中國南方喀斯特石漠化環境農業節水技術研究綜述

倪志揚 熊康寧

摘 要：中國南方喀斯特石漠化土層瘠薄，工程性缺水問題嚴重，嚴重影響了喀斯特地區的農業生產與生態環境，因此喀斯特石漠化地區的農業節水技術研究變得越發重要。文章綜述了中國南方喀斯特地區農業節水技術的研究現狀，農業節水技術與喀斯特石漠化環境特點的耦合關系，以及喀斯特石漠化環境下農業節水技術的發展方向。以期為喀斯特石漠化地區的生態環境保護與區域經濟發展提供理論依據。

關鍵詞：喀斯特;石漠化;農業節水

喀斯特（Karst）是一種廣泛分布的，由水對可溶性巖石的溶蝕作用造成的，具有地表地下二元結構[1-2]，地下水豐沛卻難以利用，地表水嚴重缺乏。喀斯特石漠化環境土層薄，土壤蓄水能力低，生物覆蓋率小，生態穩定性差，對人類活動干擾的抵抗能力低下[3]，是一種缺乏恢復能力的非地帶性脆弱生態帶。中國南方喀斯特區面積超過55*104km2，是世界上面積最大，景觀最復雜多變的喀斯特生態脆弱區，包含以黔為中心的，桂、滇、川、渝、湘、鄂、粵等八省（區、市）的部分地區[4-5]。喀斯特石漠化地區具有自然和生態的脆弱性[6]，加之長期不合理的人類活動影響，導致土地嚴重退化，水土流失加劇，生態經濟環境受創等諸多問題。喀斯特石漠化地區由于基巖裸露率高、土壤瘠薄和具有地表地下的二元地質結構，降雨在短時間內通過裂隙滲入地下水網，所以經常出現地質性干旱，發展農業節水技術是促進中國南方喀斯特生態環境修復和社會經濟發展的有效途徑。

一、理論研究

（一）農業節水技術與喀斯特石漠化地區的耦合

喀斯特山地巖性特殊，水動力條件相比于其他地形強度較大，且地質構造具有“二元性”的特點，構成復雜，這導致了喀斯特山區的地域景觀具有明顯的垂直分異，縱向發育強烈。中國南方喀斯特區內降雨豐富（多年平均降雨量900ml～1300ml），但由于地形崎嶇破碎及生態環境的嚴重退化，目前區域內輕度以上石漠化面積已占總土地面積的27.88%，地表保水能力低下，降雨會很快沿漏斗、落水洞、裂隙等滲入地下。這導致了喀斯特地區特有的降水豐沛與農業缺水同時存在的罕見現象，即喀斯特干旱現象。喀斯特石漠化山區，絕大部分的降雨量（70%-80%）會經由水土漏失現象進入地下河網或者深切河谷中，可利用的水資源少于20%。另外喀斯特石漠化山區人員土地分布分散，土層瘠薄，存水能力差，這導致喀斯特石漠化山區難以與集中供水工程相適應，經濟效益差，難以回收成本。大部分傳統農業節水技術難以在喀斯特石漠化地區獲取足夠經濟效益，需進一步推進新型節水灌溉技術在喀斯特石漠化地區的運用。

（二）石漠化地區的農業節水工程需開發多種水分來源

喀斯特石漠化地區水分豐沛，降雨時間長，在減少農業用水消耗，提升農業灌溉效率的同時，也需要注意開發利用自然存水與增加人工存水。喀斯特山區的自然存水多指可利用的、埋藏深度較淺的喀斯特管道水與地下淺層水，喀斯特淺層水自然具有良好的存水能力，便于開發利用，工程造價低廉，對于喀斯特石漠化地區的工程性缺水問題是一條良好的解決思路。

增加人工存水指是喀斯特石漠化山區根據自身獨特的地質、地貌與水文條件，綜合考慮農業生產與人員分布的情況，需要因地制宜地為當地群眾提供成本低廉的，可承受的分散型供水系統。開發以村、組、戶為基本單元的儲水，用水模式。

二、技術研發

（一）面向作物系數的微滴灌技術

相對于傳統的地面灌溉與較先進的噴灌，作為局部有限灌溉的滴灌，作物蒸騰作用大，地面土壤蒸發量較小，有效減少了水分損失，提高了水分利用效率。當前我國關于田間滴灌系統耗水規律的測定多為蒸滲儀法和水量平衡法。

