中國巖溶地區(qū)生態(tài)特征與石漠化危害探討

但新球，賀東北，吳協(xié)保，吳照柏，李夢先，屠志方，但維宇

(1.國家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，長沙 410014； 2.國家林業(yè)局石漠化監(jiān)測中心，長沙 410014；3.國家林業(yè)局，北京 100714)

石漠化是西南地區(qū)的首要生態(tài)問題，也是我國三大生態(tài)問題之一。石漠化的形成與演替除受西南地區(qū)廣泛分布的碳酸鹽巖，以及地表高低不平、溝壑縱橫的地質(zhì)背景和雨熱同期、且多暴雨的自然氣候環(huán)境影響外，更因區(qū)域人口密度大、人地矛盾突出等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的疊加效應(yīng)，導(dǎo)致區(qū)域巖溶土地退化加劇，呈現(xiàn)地表基巖裸露、植被稀疏，水土流失加劇的石質(zhì)荒漠化景觀[1]。本文結(jié)合巖溶地區(qū)第三次石漠化監(jiān)測，對巖溶地區(qū)生態(tài)特征與石漠化危害進(jìn)行了深入分析，以期為推進(jìn)巖溶地區(qū)石漠化防治提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

1 巖溶地區(qū)自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況

1.1 巖溶地區(qū)自然概況

1.1.1 地理位置與生態(tài)區(qū)位

石漠化區(qū)域主要包括以云貴高原為主體的貴州、廣西、云南、湖南、四川、重慶、湖北、廣東8省(自治區(qū)、直轄市)(以下簡稱省)的巖溶土地，地理坐標(biāo)為98°39′—116°05′E，22°00′—33°16′N。行政范圍涉及8個(gè)省(區(qū)、市，以下簡稱“省”)的465個(gè)縣(市、區(qū)，以下簡稱縣)，縣域國土面積107.1萬km2，其中巖溶土地面積45.2萬km2[2]。

該區(qū)域是珠江的源頭(云南曲靖市境內(nèi)烏蒙山脈的馬雄山)，長江的重要水源補(bǔ)給區(qū)，影響著珠江、長江下游的生態(tài)安全；既在我國“一帶一路”的重要廊道上，也在長江經(jīng)濟(jì)帶的重要水源涵養(yǎng)與生態(tài)屏障區(qū)中，涉及7個(gè)國家生態(tài)主體功能區(qū)；還是西電東輸、南水北調(diào)、三峽水庫等國家重大工程所在地，生態(tài)區(qū)位十分重要[3]。

1.1.2 地質(zhì)地貌

該區(qū)域以山地地貌為主，巖溶地貌廣泛分布。因受大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，地表高程逐步抬升，巖體皺褶、變形和斷裂，受河流的切割作用不斷加大，從而塑造了陡峭而破碎的地形特征。山嶺河谷交錯(cuò)，相對高差大，山地面積占監(jiān)測區(qū)總面積的80%以上。區(qū)域內(nèi)分布著豐富的碳酸鹽巖，由于受到長期的強(qiáng)烈侵蝕，地下巖溶發(fā)育成熟，峰叢、峰林、孤峰、殘丘、石林等巖溶地貌廣泛存在。

1.1.3 氣候

氣候溫暖濕潤，干濕季節(jié)明顯，水熱條件較好。區(qū)域年均氣溫在14～24 ℃之間，年降雨量800～1800mm，絕大部分地區(qū)1000～1400 mm，降水量呈自東南向西北和由南向北遞減的趨勢，且具有明顯的山地垂直氣候特征。降水季節(jié)分布不均，降雨多集中在5—9月，通常占全年降雨量的70%左右，降雨強(qiáng)度大，年均暴雨日數(shù)多為2～6 d，導(dǎo)致干旱和內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)。巖溶地區(qū)雖然人均擁有水資源量3000～4000 m3/a，約為全國平均水平的1.6倍，但由于巖溶地區(qū)的漏斗效應(yīng)，經(jīng)常出現(xiàn)地帶性、季節(jié)性缺水。

1.1.4 水資源

區(qū)域內(nèi)河流眾多，分屬長江、珠江及西南諸河的紅河、瀾滄江、怒江等，河流水量豐富，但落差大，具有夏漲冬枯和暴漲暴落的特性，季節(jié)性明顯。巖溶地表下墊面透水性強(qiáng)，地下水文過程活動(dòng)強(qiáng)烈。特別是長期不合理的人為活動(dòng)干擾，致使森林植被遭到破壞，森林調(diào)蓄地表水和地下水能力減弱，導(dǎo)致巖溶地區(qū)的水資源利用率低，局部地區(qū)缺水嚴(yán)重。

