、土壤嚴重侵蝕，并以地表基巖大面積裸露為標志的土地荒漠化過程[2-3]，20世紀80年代末由我國科技工作者在砂頁巖、紅色巖和石灰巖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，這一區域也是珠江、長江和流向東南亞諸多國際河流的源頭區或重要的水源補給區，其水土保持的地理位置非常重要[12]。截至2005年，西南巖溶區石漠化面積已經從20世紀80年代末的8.29萬km2增加至12.96萬km2，占區域總面積的12.10%和區域喀斯特面積的28.70%；尤其以滇、黔、桂三地較為嚴重，三者石漠化面積達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]。石漠化擴張形勢嚴峻，生態環境惡劣，土地生產力嚴重降低，給當地群眾生活帶來極大的影響，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生態環境的恢復及社會經濟的可持續發展提供參考。

1 石漠化成因

土地石漠化是西南喀斯特地區最基本的區情，目前已發展成為我國土地荒漠化的一種極端形態。從本質上講，石漠化是人為活動破壞生態平衡所導致的地表覆蓋度降低的土壤侵蝕過程[2]，因此石漠化的發生發展離不開水土資源的流失。但西南巖溶區特有的地質環境條件加之人類社會活動使得該區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。因此，認識該區水土流失過程及其機制是巖溶區進行水土流失和石漠化綜合治理的關鍵。

1.1 自然因素

1.1.1 地質水文結構。西南喀斯特地區特定的地質演化過程奠定了脆弱的環境背景。其中以擠壓為主的中生代燕山構造運動和以升降為主、疊加在此之上的新生代喜山構造運動塑造了現代陡峻而破碎的喀斯特高原地貌景觀，由此產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]。國家林業局監測數據表明：隨著坡度增加，西南喀斯特石漠化發生率也呈增加趨勢，其中84.90%(11萬km2)的石漠化發生在16 °以上的坡面[14]。從震旦紀到三疊紀，在該區沉積了巨厚的碳酸鹽巖地層，為喀斯特石漠化的發生提供了物質基礎，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條件[2]。另外，在喀斯特地區長期巖溶作用下，巖溶裂隙、地下管道、豎井及落水洞等負地形極其發育，使得該區形成了水土分離的水文地質雙層結構。與非巖溶區水土流失方式不同，雙層水文地質結構的存在使得喀斯特區水土流失形式不僅有隨降雨沖蝕攜帶泥沙進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象的共存使得西南巖溶區的水土流失具有復雜性、隱蔽性和特殊性，加重了喀斯特區水土流失的治理難度，而黃土區和黑土區等非巖溶區的水土流失治理模式和措施并不適用于喀斯特區，需針對性地摸索出適合巖溶區的水土流失和石漠化治理措施。

1.1.2 土壤。喀斯特區的成土物質主要來源于碳酸鹽巖酸不溶物，而碳酸鹽巖成土母質的先天不足使得巖溶區成土速率緩慢[21]，形成1 cm 厚土壤需3 000年以上，約是其他類型母巖成土時間的10倍[22-23]。成土速率遠遠低于土壤侵蝕模數。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生移動和流失。

