中國南方不同巖溶類型區(qū)土地利用的問題與對策

張治偉 ，朱章雄 ，2

（1.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，重慶400715；2.重慶科技學(xué)院，重慶400700）

中國是世界巖溶大國，裸露型、覆蓋型、埋藏型巖溶的面積總和達(dá)344萬km2，按碳酸鹽巖出露面積則達(dá)91萬km2[1]，西南裸露型巖溶區(qū)是全球三大碳酸鹽巖連續(xù)分布區(qū)之一。巖溶區(qū)作為典型的生態(tài)脆弱區(qū)，其脆弱性首先源于碳酸鹽巖酸不溶物含量低，成土速度緩慢，導(dǎo)致大部分地區(qū)土層淺薄。其次，土層淺、富鈣、偏堿和石生的環(huán)境限制了生物多樣性。再次，大量的地下裂隙、洞穴和地下河系統(tǒng)形成了地上、地下雙層空間，部分水資源賦存于地下，地表往往水資源貧乏，缺水少土，制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。近期，部分巖溶區(qū)人口增長加快，人地矛盾加劇，惡化了本來脆弱的巖溶生態(tài)環(huán)境。

國內(nèi)外對巖溶脆弱生態(tài)區(qū)土地利用問題已經(jīng)開展了一些相關(guān)研究，但已有研究相對零散，內(nèi)容主要集中在土地利用與巖溶生態(tài)因子[2-3]、土地利用對巖溶地下水影響[4]以及土地利用與土壤侵蝕和石漠化[5-6]等方面。目前，各巖溶區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、石漠化綜合治理過程中對土地利用問題雖已有重視，但往往缺乏具體的、明確的指導(dǎo)思想；關(guān)于巖溶區(qū)土地利用問題與對策的研究還缺乏系統(tǒng)性；有關(guān)巖溶環(huán)境類型與土地利用間的關(guān)系還鮮見報道。本文在大量野外工作的基礎(chǔ)上，分析各巖溶類型區(qū)土地利用的現(xiàn)狀、特點(diǎn)及所面臨的問題，按照因地制宜的原則，提出各類型巖溶環(huán)境土地利用的原則和方向，以期為巖溶區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化組合、石漠化綜合治理和新農(nóng)村建設(shè)提供理論支持和實(shí)踐依據(jù)。

1 南方巖溶區(qū)土地利用的歷史回顧

引發(fā)巖溶脆弱生態(tài)區(qū)土地石漠化的原因是人類干擾和氣候波動，在短期內(nèi)，氣候波動較小，人類干擾成為巖溶石漠化的誘因或直接原因。研究證實(shí)，在植被較好的巖溶坡地，土壤年均侵蝕量是較小的[7]，但植被破壞及隨后的耕種，土壤侵蝕迅速增大，往往在十幾年內(nèi)可剝蝕大部分表土[8]，致使基巖裸露。在重慶南川的考察中，群眾也指出，許多巖溶坡地20世紀(jì)50年代還覆蓋大量灌木及馬尾松，但隨后的砍伐使坡地土壤侵蝕迅速加劇，如今許多已變?yōu)榛鶐r裸露率60%以上的重度石漠化坡地。裴建國等的研究也指出，水土流失和石漠化主要發(fā)生在20世紀(jì)60年代以后[9]?？梢?，在20世紀(jì)60年代以前，裸露型巖溶區(qū)洼地周邊的峰叢有茂盛的植被覆蓋。此后的50年時間里，人口增加，耕地向坡地擴(kuò)展，土地退化，石漠化發(fā)生或加劇。

覆蓋型巖溶區(qū)上覆土層，通常分布于巖溶洼地和盆地，如湖南懷化、重慶秀山等盆地。近期城市化速度加快，土地開發(fā)常破壞上覆土層、植被，灰?guī)r露頭出現(xiàn)，地面容易出現(xiàn)水土流失、塌陷、巖溶泉流量減小甚至消失等問題。埋藏型巖溶上覆非可溶巖層，土地利用條件最好，以四川盆地為代表，深部巖溶空間常成為油氣資源和溫泉水的賦存空間。近期土地利用強(qiáng)度加大，地下油氣開采、隧道施工等發(fā)展迅速。

