安順市旱地巖溶石漠化特征分析

(1、 2.貴州師范大學喀斯特研究院， 貴州 貴陽550001) (3. 貴州師范學院地理與旅游學院，貴州 貴陽550018)

石漠化是巖溶地區最嚴峻的生態災害，強烈的人類經濟活動和坡度是石漠化發生過程的主要驅動力[1]。不同等級石漠化與不同土地利用類型存在著相關性，石漠化土地中以灌木林地、低覆蓋度草地、未利用地、旱地等土地利用類型占較大比例，不同土地利用類型下的石漠化差異也非常大[2-3]

旱地是巖溶山區強烈農業經濟活動的結果，也是發生石漠化的主要土地利用類型之一，且可能發生各種類型的石漠化[4]。相關研究表明，新增石漠化面積中，有89%來源于旱地[5]，水田基本不存在石漠化現象，僅旱地存在[6]。近年來貴州省整體旱地雖然呈現出顯著減少的趨勢，但仍占全省耕地面積的70.05%[7]。旱地作為巖溶山區從事農業生產的主要作用對象，具有廣種薄收、極易發生石漠化、景觀破碎、在不同坡度下呈階梯變化等特征。研究旱地的石漠化等級與坡度組合差異及其分布特征，不僅能夠反映當前石漠化區域的人類干擾程度、生產力狀況與生態狀況，還有利于為區域制定合適的治理措施。目前針對巖溶區旱地的研究集中在坡度>6°的坡耕地特征[8]、成因[9]、時空變化與生態功能評價[10]方面進行研究，并對坡耕地的利用模式[11]及其與聚落、石漠化的關系[12]進行分析。專題分析旱地石漠化特征及與坡度相關性較少，還不能指導旱地石漠化治理。

1 研究區概況

安順市位于貴州省中西部(105°13′～106° 34′E、25°21′-26°28′N)，國土面積9267 km2，為典型的巖溶丘陵地貌，地勢西高東低，海拔560～1500m，年平均氣溫13.9℃，年降水量1172mm，屬于亞熱帶季風濕潤氣候。地處長江流域和珠江流域的分水嶺，境內河網密度北部密，南部稀疏。安順市是貴州省巖溶地貌的典型區，巖溶地貌占比超過60%。全市中度以上石漠化面積占石漠化總面積的47.4%。

2 數據源與研究方法

影像數據源為中國資源衛星應用中心下載2015年6月的2.5m分辨率的ZY-3遙感影像數據，旱地分布圖源于貴州省自然資源廳的地理國情普查圖，巖性數據采用貴州省地礦局編制的貴州省1∶50000地質圖，坡度數據根據研究區1∶10000萬地形圖生成。以ArcGIS10.2作為人機交互判讀及數據處理軟件。首先利用地理國情普查成果圖提取出研究區旱地范圍，根據遙感影像判讀基巖裸露率，結合土壤圖、地質圖等資料進行石漠化等級解譯，輔以GPS實地調查建立安順市旱地巖溶石漠化數據庫。石漠化等級根據《巖溶地區水土流失綜合治理技術標準》中石漠化等級劃分標準進行分級[13]。疊加地質圖和地形圖生成的坡度圖追加圖斑坡度屬性和巖性。研究采用坡度6級分類體系，分別為：0°～5°為第1級；5° ～8°為第2級；8°～15°為第3級；15°～25°為第4級；25°～35°為第5級；> 35°為第6級。運用ArcGIS10.2對其進行空間分析與密度計算，利用統計分析功能對旱地面積隨坡度變化及其空間分布特征進行分析。

3 結果與分析

3.1 安順市旱地狀況

安順市旱地總面積為2199.02 km2，其中西秀區旱地面積最大，為467.21 km2，紫云縣次之，為424.26 km2，關嶺縣最小，為298.02 km2。從全市旱地的坡度構成看，旱地在第1坡度級0°～ 5°的范圍內面積最大，占旱地總面積的37.61%，這主要因為安順市0°～ 5°的坡度范圍內的土地面積最大，且該坡度級水土流失微弱, 土層較厚，是農業生產的理想地區。15°～25°的坡度范圍內次之，占旱地總面積的20.54%。由于安順市5°～ 8°的坡度范圍內的國土面積最小，故該坡度范圍內旱地面積也最小，僅為43.82 km2(表1)。安順市大于25°的旱地面積達708.02 km2，占旱地總面積的32.2%，這些區域陡坡耕作極易引起水土流失導致石漠化發生，需要加強退耕還林還草。

表1 安順市旱地面積(km2)

將安順市各坡度等級下的土地構成與各坡度等級下的旱地構成進行對比分析，發現土地的坡度構成與旱地不完全一致。25°-35°土地面積最大，該坡度下的旱地面積占全市旱地總量17.00%，第1坡度級土地面積占全市的22.67%，旱地面積占全市的37.61%。由于巖溶區的坡耕地實施退耕還林工程，使得大部分坡度較大的旱地退耕成其他地類，全市> 15°的坡度范圍內，旱地面積隨坡度增大而小幅減少。

