西南地區(qū)石漠化分布、演變特征及影響因素

安國英，周 璇，溫 靜，童立強

(1.中國國土資源航空物探遙感中心，北京 100083；2.中北大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，山西 太原 030051)

西南地區(qū)石漠化分布、演變特征及影響因素

安國英1，周 璇2，溫 靜1，童立強1

(1.中國國土資源航空物探遙感中心，北京 100083；2.中北大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，山西 太原 030051)

根據(jù)中國西南巖溶區(qū)1999—2008年石漠化遙感調(diào)查結(jié)果,研究了該區(qū)石漠化發(fā)生現(xiàn)狀和近十年間石漠化在區(qū)域、巖性、地貌及區(qū)域經(jīng)濟等方面的演變特征，并對發(fā)生石漠化的影響因素進行分析。結(jié)果顯示，石漠化集中分布在滇、黔、桂三省區(qū)；石漠化的發(fā)生與巖性和地貌密切相關(guān)，其中純碳酸鹽巖中石漠化發(fā)生率高于雜碳酸鹽巖，并隨灰?guī)r或碳酸鹽巖含量減少而降低，而地形高差相對大的峰叢洼地、峰林洼地石漠化發(fā)生率最高，并隨地貌相對高差變小而降低。石漠化發(fā)生程度與巖性、地貌關(guān)系表現(xiàn)多樣，純碳酸鹽巖中輕度石漠化比例高于中度和重度石漠化之和的比例，雜碳酸鹽巖中中度和重度石漠化之和的比例高于輕度石漠化比例；在峰林洼地、峰林/緩丘平原中輕度石漠化比例高于中度和重度石漠化之和的比例，緩丘臺地和丘陵谷地中中度和重度石漠化之和的比例高于輕度石漠化，是巖溶構(gòu)造演化與人類活動共同制約的結(jié)果。從1999年到2008年間，該區(qū)石漠化已經(jīng)呈現(xiàn)轉(zhuǎn)輕趨勢，主要表現(xiàn)在總面積減少，石漠化程度減輕；石漠化演變過程中發(fā)生在不同巖性和地貌中改善或惡化發(fā)生率的變化趨勢與上述石漠化的發(fā)生規(guī)律相似。石漠化還不同程度地影響居民的生活水平，調(diào)查顯示，嚴重石漠化縣域內(nèi)石漠化面積與農(nóng)民人均純收入、人均生產(chǎn)總值等呈負相關(guān)，縣域內(nèi)石漠化面積是影響農(nóng)民人均純收入，乃至人均生產(chǎn)總值最重要的因素。因此，石漠化調(diào)查結(jié)果顯示，研究區(qū)石漠化呈向好趨勢，但是治理難點依然存在。

中國西南；巖溶地區(qū)；石漠化；分布特征；演變； 統(tǒng)計分析

0 引 言

石漠化是在熱帶、亞熱帶濕潤-半濕潤氣候條件下，由水蝕作用引起的石質(zhì)荒漠化，主要發(fā)生在巖溶分布區(qū)域或以巖溶分布為主的區(qū)域，是一種典型的荒漠化類型。石漠化的基本過程為氣候變異和人類活動而導(dǎo)致的地表森林植被破壞、土壤侵蝕加劇、土層變薄，基巖大面積裸露，礫石堆積，地表呈現(xiàn)荒漠景觀[1-2]。我國以滇、黔、桂為中心的西南巖溶連片區(qū)，是世界三大喀斯特地貌集中分布區(qū)之一[3]，其石漠化與西北地區(qū)的沙漠化同為我國環(huán)境退化問題最為突出的地區(qū)，也是當?shù)亟?jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的主要障礙。因此許多部門和學(xué)者進行了大量的研究和探索[1-2,4-10]，從石漠化概念演變到巖溶生態(tài)環(huán)境特征及影響因素，從調(diào)查方法到區(qū)域分布特征以及治理方案等，并對其成因和影響因素取得一致的認識。由于認識上的差異及采用的方法不同，各部門已經(jīng)完成的部分省區(qū)石漠化面積調(diào)查數(shù)據(jù)不盡相同[5,10]，也缺少整個地區(qū)的調(diào)查數(shù)據(jù)。中國地質(zhì)調(diào)查局在2002年組織完成中國西南8省區(qū)主要巖溶分布區(qū)74萬km2的以TM數(shù)據(jù)為主的1999年現(xiàn)狀信息和1987年為演變對比信息的兩期石漠化遙感調(diào)查[11]；2010年再次開展西南地區(qū)石漠化遙感調(diào)查，以滿足為巖溶區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理提供精準石漠化數(shù)據(jù)要求，而該調(diào)查精度為1∶25萬，使用以2007—2009年的CBERS-02B為主及少量ALOS和ASTER為現(xiàn)狀調(diào)查信息源，以1999—2000年為主的ETM數(shù)據(jù)為演變對比信息源。

截至目前，對于西南石漠化面積等基本信息，盡管不同部門提供的數(shù)據(jù)各異，如，這些信息多基于國土資源部1999年[5]或者林業(yè)部2005年調(diào)查數(shù)據(jù)[10]，更多的研究者給出個別省份或者局部區(qū)域的石漠化面積信息，并沒有強調(diào)信息源的時間性。對于石漠化變化信息，不同研究者通過多期遙感調(diào)查對比，認為石漠化發(fā)展已經(jīng)由早期的惡化呈向好轉(zhuǎn)變，如,廣西1998年、2003年、2007年的遙感調(diào)查[23]，林業(yè)部門發(fā)布的2011年底西南地區(qū)石漠化調(diào)查數(shù)據(jù)[24]，這些變化趨勢與已完成的全國區(qū)域地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查中石漠化調(diào)查變化趨勢一致。本文以前述的2010年完成的1999年、2008年兩期石漠化遙感調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，總結(jié)了整個西南地區(qū)石漠化發(fā)生、演變分布特征及影響因素，采用石漠化在巖性或地貌中所占比例變化和不同程度石漠化在同類中所占比例差異分析人類活動與石漠化的關(guān)系，以及縣域內(nèi)石漠化面積與區(qū)域經(jīng)濟相關(guān)性分析環(huán)境與社會經(jīng)濟的關(guān)系，可供從事調(diào)查的工作者參考，從而為石漠化的綜合治理和治理效果評價提供借鑒。