2 裸露型巖溶環(huán)境土地利用的問題與對策

裸露型巖溶環(huán)境為南方巖溶區(qū)最廣泛分布的巖溶環(huán)境類型。常見的裸露型巖溶環(huán)境分三種情況：坡向與巖層傾向相反的逆傾向型坡，在重慶南川區(qū)東勝等地可以見到；坡向與巖層傾向一致的順傾向型坡，在重慶酉陽、南川桂花屋基等地可見到；峰叢洼地類型，黔桂交界和廣西桂林地區(qū)最為典型。

裸露型巖溶環(huán)境大部分基巖裸露，低洼部分有少量的土壤分布，通常土層厚度不超過0.5 m，在基巖裂隙中土壤厚度可達(dá)1—2 m。裸露型巖溶環(huán)境地表可見大量落水洞、漏斗、峰林、溶丘等巖溶形態(tài)及其組合，地下巖溶形態(tài)（裂隙、管道、地下河和溶洞等）也極其發(fā)育。由于地表、地下雙層巖溶空間的存在，土壤與水資源容易由地下管道漏失，造成地表干旱。加上降水分配不均，雨季地下河排水不暢容易引發(fā)洼地洪澇；雨后不久，地表水大量轉(zhuǎn)入地下，地面常干旱缺水。缺水少土、旱澇頻繁是裸露型巖溶環(huán)境土地利用的限制因素。

2.1 裸露型巖溶環(huán)境原生植被區(qū)的土地利用方向

由于人類活動影響，裸露型巖溶環(huán)境原生植被已經(jīng)較少見到，目前只在貴州茂蘭、重慶金佛山頂和湖北神農(nóng)架等人跡罕至的地區(qū)存在原始常綠林。原生植被是熱帶、亞熱帶巖溶生態(tài)系統(tǒng)的基因庫，是喀斯特區(qū)生物多樣性保護(hù)的主要基地。如果原始林地受到破壞，石漠化土地生態(tài)恢復(fù)所需的基因源將不復(fù)存在，將給喀斯特生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大的災(zāi)害。因此，喀斯特原始生態(tài)區(qū)的土地利用方向應(yīng)該以原生植被、動物及生物多樣性保護(hù)為主，開展特有種、稀有種保護(hù)和培植工作。同時防止旅游活動過渡擴(kuò)張，占用土地并對環(huán)境造成破壞和污染，必要時可適當(dāng)擴(kuò)大保護(hù)區(qū)的范圍，核心區(qū)居民可以適當(dāng)向保護(hù)區(qū)邊緣遷移。

2.2 裸露型巖溶環(huán)境石漠化區(qū)的土地利用問題與對策

裸露型巖溶環(huán)境石漠化區(qū)的面積較大，包括輕度、中度和重度石漠化區(qū)。近年，土地利用強(qiáng)度加大，范圍擴(kuò)大，坡耕地擴(kuò)展到丘陵頂部。針對巖溶坡地植被稀少、缺水少土和旱澇易發(fā)的特點(diǎn)，保持水土、恢復(fù)生態(tài)是巖溶灌叢和坡耕地區(qū)土地利用的基本原則。經(jīng)濟(jì)發(fā)展和新農(nóng)村建設(shè)應(yīng)堅持生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益并舉，并將生態(tài)的良性循環(huán)作為土地利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的評價指標(biāo)。貫徹這一原則應(yīng)該從以下幾個方面入手。

（1）努力營造水源林，為巖溶土地資源的合理利用提供水源保證。植被保護(hù)或恢復(fù)較好的峰叢地區(qū)，表層巖溶泉的流量較大且四季不斷流，而無植被覆蓋的峰叢洼地往往泉水干涸，水土環(huán)境惡劣[10]。因此，土地利用須首先加強(qiáng)植被保護(hù)，防止過渡采樵。一般來說，巖溶丘陵和低山的上中部應(yīng)營造水源林。丘陵頂部的水源林既有涵養(yǎng)水源的作用，也有保持水土的作用，村民稱為“風(fēng)水林”。如果灌叢在短期內(nèi)破壞，土壤物質(zhì)進(jìn)入洼地，將堵塞洼地落水洞、裂隙甚至地下河，從而形成遇雨即澇、雨后即旱的惡劣環(huán)境。

