氣象因素對喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)的探討

黃 捷 林金紅

（廣西百色平果市氣象局 廣西平果 531499）

引言

據(jù)統(tǒng)計，中國喀斯特地貌特色明顯，占地約54 萬hm2，集中在云貴高原為核心的西南地區(qū)。這一地區(qū)生物多樣性特征明顯，景觀種類多而復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)極為脆弱。近年來，為與民眾日益增長的物質(zhì)需求相適應(yīng)，過度開發(fā)與利用資源現(xiàn)象日益凸顯，不僅嚴重破壞了喀斯特生態(tài)環(huán)境，還加劇了石漠化現(xiàn)象。

隨著全球氣候變化影響，陸地生態(tài)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)也發(fā)生了一定程度的改變。就喀斯特山區(qū)而言，氣候因素是導(dǎo)致石漠化現(xiàn)象日益加劇的一項重要原因。氣候因素對地表水量均衡化有既定的影響，通過溫濕度、降水等控制土層蒸騰、滲入情況，讓地面土層始終保持干燥濕潤，表面土壤通過動態(tài)改變，土層水能特性明顯降低、水中養(yǎng)分無法正常遷移、土壤侵蝕加劇，最終導(dǎo)致喀斯特山區(qū)石漠化。近年來，隨著全球氣候異常變化，廣西壯族自治區(qū)平果市地表水熱環(huán)境發(fā)生明顯改變，同時極端氣候事件也愈演愈烈，由此對喀斯特石漠化生態(tài)修復(fù)帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。基于此，本文重點探討了廣西壯族自治區(qū)平果市氣象因素與氣象災(zāi)害對喀斯特石漠化生態(tài)修復(fù)的影響，并在此基礎(chǔ)上提出幾點生態(tài)修復(fù)措施，以期能為做好喀斯特山區(qū)石漠化治理工作提供幫助，確保當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)治理效率、帶動地區(qū)社會經(jīng)濟的良性循環(huán)等。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

平果市（縣級市）位于廣西壯族自治區(qū)百色市，地處東經(jīng)107°53′～108°18′及北緯23°12′～23°54′之間，總面積為2485km2。境內(nèi)地貌主要由喀斯特巖構(gòu)成，隸屬于高溫多雨亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有氣候宜人、雨量充沛、光照充足等特點。據(jù)統(tǒng)計,該地區(qū)歷年年平均氣溫為22.3℃，年平均降水量為1321.8mm，主要集中在每年的6～9 月份，無霜期超過345d。平果市低層主要巖石為硅質(zhì)灰?guī)r與純石灰?guī)r，地區(qū)內(nèi)部巖石裸露、石漠化現(xiàn)象較為嚴重且生態(tài)環(huán)境較為脆弱[1]。經(jīng)過巖石風(fēng)化而成的土地非常稀薄，再加上對土地資源的不合理利用，導(dǎo)致該地區(qū)石漠化現(xiàn)象愈加嚴峻。

1.2 研究資料與方法

本文選用廣西壯族自治區(qū)平果市近30 年（1992～2021 年）的溫度與降水觀測資料作為研究對象，重點采用線性趨勢分析法探討了這一地區(qū)氣象要素特征、探討了平果市氣象要素與多發(fā)氣象災(zāi)害對喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)的影響。

2 平果市氣象要素

2.1 氣象要素特征分析

據(jù)統(tǒng)計，近30 年（1992～2021 年）來廣西壯族自治區(qū)平果市年平均氣溫、年降水量、年相對濕度與平均風(fēng)速分別為22.3℃、1318.7mm、77.1%與1.4m/s，各種氣象要素的變化趨勢如圖1 所示。1992～2021 年廣西壯族自治區(qū)平果市除相對濕度呈下降趨勢外，其他3 種氣象要素均呈不同程度的增加趨勢，其中溫度、降水量與風(fēng)速的增加速率依次為0.348℃/10a、6.319mm/10a 與0.206m/s/10a，相對濕度的減少速率為-0.928%/10a。對比可見，降水量的變化趨勢最為顯著，相對濕度次之，而風(fēng)速的變化速率相對平緩[2]。

