喀斯特地區石漠化綜合治理研究

［關鍵詞］ 石漠化；治理技術；模式；喀斯特地區

［摘要］ 石漠化是喀斯特地區生態環境最突出的問題，嚴重制約著經濟社會的發展，威脅著人類生存空間。近年來，通過一系列工程項目的實施，我國石漠化面積持續減少，生態環境持續改善。通過闡明人為干擾下喀斯特地區生態系統退化及恢復機制，梳理總結現有石漠化治理技術和模式，聚焦石漠化治理面臨的治理成效鞏固難、可持續性差、治理技術與模式缺乏區域針對性、植被群落穩定性欠佳等問題，提出未來喀斯特地區石漠化治理應轉變觀念、推進標準研究制定、探索多元化投融資機制等建議。

［中圖分類號］ S157.2[文獻標識碼] ADOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.04.014

［引用格式］ 崔靜，溫慶忠，黃佳健.喀斯特地區石漠化綜合治理研究[J].中國水土保持，2024（4）：49-52.

我國喀斯特地區面積約占國土面積的1/3，其中西南地區是全球三大喀斯特集中分布區之一，存在峰林、峰叢、洼地、峽谷等地貌[1]。地形地貌的特殊性決定了喀斯特地區生態系統的脆弱性，在自然環境和人為活動影響下容易引起植被破壞、水土流失，致使基巖大面積裸露或地表石礫堆積，進而導致喀斯特地區土地退化，石漠化問題突出。石漠化不僅帶來水土流失加劇、旱澇災害頻發、土壤肥力下降、生物多樣性降低甚至喪失等生態問題，還造成人口貧困、經濟落后等一系列社會經濟問題，已成為中國西南地區生態環境最突出的問題，嚴重制約著經濟社會的發展，威脅著人類生存空間[2]。為改善喀斯特地區生態環境，促進經濟社會可持續發展，自20世紀80年代以來，我國先后實施了防護林建設、天然林保護、退耕還林還草等林業重點生態工程，易地扶貧搬遷項目，石漠化綜合治理工程、坡耕地水土流失綜合治理試點工程等一系列水土保持重點工程項目，對喀斯特地區石漠化進行多方位的治理，生態保護修復工作取得了一定成效[3]。調查結果顯示，2005—2016年，喀斯特地區石漠化面積減少了30%；2016—2021年，石漠化發生率下降7.36%，石漠化土地面積持續縮減、林草植被狀況持續向好，植被覆蓋顯著增加[4]。然而，石漠化治理任務依然艱巨，第四次石漠化調查結果顯示，我國仍有722.32萬hm2石漠化土地尚需治理。從黨的十八大首次把生態文明建設納入“五位一體”總體布局，到黨的二十大提出“推動綠色發展，促進人與自然和諧共生”“必須牢固樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，站在人與自然和諧共生的高度謀劃發展”，對生態文明建設提出了更高要求。新形勢下，急需闡明人為干擾下喀斯特地區生態系統退化及恢復機理，梳理總結喀斯特地區石漠化生態修復技術和模式，為喀斯特地區生態文明建設和可持續發展提供理論支撐。

1生態系統退化及恢復機理喀斯特地貌因其復雜的地表、地下二元三維結構導致保水固土能力差、水土漏失嚴重，地表-地下過程耦合對人為干擾的響應也更為敏感。人為干擾導致土壤團聚體結構被破壞，抗侵蝕和保持養分能力顯著降低[5]；人為干擾下的植被破壞影響了土壤-植被系統的物質和能量平衡，產生逆向演替，水土流失加劇，特別是將灌叢人為開墾為耕地后，喀斯特石灰土表層有機碳更易流失，進一步加劇了地表侵蝕產沙及土壤的垂直漏失；而地表土壤的侵蝕，落水洞或豎井等垂直管道上覆土的塌陷導致泥沙直接進入開放裂隙、落水洞等地下通道，土壤沿未開放的具有突變界面的張性節理裂隙流失以及地下水侵蝕裂隙填充土壤導致坡地土壤整體蠕移-坍塌是喀斯特地區土壤地表流失、地下漏失的主要途徑。人為干擾下喀斯特地區石漠化導致土壤微生物生物量降低和群落結構改變，物種和功能多樣性下降，土壤動物的個體密度和類群數降低，影響枯落物分解和養分循環進程。近年來，一系列生態工程的實施加快了喀斯特地區植被的恢復速率，提高了生態系統服務價值，顯著拓寬了農民增收致富渠道。石漠化治理工程的開展要結合地方實際，因地制宜布設，既要權衡不同生態系統服務功能之間的關系，又要考慮地方經濟社會的發展。