（2）控制人口數(shù)量，減輕人口對裸露巖溶區(qū)土地資源的壓力。對于重度石漠化區(qū)，可以考慮人口生態(tài)移民，將部分村落遷往周邊生態(tài)稍好地區(qū)；對于坡地上的分散居民點(diǎn)，可以適當(dāng)集中，從而減小人口對退化土地的壓力。

（3）制定土地利用規(guī)劃，嚴(yán)格控制坡耕地和建設(shè)用地規(guī)模。土地政策對巖溶區(qū)土地利用與覆被變化有明顯影響[11]。因此，裸露巖溶區(qū)應(yīng)依據(jù)國家政策，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，制定切實(shí)可行的土地利用規(guī)劃。巖溶洼地和槽谷應(yīng)該進(jìn)行山、水、田、林、路的綜合規(guī)劃，要合理確定林灌草地、坡耕地和建設(shè)用地的規(guī)模及其空間布局。具體而言，坡度較大的巖溶坡耕地要及時退耕；坡耕地和居民點(diǎn)應(yīng)盡量控制在巖溶坡地的下部；周期性自然受淹的洼地底部，應(yīng)該禁止居民點(diǎn)和土地利用項目；逆傾向型巖溶坡地在坡度較小且有非可溶巖夾層時，土壤物質(zhì)會稍多，此時可適當(dāng)墾殖。研究表明，巖溶坡地上部侵蝕速率一般不高，侵蝕速率最高值出現(xiàn)在中部，坡地下部土壤侵蝕速率減小，甚至發(fā)生堆積[12]。所以坡體下部局部有較厚的土層，成為最有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的部位。順傾向型巖溶坡地在植被破壞后易演化為嚴(yán)重石漠化區(qū)，此類坡地原則上應(yīng)予以退耕并封山育林。退耕后，雖然土壤覆蓋度難以在短時間內(nèi)增加，但在基巖裂隙間可以生長耐旱、石生植物，對石漠化土地生態(tài)恢復(fù)有一定作用。

（4）開展土地整理，工程措施與生態(tài)措施相結(jié)合，減少水土流失。由于基巖裸露面積大，坡耕地地塊一般較小，土層淺薄，常鑲嵌在裸露的灰?guī)r之間，民間俗稱為“碗碗土”。因此，保持水土，防止石漠化加劇的任務(wù)比較艱巨。工程措施是巖溶石漠化地區(qū)土地整理和水土保持的重要措施。由于坡面和巖層層面間的夾角利于截留土壤物質(zhì)，水平開梯、塊石砌埂適用于逆傾向型巖溶坡地，在重慶涪陵東部巖溶槽谷區(qū)等已發(fā)揮較好的生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益[13]。重慶南川南坪鎮(zhèn)等巖溶丘陵通過修建徑流溝渠，把暴雨期間的降水?dāng)r蓄在蓄水池中以備旱季使用，對減小侵蝕，增加灌溉和飲用水源起到較好的作用。在洼地落水洞旁還可以建設(shè)蓄沙池，攔蓄坡地上部來的泥沙，使清水進(jìn)入地下河，泥沙可人工返回坡地。工程措施與生物措施結(jié)合將會起到更好的效果，部分地區(qū)地埂邊的生物籬技術(shù)已經(jīng)取得成功并在許多地區(qū)推廣，可以將土壤資源更好地攔截在水平地塊內(nèi)。

（5）土地利用應(yīng)堅持生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益并重，農(nóng)業(yè)要兼顧經(jīng)濟(jì)林、果和藥用植物生產(chǎn)。金銀花、苦丁茶等適合于巖溶環(huán)境的植物既可以恢復(fù)生態(tài)，又有利于增加居民收入，在許多巖溶區(qū)已經(jīng)取得成功；花椒在重慶南川巖溶坡地也有較大面積種植。根據(jù)巖溶環(huán)境石生、旱生和偏堿的特點(diǎn)，選擇鄉(xiāng)土植物通常成活率高，耐旱性強(qiáng)，如能在種苗繁殖技術(shù)上獲得突破，可在石漠化區(qū)生態(tài)恢復(fù)中發(fā)揮重要作用。