1.1.3 氣候。 氣候作為巖溶區生態系統的驅動力，在喀斯特地貌的形成、演化中發揮著重要作用。該區地處青藏高原東南翼，屬熱帶亞熱帶氣候，受太平洋東南季風和印度洋西南季風的影響，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，為巖溶的發育提供了良好的水熱條件。同時，該區年內降雨分布不均，70%～80%的降水集中于5—8月，且多以暴雨形式出現，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。巖溶地區土壤較為貧瘠、土層較薄，且巖石多裸露，因此盡管水熱條件較為優越，但土壤水分調蓄能力差，養分供應能力差，導致植被生物量低，系統結構簡單，一旦遭到破壞則難以恢復。植被遭到破壞后，其根系對土壤的網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。西南喀斯特地區工商業欠發達，當地群眾生活主要依靠農業發展。喀斯特區耕地資源稀少，土壤瘠薄，土地生產力低下，土地承載力低于非巖溶區。但是該區域實際人口密度遠遠高于其理論人口承載力，嚴重超載。2001年花江巖溶峰叢峽谷典型示范區糧食產量為1 525.25 t，人均糧食234 kg/人，按國家溫飽和小康水準，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，遠遠超過其理論值[1]。高負荷下的人口壓力對脆弱的喀斯特生態系統帶來了極大的破壞，如大規模毀林開荒、濫砍濫伐、過度樵采、破壞植被，最終形成土壤肥力日漸低下，石漠化愈加嚴重的生態-經濟惡性循環。在西南喀斯特區石漠化面積中，74%的石漠化面積是由人為活動導致的[24]。

1.2.2 陡坡開墾加劇水土流失。 受地質巖溶環境影響，西南喀斯特地區地形破碎，崎嶇不平，耕地資源中坡耕地所占比例大。據統計，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19.89%[25]。陡坡開墾，使大面積土壤失去植被覆蓋，水土流失嚴重，石漠化現象加劇。關嶺花江峽谷巖溶區20世紀五六十年代開墾的坡耕地，大部分已然重度、中度石漠化，喪失了生產力[1]。

1.2.3 工礦開挖、工業污染致使生態恢復困難。西南地區是我國主要能源基地，也是西部大開發的重要區域，中小型冶金、礦山、采石采砂等開發建設項目較多。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。據統計，亂開礦和無序工程建設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，該區能源結構單一，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，形成嚴重的酸雨。酸雨不僅危害農田和森林生態系統，還能大量殺死巖溶區的藻類、地衣、苔蘚等先鋒植物，使巖溶區植被自然恢復困難[1]。

2 石漠化治理成效及存在的問題

我國西南巖溶區生態環境脆弱，加之人為不合理活動，水土流失嚴重，石漠化問題突出，嚴重制約著當地社會經濟發展水平，人民群眾生活困難，對長江、珠江流域生態安全構成極大威脅[26]。長期以來，西南巖溶區石漠化問題受到國家的高度重視，并投入大量人力、物力、財力進行水土流失和石漠化治理，加大基礎研究修復受損脆弱的喀斯特生態系統，改善生產生活條件，解決生態環境惡劣、經濟發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80年代起，我國相繼在西南巖溶區開展了“長治”“珠治”試點工程、長江中上游水土保持工程、長江防護林帶工程、天然林保護工程、退耕還林等一系列水土流失生態修復工程。隨著這些工程的實施，西南巖溶區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驗。這一時期主要以開發巖溶地下水和石漠化綜合治理為主要目標，形成了以蓄水保土為目的，以保障基本農田、發展經濟果林為手段，工程、植物、農業耕作多種措施互補，山水田林路電綜合開發治理，區域生態、經濟協調發展的治理思路。涌現出一些卓有成效的典型治理示范區。如貴州關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農業模式，云南宣威得卡河丘陵谷地生態農業和旅游業模式以及廣西環江生態移民模式[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驗，但是仍存在一些問題。如石漠化問題的基礎技術研究薄弱，對巖溶區水土流失過程認識不足，缺乏治理實踐的總結與思考以及資金投入和部門協調等。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]。對石漠化區植被恢復機理過程認識不足，導致有些石漠化地區久封難以恢復，甚至石山地區引種的經濟作物第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，還影響牧業發展[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)遠遠低于增加的面積(22 000 km2)，并以每年2.10%的速度擴大，導致石漠化治理呈現局部好轉、總體惡化的態勢，形勢嚴峻[1]。