1.1.5 土壤

區(qū)域地處熱帶、亞熱帶，地域遼闊，各地作為成土母質(zhì)的基巖風(fēng)化物不同，土壤類型豐富，巖溶土地成土母巖主要為純灰?guī)r，間或有少部分泥質(zhì)灰?guī)r或硅質(zhì)灰?guī)r。碳酸鹽巖質(zhì)地較純，含不溶成分較少，風(fēng)化成土速率極慢。巖溶土壤土被不連續(xù)，土層與下伏的剛性巖石直接接觸，缺少母質(zhì)層，土層薄，易侵蝕，土壤理化性質(zhì)有別于地帶性的土壤，表現(xiàn)為富鈣、偏堿性，有效營養(yǎng)元素供給不足且不平衡，質(zhì)地粘重，有效水分含量偏低。巖溶土地因碳酸鹽巖具有化學(xué)可溶性，形成獨(dú)特的“雙層水文結(jié)構(gòu)”，導(dǎo)致巖溶土地呈現(xiàn)地表地下的水土雙層漏失。而土地漏失與成土速率慢等自然特性，決定了石漠化土地具有缺土少水、富鈣化、土地生產(chǎn)力低、抵御自然災(zāi)害能力弱等限制因素。

1.1.6 植被

區(qū)域植被類型豐富，幾乎包含了東部季風(fēng)區(qū)內(nèi)所有地帶性植被，植被類型主要有南亞熱帶常綠季雨林帶、亞熱帶常綠闊葉林、亞熱帶落葉闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、暖性針葉林、溫帶暗針葉林、竹林、灌木林和灌草叢。巖溶植被具有旱生性、喜鈣性的特點(diǎn)，種質(zhì)資源豐富，生物多樣性指數(shù)較高。根據(jù)《中國南部和西南部石灰?guī)r植物名錄》記載，中國目前已記錄的自然分布于廣西、貴州和云南的石灰?guī)r上的維管植物共195科1213屬4287種(包括亞種、變種和變型種)，約占全中國植物區(qū)系的七分之一。

1.2 巖溶地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況

截止2016年底，該區(qū)域國土總面積為107.1萬km2，人口22270.8萬人，其中農(nóng)業(yè)人口12140.3萬人，占總?cè)丝诘?4.5%，少數(shù)民族人口4514.3萬人，主要有壯族、苗族、瑤族等46個(gè)民族，分布在50個(gè)少數(shù)民族自治縣。人口密度為207人/km2，相當(dāng)于全國平均人口密度的1.5倍。巖溶地區(qū)人均耕地面積0.087 hm2，部分石漠化嚴(yán)重地區(qū)僅0.03 hm2，人地矛盾突出。監(jiān)測區(qū)單位面積耕地產(chǎn)量為4.1 t/hm2，較八省單位面積糧食產(chǎn)量低24.2%，比全國單位面積糧食產(chǎn)量低25.1個(gè)百分點(diǎn)，土地生產(chǎn)力低[4]。

石漠化與貧困互為孿生關(guān)系，脆弱的生態(tài)環(huán)境和落后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)在該區(qū)域相互耦合，使該區(qū)域成為我國國家扶貧工作重點(diǎn)縣(國家級貧困縣)和集中連片特殊困難縣重要分布區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，巖溶地區(qū)465個(gè)石漠化監(jiān)測縣里有217個(gè)縣屬于國家級貧困縣或集中連片特殊困難縣，有96個(gè)縣屬于全國生態(tài)功能區(qū)，其中巖溶地區(qū)貧困縣個(gè)數(shù)占巖溶地區(qū)縣數(shù)的46.7%，占八省貧困縣數(shù)的64.8%。該區(qū)域2016年有貧困人口1525.9萬人，占到八省的76.8%，占全國的35.2%；地區(qū)生產(chǎn)總值86359.7億元，占八省地區(qū)的36.2%，僅占全國的11.6%。人均GDP為39224.0元，為八省的79.0%，僅為全國的72.7%；農(nóng)村居民年均可支配收入10839.0元，為八省的95.3%，僅為全國的87.7%。

