四川省石漠化敏感性評(píng)價(jià)及其空間分布特征

賴長(zhǎng)鴻，覃家作，張 文，劉 波，蔡凡隆，李緒佳

（四川省森林資源和荒漠化監(jiān)測(cè)中心，成都610081）

石漠化是在亞熱帶、熱帶濕潤(rùn)地區(qū)脆弱的巖溶生態(tài)環(huán)境背景下，受人為因素的影響，造成的土層變薄、土地生產(chǎn)力下降、基巖大面積裸露，地表逐漸呈現(xiàn)類似荒漠景觀的土地退化現(xiàn)象，是喀斯特地區(qū)最為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題［1］。長(zhǎng)期以來(lái)，受自然環(huán)境和人為活動(dòng)的影響，我國(guó)西南巖溶地區(qū)形成了以貴州省為中心，包括廣西、云南、四川、重慶等?。ㄊ?、區(qū)）部分地區(qū)在內(nèi)的東亞最大石漠化集中分布區(qū)［2］，石漠化導(dǎo)致這些區(qū)域生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化，成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的核心問(wèn)題，也是構(gòu)成石漠化地區(qū)人口貧窮落后的主要根源之一［3－4］。石漠化是諸多因素綜合作用的結(jié)果，不合理的人類活動(dòng)雖然是其發(fā)生的直接誘因，但其發(fā)生和分布規(guī)律與各種自然條件密不可分［5－8］，石漠化敏感性評(píng)價(jià)即是研究巖溶地區(qū)脆弱生態(tài)系統(tǒng)對(duì)自然環(huán)境因素的響應(yīng)程度，可能發(fā)生石漠化的概率大小［9－10］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者相繼開(kāi)展了貴州、廣西、云南、重慶等?。ㄊ?、區(qū)）巖溶地區(qū)石漠化敏感性評(píng)價(jià)研究［11－15］，這些研究加深了對(duì)西南巖溶地區(qū)石漠化形成機(jī)理的理解，但有關(guān)四川省巖溶分布區(qū)石漠化敏感性評(píng)價(jià)研究鮮有報(bào)道，制約了四川省巖溶地區(qū)的石漠化趨勢(shì)監(jiān)測(cè)、治理規(guī)劃和科學(xué)防治。因此，選擇四川這一長(zhǎng)江上游生態(tài)屏障建設(shè)重點(diǎn)省份，深入分析這一地區(qū)石漠化敏感性影響因素和分布規(guī)律，不僅能為這一區(qū)域開(kāi)展石漠化防治規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)對(duì)構(gòu)建長(zhǎng)江上游生態(tài)屏障，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

1 研究區(qū)概況

四川省巖溶地區(qū)（100°23′—107°33′E，26°30′—30°43′N）面積27 643.2 k m2，約占全省幅員面積的5.7%，分布于四川境內(nèi)川西南山地、四川盆地南部周緣、川東平行嶺谷及四川盆地4個(gè)不同的地貌單元內(nèi)［16］。四川特殊的地形地貌造成不同地貌單元自然概況差異較大，巖溶分布區(qū)地貌自西向東依次為：（1）川西南山地，屬云貴高原西北部，區(qū)域平均海拔2 500 m以上，地勢(shì)起伏跌宕，斷裂構(gòu)造地貌發(fā)育明顯，出露巖層齊全，以白堊系、侏羅系、三迭系、二迭系、志留系的石灰?guī)r為主，巖溶地貌大多分布在區(qū)域內(nèi)中高山地段，屬典型的亞熱帶西南季風(fēng)氣候，干濕交替明顯，年均降水量約為1 000 mm，90%集中在6—10月的雨季，11月至翌年5月為干燥多風(fēng)天氣，土壤類型以燥紅壤、紅壤、山地灰褐土、山地褐土及潮土為主；（2）四川盆地南部周緣，處于川、滇、黔三省結(jié)合部，金沙江、岷江、長(zhǎng)江匯流地帶，屬云貴高原的過(guò)渡地帶，地勢(shì)南高北低，海拔由1 600～1 800 m，逐漸降至500～700 m，石灰?guī)r出露廣泛，巖溶地貌普遍發(fā)育，區(qū)域內(nèi)降水充沛、熱量充足，雨熱同季，土壤類型以山地黃壤和山地黃棕壤為主，在區(qū)域內(nèi)緩坡或剝蝕階地內(nèi)緣，分布有石灰?guī)r上發(fā)育的紅色石灰土；（3）川東平行嶺谷，屬四川東部華鎣山脈地區(qū)，海拔在550～1 100 m之間，區(qū)域內(nèi)最高海拔1 704 m（華鎣山），山脈多呈北東走向，其地貌特征為背斜山地陡而窄，以三迭系嘉陵江組石灰?guī)r為主，區(qū)域降水充沛、熱量充足，屬亞熱帶濕潤(rùn)氣候，土壤類型以黃壤和紫色土為主，在喜鈣的柏木疏林及灌木草本下，常常發(fā)育有黃色石灰土、黑色石灰土、紅色石灰土；（4）四川盆地，海拔在250～600 m之間，年均氣溫16～18℃，年降雨量900～1 200 mm，但區(qū)域、季節(jié)分配不均，旱澇頻繁，區(qū)域內(nèi)地勢(shì)低矮、丘陵廣布、溪溝縱橫，巖溶地貌發(fā)育，以三迭系石灰?guī)r為主，紫色土分布最為廣泛，江河沿岸多分布有潮土，此外，還分布有少量發(fā)育在石灰?guī)r上的紅色石灰土。