1 石漠化發(fā)生特征分析

我國西南巖溶區(qū)，主要分布在以云貴高原為中心的貴州、云南、廣西、四川、重慶、湖南、湖北及廣東6省、1市及1自治區(qū)，合計804縣市[12]，并集中分布在貴州、云南和廣西3省區(qū)。該區(qū)域地勢呈西北高、東南低，主要位于中國地貌單元第二級階梯的云貴高原，屬于熱帶、亞熱帶濕潤氣候區(qū)，降水充沛；該區(qū)主要屬于長江流域和珠江流域，僅西南隅屬于元江流域，是珠江的源頭、長江的重要補給區(qū)，其環(huán)境的變化直接影響著珠江、長江下游的生態(tài)環(huán)境安全。

根據(jù)遙感調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在整個調(diào)查區(qū)191萬km2內(nèi)出露碳酸鹽巖面積53.56萬km2，占區(qū)域面積的28.05%，其中石漠化面積達7.00萬km2，約占區(qū)域面積的3.67%，占區(qū)內(nèi)出露碳酸鹽巖面積的13.07%。其中，輕度石漠化面積達3.48萬km2，中度石漠化面積約為2.24萬km2，重度石漠化面積約為1.28萬km2，分別占石漠化比例為49.68%、32.04%和18.29%。

1.1 空間特征

在西南地區(qū)8省(市、區(qū))中，滇、黔、桂3省區(qū)是石漠化主要分布區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，滇、黔、桂3省區(qū)面積78.45萬km2，占調(diào)查區(qū)總面積的41.09%；出露碳酸鹽巖面積31.2萬km2，占調(diào)查區(qū)出露碳酸鹽巖面積的58.17%；其石漠化面積為5.81萬km2，占調(diào)查區(qū)石漠化面積的82.95%，占滇、黔、桂3省區(qū)總面積的7.41%，占3省區(qū)出露碳酸鹽巖面積的18.64%，遠高于西南地區(qū)其它5省(市)的水平。其中，貴州省石漠化面積最大，集中分布在黔西、黔西南，黔西北相對分散，主要是沿北盤江、烏江上游等地分布，呈現(xiàn)由北向南程度加重、由分散到連片的特征；云南省石漠化面積次之，主要在滇東、滇東南集中連片分布、程度較重，并西少東多、自北向南石漠化逐漸增多，程度加重；廣西壯族自治區(qū)石漠化面積次于前兩者，主要分布在桂西北、桂中等地，連片分布區(qū)相對分散。這3省區(qū)的石漠化發(fā)生率均遠高于13.07%的平均值，廣西的石漠化發(fā)生率最高達20.85%。其余5省(市)相對石漠化面積小，分布分散，發(fā)生率也低于平均值，各省(市、區(qū))程度不一，差異較大(表1)。

根據(jù)調(diào)查區(qū)內(nèi)縣市統(tǒng)計，石漠化面積大于100 km2的縣市186個，占縣市總數(shù)的23.13%；大于200 km2有113個，占縣市總數(shù)的14.05%；大于400 km2的縣市48個，占縣市總數(shù)的5.97%，其石漠化面積總數(shù)為3.25萬km2，占西南地區(qū)石漠化面積的46.43%；大于700 km2的縣市13個，其石漠化面積總數(shù)約1.38萬km2，占西南地區(qū)石漠化面積的19.71%；大于1 000 km2的縣市6個，其石漠化面積總數(shù)約0.81萬km2，占西南地區(qū)石漠化面積的11.57%。若把石漠化面積大于400 km2的縣市稱為嚴重石漠化縣，則這些縣市集中分布在滇、黔、桂三省區(qū)。從發(fā)生率來看，大于平均發(fā)生率13.07%的縣市有158個，占全部縣市的19.65%；大于20%的有94個縣市，占全部縣市的11.69%；大于30%的有44個縣市，占全部縣市的5.47%(表2)。

表1 西南地區(qū)2008年各省石漠化信息統(tǒng)計

Table 1 Rocky desertification areas of provinces in southwest China in 2008

省份巖溶面積/104km2面積/104km2所占比例/%發(fā)生率/%云南10．862．0128．7118．51貴州12．122．0929．9117．28廣西8．171．7024．3320．85廣東1．190．152．1112．41湖北5．040．263．775．23湖南6．250．334．745．31四川6．910．223．073．11重慶3．010．243．367．82合計/平均∑53．56∑7．00∑10013．07