2 巖溶地區(qū)生態(tài)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征

2.1 景觀高度破碎化，生物多樣性豐富

巖溶地區(qū)造山運(yùn)動(dòng)和水流侵蝕造成該區(qū)域地形高度破碎，小生境異常豐富，堆積的地方環(huán)境較好，沖刷的地方環(huán)境惡劣，這種多樣化的生境可以支撐生物多樣性的復(fù)雜性，據(jù)廣西壯族自治區(qū)氣象局發(fā)布的重大氣象信息專報(bào)顯示，廣西和貴州兩省的植被生態(tài)質(zhì)量位于全國前兩名，這也佐證了巖溶地區(qū)的生物多樣性豐富。但因?yàn)榈匦纹扑閹韽?fù)雜的生境，但缺少大規(guī)模一致的生境也導(dǎo)致各種生物群體規(guī)模較小，抵御自然風(fēng)險(xiǎn)能力差。即巖溶地區(qū)生物群落的特點(diǎn)是規(guī)模小而多樣化[5]。

2.2 自我恢復(fù)能力低下，影響區(qū)域生態(tài)恢復(fù)進(jìn)程

巖溶地區(qū)雖然生境多樣，生物多樣性豐富，但是生物種群數(shù)量一般較小，生物鏈中可替代物種選擇性少，生態(tài)系統(tǒng)一旦破壞，很難自我恢復(fù)。很典型的是巖溶地區(qū)植被群落以次生植被為主，有些遭人為破壞的石漠化退化地區(qū)甚至以先鋒植被群落占優(yōu)勢，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，缺少必需的生存資源，物種演替多處于初中級階段，很難向較高階段演替發(fā)展。

2.3 經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較差，區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平落后

巖溶地區(qū)有很大一部分分布在我國三大階梯過度的斜坡地帶，水流侵蝕導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重，地下溶洞普遍發(fā)育，水蝕過程帶走了生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)——土壤下漏現(xiàn)象明顯，使得地面保水能力更差，所以缺土少水致使該區(qū)域土地生產(chǎn)能力低下，該區(qū)域基巖裸露度較高，可利用土地面積小，加上其他可利用資源很少，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較差，造成該區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平落后，該區(qū)域GDP僅為全國的11.7%。是我國貧困面最廣、貧困程度最深的區(qū)域，分布有國家級貧困縣217個(gè)，占到全國四分之一以上的國家級貧困縣，占到全國三分之一的貧困人口。

2.4 人口密度大，人地關(guān)系高度緊張

石漠化區(qū)域國土面積達(dá)107.1萬hm2，占全國國土面積的九分之一；人口達(dá)2.22億人，占全國人口的六分之一。2016年人口密度為207人/hm2，相當(dāng)于全國人口密度的1.5倍，遠(yuǎn)超巖溶地區(qū)合理的生態(tài)環(huán)境承載力，人地關(guān)系高度緊張。石漠化區(qū)域耕地資源十分稀缺，人均耕地僅866.67 m2，部分石漠化嚴(yán)重地區(qū)人均耕地不到333.33 m2，其有限耕地大多屬旱澇頻發(fā)、收成難保的貧瘠山地。

據(jù)對貴州和廣西的典型調(diào)查顯示，每年因石漠化減少的耕地約占耕地總面積的0.5%，使本來就很尖銳的“人地矛盾”更加突出。

2.5 生態(tài)地位極為重要

我國石漠化區(qū)域是珠江源頭，也是長江和珠江的分水嶺與重要水源補(bǔ)給區(qū)，還是瀾滄江、紅河等國際河流的中上游地區(qū)；涉及7個(gè)重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，還是我國西電東輸、南水北調(diào)、三峽水利、長江經(jīng)濟(jì)帶等國家重大工程(戰(zhàn)略)所在地，生態(tài)地位極為重要。長期以來，石漠化導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能退化，流域內(nèi)截蓄降水、調(diào)節(jié)徑流的能力減弱，水土流失加劇，泥沙淤積江河湖庫，直接影響流域內(nèi)水利水電設(shè)施的安全運(yùn)行和效能發(fā)揮，威脅著長江、珠江等江河中下游地區(qū)的生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展。

3 巖溶地區(qū)石漠化危害

3.1 縮減可耕種土地面積，土地生產(chǎn)力下降

“缺土少水”是石漠化土地的主要生態(tài)特征，普遍具有土層薄、土被不連續(xù)、土層結(jié)構(gòu)不完整、水土下滲嚴(yán)重、保水保肥性差等特性，有限耕地大多屬旱澇頻發(fā)、收成難保的貧瘠山地。水土流失造成土地石漠化，石漠化又引起更嚴(yán)重的水土流失，這種惡性循環(huán)使巖溶地區(qū)水土流失極為嚴(yán)重，生態(tài)狀況日漸惡化。巖溶地區(qū)造壤力極差，據(jù)有關(guān)研究報(bào)道，巖溶地區(qū)每厘米厚的土層需要4000～8500 a才能形成。