2 研究方法

以石漠化敏感性自然影響因素評(píng)價(jià)機(jī)理為基礎(chǔ)，結(jié)合國(guó)家環(huán)保部發(fā)布的《生態(tài)功能區(qū)劃技術(shù)暫行規(guī)程（2002—07）》和已有研究［9，13，15］中對(duì)石漠化敏感性評(píng)價(jià)因素的選取與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，選擇喀斯特地貌、坡度因素、植被覆蓋度、土壤類型4個(gè)方面對(duì)研究區(qū)石漠化敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)（表1）。是否為喀斯特地貌根據(jù)四川省林業(yè)廳巖溶區(qū)石漠化監(jiān)測(cè)成果資料確定的巖溶地貌區(qū)、非巖溶地貌區(qū)范圍，形成巖溶地貌分布圖（圖1）；坡度因素根據(jù)研究區(qū)90 m數(shù)字高程模型（DEM）在Arc GIS 9.3坡度分析中直接計(jì)算生成，根據(jù)表1中的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得到坡度因素敏感性分級(jí)圖（圖2）；植被覆蓋度利用2008年四川省各縣（區(qū)）森林資源二類調(diào)查小班圖層匯總數(shù)據(jù)，小班調(diào)查因子包括土地類型、林分郁閉度、灌木和草本覆蓋度等地表植被覆蓋信息，根據(jù)表1中的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得到植被覆蓋敏感性分級(jí)圖（圖3）；土壤類型則利用四川省1∶100萬(wàn)土壤類型圖截取巖溶分布區(qū)部分，根據(jù)表1中的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得到土壤類型敏感性分級(jí)圖（圖4）。完成單因素計(jì)算后，將所有圖件統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為Albers等積投影（中央經(jīng)線為105°E，第一標(biāo)準(zhǔn)緯線為25°N，第二標(biāo)準(zhǔn)緯線為47°N）；然后統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為90 m×90 m的柵格數(shù)據(jù)。

在Arc GIS 9.3的支持下應(yīng)用空間疊加功能將坡度、植被覆蓋度、土壤類型進(jìn)行疊加，形成多因素綜合圖，然后與喀斯特地貌分布圖疊加，將非喀斯特區(qū)域劃分出去，最后采用自然斷界法（Natural break）將石漠化敏感性綜合評(píng)價(jià)值劃分為5個(gè)等級(jí)，得到研究區(qū)石漠化敏感性綜合評(píng)價(jià)分布圖（圖5）。

表1 四川石漠化敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)及敏感性劃分標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 巖溶地貌

巖溶地貌是石漠化形成的基礎(chǔ)條件，四川巖溶區(qū)主要分布在川西南山地的北部、西北部以及四川盆地南部周緣的南部地區(qū)（圖1）。川西南山地區(qū)域內(nèi)巖溶地貌在分布趨勢(shì)上呈現(xiàn)出沿長(zhǎng)江上游重要江河（如水洛河、木里河、雅礱江、安寧河、大渡河）河谷兩岸向金沙江展布的特征，分布面積較大；四川盆地南部周緣也有較大數(shù)量的巖溶地貌分布，這部分巖溶區(qū)與云、貴等省的巖溶分布區(qū)連接成片，成為我國(guó)西南巖溶集中分布區(qū)的突出一角；而在川東平行嶺谷區(qū)域內(nèi)則形成了自東北至西南走向的兩條長(zhǎng)約200 k m、寬約50 k m平行于華鎣山脈的狹長(zhǎng)巖溶分布帶。此外，四川盆地內(nèi)也有少量巖溶地貌分布。