（6）注意巖溶水資源開發(fā)過程中出現(xiàn)的土地利用問題，防止地面塌陷。地表水賦存于地表的河流、湖泊和表層巖溶泉中，地下水則賦存于地下河、洞穴等。首先應(yīng)努力增加巖溶表層泉的流量和出流時間，就地解決土地開發(fā)利用所需的水資源。其次，要調(diào)查區(qū)內(nèi)地下河的數(shù)量、流量與分布，地下河天窗?？扇∷糜谕恋亻_發(fā)，但須防止過渡抽取以免引發(fā)塌陷等破壞土地的現(xiàn)象。地下河道中的施工要防止引發(fā)地下河水位的大幅度升降，造成上游旱澇災(zāi)害發(fā)生，要預(yù)防和制止某些地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)的把洼地落水洞作為排污口的現(xiàn)象。

3 覆蓋型巖溶環(huán)境的土地利用問題與對策

覆蓋型巖溶區(qū)在可溶巖上沉積有各種松散或半固結(jié)狀態(tài)沉積物（南方以紅土為主），通常是構(gòu)造上的陷落地帶或溶蝕、侵蝕形成的低洼區(qū)。在水平空間上，覆蓋型與裸露型巖溶環(huán)境呈交錯分布或連為一體，盆地中央一般屬覆蓋型巖溶環(huán)境，向高海拔處逐漸過渡為裸露型巖溶環(huán)境。湖南懷化、重慶秀山盆地即屬于典型的覆蓋型巖溶環(huán)境類型。懷化盆地在工程建設(shè)中可以見到土下巖溶形態(tài)（石芽、溶蝕柱等），桂林地區(qū)可見覆蓋型峰林平原。

相對于裸露巖溶環(huán)境，由于土層連續(xù)覆蓋，覆蓋型巖溶環(huán)境總體而言土地利用條件較好，往往成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)集中地域。但近期城市化速度加快，在土地利用不當(dāng)?shù)那闆r下，也會產(chǎn)生一些環(huán)境問題，例如，農(nóng)用地銳減、低矮丘陵和河谷斜坡上的林地退化及水土流失、地下水污染、城鎮(zhèn)建設(shè)中填埋巖溶泉、地面塌陷問題等。

土地利用應(yīng)有長遠(yuǎn)規(guī)劃，合理配置建設(shè)用地、農(nóng)業(yè)用地、工業(yè)用地和林業(yè)用地（含經(jīng)濟(jì)林）的比例和空間布局。盆地內(nèi)的低矮丘陵和河谷斜坡坡度較大，應(yīng)以林地或綠化地為主。土壤覆蓋較好的低矮丘陵，可以發(fā)展柑橘、楊梅等水果或油茶、毛竹等經(jīng)濟(jì)林生產(chǎn)，但應(yīng)注意防止水土流失，以免在盆地內(nèi)產(chǎn)生新生“石山化”現(xiàn)象。平緩地帶可以發(fā)展水田或旱作農(nóng)業(yè)，具體可視各地情況選擇作物種類。懷化盆地大部已經(jīng)發(fā)展為城區(qū)，但城郊仍保留有大片水田、油茶林和果園，是較好的利用組合；貴州高原上的巖溶盆地水源條件稍差，除水稻外，玉米、紅薯等旱地農(nóng)作物均可考慮。盆地和槽谷通常是巖溶水排泄區(qū)，巖溶盆地內(nèi)?？梢妿r溶泉出露。湖南懷化瀘陽鎮(zhèn)和花橋鎮(zhèn)附近即出露多個巖溶泉且流量穩(wěn)定（流量1—10 L/s）。如果能夠在城區(qū)保留好巖溶大泉，不僅給居民生活帶來便利，同時會極大提升城市形象（如濟(jì)南等），但有些地方，城市發(fā)展時，巖溶泉往往被填埋或被直接封堵于下水道中；有些地區(qū)為了發(fā)展旅游，刻意挖去表土，露出石芽、溶蝕柱等，這種做法有可能破壞巖溶泉的補(bǔ)給條件，使泉水流量減小直至斷流。由于松散沉積物常具有一定透水性能，盆地內(nèi)應(yīng)注意垃圾堆放點(diǎn)和排污口的設(shè)置。地面塌陷是覆蓋型巖溶環(huán)境土地利用中的主要問題，在土層厚度較小的淺覆蓋型巖溶區(qū)更易發(fā)生，其中大部分與地下水過多抽取有關(guān)。另外，煤炭等的開采所引發(fā)的地面塌陷、地下水渾濁問題在覆蓋型巖溶區(qū)也很突出。預(yù)防地面塌陷，應(yīng)首先查清上覆土層厚度及水文地質(zhì)條件，而后制定地下水、礦產(chǎn)開發(fā)利用規(guī)劃，防止過渡開采；對于塌陷礦區(qū)和廢礦點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)行土地復(fù)墾。