運用核密度分析發現安順市旱地地塊有如下集聚特征(圖2)，安順市北部峰叢洼地區域和南部山地峽谷區域旱地形成的較大規模高密度聚集區，具體為：平壩縣北部坡度平緩的片區，及鎮寧縣南部坡度大的片區；中部丘陵平地區域旱地形成較小規模高密度聚集區，具體為：西秀區與平壩縣的交界處、西秀區與普定縣的交界處、紫云縣中部和南部片區。

圖1 安順市坡度分級

圖2 安順市旱地核密度分布圖

3.2 旱地巖性分布特征

對安順市巖溶區與非巖溶區的旱地面積進行統計，分析巖溶區與非巖溶區旱地與坡度的關系及旱地分布差異。由表2可知，安順市旱地中，巖溶區旱地面積為1718.18 km2，占旱地總面積的78.13%，占耕地的比例為56.78%。非巖溶區中的旱地面積為480.84 km2，占旱地總面積的21.87%，占耕地的比例為65.32%。安順市旱地主要分布于巖溶區，非巖溶區旱地在耕地中的占比稍大于巖溶區。巖溶區旱地中，0°～ 5°的坡度范圍內的旱地面積最大，為716.71 km2，占巖溶區旱地總面積的41.71%。非巖溶區旱地主要分布于0°～ 5°、15°～ 25°和25°～ 35°三個坡度范圍內，面積分別為：120.98 km2、121.89 km2和133.03 km2。非巖溶區旱地在各坡度范圍內的構成情況與各坡度的土地構成情況相似。

表2 不同坡度等級的巖溶區與非巖溶區旱地面積(km2)

圖3 安順市巖溶區與非巖溶區旱地面積與坡度關系

從面積看，各坡度巖溶區旱地面積均大于非巖溶區旱地面積，受保水性影響，巖溶區耕地以旱地為主。從巖溶區與非巖溶區旱地與坡度的關系看(圖3)，在坡度<25°范圍內，巖溶區與非巖溶區旱地面積隨坡度變化一致，旱地面積占比均隨坡度的增加而急劇減少后緩慢增加。在坡度>25°范圍內, 巖溶區與非巖溶區旱地面積隨坡度變化剛好相反。非巖溶區旱地面積先隨坡度的增大而增加而后減少，而巖溶區旱地面積先隨坡度的增加而減少而后增加。

3.3 安順市旱地石漠化特征

3.3.1 石漠化與非石漠化旱地差異分析

安順市石漠化旱地面積為412.95 km2，占巖溶區旱地總面積的24.03%。從坡度構成看，石漠化旱地在第1、4、5、6四個坡度級的面積占比均達到20%以上，說明安順市石漠化旱地在平緩、緩坡與陡坡地帶均有分布。其中，坡度> 35°的第6坡度級旱地面積最大，為119.19 km2，占石漠化旱地總面積的28.86%。且平緩地帶石漠化旱地占比較大，僅次于坡度> 35°的陡坡地帶。而非石漠化旱地主要分布在第1坡度級，0°～ 5°坡度范圍內，面積為621.3 km2，占非石漠化旱地總面積的47.60%(表3)。

表3 安順市巖溶區不同坡度等級的石漠化與非石漠化旱地面積(km2)

圖4 安順市巖溶區石漠化與非石漠化旱地與坡度的關系

從面積看，各坡度石漠化旱地面積均小于非石漠化旱地面積。從石漠化與非石漠化旱地面積與坡度的關系看(圖4)，在坡度<25°范圍內，石漠化與非石漠化旱地面積隨坡度變化一致，并與巖溶區及非巖溶區旱地面積隨坡度變化一致，旱地面積均隨坡度的增加而急劇減少后緩慢增加，即在0°- 5°的坡度范圍內石漠化與非石漠化旱地面積均較大，這主要是由于0°- 5°的坡度范圍內更便于耕作，早期石漠化治理大多關注于坡耕地的整治，但該坡度范圍內的石漠化旱地也應引起重視。在坡度> 15°的區域，石漠化旱地的面積隨坡度的增加而增大，非石漠化旱地的面積隨坡度的增加而減小。

分別對安順市巖溶區石漠化旱地與非石漠化旱地的聚集情況進行分析發現(圖5和圖6)，安順市石漠化旱地分布廣而零散，高密度聚集規模小且分布零散，全市高、中等密度聚集片區在安順市中部呈現由北至南條帶狀分布。同時，平壩縣西北部和紫云縣東南部也有較大規模高、中等密度聚集片區。非石漠化旱地中有多個高等密度集聚片區連片分布于安順市北部，即西秀區和平壩縣與普定縣交界地區，安順市其他地區形成若干中等及低等密度片區即關嶺縣、紫云縣與鎮寧縣，這主要由于這三個縣的山地區占比均大于50%，山間平壩區占比均小于10%，故旱地斑塊較為破碎、分布較為零散。