2石漠化治理技術喀斯特地區石漠化治理的主要技術包括工程技術、生物技術、耕作技術等[6]，以下分別闡述不同治理技術的研究現狀和作用機理。

2.1工程技術陡坡開墾是造成喀斯特地區石漠化發育的主要原因之一[7]，由土壤流失導致的土地石質化是喀斯特山地石漠化的核心[8]。西南喀斯特地區碳酸鹽巖連續分布、成土速率低、土壤總量少、允許土壤流失量小，在坡耕地上開展耕作不僅破壞了土壤的肥力、抗侵蝕性、顆粒組成、水穩性團聚體及地表植被等[9]，還加速了土壤地表、地下流失和生物流失，間接驅動坡地石質化[10]?；谶@種情況，坡改梯在喀斯特地區石漠化治理中應用范圍非常廣。實施坡改梯工程，能有效降低土壤侵蝕強度、增加入滲、提高土壤含水量[11]，不僅能保護石漠化地區珍貴的土壤資源， 崔靜等：喀斯特地區石漠化綜合治理研究而且能大幅度增加耕地糧食產量，有效促進石漠化山區糧食與生態的協調可持續發展[12]?？λ固氐貐^水資源相對豐富[13]，但地質地貌特殊，地表地下雙層空間結構發育顯著，導致水源漏失、深埋，形成“土在樓上、水在樓下”水土資源不配套的基本格局[14]，可利用的水資源不足，造成工程性缺水[15]。因此，統籌好石漠化地區水資源開發利用是非常必要的。研究表明，集雨工程建設能夠集蓄雨水，緩解石漠化地區灌溉缺水現狀，在喀斯特水資源利用與應對干旱方面有很高的實用性[16-17]。同時，在有效攔截地表徑流的基礎上，通過利用提取水技術、引蓄水技術等，輔以必要的農業節水灌溉技術，如噴灌、滴灌等，既能緩解灌溉缺水現狀，又能解決工程性缺水問題。在喀斯特地區實施能源工程如沼氣池、太陽能及其他節能工程等，可以通過減少農村家庭因燃料缺乏而過度樵采造成的植被破壞，達到抑制石漠化形成和發展的作用。

2.2耕作技術不合理耕作會引發水土流失，造成環境惡化、地力衰退、生態破壞及自然災害加重等惡性后果[18]。改進耕作方式、調整種植模式、開展土壤改良等是喀斯特地區石漠化治理常用的耕作技術。相較于傳統耕作，免耕覆蓋、橫坡耕作、聚壟耕作是常用的保護性耕作措施[6]。衣明圣等[19]研究表明，保護性耕作模式（免耕覆蓋）與傳統耕作模式（深松覆蓋、傳統耕作）相比，免耕覆蓋下作物產量比深松覆蓋、傳統耕作顯著增高，增產率分別達14.63%和5.07%，且土壤表層中有機質、全氮、速效氮等的含量也顯著高于深松覆蓋、傳統耕作。農作物秸稈富含有機物質和氮、磷、鉀等營養元素，將其覆蓋還田，可提高土壤有機質、氮、磷和鉀等養分含量，增強土壤水分的保蓄能力，減少水土流失，增加作物產量等[20]，已成為農業生產中普遍采取的耕作處理方式[21]。潘焰菲等[22]的研究表明，秸稈覆蓋度在50%時能顯著減少地表侵蝕量，主要原因是秸稈覆蓋顯著增大了地表粗糙度，減緩了地表徑流，降低了徑流轉化為侵蝕動力源的可能。少耕加秸稈覆蓋也是改善石漠化土壤環境質量切實可行的保護性耕作措施[23]，通過提高土壤有機質及全氮含量，降低土壤密度，增加土壤孔隙度，提高土壤蓄水量等，達到作物增產的效果，比習慣性耕作處理提高作物產量4.7%～5.3%。橫坡耕作可改善土壤理化性質、提升土壤質量、減少水土流失[24]。與傳統的順坡耕作相比，橫坡耕作顯著減少了N、P等土壤養分的流失［25］。保護性耕作措施下不同耕作技術的水土保持效益不盡相同，大致呈生物覆蓋＞橫坡耕作＞順坡耕作。單純依靠某一種耕作技術并不能杜絕水土流失，左長清等[26]通過研究紅壤坡地果園不同耕作措施的水土保持效應發現，橫坡耕作仍有1 550.45 t/（km2·a）流失量，超過南方容許流失量500 t/（km2·a）標準。要從根本上控制水土流失，還需要組合多種措施。