3.2 坡 度

研究區(qū)坡度在35°（極敏感區(qū)域）以上區(qū)域的空間分布最為典型，集中分布在川西南山地區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)江上游重要支流水洛河、木里河、雅礱江深切峽谷、金沙江中游和大渡河中游河谷兩岸；坡度在25°～34°（高度敏感區(qū)域）的面積7 541.0 k m2，占研究區(qū)面積的27.28%（圖2、表2），其分布規(guī)律與極敏感區(qū)域相似，同樣集中分布在川西南山地區(qū)域內(nèi)重要江河兩岸；四川盆地南部周緣、川東平行嶺谷巖溶地區(qū)的坡度總體相對(duì)平緩，大多集中在16°～25°的范圍內(nèi)，是中度敏感性的集中分布地區(qū)，而川西南山地區(qū)域內(nèi)的鹽源盆地、四川盆地的淺丘、平原地區(qū)則是不敏感和輕度敏感的（≤15°）主要分布地區(qū)。

圖1 四川省巖溶區(qū)分布

表2 坡度敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

3.3 植被覆蓋

石漠化形成的生物學(xué)過(guò)程與植被覆蓋及其演替密切相關(guān)。研究區(qū)植被覆蓋＜20%（極敏感區(qū)域）的區(qū)域分布面積極小，僅分布在大渡河中游海拔較高、植被生長(zhǎng)困難、植被覆蓋度極低的高山、亞高山流石灘；植被覆蓋為20%～50%（高度敏感區(qū)域）的區(qū)域分布范圍較廣，自西向東從川西南山地區(qū)域內(nèi)的鹽源盆地、大渡河中游、金沙江中游、四川盆地南部周緣到川東平行嶺谷地區(qū)均有分布，特別是金沙江中游、四川盆地南部周緣的南部等地區(qū)集中了85%以上的高度敏感性區(qū)域，這與區(qū)域內(nèi)人口稠密，墾殖指數(shù)高，農(nóng)耕植被分布廣泛，原生植被大面積破壞有關(guān)；植被覆蓋度在50%以上（中度以下敏感性區(qū)域）的面積為19 102.2 k m2，比例占69.1%（圖3、表3），這些區(qū)域主要分布在川西南山地區(qū)域內(nèi)水洛河、木里河、雅礱江、大渡河中游兩岸植被保存好、人為干擾少以及原始林區(qū)。

圖2 坡度敏感性分級(jí)

圖3 植被覆蓋敏感性分級(jí)

表3 植被覆蓋敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

3.4 土壤類型

研究區(qū)土壤類型石漠化高度敏感和極敏感區(qū)域所占面積較大，二者面積之和為14 357.2 k m2，占研究區(qū)總面積的51.94%；中度敏感性區(qū)域面積最大為12 169.4 k m2，占研究區(qū)面積的44.02%；輕度敏感性區(qū)域面積極少，僅占4.04%。研究區(qū)自然條件差異大（緯度跨度6°、經(jīng)度跨度7°、海拔范圍150～3 900 m），不同地貌區(qū)域內(nèi)土壤類型復(fù)雜多樣，川西南山地區(qū)域內(nèi)水洛河、木里河、雅礱江河谷兩岸以中度敏感性的棕壤、暗棕壤、褐土、黃褐土為主；而鹽源盆地西部、大渡河中游、金沙江中游則以高度敏感的黃壤、黃棕壤、燥紅土為主；在四川盆地南部周緣、川東平行嶺谷以及四川盆地的土壤類型基本以砂壤質(zhì)地的紫色土、石灰（巖）土為主，石漠化敏感性程度為極敏感（圖4、表4）。

圖4 土壤類型敏感性分級(jí)

表4 土壤類型敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

3.5 石漠化敏感性綜合評(píng)價(jià)

將坡度、植被覆蓋、土壤類型與巖溶分布范圍疊加，形成石漠化敏感性綜合評(píng)價(jià)圖（圖5、表5）。從圖5中可以看出，石漠化輕度以下敏感區(qū)域主要分布在川西南山地區(qū)域內(nèi)的木里河、水洛河、雅礱江河谷兩岸；中度敏感區(qū)域集中分布在川西南山地區(qū)域內(nèi)的鹽源盆地、大渡河中游局部地區(qū)；高度敏感和極敏感區(qū)域則主要分布在金沙江下游干熱河谷、大渡河中游干旱河谷、四川盆地南部周緣和川東平行嶺谷等廣大地區(qū)；另外，在四川盆地內(nèi)及四川西部、北部也有一定數(shù)量的石漠化中度敏感區(qū)域分布。

圖5 石漠化敏感性綜合評(píng)價(jià)