注：發(fā)生率=某區(qū)內(nèi)石漠化面積/該區(qū)巖溶面積×100%，下同。

1.2 巖性特征

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，各行政省區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖出露面積占區(qū)內(nèi)面積比例由大到小依次為貴州、重慶、廣西、湖南、云南、湖北、四川、廣東。調(diào)查區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖出露面積的統(tǒng)計數(shù)量除了廣東省略高外,其它各省區(qū)的調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果與曹建華等[4]統(tǒng)計結(jié)果較為接近。根據(jù)遙感可以識別的解譯標志，將碳酸鹽巖分成2大類6個巖組(表3)，其中純碳酸鹽巖(碳酸鹽巖占90%以上)分布面積約28.25萬km2，占調(diào)查區(qū)總面積的14.80%，雜碳酸鹽巖(碎屑巖占比超過10%)分布面積約25.31萬km2,占調(diào)查區(qū)占面積的13.25%。通過空間對比顯示，純碳酸鹽巖類中石漠化面積約4.39萬km2, 占石漠化面積的62.66%，雜碳酸鹽巖類中石漠化面積約2.61萬km2,所占比例為37.34%，其石漠化發(fā)生率分別為15.53%和10.33%，前者遠高于后者。

表2 西南地區(qū)2008年不同石漠化面積與石漠化發(fā)生率的縣市統(tǒng)計/個

表3 西南地區(qū)各類碳酸鹽巖中石漠化發(fā)生信息統(tǒng)計

Table 3 Rocky desertification areas of difference carbonate rocks in southwest China in 2008

巖性類別 巖溶面積/104km2面積/104km2所占比例/%發(fā)生率/%純碳酸鹽巖灰?guī)r17．203．0543．5517．73灰?guī)r與白云巖混雜7．130．9813．9613．71白云巖3．930．365．159．18小計28．254．3962．7015．53雜碳酸鹽巖碳酸鹽巖夾碎屑巖8．341．2718．1015．20碳酸鹽巖與碎屑巖混雜8．400．7310．388．66碎屑巖夾碳酸鹽巖8．570．628．8607．24小計25．312．6137．3010．33

各類型碳酸鹽巖中石漠化的分布及所占比例不盡相同，純碳酸鹽巖中隨灰?guī)r成分所占比例減少白云巖成分增加，石漠化發(fā)生率呈由高向低變化；雜碳酸鹽中隨碳酸鹽成分所占比例減少，碎屑巖成分增加，石漠化發(fā)生率也呈由高向低變化(表3與圖1)。與全區(qū)石漠化平均發(fā)生率比較，純碳酸鹽巖中的灰?guī)r、灰?guī)r與白云巖混雜，雜碳酸鹽巖中的碳酸鹽巖夾碎屑巖這3類巖組發(fā)生率高于整個調(diào)查區(qū)13.07%的平均值，其它巖組低于平均值。

圖1 西南巖溶區(qū)不同巖性中石漠化發(fā)生率及其演變曲線Fig.1 Comparison of desertification incidence rate and evolution rate of carbonate rocks in southwest China曲線：a.石漠化發(fā)生率；b.石漠化改善發(fā)生率；c.石漠化惡化發(fā)生率。巖性代碼：1.灰?guī)r；2.灰?guī)r與白云巖混雜；3.白云巖；4.碳酸鹽巖夾碎屑巖；5.碳酸鹽巖與碎屑巖混雜；6.碎屑巖夾碳酸鹽巖；7.平均值

1.3 地貌特征

根據(jù)遙感地貌解譯標識，將可識別的巖溶地貌劃為峰叢洼地、峰林洼地、丘陵谷地、緩丘臺地、峰林/緩丘平原等地貌組合類型，其中丘陵谷地面積最大約36.88萬km2，占調(diào)查區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖面積的68.87%，其次為峰叢洼地面積為10.46萬km2，占碳酸鹽巖面積的19.53%，兩者占碳酸鹽巖面積88.40%，其余三種巖溶地貌類型分布面積不足12%；同樣這兩者發(fā)生石漠化面積約6.28萬km2,占石漠化總面積的89.71%，其余三類巖溶地貌中發(fā)生石漠化面積僅占10.29%。

通過石漠化現(xiàn)狀與地貌類型的空間疊加分析發(fā)現(xiàn)，不同類型地貌中的石漠化發(fā)生率存在著較明顯的差異(表4)；石漠化較易發(fā)生在地形相對高差大的峰叢洼地、峰林洼地地貌中，它們的石漠化發(fā)生率分別為25.98%和23.77%；其次是巖溶緩丘臺地和丘陵谷地，它們的石漠化發(fā)生率為10.52%和9.67%；而峰林/緩丘平原區(qū)石漠化發(fā)生率僅為4.51%(圖2)。

表4 西南地區(qū)巖溶地貌中石漠化發(fā)生信息統(tǒng)計

Table 4 Rocky desertification areas of karst topography in southwest China in 2008

地貌類型巖溶面積/104km2面積/104km2占比例/%發(fā)生率/%峰叢洼地104627238862598峰林洼地1800436142377緩丘臺地1500162291052丘陵谷地36883575100967峰林/緩丘平原291013186451合計/均值∑5356∑700∑100001307

圖2 西南巖溶區(qū)不同巖溶地貌中石漠化發(fā)生率及其演變曲線Fig.2 Comparison of desertification incidence rate and evolution rate of karst topography in southwest China曲線：a.石漠化發(fā)生率;b.演變改善發(fā)生率;c.演變惡化發(fā)生率。地貌代碼：1.峰叢洼地；2.峰林洼地；3.緩丘臺地；4.丘陵谷地；5.峰林/緩丘平原；6.平均值