2.3生物技術植被恢復可以改變土壤的物理、化學、生物屬性，并使土壤結構、養分和微生物狀況向好的方向發展[27]，是喀斯特地區石漠化山地生態恢復、水土流失防治的有效措施。封山育林、人工造林、退耕還林還草、生物結皮等是喀斯特地區石漠化治理主要的生物技術，其中封山育林最直接、最有效。在長期的自然封育下，植被能夠依靠僅有的石縫土頑強生長，生長出來的根系可以直接利用各種裂隙在巖層中形成巨大的生態空間來滿足生長繁殖等自身需求，進而實現自我更新演替，形成復合的植物群落[28]。植樹造林等人工措施很難使植被在巖石表層直接生長起來，實現生態系統自然演替過程非常困難且漫長，與自然恢復的天然林相比，形成的人工林在植被群落的穩定性、生物多樣性、生態服務功能等方面均處于劣勢，因此在喀斯特地區石漠化治理中自然恢復要優于人工措施。然而，因自然恢復周期較長，故為加快石漠化治理，實踐中通常會選擇鄉土樹草種，采用人工造林、補植、種草等措施來加速植被恢復速率，推動植被正向演替[29]。喀斯特地區因缺少植被保護，故表層土壤非常容易遭受侵蝕，生物結皮的發育能增加表層土壤的穩定性，提高其抗侵蝕能力。生物結皮是由各種藻類、菌類、苔蘚、地衣等共同組成的一個復合生物土壤層，是生態系統的重要組成部分[30]。生物結皮能夠通過自身特殊的植株形態結構實現對土壤水分的攔截儲蓄，為其他植物種子的萌發提供條件[31]，能夠有效改善土壤結構與理化性質，提高土層的穩定性和生產力，減少水土流失[32]。在喀斯特石漠化地區，生物結皮以苔蘚植物中的蘚類植物為主，其具有石生性的特點，且耐寒性強，吸水性強，生物量相對較大[33]，作為石漠化地區的先鋒植物，在推動植被演替進程中發揮著重要作用。生物結皮可以促進地表原生生物結皮的擴展，增強地表覆蓋，改良土壤微生物肥力，進而起到改良土壤結構和功能、促進生態系統快速恢復的目的[34]。李冰等[33]分析了生物結皮層蘚類植物在喀斯特石漠化治理中的作用，苔蘚植物通過提高巖石的持水量，促進巖體的風化和土壤的形成，同時生物結皮厚度、生物量與成土量呈正相關關系。不同類型的生物結皮對石漠化地區土壤理化性質的影響不同[35]，選擇合適的蘚類可以加速石漠化治理的進程。

3石漠化治理模式缺水、少土及植被恢復困難導致生態環境脆弱是喀斯特地區巖溶生態系統的基本特點。石漠化是人類不合理開發利用與脆弱生態環境疊加的最終表現形式，同時制約著經濟社會發展，是造成區域經濟落后的原因。因此，以蓄水、治土、植被恢復為核心，是喀斯特地區石漠化治理的關鍵，帶動區域鄉村振興是石漠化治理的目標。然而，僅靠單一技術措施形成的植被群落結構單一，穩定性和可持續性差，沒有實現系統治理，綜合效應難以顯現，即便是治理好的地塊，也會因后期管護跟不上等，面臨退化的風險。為從根本上解決問題，經過多年的探索，喀斯特地區已形成了多種石漠化治理復合模式，實現了綠水青山向金山銀山轉變。1）林草植被恢復帶動農林產業發展模式。主要是通過植被恢復結合水資源開發利用，帶動農林產業融合發展。如廣東省通過林草植被恢復[36]，探索出“封山育林+人工造林+開發果園+修筑山塘+養殖魚雞鴨”的大羅嶺模式，以“山頂一片林、山腳一園果、塘里一群鴨、樹下一群雞”促進農林產業有機結合；以及“封山育林+水利工程建設+發展高寒地區特色蔬菜農業”的祖嶺模式，幫助區域群眾走上品牌農業發展之路，實現農民增收致富和生態良好的良性循環。2）水土保持模式。通過土地整治、客土改良等實施坡改梯工程，增加耕地有效面積，提高攔截泥沙能力，同步配套建設蓄水池、截排水溝等，將治理區域內的降雨蓄積，保障耕地有效灌溉，最終達到減少水土流失、穩產高產的目的。對于缺水嚴重的地區，除上述措施外，還應配套工程節水和生物節水措施，發展節水灌溉農業。3）生態移民模式。在喀斯特地區石漠化嚴重的地方，因人地關系嚴重失調，人口密度遠超生態承載力，故可通過人口易地搬遷，輔以封山育林、人工造林等植被恢復措施達到石漠化治理的目的。4）生態旅游模式。通過發展喀斯特地區石漠化的景觀價值、教育價值、探險價值等，推動創建石漠化公園，打造石漠化治理典型，促進地方生態觀光旅游產業發展，如云南省文山州西疇縣石漠國家公園、云南彌勒山地石漠化公園、連南萬山朝王國家石漠公園。5）綜合治理模式。以小流域為治理單元，針對不同石漠化特點，進行配套模式組裝，開展山、水、田、林、路綜合治理，針對不同石漠化等級提出不同治理思路和措施[37-38]。