表5 石漠化敏感性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

3.6 石漠化敏感性與石漠化現(xiàn)狀的關(guān)系

以上石漠化敏感性評(píng)價(jià)僅從自然因素角度分析了石漠化易發(fā)的程度及空間分布，為進(jìn)一步了解石漠化發(fā)生的根本因素，本文嘗試分析石漠化現(xiàn)狀與石漠化敏感性之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系（石漠化現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采用四川省林業(yè)廳開(kāi)展的四川省石漠化監(jiān)測(cè)成果，全省外業(yè)檢查了10個(gè)縣，共抽查圖斑776個(gè)，合格率占全省總圖斑數(shù)的2.9%，達(dá)到國(guó)家石漠化現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)質(zhì)量合格的標(biāo)準(zhǔn)）。從石漠化現(xiàn)狀與敏感性對(duì)應(yīng)關(guān)系表（表6）中可以看出，2 158.7 k m2的石漠化面積分布在極敏感性區(qū)域內(nèi)，占研究區(qū)石漠化面積的27.86%，高度敏感性區(qū)域內(nèi)分布有1 563.6 k m2的石漠化面積（占20.17%），中度敏感性區(qū)域內(nèi)石漠化分布最多為2 160.0 k m2，占27.87%，中度以上敏感性區(qū)域內(nèi)分布有75.9%的石漠化面積。石漠化現(xiàn)狀的數(shù)量特征說(shuō)明兩者具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，自然因素是石漠化發(fā)生的根本因素，決定了石漠化現(xiàn)狀分布的總體格局。但是，其強(qiáng)度特征卻表現(xiàn)出一定的差異性，分別有19.46%，23.88%的重度以上石漠化分布在高度敏感、極敏感區(qū)域內(nèi)，而輕度敏感、中度敏感區(qū)域內(nèi)卻分布著24.56%，30.75%的重度以上石漠化，顯然輕度和中度敏感性區(qū)域內(nèi)重度以上石漠化受自然因素影響相對(duì)較小，主要是受不合理的人類活動(dòng)產(chǎn)生的。這些都表明，自然因素對(duì)石漠化的發(fā)生和空間分布具有較強(qiáng)的主導(dǎo)控制作用，但在局部地區(qū)卻受到人為干擾因素的深刻影響。因此，保護(hù)研究區(qū)域內(nèi)自然生態(tài)因素的健康與穩(wěn)定，減少人類不合理活動(dòng)的影響，是石漠化防治的重要措施與內(nèi)容。

表6 石漠化現(xiàn)狀與石漠化敏感性對(duì)應(yīng)關(guān)系

4 結(jié)論與屢望

本文依據(jù)石漠化敏感性評(píng)價(jià)機(jī)理，選擇是否為巖溶地貌、地形因子、植被覆蓋度和土壤類型4個(gè)因素，對(duì)研究區(qū)石漠化敏感性進(jìn)行單因素和多因素評(píng)價(jià)研究，并比較了石漠化現(xiàn)狀與石漠化敏感性之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明：（1）研究區(qū)中度敏感區(qū)域面積最大，占研究區(qū)面積的32.39%，其次為輕度敏感性區(qū)域（26.75%），高度敏感和極敏感性區(qū)域的分布面積也較大，面積比例分別為17.50%和21.51%；（2）石漠化敏感性空間分布具有明顯的地域差異，金沙江中下游、大渡河中下游和川東平行嶺谷是石漠化高度敏感和極敏感的集中分布地區(qū)，川西南山地區(qū)域內(nèi)的木里河、水洛河、雅礱江河谷兩岸、鹽源盆地和四川盆地大部分巖溶分布區(qū)基本以輕度、中度敏感性為主；（3）研究區(qū)石漠化現(xiàn)狀與石漠化敏感性空間分布基本一致，數(shù)量特征說(shuō)明兩者具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但在局部地區(qū)強(qiáng)度特征卻表現(xiàn)出一定的差異性。

石漠化是自然因素和人為因素共同作用的結(jié)果，自然因素是石漠化發(fā)生、發(fā)展的潛在條件，決定著石漠化的總體分布格局，但隨著人口劇增和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土地負(fù)荷增加，人類活動(dòng)已逐漸成為石漠化發(fā)生、發(fā)展的重要因素。人類活動(dòng)可以逐漸改變自然因素的特性，其中植被覆蓋是受人類活動(dòng)影響最大的自然因素之一，在其他自然條件極難改變的情況下，科學(xué)地制定林、灌、草植物群落營(yíng)建技術(shù)措施，大力增加地表植被覆蓋，輔以適當(dāng)?shù)墓こ檀胧?，可以改善巖溶地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境，有效遏制石漠化的發(fā)生與發(fā)展。

本文僅分析了單時(shí)段石漠化現(xiàn)狀與石漠化敏感性之間的關(guān)系，若能獲取多時(shí)段石漠化現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，與石漠化敏感性之間進(jìn)行比較研究，則更能反映出研究區(qū)石漠化現(xiàn)狀與敏感性的之間的時(shí)空變化規(guī)律。因此，定期開(kāi)展石漠化現(xiàn)狀和區(qū)域植被覆蓋的監(jiān)測(cè)對(duì)進(jìn)一步研究石漠化的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)具有重要意義。

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