此外，由于山高坡陡的地形條件和獨(dú)特的巖溶雙層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，加上降水豐沛且多暴雨的氣候特征，人類生存與發(fā)展的最基礎(chǔ)生態(tài)條件——水土資源極易遭受雨水侵蝕、沖刷與地下滲漏而逐漸喪失，導(dǎo)致土地生產(chǎn)力下降，可耕種土地面積縮減，嚴(yán)重威脅到中華民族的生存空間。監(jiān)測區(qū)內(nèi)平均土壤侵蝕模數(shù)達(dá)695.1 t/(hm2·a)，大部分巖溶山區(qū)缺水少土，生態(tài)狀況日漸退化[2]。

3.2 導(dǎo)致泥沙淤積，影響水利水電設(shè)施安全

長期以來，水土流失造成土地石漠化，石漠化又引起更嚴(yán)重的水土流失，這種惡性循環(huán)致使林草植被減少，巖溶生態(tài)系統(tǒng)功能退化，流域內(nèi)截蓄降水、調(diào)節(jié)徑流的能力減弱，導(dǎo)致泥沙淤積江河湖庫，直接影響流域內(nèi)水利水電設(shè)施的安全運(yùn)行和效能發(fā)揮，并威脅著長江、珠江等江河中下游地區(qū)的生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展。

據(jù)云南省水土流失公報(bào)，云南省全部石漠化縣水土流失面積為55169.8 hm2，占石漠化縣國土面積的30.28%，非石漠化縣水土流失面積49557.9 hm2，占非石漠化縣國土面積的24.65%，表明石漠化縣比非石漠化縣水土流失占國土面積的比例大，石漠化縣更易發(fā)生水土流失現(xiàn)象。

3.3 加劇區(qū)域貧困，影響全面小康社會(huì)建設(shè)

石漠化區(qū)域多屬老、少、邊、山、窮、山區(qū)，既是西部地區(qū)、邊疆地區(qū)，又是多民族聚居地區(qū)和革命老區(qū)，涉及192個(gè)少數(shù)民族縣，2016年有少數(shù)民族人口4514.3萬人；區(qū)域內(nèi)山地面積占到70%以上，有陸地邊界線近2000 km；還曾發(fā)生過百色起義、遵義會(huì)議和紅軍二萬五千里長征，又是左右江革命根據(jù)地等所在地；涉及我國7個(gè)集中連片特殊困難片區(qū)，有集中連片特殊困難縣和國家扶貧開發(fā)工作重點(diǎn)縣共217個(gè)，石漠化區(qū)域貧困人口約3000萬人，占到全國貧困人口的40%左右，人均GDP僅為39224元，不足全國平均水平的四分之三；農(nóng)民人均純收入為10839元，僅相當(dāng)于全國平均水平的87.7%，區(qū)域貧困面大，貧困程度深，社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題突出。日益嚴(yán)重的石漠化，不僅是區(qū)域生態(tài)惡化、經(jīng)濟(jì)落后、社會(huì)貧困的根源，還影響到民族的團(tuán)結(jié)、群眾的生存和社會(huì)的穩(wěn)定。

石漠化地區(qū)屬于典型的“老、少、偏、窮”地區(qū)，全國592個(gè)國家扶貧工作重點(diǎn)縣中，有169個(gè)在巖溶地區(qū)石漠化監(jiān)測范圍內(nèi)。巖溶地區(qū)2016年貧困人口1525.9萬，其中，絕大部分分布在石漠化嚴(yán)重的巖溶地區(qū)。長期以來，由于巖溶地區(qū)人口不斷增加，人均耕地不足，人民群眾為了生活，不得不以犧牲環(huán)境為代價(jià)，毀林開荒，過度樵采、濫用資源，導(dǎo)致了嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)。糧食不能自給，經(jīng)濟(jì)收入少，人地矛盾、人水矛盾不斷加劇，許多巖溶石山地區(qū)陷入了“越窮越墾，越墾越窮”的惡性循環(huán)，使巖溶地區(qū)成為我國農(nóng)村貧困面最廣、貧困人口最多、貧困程度最深的地區(qū)之一。地貌上特有的“先天缺陷”加上人為的“后天失調(diào)”，使石山區(qū)人民披上了土地石漠化和生活貧困化的雙重包袱。

3.4 自然災(zāi)害頻發(fā)，危及群眾生命財(cái)產(chǎn)安全

巖溶地區(qū)屬于自然災(zāi)害易發(fā)區(qū)域，旱災(zāi)、洪澇、崩塌、山體滑坡、泥石流等自然災(zāi)害都有不同程度發(fā)生，且時(shí)常交替發(fā)生。巖溶地區(qū)暴雨和山洪誘發(fā)的山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)多面廣，災(zāi)害頻繁發(fā)生，對水利設(shè)施、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)和安全構(gòu)成了極大的威脅。