4分析和展望總體而言，在大規模生態保護和生態建設背景下，喀斯特地區石漠化面積擴張趨勢得到全面遏制，生態環境持續改善。然而受喀斯特地區二元三維結構、土層淺薄不連續、土壤總量少、成土速度慢，以及生態治理恢復的長期性、復雜性等因素影響，喀斯特地區石漠化治理面臨著治理成效鞏固難、可持續性差、治理技術與模式缺乏區域針對性、植被群落穩定性欠佳等問題，如何提升喀斯特地區生態系統多樣性、穩定性、持續性成為喀斯特地區石漠化治理面臨的重要挑戰。面對新的挑戰，喀斯特地區石漠化治理要持續加強對蓄水、保土、植被恢復等方面的研究，堅持尊重自然、順應自然，結合本區域實際，合理配置石漠化治理模式，注重區域農業結構調整與生態產業培育，強化產業生態化、生態產業化，使石漠化治理效果具有可持續性。同時，堅持山水林田湖草沙一體化保護和系統治理，轉變修復治理思路，從側重單一生態要素、單一生態過程的研究向多要素、多過程、多尺度轉變，探索石漠化治理一體化解決方案。注重石漠化治理標準體系研究，完善生態監測評估標準規范，解決怎么治、治到什么程度、如何判斷治理成效的問題。石漠化治理成本高，加之后期管護等相關費用需求量大，僅靠有限的財政資金任務艱巨，應加強喀斯特地區石漠化管理相關政策研究，探索多元化投融資機制，鼓勵社會資本參與石漠化治理。最后，喀斯特地區石漠化治理要防治結合，針對非石漠化區域加強生態系統退化機理研究，減少石漠化發生。

[參考文獻]

[1] 袁道先.巖溶石漠化問題的全球視野和我國的治理對策與經驗[J].草業科學，2008，25（9）：19-25.

[2] 杜文鵬，閆慧敏，甄霖，等.西南巖溶地區石漠化綜合治理研究[J].生態學報，2019，39（16）：5798-5808.

[3] 柯奇畫，張科利，王愛娟，等.喀斯特石漠化生態治理技術集成及其多尺度綜合配置[J].水土保持通報，2021，41（6）：237-248.

[4] 王克林，岳躍民，陳洪松，等.喀斯特石漠化綜合治理及其區域恢復效應[J].生態學報，2019，39（20）：7432-7440.

[5] 魏亞偉，蘇以榮，陳香碧，等.人為干擾對喀斯特土壤團聚體及其有機碳穩定性的影響[J].應用生態學報，2011，22（4）：971-978.

[6] 王愛娟，穆洪曉.石漠化的生態治理技術與治理模式發展[J].水土保持通報，2019，39（5）：285-289.

[7] 王正雄，蔣勇軍，張遠囑，等.基于GIS與地理探測器的巖溶槽谷石漠化空間分布及驅動因素分析[J].地理學報，2019，74（5）：1025-1039.

[8] 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.

[9] 王正雄，蔣勇軍，張遠囑，等.基于GIS與地理探測器的巖溶槽谷石漠化空間分布及驅動因素分析[J].地理學報，2019，74（5）：1025-1039.

[10] 張信寶，王世杰，孟天友，等.農耕驅動西南喀斯特地區坡地石質化的機制[J].地球與環境，2010，38（2）：123-128.

[11] 李磊，肖飛鵬.坡改梯生態工程在廣西巖溶地區的調查與分析[J].科技經濟市場，2017（11）：36-38.