圖1 1992～2021 年廣西壯族自治區(qū)平果市各氣象要素變化圖

2.2 多發(fā)氣象災(zāi)害分析

近年來，隨著全球氣候異常變化，廣西壯族自治區(qū)平果市各種各樣的氣象災(zāi)害也頻發(fā)，主要包括干旱與暴雨災(zāi)害等。據(jù)統(tǒng)計，1992～2021 年廣西壯族自治區(qū)平果市累計出現(xiàn)干旱與暴雨日數(shù)分別為1849d 與157d。近30 年來，平果市年干旱日數(shù)與暴雨日數(shù)均呈不同程度的下降趨勢，其下降速率分別為-9.893d/10a 與-0.238d/10a[3]，詳見圖2。由此可見，干旱日數(shù)的下降趨勢較為顯著，而暴雨日數(shù)相對平緩。

圖2 1992～2021 年廣西平果市多發(fā)氣象災(zāi)害統(tǒng)計圖

3 喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)氣象因素影響研究

喀斯特地貌形成于土壤結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、土壤C層缺失、植被系統(tǒng)脆弱的生態(tài)環(huán)境當(dāng)中，高溫多雨亞熱帶季風(fēng)氣候條件為其提供了良好的侵蝕條件。因此，喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)會受到人為干擾、地表土壤系統(tǒng)、氣象條件等諸多因素的影響。就氣象條件而言，其主要通過氣溫、降水、日照時數(shù)等氣象因素影響產(chǎn)生石漠化的外圍環(huán)境，以氣溫、降水對其影響最為突出，而且對干擾石漠化生態(tài)修復(fù)起到一定的主導(dǎo)影響[4]。

3.1 氣象因素對石漠化生態(tài)修復(fù)的影響

3.1.1 影響物種選擇

植物逆向演替與消亡導(dǎo)致出現(xiàn)喀斯特山區(qū)石漠化現(xiàn)象，因此喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)過程中物種的選擇與人工生物恢復(fù)措施的效果密切相關(guān)。在喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)物種選擇時，應(yīng)當(dāng)綜合考慮植被的耐旱、適生、偏堿、喜鈣等特性，通過設(shè)置重復(fù)種植試驗以確定適宜的物種。實驗發(fā)現(xiàn)，適宜喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)物種大多數(shù)都為鄉(xiāng)土樹種，這一類樹種對小生境的適應(yīng)性較強，氣象因素對其影響影響相對比較小[5]。

就喀斯特山區(qū)而言，其地表空間呈現(xiàn)出“二元三維”的特征，在這一空間結(jié)構(gòu)的影響下，這一地區(qū)地質(zhì)性干旱環(huán)境較為脆弱，干旱嚴重影響了該地區(qū)植物的正常生存，同時也是石漠化物種選擇的一項重要依據(jù)。當(dāng)前，學(xué)術(shù)界出現(xiàn)了眾多有關(guān)氣候因素對石漠化生態(tài)修復(fù)物種選擇的理論研究，其中在干旱脅迫適應(yīng)性方面的研究最為廣泛，主要包括種子萌發(fā)、水分利用率、蒸騰與光合影響差異等[6]。但近些年來，隨著干旱發(fā)生頻率及其程度的變化，某些物種的抗旱特性必然會發(fā)生一定程度的改變。另外，也有學(xué)者分析了廣東省3 種常見石漠化造林樹種的耗水與光合特性后得出在干旱脅迫條件不同的情況下，其日平均耗水速率也有所不同，在干旱較輕或正常情況下楓香的抗旱能力比較強，然而當(dāng)干旱程度較為嚴重時浙江省的潤楠抗旱能力最佳[7]。

由于喀斯特山區(qū)氣溫、降水、日照時數(shù)等資料存在著一定的垂直差異，其存在的生境異質(zhì)性將對植被演替起到主導(dǎo)影響。如果與自然環(huán)境當(dāng)中的各項氣象要素脫離，則雖然選種優(yōu)良樹種，但是也極易引起二次破壞生境。因此，喀斯特山區(qū)陰坡、陽坡與頂部等地區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)必須與溫度、降水量、日照時數(shù)等氣象因素相結(jié)合選擇適宜的物種。

3.1.2 影響石漠化生態(tài)修復(fù)

1992～2021 年，廣西壯族自治區(qū)平果市氣候整體呈暖干化的變化趨勢，溫度、降水量略微增加，干旱發(fā)生頻率較高，導(dǎo)致石漠化面積顯著增加，嚴重破壞了生物治理成果。眾多研究表明，人為因素是廣西壯族自治區(qū)平果市喀斯特山區(qū)石漠化快速增加的一項主要因素，氣候因素次之，2 種因素對石漠化的影響貢獻率依次為64.115%與23.355%。另外，短時期內(nèi)氣候變化對石漠化生態(tài)修復(fù)的影響較小，從長遠角度而言，平果市位于喀斯特地貌區(qū)，其特有的地質(zhì)條件與氣候背景為石漠化生態(tài)修復(fù)帶來了特定的挑戰(zhàn)，因此為了實現(xiàn)高效的生態(tài)修復(fù)，必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料進行細致的分析。