2.2 石漠化綜合治理第二階段：創新認識(2005—2015年) 2005年水利部和中國科學院、中國工程院聯合組織對以滇黔桂為核心的西南巖溶區水土流失狀況進行實地調研考察，加深了對石漠化地區脆弱環境和人為不合理活動的認識。此外，國家也投入大量經費對巖溶區水土流失治理等科研項目進行支持，加大力度進行石漠化治理的基礎研究，對石漠化地區水土流失過程有了進一步理解，取得了一些新認識。

與非巖溶區不同，西南巖溶區碳酸鹽巖成土速率慢，土層薄，耕地資源稀缺，依據全國范圍使用的土壤流失強度標準，不足以說明巖溶石漠化區水土流失的嚴重性，這也是導致過去很長一段時期內未將西南巖溶區作為水土流失防治重點區域的原因[28]。為此，一些學者對西南巖溶區土壤侵蝕強度標準進行了探討與修訂，重新厘定了符合西南巖溶區的土壤侵蝕強度分級標準，為認識巖溶區水土流失的嚴重性和制訂針對性的水土流失治理措施和防治規劃奠定了基礎[16, 29-32]。

在對水土流失過程的研究中，一些學者發現巖溶區不僅存在坡面地表流失，還存在沿巖溶裂隙、管道等進入地下河系統的地下流失(漏失)過程[33-35]。但是對地下漏失在水土流失總量的貢獻率存在爭議[17, 32]。張信寶等[17]研究認為地下漏失是石質坡地水土流失的主要方式，而曹建華等[28]研究認為其在流域尺度中所占比例較小。據中國地質科學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入地下河管流失[20]。此外，還根據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。如在山峰主要發展水源林，以涵養表層巖溶泉水資源；山坡發展生態產業，防止水土向地下漏失； 在洼地底部重點修建排水系統工程， 防止內澇水流對土壤的沖刷[36-37]。經過長時間科學試驗與探索，研發出了水土保持林建設技術、薜荔植物籬技術、裸露石芽植物籬技術、隔坡式植物籬技術、坡面植物梯化技術、洼地整地種植火龍果技術等一系列適宜于巖溶峰叢洼地水土流失綜合治理的技術體系[20, 38]。

石漠化的科學評定分級是認識石漠化發展現狀與程度的前提，也是合理制訂石漠化治理規劃方案和措施選擇的依據。關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[39-41]，隨后有關學者對此進行了修訂，引入植被覆蓋率、土壤厚度、坡度[4]、土地利用特征[24]、地面物質組成與土壤流失程度[42]等相關指標進行進一步深入等級劃分，并結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新認識、摸索適合該區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石漠化綜合治理工程，投入1 500億元進行石漠化區土地利用結構調整、植被恢復、生態重建，努力改善該區生產生活環境，提高人民生活水平，實現社會、經濟和生態協同持續發展。截至2015 年，西南巖溶區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、長江防護林、珠江防護林、農業綜合開發、土地整治等生態治理工程的配合下，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展，石漠化治理經歷了從探索階段到創新認識、逐漸深入階段的轉變，吸取了大量的經驗教訓，并積累了眾多成功的治理經驗。為進一步推進我國巖溶區石漠化治理進程，未來石漠化綜合治理過程需要注意以下幾方面：①西南巖溶區地質環境異質性強，不同區域水土流失過程存在明顯差異，須根據巖溶區特點因地制宜地對不同治理區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濟地域為治理單元，轉變農業產業結構，在保障基本農田的前提下，發展經濟作物，形成農林牧+旅游相結合的多產業模式，增加人民群眾收入，改善生活水平，實現社會、經濟與生態協調發展。③建立石漠化治理示范區，形成輻射效應，進行示范推廣。④建立長期監測平臺，豐富水土流失監測和試驗數據資料的積累[12]；加大水土地下流失、石漠化的水文生態過程和植被恢復重建機理等基礎理論研究[43]，為石漠化治理提供科技支撐。