[12] 羅林，胡甲均，姚建陸.喀斯特石漠化坡耕地梯田建設的水土保持與糧食增產效益分析[J].泥沙研究，2007（6）：8-13.

[13] 洪業湯.巖溶（喀斯特）環境與西部開發[J].第四紀研究，2000（6）：532-538.

[14] 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.

[15] 田秀玲，倪健.西南喀斯特山區石漠化治理的原則、途徑與問題[J].干旱區地理，2010，33（4）：532-539.

[16] 肖時珍，熊康寧，廖炳恒，等.喀斯特地區石漠化綜合治理蓄水工程布設研究[J].安徽農業科學，2011，39（3）：1822-1826.

[17] 覃換勛.喀斯特石漠化地區水利水保措施優化配套與極度干旱應急調控技術示范[D].貴陽：貴州師范大學，2016：53-54.

[18] 趙其國，黃國勤，馬艷芹.中國南方紅壤生態系統面臨的問題及對策[J].生態學報，2013，33（24）：7615-7622.

[19] 衣明圣，李玉杰，李玉倫，等.不同耕作模式對土壤肥力和小麥產量的影響[J].山東農業科學，2018，50（7）：72-77.

[20] 程鵬，廖超林，朱堅，等.秸稈覆蓋還田對坡耕地的保護作用綜述[J].湖南農業科學，2022（8）：100-104.

[21] 呂凱，吳伯志.秸稈覆蓋對坡地紅壤養分流失及烤煙質量的影響[J].土壤，2020，52（2）：320-326.

[22] 潘焰菲，高澤超，徐勤學，等.玉米秸稈覆蓋對喀斯特坡耕地產流產沙過程的影響[J].中國水土保持，2023（3）：20-24.

[23] 潘艷華，雷寶坤，郭玉蓉，等.保護性耕作改善石漠化土壤環境質量研究[J].西南農業學報，2011，24（5）：1844-1848.

[24] 林超文，龐良玉，陳一兵，等.四川盆地紫色土N，P損失載體及其影響因子[J].水土保持學報，2008，22（2）：20-23，46.

[25] 毛妍婷，劉宏斌，郭樹芳，等.耕作措施對坡耕地紅壤地表徑流氮磷流失的影響[J].水土保持學報，2020，34（5）：26-33.

[26] 左長清，馬良.紅壤坡地果園不同耕作措施的水土保持效應研究[J].水土保持學報，2004，18（3）：12-15.

[27] 黃明芝，藍家程，文柳茜，等.喀斯特石漠化地區土壤質量對生態修復的響應[J].森林與環境學報，2021，41（2）：148-156.

[28] 李先琨，何成新，唐建生，等.廣西巖溶山地生態系統特征與恢復重建[J].廣西科學，2008，15（1）：80-86，91.

[29] 張緊緊，熊康寧，李瑞.喀斯特石漠化綜合治理植被恢復技術研究進展[J].中國飼料，2020（5）：5-10.

[30] 韓炳宏，牛得草，賀磊，等.生物土壤結皮發育及其影響因素研究進展[J].草業科學，2017，34（9）：1793-1801.

[31] 薛建輝，周之棟，吳永波.喀斯特石漠化山地退化土壤生態修復研究進展[J].南京林業大學學報（自然科學版），2022，46（6）：135-145.

[32] 張元明.荒漠地表生物土壤結皮的微結構及其早期發育特征[J].科學通報，2005，50（1）：42-47.

[33] 李冰，張朝暉.喀斯特石漠結皮層蘚類物種多樣性及在石漠化治理中的作用研究[J].中國巖溶，2009，28（1）：55-60.

[34] 管鴻智.探討石漠化地區立體治理模式：以貴州省盤州市為例[J].種子科技，2021，39（12）：82-83.

[35] 鄭智恒，熊康寧，容麗，等.兩種等級喀斯特石漠化地區生物結皮對土壤養分恢復的影響[J].生態環境學報，2021，30（6）：1202-1212.

[36] 鄭全勝，查錢慧，馮漢華，等.廣東石漠化綜合治理模式[J].林業與環境科學，2022（增刊1）：17-21.

[37] 肖華，熊康寧，張浩，等.喀斯特石漠化治理模式研究進展[J].中國人口·資源與環境，2014，24（增刊1）：330-334.

[38] 羅璐.精準扶貧政策下喀斯特石漠化治理研究進展[J].資源節約與環保，2019（8）：26.