4 埋藏型巖溶區(qū)土地利用現(xiàn)狀與需注意的問題

埋藏型巖溶環(huán)境是碳酸鹽巖上部覆蓋有非可溶巖（砂頁巖等）的環(huán)境類型，也可是碳酸鹽巖與非可溶巖互層。以四川盆地為代表，川東平行嶺谷區(qū)可見灰?guī)r與非可溶巖互層。由于覆蓋有土壤和非可溶巖層，地面景觀基本與非巖溶區(qū)一致。相對于裸露型和覆蓋型巖溶環(huán)境，土地利用條件最好，但由于人口密集，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá)，近期由旅游開發(fā)、油氣等開采、深部巖溶水開發(fā)和隧道施工等引發(fā)的土地問題和污染現(xiàn)象需引起注意。

一般而言，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的限制性因素較少，但四川盆地上覆紫色土區(qū)在土地利用中存在植被稀少、土壤侵蝕較大的問題[7]。川東平行嶺谷由于灰?guī)r與非可溶巖的互層，形成多個巖溶泉和溫泉，其中重慶北溫泉雖然出露于三疊系須家河組砂頁巖裂隙，但其溫泉水的循環(huán)可能經(jīng)過下伏的碳酸鹽巖層；四川康定部分溫泉也出露于可溶巖與非可溶巖互層的地質(zhì)條件。由于深部巖溶水的補(bǔ)給區(qū)通常在坡地的可溶巖或非可溶巖出露處，低山丘陵區(qū)過度的旅游開發(fā)活動、石灰?guī)r采石場等除占用土地外，還可破壞地表植被，使巖溶水補(bǔ)給源減少。在砂頁巖蓋層厚度較小時，土地開發(fā)、施工等可破壞蓋層，可能會引發(fā)蓋層塌陷并破壞深部巖溶水的循環(huán)過程。由于該類型區(qū)巖溶水埋藏較深，循環(huán)較慢，污染后自凈速度緩慢，為防止巖溶泉補(bǔ)給源減少和補(bǔ)給區(qū)污染的現(xiàn)象發(fā)生，保護(hù)周邊山地的碳酸鹽巖出露帶和砂頁巖蓋層的植被顯得很重要。近期埋藏型巖溶區(qū)公路、鐵路隧道的施工增加，許多隧道往往穿越多個巖層，已經(jīng)有公路隧道引發(fā)巖溶泉流量減少甚至枯竭[14]。埋藏型巖溶環(huán)境在深部地?zé)崴?、油氣等資源的勘探、開采活動增加，一方面應(yīng)防止污染物經(jīng)鉆井孔洞侵入地下巖溶空間和含水層，另一方面要防治礦產(chǎn)開采過程的廢棄物對礦區(qū)土地的污染，以做到可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

裸露型巖溶環(huán)境區(qū)面積廣，缺水少土，石漠化嚴(yán)重，土地利用問題突出；裸露巖溶環(huán)境應(yīng)在水源林建設(shè)、控制人口數(shù)量、土地整理和石漠化治理等方面下功夫，堅持生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益并舉，合理配置有限的土地資源，開創(chuàng)新農(nóng)村建設(shè)新局面。覆蓋型巖溶環(huán)境有土層覆蓋，一般屬于農(nóng)業(yè)和居民點(diǎn)集中地，應(yīng)防止土地的不合理利用及其出現(xiàn)的巖溶泉斷流、新生石漠化和巖溶塌陷等問題。埋藏型巖溶區(qū)上覆非可溶巖，一般農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件較好，應(yīng)防止不合理土地利用可能引發(fā)的蓋層塌陷、蓋層土壤侵蝕、巖溶泉補(bǔ)給區(qū)污染、油氣和煤等開發(fā)對深部巖溶水的污染以及礦區(qū)土地污染等問題。

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