通過上述石漠化分布特征總結(jié)，發(fā)現(xiàn)與前次2002年調(diào)查結(jié)果[11]有顯著差異，盡管石漠化還是主要集中分布于滇黔桂三省區(qū)，但是各省區(qū)的石漠化占比和發(fā)生率都有所降低，排序略有不同；縣域內(nèi)石漠化面積普遍減小且高于平均發(fā)生率的縣市數(shù)量也有所減少了，石漠化面積大于400 km2嚴重石漠化縣有48個，石漠化大于700 km2石漠化縣有13個，石漠化大于1 000 km2的有6個，較1999年底石漠化面積大于400 km2的有89個、石漠化面積大于700 km2的43個、石漠化面積大于1 000 km2的20個[14]大為減少；石漠化發(fā)生在巖性和地貌上的特征，本期的灰?guī)r、碳酸鹽巖夾碎屑巖中是石漠化發(fā)生率最高的2類巖組，相對高差大的峰叢洼地和峰林洼地是石漠化發(fā)生率最高的2類地貌類型，這也與前次2002年調(diào)查結(jié)果[11]中灰?guī)r與白云巖混雜巖組中發(fā)生率最高、巖溶斷盆和峰林洼地類型發(fā)生率最高的調(diào)查結(jié)果截然不同。分析原因，盡管巖性分組、地貌分類方法因人而異，可能是經(jīng)過石漠化治理之后，人為干擾因素有所減弱，自然環(huán)境得到了恢復(fù)，受巖溶地質(zhì)環(huán)境中巖溶地貌發(fā)育階段制約明顯。

2 石漠化演變特征分析

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計， 從1999年至2008年的9年間西南巖溶區(qū)的石漠化在總體上呈向好趨勢，表現(xiàn)在石漠化總面積在減少，石漠化程度由重度、中度向中度、輕度和潛在石漠化轉(zhuǎn)化，僅局部地區(qū)持續(xù)有所惡化。但石漠化仍然比較嚴峻。在這9年間西南8省(市、區(qū))中石漠化面積從11.35萬km2減少到7.00萬km2，石漠化面積凈減少4.35萬km2，平均每年凈減少0.48萬km2，年均增長率-5.23%，這個變化過程中的石漠化改善面積為5.89萬km2、加劇面積為0.78萬km2，改善面積與加劇面積比為7.59∶1。

2.1 石漠化演變空間特征

西南巖溶區(qū)石漠化凈減少面積最多的仍然集中在滇、黔、桂3省區(qū)，凈減少面積達3.50萬km2，占凈減少面積的80.46%，其它5省市凈減少面積0.85萬km2，所占比例為19.54%(表5)。

從西南地區(qū)石漠化年均增長率(表5)來看，各省(市、區(qū))向好情況不一，重慶、四川、云南和廣東，低于年均增長率-5.23%，其它4省區(qū)湖北、湖南、廣西、貴州均高于平均值。

石漠化演變情況，從1999年至2008年的9年間西南巖溶區(qū)石漠化程度從較重程度到較輕程度、從有石漠化發(fā)生到潛在石漠化發(fā)生的改善面積為5.89萬km2，占調(diào)查區(qū)總面積的3.09%；基本未變化面積4.80萬km2,占調(diào)查區(qū)面積的2.52%；石漠化程度從潛在石漠化發(fā)生到有石漠化發(fā)生、從較輕程度到較重程度的加劇面積為0.78萬km2，占調(diào)查區(qū)總面積的0.41%，其空間分布呈小片集中區(qū)或零散區(qū)出現(xiàn)。其中，石漠化程度改善面積較大的是滇、黔、桂3省區(qū)，其改善發(fā)生率高于平均改善發(fā)生率11.0%，廣西石漠化改善發(fā)生率最高，其次是云南和貴州；同時滇、黔、桂也是發(fā)生惡化面積較大的3省區(qū)，其惡化發(fā)生率高于平均惡化發(fā)生率1.45%，云南惡化發(fā)生率最高，廣西和貴州次之(表6)。

表5 西南地區(qū)各省1999—2008年石漠化面積減少信息

Table 5 Rocky desertification areas decreasing of provinces in southwest region from 1999 to 2008

省份減少面積/103km2占減少比例/%年均增長率/%云南13193031-545貴州11532649-476廣西10262358-510廣東095218-538湖南017039-520湖北163375-455四川199457-702重慶224515-715合計/均值∑4352∑10000-523

注：年均增長率=((近期面積/上期面積)1/n-1)×100%, 其中n為兩期間的年限。

表6 西南地區(qū)各省市從1999—2008年石漠化演變信息

Table 6 Rocky desertification evolution data of provinces in southwest China from 1999 to 2008

省份改善面積/103km2改善發(fā)生率/%未變面積/103km2未變程度/%惡化面積/103km2惡化發(fā)生率/%云南1623149413221217384354貴州1532126415481277171141廣西159919579761195151185廣東0897511511274002015湖北282559166329022044湖南22335726943013020四川231334168243015022重慶3121037203674018061合計/均值∑58911100∑4803897∑776145

注：改善(惡化)發(fā)生率=某省改善(惡化)面積/該省巖溶面積×100%，未變程度計算方法同前。

根據(jù)調(diào)查區(qū)內(nèi)縣市石漠化改善情況看，改善面積大于100 km2的有179個縣市區(qū)，大于200 km2的有94個縣市，大于400 km2的有34個縣市，大于700 km2的有10個；同時改善平均發(fā)生率為11.0%，共有179個行政區(qū)縣高于均值，進一步細分，其中改善發(fā)生率大于20%的縣市有63個，大于30%的縣市有17個，大于40%的有4個(表7)。同樣，惡化面積大于10 km2的共有137個縣市區(qū)，大于20 km2的有94個縣市，大于40 km2的有48個縣市，大于100 km2的有13個縣；同時石漠化惡化平均發(fā)生率1.45%，共有155個縣市高于此平均值，進一步細分，其中惡化發(fā)生率大于5%的有29個縣市，大于10%的有7個縣市(表8)，且惡化程度較重的縣市大部分分布在云南。

表7 西南地區(qū)1999—2008年石漠化演變改善信息縣市數(shù)量統(tǒng)計/個

Table 7 County statistics of rocky desertification improvement in southwest China from 1999 to 2008

