云南省縣域尺度的石漠化分布與區劃

劉 鵬，王 妍，劉宗濱，郭玉靜，張紫霞，李鄉旺，楊 波

（西南林業大學 石漠化研究院，云南 昆明 650224）

石漠化是指在熱帶、亞熱帶濕潤或半濕潤地區以及喀斯特極其發育的自然背景下，人類活動干擾造成地表植被破壞，土壤嚴重流失，基巖大面積裸露的地質現象［1-3］。巖溶地區石漠化是云南省最嚴重的生態問題之一，影響著長江、珠江、瀾滄江等河流的生態安全，制約著全省經濟社會的可持續發展［4］。目前，云南省巖溶分布面積達11.10×104km2，石漠化面積達2.84×104km2［5］，全省129個縣（市、區）中，有118個縣（市、區）不同程度存在巖溶分布，因此石漠生態系統保護與恢復是巖溶地區急需解決的戰略性難題。現階段有關石漠化的研究主要集中在石漠化形成及演變過程［6-8］，石漠化地區土壤性質［9-10］，石漠化演變特點及影響因素［11］，石漠化地區生態系統服務功能與治理結合［12-14］等方面，而對石漠化的區劃研究分區較為粗放且主要集中在省外地區［15-16］，以縣域尺度為單元則少見報道。針對云南省石漠化地區縣域尺度的區劃研究意義尤為重大，亟需解決。本研究在對云南65個石漠化縣（市、區）現場調查的基礎上，以地形、氣候條件、地帶性土壤、植被等自然因素為指標，將云南65個石漠化縣域劃分為7個區域10個亞區19個小區，旨在推動石漠化治理區劃的研究，以期對云南的石漠化治理提供科學依據，并為石漠化綜合治理提供決策支持。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

云南地處中國西南邊陲（21°08′32″～29°15′08″N， 97°31′39″～106°11′47″E）， 全省土地總面積 3.94×105km2。東面和北面處于東亞季風影響下的濕潤氣候區域，西面與南亞大陸的熱帶季風相鄰，常年受孟加拉灣吹來的暖濕氣流影響，西北部受青藏高原氣候的影響，南面及東南面則受北部灣東南季風影響。氣候區域差異和垂直變化明顯，年溫差小，日溫差大，降水充沛，干濕分明，降水量分布不均。地貌受到第三紀末以來新構造運動的強烈影響，整個地勢從西北向東南傾斜，形成了高山峽谷、巖溶山地、干熱河谷、泥石流多發區等幾大生態脆弱帶同時存在的特點。土壤以磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃壤、棕色土等地帶性土壤為主，呈現水平地帶性和垂直地帶性分布。植被以熱帶季雨林、亞熱帶常綠闊葉林和寒溫帶針葉林為主，常見殼斗科Fagaceae的常綠闊葉林和云南松Pinus yunnanensis林。

云南省石漠化集中分布在滇中、滇東的巖溶斷陷盆地（昆明市、宣威縣、富源縣、陸良縣），滇東北的巖溶峽谷石漠化地區（昭通市、魯甸縣、巧家縣），滇東南的峰叢洼地石漠化地區（滇東南個舊市、羅平縣、開遠市、蒙自縣、彌勒縣、建水縣、文山縣、硯山縣、丘北縣、廣南縣、西疇縣）；滇西北的中高山石漠化地區（鶴慶縣、香格里拉縣、德欽縣、玉龍縣、寧蒗縣）也有部分石漠化分布［17-18］，云南省縣域尺度石漠化分布見圖1。

圖1 云南石漠化分布示意圖Figure 1 Distribution of rocky desertification

1.2 數據獲取

本研究采用的氣候資料依據鄭景云等［19］的中國氣候劃分新方案，植被數據來源于《云南植被》提供的分區圖［20］，土壤數據依據云南省第2次土壤普查中的分類，云南地貌數據根據云南省數字高程模型（DEM）提取海拔高度，建立包括地形、氣候條件、地帶性土壤和植被的石漠化影響因素空間數據庫。