石漠化是西南巖溶區人地矛盾的直接體現，也是阻礙當地社會可持續發展的重要因素。其發生既有喀斯特系統脆弱性的內在因素，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因素，也唯有人類主動調整優化行為活動，才是解決西南巖溶區石漠化問題的關鍵所在。針對石漠化問題，我國投入了大量人力物力進行綜合整治，取得了一定成效的同時，還存在一些問題，因此仍有待繼續進行探索試驗，摸索出適合西南巖溶區石漠化治理的措施、途徑與模式。對石漠化的形成、發展、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域。

[1] 水利部, 中國科學院, 中國工程院.中國水土流失防治與生態安全：西南巖溶區卷[M].北京: 科學出版社,2010.

[2] 王世杰, 李陽兵, 李瑞玲.喀斯特石漠化的形成背景、演化與治理[J].第四紀研究, 2003, 23(6): 657-666.

[3] 郭紅艷, 周金星.石漠化地區水土地下漏失治理[J].中國水土保持科學, 2012, 10(5): 71-76.

[4] 熊康寧, 黎平, 周忠發, 等.喀斯特石漠化的遙感 GIS 典型研究：以貴州省為例[M].北京: 地質出版社,2002.

[5] 賴興會.云南的石漠化土地及其治理策略[J].林業調查規劃, 2002, 27(04): 49-51.

[6] 韋茂繁.廣西石漠化及其對策[J].廣西大學學報(哲學社會科學版), 2002, 24(2): 42-47.

[7] 吳會平, 曾昭軍, 夏本安, 等.湖南石漠化綜合治理途徑探討[J].中南林業調查規劃, 2011, 30(1): 20-23.

[8] 賴長鴻, 覃家作, 張文, 等.四川省石漠化敏感性評價及其空間分布特征[J].水土保持研究, 2013, 20(4): 99-104.

[9] 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.

[10] 黃金國.粵北巖溶山區水土流失現狀與治理對策[J].水土保持研究, 2007(5): 73-75.

[11] 徐偉聲, 常勝, 李江風.湖北省恩施州巖溶地區石漠化形成過程及治理對策[J].安徽農業科學, 2007, 35(27): 8663-8677.

[12] 王魁, 馬祖陸, 蔡德所, 等.我國巖溶地區水土流失研究進展及發展趨勢[J].中國水土保持, 2011(9): 30-32.

[13] 劉叢強.生物地球化學過程與地表物質循環[M].北京: 科學出版社,2009.

[14] 楊青青.基于RS和GIS的桂西北喀斯特石漠化的時空演變及驅動機制[D].北京：中國科學院研究生院，2010.

[15] 孫承興, 王世杰, 周德全, 等.碳酸鹽巖差異性風化成土特征及其對石漠化形成的影響[J].礦物學報, 2002, 22(4): 308-314.

[16] 李陽兵, 王世杰, 魏朝富, 等.貴州省碳酸鹽巖地區土壤允許流失量的空間分布[J].地球與環境, 2006, 34(4): 36-40.

[17] 張信寶, 王世杰, 賀秀斌, 等.碳酸鹽巖風化殼中的土壤蠕滑與巖溶坡地的土壤地下漏失[J].地球與環境, 2007, 35(3): 202-206.

[18] 羅為群, 蔣忠誠, 韓清延, 等.巖溶峰叢洼地不同地貌部位土壤分布及其侵蝕特點[J].中國水土保持, 2008(12): 46-49.

[19] 唐益群, 張曉暉, 周潔, 等.喀斯特石漠化地區土壤地下漏失的機理研究：以貴州普定縣陳旗小流域為例[J].中國巖溶, 2010, 29(2): 121-127.

[20] 蔣忠誠, 羅為群, 鄧艷, 等.巖溶峰叢洼地水土漏失及防治研究[J].地球學報, 2014(5): 535-542.

[21] 袁道光，蔡桂鴻.巖溶環境學[M].重慶: 重慶出版社,1988.

[22] 袁道先.巖溶與全球變化研究[J].地球科學進展, 1995(5): 471-474.