改善面積/km2≥100≥200≥400≥700改善發(fā)生率/%≥110≥20≥30≥4017994341017963174

注：改善發(fā)生率計算方法同前。

表8 西南地區(qū)1999—2008年石漠化演變惡化信息縣市統(tǒng)計/個

Table 8 County statistics of rocky desertification deterioration in southwest China from 1999 to 2008

惡化面積/km2≥10≥20≥40≥100惡化發(fā)生率/%≥145≥5≥10137944813155297

注：惡化發(fā)生率計算方法同前。

2.2 石漠化演變巖性特征

通過石漠化演變數(shù)據(jù)與巖性分布的空間疊加分析發(fā)現(xiàn)，區(qū)域石漠化程度改善、惡化發(fā)生率在碳酸鹽巖中程度不一，但是總體趨勢是純碳酸鹽巖中改善、惡化發(fā)生率變化高于雜碳酸鹽巖，主要表現(xiàn)在純碳酸鹽巖中，隨灰?guī)r成分減少和白云質(zhì)成分增加，改善、惡化發(fā)生率降低；雜碳酸鹽巖中隨碳酸鹽成分減少，改善、惡化發(fā)生率也降低。西南地區(qū)石漠化改善、惡化發(fā)生率與石漠化的發(fā)生率趨勢基本一致，僅在白云巖與灰?guī)r混雜巖組中改善發(fā)生率略高于碳酸鹽巖夾碎屑巖組，使其改善發(fā)生率趨勢略有差異(表9和圖1)。

2.3 石漠化演變地貌特征

根據(jù)石漠化演變數(shù)據(jù)在巖溶地貌中的分布，不同地貌類型的石漠化改善、加劇發(fā)生率也不一樣，峰叢洼地、峰林洼地和緩丘臺地地貌類型中的石漠化改善發(fā)生率分別為19.46%、20.37%和12.50%，高于全區(qū)平均值11.0%；丘陵谷地、峰林/緩丘平原的改善程度均小于全區(qū)平均值；峰叢洼地、峰林洼地的惡化發(fā)生率高于均值1.45%，其他三種地貌中惡化程度小于均值，這與石漠化發(fā)生率在不同地貌中的變化趨勢是較一致的(表10和圖2)，僅峰林洼地改善發(fā)生率略高于峰叢洼地的改善發(fā)生率。

表9 西南地區(qū)1999—2008年不同巖性中石漠化演變信息

Table 9 Evolution rocky desertification data of carbonate rocks in southwest China from 1999 to 2008

巖性類別改善面積/103km2改善發(fā)生率%惡化面積/103km2惡化發(fā)生率%純碳酸鹽巖灰?guī)r25721496355207灰?guī)r與白云巖混雜8261159093130白云巖358911032081小計37561329480170雜碳酸鹽巖碳酸鹽巖夾碎屑巖9461134161193碳酸鹽巖與碎屑巖混雜677806077092碎屑巖夾碳酸鹽巖513598058068小計2136844296117合計/均值∑58911100∑776145

注：改善(惡化)發(fā)生率=改善(惡化)面積/該巖性巖溶面積×100%。

表10 西南巖溶區(qū)不同巖溶地貌中1999—2008年石漠化演變信息統(tǒng)計

Table 10 Evolution statistics of rocky desertification of karst topography in southwest China from 1999 to 2008

地貌類型改善面積/103km2改善發(fā)生率/%惡化面積/103km2惡化發(fā)生率%峰叢洼地20351946302289峰林洼地3682037033185緩丘臺地1881250018117丘陵谷地3136850417113峰林/緩丘平原164565006021合計/平均∑58911100∑776145

注：改善(惡化)發(fā)生率=某地貌改善(惡化)面積/該地貌巖溶面積×100%。

從上述這些特征得知，從1999—2008年9年間調(diào)查區(qū)石漠化年均增長率-5.23%，改善發(fā)生率11.0%，惡化發(fā)生率1.45%，這與西南地區(qū)從1987—1999年12年間調(diào)查結(jié)果石漠化年均增長率2.0%、改善發(fā)生率為1.14%、惡化發(fā)生率5.94%[11]相比，區(qū)內(nèi)石漠化已經(jīng)發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，已由逐年加重趨勢正在向逐年減輕變化。

3 石漠化演變影響因素

石漠化演變的原因是多方面的。從發(fā)展情況看，在影響巖溶環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)形成、演變的因素中，氣候因素、水文因素是長期的、緩慢的驅(qū)動因素，地質(zhì)、地貌因素是生態(tài)系統(tǒng)得以發(fā)生存在的載體和物質(zhì)基礎(chǔ)[4]，而從人類活動和石漠化發(fā)展來看，人類活動對石漠化的發(fā)展起到了加重或加速作用[11，13-18]。

表11 西南地區(qū)不同程度石漠化在各巖性中面積所占比例統(tǒng)計

注：石漠化占比例=某巖性類型中不同程度石漠化面積/該巖性類型的石漠化總面積×100%。

3.1 不同程度石漠化與地質(zhì)背景的相關(guān)性

在受巖溶地質(zhì)背景制約的生態(tài)環(huán)境中巖性和地貌是最基本的要素，其不同的類型對石漠化的發(fā)生、發(fā)展起到的作用不同。調(diào)查區(qū)不同巖性和地貌類型中石漠化發(fā)生率已經(jīng)如前所述，為進一步描述自然背景與人類活動對石漠化的影響，分別用不同程度石漠化在不同巖性和地貌類型中的面積所占比例說明石漠化受其影響強度。