對于不同氣候、作物條件下滴灌的作物系數，我國已取得多項成果，如極端干旱條件下水肥耦合對作物系數影響、沙漠綠洲異常氣候的有效積溫對作物系數的影響等。當前隨著對作物蒸騰耗水規律與調控機理的深入認識，在越來越成熟的精確監測方法的輔助下，針對多種經濟作物的水分脅迫與非充分灌溉的研究日益增多，成為了當前的主要研究方向。

（二）構建了混農林業種植技術

混農林業技術是從屬于水土綜合整治中的生物技術，對于喀斯特石漠化山區，混農林業能作為一種措施對石漠化進行修復，增加土壤的存水能力，同時根據石漠化等級的不同，需進行針對性的林-糧-草綜合配置。例如，隨著石漠化等級的上升，高大喬木在混農林的比重應逐漸下降，逐步過渡為以灌木+草本植物為主的混農林模式，還需要注重植物之間的相性，如根深植物與根淺植物、喜陰植物與喜陽植物的搭配。

三、監測評價

（一）石漠化等級監測評價體系

喀斯特石漠化地區因其具有不同的自然環境與人類活動，例如土壤、氣候、水文、植被和農牧業發展模式，致使石漠化的發展具有非一致性。故需要實時的，動態的進行石漠化等級的監測，現在石漠化監測主要是通過高精度遙感圖像與實地考核相結合的方式，根據裸露巖石的比例將石漠化劃分為潛在、輕度、中度、強度和極強度五個等級。

（二）農業節水工程綜合效益評價體系

我國于上世紀80年代開始進行農業節水項目的效益綜合評價，發展速度較快，但在綜合性的經濟效益、生態環境影響與社會影響評價方面尚有不足。近年來面向農業節水工程的評價體系逐步健全，從僅考慮自然環境與作物屬性的灌區效益指標體系，到提出針對農業節水灌溉的多層次綜合評價方法，到充分考慮人為因素與社會經濟因素的科學管理評價體系，現在已接近國外先進水平。針對農業節水灌溉項目的效益評價，經歷了從大尺度到小尺度，再由小尺度到大尺度、從定向分析到定量分析、從手動分析到自動分析的轉化。

四、石漠化地區農業節水的展望

（一）農業節水灌溉要與清潔能源相適應

石漠化地區人員分散，耕地破碎，基礎建設較為落后，難以獲取傳統農業節水灌溉所需要的穩定能源供給。清潔能源（太陽能、風能、水能）的應用，較好的解決了石漠化地區農業節水灌溉的問題，目前國內對于清潔能源在農業節水灌溉方面的應用較為單一，技術也相對落后，對于清潔能源在新型農業節水技術的應用也較為缺乏（微滴灌、自動噴灌、覆膜灌溉等）。因此，提升農業節水技術與清潔能源的耦合度，已經成為了當前熱門的發展方向。

（二）加深農田尺度節水效應評價

微滴灌等新型農業節水技術能有效減少土壤蒸發和水分滲漏，但我國對微滴灌技術的評價多為小區尺度。隨著微滴灌技術的進一步推廣，如何在針對農田尺度的條件下，定量闡釋微灌條件下土壤蒸發、作物蒸騰、深層滲漏面的，面向實用農業的微滴灌節水效益評價，已經成為了一個熱門的科學問題。

（三）節水灌溉工程要注重環境效益的影響

不合理的灌溉會對農田造成不良影響，石漠化地區土壤貧瘠，土層薄，更容易受到不合理農業節水灌溉的傷害。例如，水肥復合滴灌在減少農業用水，減少土壤蒸發的同時，會讓土壤板結的速度加快，并出現積鹽等問題。

結語：研究石漠化環境下農田生態環境與農業節水工程等的相互影響機理，提出安全、高效的節水灌溉管理措施對推動農業節水灌溉的可持續發展具有重要意義。

參考文獻

[1] 楊明德.論喀斯特地貌地域結構及其環境效應[A].貴州喀斯特環境研究[C].貴陽：貴州人民出版社，1998.

[2] 喀斯特：奇峰異洞的世界[M].廣東：暨南大學出版社，2000.

[3] 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（2）：811-820.

[4] 熊康寧，陳起偉.基于生態綜合治理的石漠化演變規律與趨勢討論[J].中國巖溶，2010，29（3）：267-273.

[5] 熊康寧，池永寬.中國南方喀斯特生態系統面臨的問題及對策[J].生態經濟，2015，31（1）：23-30.

[6] 熊康寧，李晉，龍明忠.典型喀斯特石漠化治理區水土流失特征與關鍵問題[J].地理學報，2012，67（7）：878-888.