[23] 蔣忠誠, 袁道先.表層巖溶帶的巖溶動力學特征及其環境和資源意義[J].地球學報, 1999, 20(3): 302-308.

[24] 宋同清, 彭晚霞, 杜虎, 等.中國西南喀斯特石漠化時空演變特征、發生機制與調控對策[J].生態學報, 2014, 34(18): 5328-5341.

[25] 林昌虎, 解德蘊, 涂成龍, 等.貴州山區坡耕地綜合利用與整治[J].水土保持研究, 2004, 11(3): 211-213.

[26] 彭晚霞, 王克林, 宋同清, 等.喀斯特脆弱生態系統復合退化控制與重建模式[J].生態學報, 2008, 28(2): 811-820.

[27] 中國科學院學部.關于推進西南巖溶地區石漠化綜合治理的若干建議[J].地球科學進展, 2003, 18(4): 489-492.

[28] 曹建華, 蔣忠誠, 楊德生, 等.中國西南巖溶區土壤允許流失量及防治對策[J].中國水土保持, 2008(12): 40-45.

[29] 柴宗新.試論廣西巖溶區的土壤侵蝕[J].山地學報, 1989, 7(4): 255-260.

[30] 韋啟番.我國南方喀斯特區土壤侵蝕特點及防治途徑[J].水土保持研究, 1996(4): 72-76.

[31] 萬軍, 蔡運龍, 路云閣, 等.喀斯特地區土壤侵蝕風險評價：以貴州省關嶺布依族苗族自治縣為例[J].水土保持研究, 2003, 10(3): 148-153.

[32] 曹建華, 蔣忠誠, 楊德生, 等.我國西南巖溶區土壤侵蝕強度分級標準研究[J].中國水土保持科學, 2008, 6(6): 1-7.

[33] ZHANG X B，BAI X Y，HE X B.Soil creeping in the weathering crust of carbonate rocks and underground soil losses in the karst mountain areas of southwest China[J].Carbonates & evaporites, 2011, 26(2): 149-153.

[34] YANG P, TANG Y Q, ZHOU N Q, et al.Characteristics of red clay creep in karst caves and loss leakage of soil in the karst rocky desertification area of Puding County, Guizhou, China[J].Environmental earth sciences, 2011, 63(3): 543-549.

[35] 李晉, 熊康寧, 王仙攀.喀斯特地區小流域地下水土流失觀測研究[J].中國水土保持, 2012(6): 38-40.

[36] 曹建華, 魯勝力, 楊德生, 等.西南巖溶區水土流失過程及防治對策[J].中國水土保持科學, 2011, 9(2): 52-56.

[37] 羅為群, 張輝旭, 蔣忠誠, 等.巖溶峰叢洼地不同環境水土流失差異及防治研究：以廣西果化巖溶生態研究基地為例[J].地球學報, 2014(4): 473-480.

[38] 羅為群, 蔣忠誠, 歐陽然, 等.典型巖溶峰叢洼地水土保持技術研究[J].中國水土保持, 2013(1): 37-41.

[39] 王宇, 張貴.滇東巖溶石山地區石漠化特征及成因[J].地球科學進展, 2003, 18(6): 933-938.

[40] 王連慶, 喬子江, 鄭達興.渝東南巖溶石山地區石漠化遙感調查及發展趨勢分析[J].地質力學學報, 2003, 9(1): 78-84.

[41] 蔣忠誠.廣西巖溶山區石漠化及其綜合治理研究[M].北京: 科學出版社,2011.

[42] 張信寶, 王世杰, 賀秀斌, 等.西南巖溶山地坡地石漠化分類芻議[J].地球與環境, 2007, 35(2): 188-192.

[43] 岳坤前, 顧再柯, 李瑞.喀斯特石漠化地區地下水土流失研究進展與展望[J].中國水土保持, 2015(5): 58-61.

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