1.3 研究方法

1.3.1 分區原則 ①有利于綜合治理的原則。石漠化區劃研究，一方面是為了揭示石漠化類型、成因、程度的區域差異，深化對區域石漠化現象和過程的認識。另一方面是為了貫徹 “因地制宜”的思想，揭示區域的生態環境特點及石漠化的共性，指明石漠化防治的基本方向［15］。②等級性原則。石漠化土地是一個復雜系統，由多個層級系統構成，需要對層級進行一個自上而下的有效劃分以簡化和更好地認識系統。③照顧地理單元的原則。區劃過程中，要適當考慮資源保護與利用的一致性，按集中連片的原則將鄰近的地理單元劃分為一類。另外，應盡可能保證行政區域的完整。④綜合分析與主導因素相結合原則。在進行區域劃分時，指標多、涉及面廣，使分區工作變得十分復雜，工作量大，而且不利于揭示主要矛盾及其綜合治理方向。因此，在進行石漠化區域劃分時，必須將綜合分析與主導因素相結合，了解石漠化形成和演變趨勢的助推因子，確定防治方向和選擇綜合防治措施［15］。

1.3.2 分區方法與等級體系 采用圖幅疊置法和指標判讀法相結合， “從上而下，逐級劃分，定性與定量相結合”進行石漠化分區，具體步驟見圖2。圖層疊加分析是在統一空間參考系統下，通過對多層數據的疊置，分析提取出新的空間和屬性關系。考慮到云南石漠化區域自然地理條件的復雜性，石漠化分區采用 “區、亞區、小區”三級區劃制度。

1.3.3 分區參考因子及評價 在前人研究的基礎上選取了地形、氣候、土壤、植被4個影響因子做為劃分基礎，主要參考因子為活動積溫和干燥度，輔助因子為其他氣候條件、地帶性土壤和植被。各影響因子對土地石漠化影響程度不一。本研究運用層次分析法（AHP）確定各因子的權重［21］，計算步驟如下：建立遞階層次結構模型。構造判斷矩陣邀請生態功能區劃專家進行指標間兩兩重要性的判評，構建判斷矩陣C；矩陣C的最大特征根λmax和其對應的特征向量W，滿足CW=λmaxW，其中特征向量W的分量就是各影響因子的權重。 計算一致性指標（consmtency index， CI）為 CI=（λmax）/（n-1）， 其中 n是矩陣的階數，根據n查表的平均隨機一致性指標（RI）。當 CI/RI≤0.100時，認為判斷矩陣的一致性是可以接受的，否則應對判斷矩陣作適當修正；經過上述步驟即可得出其權重集：W=［W1，W2，…，Wn］。

1.3.4 分區命名 采用疊加命名法對分區命名。區用 “氣候帶＋地形地貌組合”命名，亞區用 “地帶性土壤”命名，小區用 “地名（或方位）＋水熱組合＋植被類型”命名。

2 結果與分析

2.1 影響云南石漠化分區的劃分因子及評價

2.1.1 地形 云南地形為山地高原，地勢西北高、東南低，從西北向東南呈階梯狀逐步下降，省內最高點為梅里雪山的卡格博峰，海拔達6740.0 m；最低點為河口縣紅河出水口處，海拔76.4 m。地形影響水土流失的速率及土壤條件，形成不同的立地條件及植被類型，是劃分石漠化區域必須考慮的因素。根據地形特征（圖3），云南省石漠化分布區域可劃分為低山河谷盆地、中高山地、高原山地、青藏高原東南緣高原和燥熱河谷5種地形。

圖2 石漠化區劃流程圖Figure 2 Flow chart of the division of rocky desertification

2.1.2 氣候條件 表1可知：云南65個石漠化縣（市、區）中，河口縣及耿馬（孟定）及其他4個縣的零星地段屬于北熱帶氣候，10個縣（市、區）及5個縣的南部屬于南亞熱帶氣候，35個縣（市、區）及5個縣的北部屬于中亞熱帶氣候，7個縣（市、區）屬于北亞熱帶氣候，6個縣（市、區）屬于暖溫帶氣候，2個縣（市、區）屬于青藏高原溫帶氣候帶（圖4）。

圖3 云南地形示意圖Figure 3 Topographic map of Yunnan Province

圖4 云南石漠化區域與氣候帶分布疊加示意圖Figure 4 Superposition of rocky desertification area and climate zone distribution

表1 65個石漠化縣域氣候帶劃分表Table 1 Climate zone division tab of 65 rocky desertification counties