從不同程度石漠化在巖性組中面積所占比例(表11)可知，純碳酸鹽巖中輕度占比約51%，中度和重度之和占比約49%；而雜碳酸鹽巖中則相反，中度和重度之和占比已達53%，輕度石漠化占比約47%，而雜碳酸鹽巖分布區(qū)是人類活動集中區(qū)，中度和重度石漠化之和占比大。具體來說，純碳酸鹽巖中，輕度石漠化白云巖組中占比最高，灰?guī)r與白云巖混雜巖組次之，中度石漠化灰?guī)r、白云巖組比例高，這與滇、黔、桂白云巖和灰?guī)r連片分布有關(guān)；重度石漠化在灰?guī)r組占比高，是與灰?guī)r組成的峰林或峰叢地貌已經(jīng)發(fā)育到巖溶的最后階段、水土流失殆盡有關(guān)；而在雜碳酸鹽巖中碎屑巖夾碳酸鹽巖、碎屑巖與碳酸鹽巖混雜這2組在輕度、中度石漠化中占比最高，這些地方土層相對較厚；重度石漠化中碳酸鹽巖夾碎屑巖組突出，其分布區(qū)與滇、黔兩省人類活動集中區(qū)相關(guān)。

根據(jù)不同程度石漠化在地貌類型中面積所占比例統(tǒng)計(表12)，在峰林洼地中輕度石漠化占比超過60%，中度與重度石漠化之和占比低于40%；峰叢洼地中輕度石漠化占比與中度和重度石漠化之和占比相當，若把峰林洼地和峰叢洼地類似地貌合起來看，輕度石漠化占比超過51%，中度和重度石漠化之和占比少于49%；緩丘臺地中中度與重度石漠化占比之和超過60%，輕度石漠化占比不足40%；丘陵谷地中中度與重度石漠化之和占比52%，輕度石漠化占比約48%；而峰林/緩丘平原中輕度石漠化占比58%以上，中度與重度石漠化之和占比低于42%。上述分析說明，不同程度石漠化在地貌類型上規(guī)律性不顯著，但總體上有在適合人類活動的峰林和峰叢洼地、峰林/緩丘平原輕度石漠化占比高，緩丘臺地、丘陵谷地中中度和重度石漠化占比之和高的特點。其中緩丘臺地分布范圍小，主要集中分布在滇東、黔南、黔西及桂西北與湘南等地的高位緩丘或緩丘臺地；丘陵谷地是區(qū)內(nèi)分布范圍最大最廣的地貌，是人類活動集中區(qū)。根據(jù)空間位置疊加分析，地貌分布情況與不同區(qū)域中巖溶演化階段及人類活動情況密切相關(guān)。

表12 西南地區(qū)不同程度石漠化在不同巖溶地貌面積中所占比例統(tǒng)計

Table 12 Proportion of rocky desertification accounted for karst topography in southwest China

地貌類型面積/104km2輕度中度重度比例/%輕度中度重度峰叢洼地135008600510496531671867峰林洼地02800110004264792534986緩丘臺地006200590037392737052369丘陵谷地171011700680480132941907峰林/緩丘平原00770041001358643107990合計/平均∑348∑224∑128496832041829

注：石漠化占比=某地貌類型中不同程度石漠化面積/該地貌類型中石漠化總面積×100%。

通過上述分析可知，地貌分類中，適合人類活動的峰林/緩丘平原、峰叢洼地內(nèi)，輕度石漠化占比高；緩丘臺地和丘陵谷地中，中度和重度石漠化之和占比較高，這些分布區(qū)要么是在構(gòu)造帶上，形成高位緩丘臺地，水土流失嚴重，要么是丘陵寬谷地區(qū)人類活動集中區(qū)域；峰林洼地中輕度石漠化和峰叢洼地中中度、重度石漠化較高，是巖溶演化到最后階段水土流失殆盡的結(jié)果。同樣，巖性分組中，純碳酸鹽巖中輕度、中度石漠化占比高是地質(zhì)環(huán)境決定的，而雜碳酸鹽巖中中度、重度石漠化占比較高，與自然環(huán)境中人類活動區(qū)域密切相關(guān)。

3.2 石漠化與區(qū)域經(jīng)濟相關(guān)性

圖3 西南地區(qū)縣域石漠化面積與人類經(jīng)濟活動相關(guān)性分析圖Fig.3 Correlation analysis of rocky desertification area and human economic activity

西南巖溶發(fā)育地區(qū)經(jīng)濟總體落后，人們生活貧困[4,9-10]，除黔、滇、川部分貧困縣位于高山峽谷區(qū)外，大多數(shù)貧困縣位于巖溶生態(tài)環(huán)境惡劣區(qū)；根據(jù)2014年國家公布的592個貧困縣中有246個分布于本調(diào)查區(qū)內(nèi)[19]，占全國貧困縣總數(shù)的41.55%；而碳酸鹽巖分布面積≥30%以上的294個巖溶縣中有131個是貧困縣，占該巖溶縣數(shù)量的44.56%。為了準確比較石漠化與人類活動的關(guān)系，選擇了石漠化面積大于400 km2的48個嚴重石漠化縣市為例，選取縣域內(nèi)農(nóng)民人均純收入、人均第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、人均生產(chǎn)總值作為經(jīng)濟社會發(fā)展指標數(shù)據(jù)，討論人類活動與石漠化形成的關(guān)系。其中，縣域內(nèi)農(nóng)民人均純收入、人均生產(chǎn)總值源自滇、黔、桂三省區(qū)2011年統(tǒng)計年報數(shù)據(jù)[20-22]，人均第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值根據(jù)各縣市第一產(chǎn)業(yè)占比與人均生產(chǎn)總值計算取得。