同時(shí)，受全球氣候變化的影響，巖溶地區(qū)面臨極端天氣危害的挑戰(zhàn)進(jìn)一步加劇，干旱、暴雨、洪澇、有害生物等自然災(zāi)害及火災(zāi)對工程建設(shè)和成果鞏固的潛在威脅越來越嚴(yán)峻。

由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地被覆蓋物的不穩(wěn)定，巖溶地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2015年巖溶地區(qū)八省區(qū)發(fā)生滑坡3007處，崩塌758處，泥石流304處，地面塌陷198處，對局部石漠化土地?cái)U(kuò)展造成重大影響。同時(shí)，因自然災(zāi)害對水利設(shè)施、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全等構(gòu)成了極大的威脅。

“十二五”期間，貴州省各類自然災(zāi)害累計(jì)受災(zāi)人口達(dá)8240.04萬人次，因?yàn)?zāi)死亡失蹤418人，農(nóng)作物受災(zāi)面積551.37萬hm2，其中成災(zāi)316.46萬hm2，直接經(jīng)濟(jì)損失729.46億元，平均每年因?yàn)?zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失145.89萬元。僅滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害就有1 271起，造成144人死亡失蹤[6]。

3.5 生物多樣性下降，影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)安全

有研究結(jié)果表明[7]，巖溶地區(qū)植物多樣性的4種指數(shù)(均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)，多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù))均低于非巖溶地區(qū)，不同程度石漠化環(huán)境的植物多樣性4種指數(shù)均具有顯著差異，顯示了喀斯特石漠化植物生態(tài)系統(tǒng)較脆弱，一旦破壞恢復(fù)難度較大。此外，被列入《外來有害生物的防治和國際生防公約》中四大惡草之一的紫莖澤蘭長驅(qū)直入，成為石漠化地區(qū)生態(tài)退化的典型標(biāo)志，同時(shí)對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)安全構(gòu)成重大威脅。

3.6 石漠化土地集中分布，威脅區(qū)域生態(tài)安全

石漠化監(jiān)測結(jié)果顯示，重度及以上石漠化集中分布在云貴高原東南邊緣向低山丘陵的過渡地帶、云貴高原向青藏高原過度地帶的橫斷山脈一帶和南北盤江峽谷地帶，這三大片重度及以上石漠化面積占巖溶地區(qū)重度及以上石漠化面積的50%以上。石漠化程度較重的巖溶地區(qū)具有基巖裸露度較大、土壤不連續(xù)、土層結(jié)構(gòu)不完整，土體淺薄且分布不均、水分下滲嚴(yán)重、保水保肥性差等生態(tài)特征。貧乏的土地資源不可避免導(dǎo)致更多的人為干擾，進(jìn)而造成該區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化，植被結(jié)構(gòu)簡單化，生態(tài)系統(tǒng)退化，又進(jìn)一步減少可用的土地資源，形成惡性循環(huán)，如缺少外力干擾很難自我恢復(fù)。該區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定極易引發(fā)泥石流、山體滑坡等重大自然災(zāi)害，嚴(yán)重威脅區(qū)域生態(tài)安全。

4 結(jié)論

巖溶生態(tài)系統(tǒng)脆弱，抗風(fēng)險(xiǎn)能力差，區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展整體滯后，石漠化導(dǎo)致自然災(zāi)害頻發(fā)，水土流失加劇、生態(tài)系統(tǒng)退化、土地生產(chǎn)力下降，加深區(qū)域民眾貧困，嚴(yán)重制約著區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展和全國全面小康社會(huì)建設(shè)進(jìn)程，其危害影響深遠(yuǎn)。在巖溶地區(qū)繼續(xù)實(shí)施以石漠化綜合治理等為依托的國家重大生態(tài)工程，是實(shí)現(xiàn)石漠化治理與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

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[5] 王艷.天眼“遙望八桂守護(hù)綠水青山”——看廣西如何開展多源衛(wèi)星遙感綜合監(jiān)測[N].廣西日報(bào)，2017-12-15(11).

[6] 聶毅.貴州省民政廳：“十二五”全省因?yàn)?zāi)每年損失145億[N].貴州都市報(bào)，2016-05-13(8).

[7] 盛茂銀，熊康寧，崔高仰，等.貴州喀斯特石漠化地區(qū)植物多樣性與土壤理化性質(zhì)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，35(2)：434-448.