2.1.3 地帶性土壤 根據云南省第2次土壤普查，云南石漠化地區主要地帶性土壤有磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃壤、暗棕壤等（圖5）。磚紅壤主要分布在南部邊境海拔800.0 m以下地區。原生植被為熱帶雨林或季雨林，樹種繁多，樹冠茂密，林內攀緣植物和附生植物發達，有板狀根和老莖開花現象。赤紅壤是南亞熱帶的地帶性土壤，主要分布在24°N以南的思茅、西雙版納、臨滄、紅河、文山等地。紅壤是中亞熱帶的地帶性土壤，是云南分布面積最大的土壤類型，廣泛分布于全省17個地州市海拔1500.0～2500.0 m的殘存高原面、中低山地和湖盆邊緣，以次生植被云南松林、松Pinus櫟Quercus混交林和灌草叢為主。黃壤主要分布在云南的10個地州，滇東北海拔2400.0 m以下分布廣泛，多為濕性常綠闊葉林與苔蘚常綠闊葉林，與紅壤地區相比，熱量低濕度高，植被以濕性常綠闊葉林為主，其次為針闊混交林。棕色森林土是寒溫帶氣候條件下形成的土壤，與暗棕壤互相交錯，集中分布在滇西北的迪慶、怒江、麗江和滇西的大理等海拔3400.0～4000.0 m的中山和高山地帶，以冷杉Abies fabri，云杉Picea asperata和落葉松屬Larix為主。

2.1.4 植被 植被是環境因子組合的反映。依據《云南植被》提供的分類圖，云南植被可分為5類（圖6）。高原亞熱帶南部季風常綠闊葉地帶與高原亞熱帶北部（半濕潤）常綠闊葉地帶占云南省面積的90%以上［22］，青藏高原東南部寒溫性針葉林草甸地帶分布在滇西北的迪慶州，東部（中亞熱帶）常綠闊葉林地帶分布在滇東南的昭通市，季風熱帶北部季節雨林、半常綠季雨林地帶分布在西雙版納。

圖5 云南石漠化區域與地帶性土壤分布疊加示意圖Figure 5 Superposition of rocky desertification area and zonal soil distribution

圖6 云南石漠化區域與植被分布疊加示意圖Figure 6 Superposition of rocky desertification area and vegetation distribution

2.1.5 影響因子評價結果 根據判斷矩陣及其方根法計算評價因子的相對權重，并檢驗其一致性，得到該矩陣最大特征根為5.062，一致性指標為0.023，一致性比率為0.021，小于0.100，可認為該矩陣權數分配合理。從表2可知：影響云南省石漠化的主要因子是氣候和地形，其次是土壤與植被。云南巖溶區高山深谷、峰叢、洼地交錯分布，區內水土資源易流失，生態環境的抗干擾能力低［17］。云南巖溶地區雨季降雨多而集中，雨量占全年的85%～95%；短期內過于集中的降雨，山高坡陡的地形地貌條件，稀疏的植被狀況，加劇了云南石漠化地區的水土流失速率。云南干旱、洪澇、低溫冷害、風雹等頻發，局部林木死亡、大量泥沙被沖走、基巖裸露是形成土地石漠化的另一重要因素。具體來看，巖溶地區碳酸鹽巖與上覆土層間無過渡層，為松硬接觸關系，強降雨條件下，水土流失量劇增，加快石漠化形成［23］；石漠化地區土壤顆粒度較大，保水性差，抗旱力弱，有機質和植物營養三要素（氮、磷、鉀）含量低［24］，而土壤鈣離子和鎂離子相對含量高，土壤礦化嚴重，造成植物過度失水，植被覆蓋率減小；巖溶地區林地類型多為灌木林地或草地，林灌草復合型林地較少，這2種植被類型涵養水源能力差，水土流失嚴重，土壤侵蝕模數遠高于非巖溶區［25］。