石漠化面積、石漠化發(fā)生率及石漠化占比等代表資源特征與上述三個參數(shù)進行回歸分析，擬合最大相關(guān)系數(shù)曲線，并在給定置信水平下，對照相關(guān)系數(shù)檢驗臨界值進行判定。設(shè)定在顯著性水平(a)為0.10時，大于臨界值定義為相關(guān)，否則為不相關(guān)。

從縣域內(nèi)石漠化面積與人類經(jīng)濟活動相關(guān)性分析圖(圖3)看出，縣域內(nèi)石漠化面積與人類活動回歸分析中得到最大擬合相關(guān)曲線均為指數(shù)，石漠化發(fā)生率、石漠化所占比例與人類活動中的擬合曲線各異，它們均呈負相關(guān)，即石漠化面積越大、石漠化所占比例越大、發(fā)生率越高，人類活動產(chǎn)生的經(jīng)濟效益越小。從其相關(guān)系數(shù)與相關(guān)臨界值比較結(jié)果(表13)得知，石漠化面積與農(nóng)民人均純收入、人均第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值和人均生產(chǎn)總值呈負相關(guān)；石漠化發(fā)生率、石漠化所占比例也是與農(nóng)民人均純收入呈負相關(guān)，與人均第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值和人均生產(chǎn)總值均不相關(guān)；這些石漠化參數(shù)與農(nóng)民人均純收入、人均第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值及人均生產(chǎn)總值的相關(guān)性依次降低，相關(guān)系數(shù)減小；而石漠化面積與人均生產(chǎn)總值的相關(guān)系數(shù)大于人均第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值的相關(guān)系數(shù)，可能行政區(qū)劃變化引起的個別經(jīng)濟數(shù)據(jù)變化導(dǎo)致的結(jié)果。

同時從農(nóng)民人均純收入與土地依賴程度來看，其與石漠化面積、石漠化發(fā)生率、石漠化所占比例這三參數(shù)均呈負相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)依次減小，即石漠化面積對農(nóng)民人均收入水平的影響大于石漠化發(fā)生率，石漠化發(fā)生率對農(nóng)民人均收入水平的影響大于石漠化占比；石漠化占比越高農(nóng)民人均收入水平越低，其中縣域內(nèi)石漠化面積的大小是最直接的影響因素，較石漠化發(fā)生率、石漠化占比更顯著。

表13 西南地區(qū)縣域石漠化與人類經(jīng)濟相關(guān)性統(tǒng)計

Table 13 Correlation analysis of rocky desertification area and human economic activity

石漠化參數(shù)農(nóng)民人均純收入人均第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值人均總產(chǎn)值縣域石漠化面積 負相關(guān)(指數(shù))-043783負相關(guān)(指數(shù))-026796負相關(guān)(指數(shù))-03251縣域石漠化發(fā)生率負相關(guān)(指數(shù))-02703不相關(guān)(冪函數(shù))-01364不相關(guān)(線性)-01257縣域石漠化占比 負相關(guān)(線性)-025不相關(guān)(指數(shù))-020664不相關(guān)(線性)-01776

注：縣域石漠化占比=縣域石漠化面積/縣域面積×100%；樣本數(shù)n=48，相關(guān)臨界值R0.10=0.240 26。

縱觀這些嚴重石漠化縣，石漠化分布特征是多因素疊加綜合的結(jié)果。數(shù)量上不足6%的縣市，其石漠化面積占總數(shù)的46.42%，并且石漠化發(fā)生率為15%～45%，石漠化占縣域面積10%～40%，其碳酸鹽巖出露面積占比大于50%為主。在顯著性水平(a)為0.10時，雖然石漠化面積與巖溶占比呈不相關(guān)，但是石漠化面積與農(nóng)民人均純收入乃至人均生產(chǎn)總值都呈負相關(guān)，并且石漠化面積對農(nóng)民人均純收入的影響較石漠化發(fā)生率、石漠化占比更顯著。

上述分析結(jié)果進一步證明，我國西南地區(qū)石漠化形勢有向好趨勢，治理難點依然存在。因此，對整個西南區(qū)域性的石漠化治理，應(yīng)根據(jù)區(qū)域巖溶特點和當?shù)氐淖匀粭l件進行綜合整治，要把“治窮”和“治理”融為一體，提高農(nóng)民人均收入，減少貧困人口，才能實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。

4 討論和結(jié)論

通過對我國西南地區(qū)1999—2008年巖溶石漠化發(fā)生及演變時空特征分析，得出以下幾點認識：

(1)截至2008年，我國西南地區(qū)巖溶石漠化總面積有7.00萬km2，其中輕度、中度和重度石漠化面積分別為3.48萬km2、2.24萬km2和1.28萬km2，各自占石漠化比例為49.71%、32.04%和18.29%。石漠化在區(qū)域上分布不均，集中分布于以滇、黔、桂為中心的三省區(qū)，其它各省市相對分散。

(2)1999年至2008年的9年間，石漠化總面積從11.35萬km2減少到7.00萬km2，減少4.35萬km2，平均每年凈減少0.48萬km2，年均增長率為-5.23%，演變總體上呈向好趨勢，但仍然比較嚴峻，其中高于年均增長率的有重慶、四川、云南、廣東4省市，而貴州、廣西、湖北、湖南4省區(qū)低于平均值。石漠化的改善面積及程度均遠高于石漠化的加劇情況，改善、加劇面積最多的均在云南、貴州和廣西三省區(qū)。