隨著氣候變化的影響，平果市的氣溫、降水等氣象因子也在發(fā)生變化，這無疑會影響到植被的生長與分布，為了應(yīng)對這一問題，平果市在進行石漠化生態(tài)修復(fù)時，特別注重選擇耐貧瘠、生長力頑強的巖生性灌草，這類植物在惡劣的環(huán)境下也能生存并繁衍，它們的根系發(fā)達，能有效地固定土壤，減少水土流失，同時這些巖生性灌草還有較強的抗逆性，能夠適應(yīng)不同的氣候條件，確保在不同的季節(jié)都能正常生長。選擇這樣的植物進行生態(tài)修復(fù)，不僅可以提高植被的成活率和覆蓋率，還能有效地阻止石漠化的進一步加劇，隨著這些灌草的生長繁衍，它們的根系也會進一步固定土壤，減少雨水沖刷帶來的土壤流失，長此下去這些植物也會逐漸形成一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，促進其他生物的繁衍，從而實現(xiàn)整個區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)。但為了恢復(fù)整個區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，平果市還需加強對這些巖生性灌草的研究與培育，確保它們能在當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境下發(fā)揮出最大的生態(tài)效益，以及加強對公眾的宣傳與教育，鼓勵他們參與到生態(tài)修復(fù)的工作中來，共同為平果市的生態(tài)環(huán)境做出貢獻[8]。

3.2 氣象因素對石漠化工程治理的影響

氣象元素對石漠化項目整治策略的影響比較獨特，并且和降雨量聯(lián)系緊密，通常體現(xiàn)在估測地表產(chǎn)流最大值上。廣西壯族自治區(qū)平果市喀斯特山區(qū)被亞熱帶季風(fēng)環(huán)境所影響，年降水量較多且主要集中在夏季，產(chǎn)流高峰也出現(xiàn)在這一時期，而且各地區(qū)之間存在著明顯差異。因此，對極端氣象災(zāi)害、最大降雨量等可能出現(xiàn)的潛在威脅進行評估，能使平果市喀斯特山區(qū)石漠化治理工程措施設(shè)計的合理性與科學(xué)性顯著提升[9]。

3.3 氣象因素對石漠化耕作措施的影響

近年來，隨著喀斯特山區(qū)人地矛盾的日益凸顯、耕地資源的顯著減少，再加上濫砍濫伐、毀林開荒等導(dǎo)致我國喀斯特山區(qū)石漠化現(xiàn)象越來越明顯。目前，我國對喀斯特山區(qū)石漠化的治理雖取得了一定的成效，但卻無法從本質(zhì)上解決廣大民眾收入增長與糧食安全的矛盾。因而，受保護田地和石漠化整治策略的限制，氣象元素在石漠化生態(tài)修復(fù)階段的關(guān)鍵功能與重要性也逐漸體現(xiàn)出來。立體農(nóng)業(yè)是本地區(qū)水文、氣象、人文、植物等元素融合，有效分配資源。

3.4 氣象因素對石漠化整治策略的影響

喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)是復(fù)雜且科學(xué)的工程，不能一蹴而就，因此采取有效措施恢復(fù)喀斯特山區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)已變得非常迫切。目前，國家與相關(guān)部門據(jù)此制定了眾多政策法規(guī)，為高效開展石漠化生態(tài)修復(fù)工作提供了有利保障。就氣候變化角度而言，生態(tài)移民、能源替代等政策法規(guī)與石漠化生態(tài)修復(fù)密切相關(guān)，以期能夠通過改善以往薪碳能源結(jié)構(gòu)、美化生態(tài)環(huán)境、增大碳匯、縮減溫室二氧化碳來改變當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境。