表2 AHP評價結果Table 2 Evaluation result of AHP

2.2 分區結果

依據石漠化影響因子及其排序，云南省65個石漠化縣可劃分為7個區域10個亞區19個小區（圖7）。各單因子下區域劃分具體類型及各級分區命名如表3所示。

圖7 云南省石漠化區域劃分示意圖Figure 7 Map of rocky desertification area,Yunnan

2.2.1 北熱帶低山河谷盆地石漠化區 主要包含河口、耿馬（孟定）及馬關、屏邊、富寧、麻栗坡縣邊境零星地段。北熱帶氣候，區內長夏無冬，谷底內基本無霜；干季多有濃霧，受熱帶季風氣候的影響有干濕季但為期不長，是中國不可多得的熱帶作物栽培地區。包含2個小區。①東南部邊境濕潤石漠化小區，指文山壯族苗族自治州及紅河哈尼族彝族自治州邊境石漠化地區，氣候特征為高溫高濕，植被分區為滇東南峽谷中山濕潤雨林、山地苔蘚林區，文山州東南部低山河谷麻櫟Quercus acutissima，無憂花Saraca indica林亞區。地帶性土壤為黃色或紅色磚紅壤。②西南部邊境濕潤石漠化小區，指臨滄市耿馬（孟定）邊境石漠化地區，為寬谷間山盆地。植被分區為滇南、滇西南山間盆地季節雨林、半常綠季雨林區，滇西南中山峽谷高山榕Ficus altissima，麻櫟林亞區。土壤為紅色磚紅壤。

表3 云南省石漠化區域劃分表Table 3 Rocky desertification area division,Yunnan

2.2.2 南亞熱帶中低山河谷盆地石漠化區 主要涉及鎮康、耿馬、滄源、永德、屏邊、馬關、富寧、西疇、麻栗坡、廣南等縣。西南部兼有寬谷盆地，東南部峰叢洼地較多，土山石山相間。以南亞熱帶氣候為主。包含4個小區。①西南部濕潤石漠化小區，涉及鎮康、耿馬、滄源、永德、施甸等縣。該小區為橫斷山縱谷區南部，云嶺、怒山山脈余脈，間山寬谷地貌。屬濕潤南亞熱帶氣候。地帶性土壤為赤紅壤。植被分區為滇西南中山山原河谷季風常綠闊葉林區。②東南部濕潤石漠化小區，涉及富寧、麻栗坡縣，屏邊、馬關縣南部，廣南縣東部。地帶性土壤為赤紅壤。氣候、土壤、植被垂直分布明顯。③文山市半濕潤石漠化小區，涉及文山市。半濕潤南亞熱帶氣候，地帶性土壤為赤紅壤。植被分區為滇東南巖溶峽谷季風常綠闊葉林區。④滇東南半干旱石漠化小區，涉及開遠、建水、蒙自及個舊、彌勒部分地區。以南亞熱帶半干旱氣候為主。屬東南季風及西南季風 “雨影區”。地帶性土壤為赤紅壤。植被分區為滇東南巖溶峽谷季風常綠闊葉林區，氣候、土壤、植被垂直分布明顯。

2.2.3 中亞熱帶高原山地石漠化區 包括昆明市、玉溪市、曲靖市，紅河州個舊市、屏邊北部，保山市隆陽區、大理州鶴慶縣、昭通市鹽津、大關、永善縣，以及文山壯族苗族自治州丘北、硯山、西疇縣；橫斷山地區涉及隆陽區；滇東北涉及沿四川、貴州邊緣的鹽津、大關、永善等縣，是面積最廣的一個區域。包含4個小區。①鹽津大關羅平濕潤石漠化小區，涉及鹽津、大關、羅平縣。境內地勢起伏較大，具有山地、小壩子、河谷地貌。夏季炎熱，冬季濕潤、偏暖，四季分明。代表性土壤為黃壤。植被區域為東部（濕潤）常綠闊葉林亞區域。②彝良永善半干旱石漠化小區，涉及彝良、永善縣。土壤為黃壤。植被區域為東部（濕潤）常綠闊葉林亞區域，東部（中亞熱帶）常綠闊葉林帶。③滇中高原半濕潤石漠化小區，涉及昆明市各區（縣）、玉溪市各縣（區）、曲靖市麒麟區及沾益、紅河州瀘西、個舊及屏邊北部、文山州丘北、硯山、西疇、保山市隆陽等縣（市、區）。具有高原、山地、湖盆地貌，半濕潤中亞熱帶氣候。地帶性土壤為紅壤。植被分區為滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區。隆陽區為滇西橫斷山半濕潤常綠闊葉林區。④鶴慶半干旱石漠化小區，涉及鶴慶縣，屬半干旱中亞熱帶氣候，地帶性土壤為紅壤。植被分區為滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區，滇中西北部高中山高原云南松林，云冷杉林亞區。