圖5 安順市巖溶區石漠化旱地核密度分布圖

圖6 安順市巖溶區非石漠化旱地核密度分布圖

3.3.2 石漠化旱地分析

安順市石漠化中紫云縣石漠化旱地面積最大，為161.33 km2，平壩縣最小，為17.89 km2。分石漠化等級看，輕度石漠化旱地面積為262.89km2，占旱地總量的15.30%，中度石漠化旱地面積占旱地總量的6.17%，重度石漠化旱地面積占旱地總量的2.56%。由此可見，輕度石漠化旱地面積最大，占石漠化旱地比重最大，且分布廣泛，若不加以控制，極有可能進一步發展成更高的石漠化等級。綜上，全市紫云縣旱地石漠化發生率最高，平壩縣最低。旱地的輕度石漠化發生率最高，重度石漠化發生率最低。石漠化旱地面積隨石漠化等級的增加而減少(表4)。

表4 安順市不同等級石漠化旱地面積(km2)

分坡度看，安順市坡度> 5°的區域內，石漠化旱地發生率隨坡度的增加而增大，坡度> 35°的區域內旱地的石漠化發生率最高，為45.88%，紫云縣坡度>25°的旱地面積遠高于其他區縣，紫云縣石漠化發生率最高。綜上，坡度越大，旱地越容易發生石漠化。由表5可知，第1坡度級范圍內的石漠化旱地面積為95.41 km2，大于第4坡度級的石漠化旱地面積。因此，雖然第1坡度級的石漠化旱地發生率低，但安順市第1坡度級的旱地面積占比也較大，應該引起重視(表5)。

表5 安順市不同坡度下石漠化旱地

從各坡度級內石漠化等級構成看，各坡度級范圍內旱地的石漠化等級構成差異不大，均為輕度石漠化旱地>中度石漠化旱地>重度石漠化旱地，但隨著坡度增加，中強度石漠化比例增大，輕、中、強度石漠化旱地比例差距越來越小。從各石漠化程度內坡度構成看，輕度石漠化旱地隨坡度階梯變化不大，但隨石漠化等級的增加，坡度> 35°的旱地比例增大，即隨石漠化等級增加，第6坡度級旱地與其他坡度級旱地的比例差距越來越大(圖7)。

圖7 安順市不同坡度級下的旱地石漠化等級構成

各石漠化等級的旱地集聚特征如圖8所示，安順市輕度石漠化旱地高密度集聚區在各區縣均有分布，但集聚規模小。說明全市輕度石漠化旱地面積大、分布廣而分散。中度石漠化旱地高密度聚集區主要分布在安順市中部(西秀區與普定縣、鎮寧縣、紫云縣交界處)、紫云縣東南部，且聚集規模較輕度石漠化旱地集聚規模大。重度石漠化旱地高密度聚集區主要分布于西秀區西北部，鎮寧縣、紫云縣與西秀區交界處，及紫云縣東南部。集聚規模與中度石漠化旱地相似。說明中度和重度石漠化旱地面積雖較輕度石漠化旱地面積小，但具有明顯集聚特征，且二者集聚狀況相似。

圖8 安順市石漠化旱地核密度分布圖

4 結論

本文以安順市作為研究區域，運用空間疊加分析與核密度分析方法，從坡度與石漠化等級角度，發現安順市旱地的石漠化具有如下特征：

(1)安順市旱地總面積為2199.02 km2，主要分布在巖溶區，占旱地總面積的78.13%，各坡度級巖溶區旱地面積均大于非巖溶區，其中0°- 5°的坡度范圍內的面積最大，占旱地總面積的37.61%，且在東北部和西南部分布最為密集。

(2)安順市石漠化旱地面積為412.95 km2，占巖溶區旱地總面積的24.03%。在平緩、緩坡與陡坡地帶均有分布。且平緩地帶石漠化旱地占比較大，僅次于坡度> 35°的陡坡地帶。在坡度> 15°的區域，石漠化旱地的面積隨坡度的增加而增大，非石漠化旱地的面積隨坡度的增加而減小。全市石漠化旱地密集分布在安順市中部，呈現由北至南的條帶狀。

(3)安順市石漠化旱地中，石漠化旱地面積隨石漠化等級的增加而減少。輕度石漠化有262.89km2，重度石漠化旱地有44.03 km2。各坡度級范圍內旱地的石漠化等級構成差異不大，均為輕度石漠化旱地>中度石漠化旱地>重度石漠化旱地。但隨著坡度增加，中強度石漠化比例增大，隨坡度> 35°的旱地比例增大，輕、中、強度石漠化旱地比例差距越來越小，說明隨著坡度等級增加，旱地發生高等級石漠化風險增強，安順市應對> 25°的旱地加強退耕還林治理。