4 喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)措施

4.1 共同修復(fù)系統(tǒng)治理

喀斯特山區(qū)石漠化是一種嚴重的生態(tài)環(huán)境問題，共同修復(fù)系統(tǒng)治理是有效的解決方式之一。共同修復(fù)系統(tǒng)治理強調(diào)多元主體參與，綜合運用多種措施，以全局和長期的視角來進行生態(tài)修復(fù)，但需要構(gòu)建政府、專家、企業(yè)、社區(qū)等多元主體的協(xié)同機制。在這個協(xié)同機制中，政府應(yīng)發(fā)揮主導(dǎo)作用，制定和執(zhí)行相關(guān)政策，提供資金和技術(shù)支持，專家團隊負責(zé)研究和提出科學(xué)的修復(fù)方案，企業(yè)進行具體的實施工作，社區(qū)則參與監(jiān)督和評估。另外，還應(yīng)注重生物措施與工程措施的結(jié)合，選擇適應(yīng)喀斯特環(huán)境的植物進行種植，增加植被覆蓋，提高土壤保水能力，并通過建設(shè)水保設(shè)施、配置灌溉系統(tǒng)等方式，改善水分條件，為植物生長創(chuàng)造良好環(huán)境。因此，在治理過程中，不僅要關(guān)注石漠化地區(qū)本身，還要關(guān)注其與周邊生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系，通過恢復(fù)和保護生態(tài)廊道，促進不同生態(tài)系統(tǒng)之間的物質(zhì)循環(huán)和能量流動，提高整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抵抗力。同時，也可在此基礎(chǔ)上，利用各種渠道和方式，普及石漠化治理的重要性和方法，提高公眾的環(huán)保意識和參與度，鼓勵和支持公眾參與治理活動，形成全民共建共享的良好氛圍[10]。

4.2 自然修復(fù)人工撫育

生態(tài)脆弱區(qū)往往采取封禁治理的方式開展生態(tài)修復(fù)，平果市喀斯特山區(qū)進行封山之后，其生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了顯著改變。而在喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)的措施中，自然修復(fù)與人工撫育相結(jié)合被證明是一種有效的方式。其中，自然修復(fù)主要依賴于生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力，而人工撫育則通過人類的介入，加速和引導(dǎo)這一恢復(fù)過程，保護和恢復(fù)植被，特別是適應(yīng)喀斯特環(huán)境的鄉(xiāng)土植物，它們具有更強的生命力和適應(yīng)性，因而可在適宜的地段，引入一些抗逆性強、經(jīng)濟價值高的植物，但要避免外來物種的入侵，同時也可對土壤添加有機質(zhì)、調(diào)整pH 等進行改良，促進土壤微生物的活動和植物的生長；借助人工撫育措施，定期修剪、除草、補植等可以進一步鞏固和加速生態(tài)恢復(fù)的效果，但為了維護修復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)，還應(yīng)加強對人為活動和自然災(zāi)害的防控，避免再次破壞。

4.3 監(jiān)測執(zhí)法力求到位

在喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)的過程中，監(jiān)測執(zhí)法力求到位是確保治理效果、防止生態(tài)環(huán)境進一步惡化的關(guān)鍵，因此為了實現(xiàn)這一目標，必須得有一套嚴格的監(jiān)測執(zhí)法體系作為支撐。相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強對工程效果的評估，定期針對石漠化生態(tài)修復(fù)的地區(qū)開展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及系統(tǒng)情況評價等，同時利用先進的技術(shù)手段，如遙感衛(wèi)星、無人機等，對石漠化區(qū)域進行實時、全面的監(jiān)測，及時掌握生態(tài)環(huán)境的變化情況，并在關(guān)鍵區(qū)域和敏感點設(shè)置地面觀測站，以便更精確地掌握生態(tài)修復(fù)的進程和效果，以及依法嚴厲打擊任何破壞生態(tài)環(huán)境、違法開采等行為。這不僅包括罰款、沒收違法所得等經(jīng)濟處罰，必要時還應(yīng)追究刑事責(zé)任。力爭通過嚴格執(zhí)法，形成有效的威懾力，防止違法行為的發(fā)生。此外，也應(yīng)及時向社會公布執(zhí)法信息，接受公眾監(jiān)督。對于重大案件，邀請媒體和公眾參與旁聽，增加執(zhí)法的公信力；建立舉報獎勵制度，鼓勵公眾積極參與生態(tài)環(huán)境保護，提高執(zhí)法人員的專業(yè)素質(zhì)和執(zhí)法能力，確保他們能夠準確識別違法行為；采取有效的執(zhí)法措施，加強執(zhí)法人員的廉潔自律教育，防止他們受到利益誘惑，確保執(zhí)法的公正性和權(quán)威性[11]。

結(jié)語

綜上所述，對研究地區(qū)的喀斯特山區(qū)石漠化情況的解讀，并參考歷史氣象數(shù)據(jù)，給出了喀斯特山區(qū)石漠化空間分布主要被下伏地層巖石特征限制的觀點，以期能為喀斯特山區(qū)石漠化生態(tài)修復(fù)起到參考價值。