2.2.4 北亞熱帶高中山石漠化區 涉及烏蒙山區的宣威、馬龍、富源，師宗縣，玉龍雪山及綿綿山區的玉龍縣、古城區、寧蒗縣。包含3個小區。①師宗濕潤石漠化小區，涉及師宗縣。屬濕潤北亞熱帶氣候。地帶性土壤為黃壤。植被分區為滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區。②宣威富源馬龍半濕潤石漠化小區，涉及馬龍、宣威、富源縣。屬半濕潤北亞熱帶氣候。地帶性土壤為紅壤。植被分區同師宗濕潤石漠化小區。氣候、土壤、植被垂直分布明顯。③玉龍寧蒗半干旱石漠化小區，涉及玉龍縣、古城區（麗江）、寧蒗縣。具山區、平壩、河谷、峽谷地貌。氣候、地帶性土壤和植被分區同宣威富源馬龍半濕潤石漠化小區。

2.2.5 暖溫帶高中山石漠化區 涉及烏蒙山區的鎮雄、威信、會澤、昭陽、魯甸，青藏高原與橫斷山脈過渡區的維西縣。包含4個小區。①威信鎮雄濕潤石漠化小區，涉及鎮雄、威信縣。屬濕潤暖溫性氣候，代表性土壤為黃壤，植被區域為東部（濕潤）常綠闊葉林區域，東部（中亞熱帶）常綠闊葉地帶。②會澤半濕潤石漠化小區，涉及會澤縣。屬半濕潤暖溫帶氣候，地帶性土壤為紅壤。植被區域為滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區，滇東北高原高、中山云南松林草甸亞區。③維西半濕潤石漠化小區，涉及維西縣。氣候與地帶型土壤同會澤半濕潤石漠化小區。植被區域為滇西橫斷山半濕潤常綠闊葉林區。④昭陽魯甸半干旱石漠化小區，涉及昭陽區、魯甸縣。屬半干旱暖溫帶氣候。地帶性土壤為紅壤。植被區域為滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區。

2.2.6 青藏高原東南緣高原溫帶石漠化區 涉及德欽及香格里拉市。屬高原氣候類型。香格里拉德欽半干旱石漠化小區，涉及德欽縣、香格里拉市。屬青藏高原溫帶氣候，地帶性土壤為棕壤。植被區域為青藏高原東南部山地寒溫性針葉林、草甸地帶。

2.2.7 金沙江燥熱河谷石漠化區 涉及華坪、巧家縣。位于金沙江沿岸，由于焚風效應的影響，氣候干熱，屬 “干熱河谷”氣候類型。華坪巧家半干旱石漠化小區，涉及華坪、巧家縣。干熱河谷氣候，代表性土壤為燥紅土。植被分區屬滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區，滇中、北中山峽谷云南松林，高山櫟類林亞區。

3 結論與討論

本研究將云南省65個縣域石漠化縣域分為7個區域10個亞區19個小區，主要分布在滇東區、滇西北區和滇西瀾滄江-怒江區。7個區域分別為北熱帶低山河谷盆地石漠化區、南亞熱帶中低山河谷盆地石漠化區、中亞熱帶高原山地石漠化區、北亞熱帶高中山石漠化區、暖溫帶高中山石漠化區、青藏高原東南緣高原溫帶石漠化區和金沙江燥熱河谷石漠化區。根據層次分析法得出評價因子的相對權重，矩陣最大特征根為5.062，一致性比率為0.021，權數分配合理，影響云南省縣域石漠化分區的重要性因子排序為氣候（0.506）、 地形（0.233）、 土壤（0.137）和植被（0.124）。

谷勇等［22］依據云南省石漠化的形成機理對65個巖溶縣分成了3個區域。本研究基于影響石漠化的自然因素，運用主導因素法和疊置法使劃分結果更為細致。云南石漠化區域地形復雜，涉及青藏高原、云南高原、橫斷山脈、滇西縱谷區及丘陵洼地，海拔從4000.0 m變化到76.4 m。氣候復雜多樣，涉及北熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶、暖溫帶、高原溫帶等氣候帶。按照不同的環境條件，劃分不同的石漠化區域，本研究提出的云南省石漠化區域劃分新體系，是從粗放的宏觀區劃向精細區劃邁進的創新成果，這一區劃成果使石漠化地區綜合治理技術設計更具有可操作性，下一步將對不同的石漠化區域采取的植物措施及工程措施進行深入研究。