(3)石漠化發(fā)生、演變與碳酸鹽巖的巖性、地貌密切相關(guān)。石漠化發(fā)生率在純碳酸鹽巖中較高并隨著灰?guī)r成分減少而降低，在雜碳酸鹽巖中隨碳酸鹽巖成分的減少而降低，演變過程中石漠化改善發(fā)生率、加劇發(fā)生率隨巖性成分變化的相關(guān)規(guī)律和石漠化發(fā)生率與巖性成分變化的相關(guān)規(guī)律有一致性。石漠化發(fā)生率在相對高差大的峰叢洼地、峰林洼地地貌中最高，并隨著地貌相對高差減小，發(fā)生率降低；同樣，演變過程中石漠化改善發(fā)生率、加劇發(fā)生率與地貌中石漠化發(fā)生率情況近似。

(4)不同程度石漠化與碳酸鹽巖、地貌的相關(guān)性表現(xiàn)多樣，受構(gòu)造環(huán)境演化和人類活動共同制約。純碳酸鹽巖中輕度石漠化面積占比大于中度和重度石漠化面積之和占比，雜碳酸鹽巖中中度和重度石漠化面積占比之和大于輕度石漠化面積占比。峰林洼地、峰林/緩丘平原中，輕度石漠化面積占比大于中度和重度石漠化面積占比之和，而緩丘臺地和丘陵谷地中，中度和重度石漠化面積之和占比大于輕度石漠化占比。

(5)石漠化面積大于400 km2的嚴重石漠化縣內(nèi)，縣域石漠化面積與農(nóng)民人均純收入、人均生產(chǎn)總值及人均第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值呈負相關(guān)，并且相關(guān)系數(shù)依次減?。煌瑫r農(nóng)民人均純收入與縣域石漠化面積、石漠化發(fā)生率、石漠化占比等呈負相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)依次減小，絕對石漠化面積是影響農(nóng)民人均純收入，以及人均生產(chǎn)總值的最重要因素。

(6)本次調(diào)查結(jié)果顯示，我國西南地區(qū)石漠化形勢有向好的趨勢，總面積減少、程度減輕，但治理難點依然存在。如，嚴重石漠化縣48個，占全部縣市數(shù)量的5.97%，石漠化面積卻占全部的46.42%，縣域內(nèi)巖溶面積占比達50%以上。因此，應(yīng)根據(jù)區(qū)域巖溶特點和當?shù)氐淖匀粭l件進行綜合整治，應(yīng)把“治窮”和“治理”融為一體，只有提高農(nóng)民人均收入，減少貧困人口，才能實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。

致謝：文中引用“中國東部重要經(jīng)濟區(qū)帶基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查與監(jiān)測”工作項目中南方巖溶石山地區(qū)石漠化遙感調(diào)查部分成果數(shù)據(jù)，經(jīng)重新統(tǒng)計、分析總結(jié)，對參加該工作的其他人員表示感謝。

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Analysis of Characteristics and Reason of Rocky Desertification Occurrence and Evolution in Karst Areas of Southwestern China

AN Guoying1，ZHOU Xuan2，WEN Jing1，TONG Liqiang1

(1.China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center，Beijing 100083,China;2.SchoolofEconomicsandManagement,NorthUniversityofChina,Taiyuan,Shanxi030051,China)

Using the rocky desertification data from remote sensing survey，this paper researched rocky desertification distribution and evolution during the past nearly decade from 1999 to 2008 in the karst areas of southwest China, including spatial region, carbonate lithology，karst topography，economic development and so on, and analyzed preliminarily the influencing factors of rocky desertification. The result shows that the distribution of rocky desertification concentrates in Yunnan, Guizhou and Guangxi provinces，and rocky desertification distribution is closely related to the different lithologic compositions and karst geomorphologies; the occurrence rate of rocky desertification is higher in the pure carbonate rock than that in the impure，decreasing with limestone or carbonate becoming smaller; the occurrence rate is the highest in the peak forest and cluster topography which is high terrain elevation and easily occurs rocky desertification, decreasing with the relative height of landscape becoming smaller. And correlations between desertification extent and lithology or landform are diverse, and the proportion of low-extent rocky desertification is higher than the proportion of moderate- and severe-extent in pure carbonate rocks, but the proportion of moderate- and severe-extent rocky desertification is higher than the proportion of the low extent in impure carbonate; the proportion of low-extent rocky desertification is higher than that of the moderate- and severe-extent in peak depression and plain landforms, and the proportion of moderate- and severe-extent rocky desertification is higher than that of the low extent in hilly terraces and hilly valley, and all those are affected by tectonic environment evolution and human activities. At the same time, from 1999 to 2008, it had become a good trend of rocky desertification evolution to reduce the total area and to relieve the extent, and the trend for worsening occurrence rate or improvement of the evolution process is similar to the distribution of different carbonate lithologies and karst topographies. Besides above all, rocky desertification also affect the living standard of the residents: the rocky desertification area of the severe-extent rocky desertification county is negative correlation with farmers’ average net income or per capita GDP; the area size of county’s rocky desertification is the most important factor affecting per capita GDP, as well as farmers’ per capita income. Therefore, the remote sensing survey of the period of rocky desertification indicates that there is a good trend of rocky desertification in the study area, but governance difficulties still exist.

rocky desertification；distribution；statistical analysis；karst area; southwest China

2015-12-28；改回日期：2016-05-10；責任編輯：潘令枝。

中國地質(zhì)調(diào)查局“中國東部重要經(jīng)濟區(qū)帶基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查與監(jiān)測”項目(1212010510706)；中國地質(zhì)調(diào)查局“西南巖溶石漠化遙感調(diào)查與動態(tài)監(jiān)測”項目(1212011220958)。

安國英，女，博士，高級工程師，1966年出生，巖石學(xué)、礦物學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，主要從事地質(zhì)環(huán)境與災(zāi)害遙感調(diào)查、資源勘查及勘查地球化學(xué)科研工作。Email:angying@agrs.cn。

P642

A

1000-8527(2016)05-1150-10