云南省縣域尺度的石漠化分布與區(qū)劃

劉 鵬，王 妍，劉宗濱，郭玉靜，張紫霞，李鄉(xiāng)旺，楊 波

（西南林業(yè)大學 石漠化研究院，云南 昆明 650224）

石漠化是指在熱帶、亞熱帶濕潤或半濕潤地區(qū)以及喀斯特極其發(fā)育的自然背景下，人類活動干擾造成地表植被破壞，土壤嚴重流失，基巖大面積裸露的地質現象［1-3］。巖溶地區(qū)石漠化是云南省最嚴重的生態(tài)問題之一，影響著長江、珠江、瀾滄江等河流的生態(tài)安全，制約著全省經濟社會的可持續(xù)發(fā)展［4］。目前，云南省巖溶分布面積達11.10×104km2，石漠化面積達2.84×104km2［5］，全省129個縣（市、區(qū)）中，有118個縣（市、區(qū)）不同程度存在巖溶分布，因此石漠生態(tài)系統(tǒng)保護與恢復是巖溶地區(qū)急需解決的戰(zhàn)略性難題?，F階段有關石漠化的研究主要集中在石漠化形成及演變過程［6-8］，石漠化地區(qū)土壤性質［9-10］，石漠化演變特點及影響因素［11］，石漠化地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務功能與治理結合［12-14］等方面，而對石漠化的區(qū)劃研究分區(qū)較為粗放且主要集中在省外地區(qū)［15-16］，以縣域尺度為單元則少見報道。針對云南省石漠化地區(qū)縣域尺度的區(qū)劃研究意義尤為重大，亟需解決。本研究在對云南65個石漠化縣（市、區(qū)）現場調查的基礎上，以地形、氣候條件、地帶性土壤、植被等自然因素為指標，將云南65個石漠化縣域劃分為7個區(qū)域10個亞區(qū)19個小區(qū)，旨在推動石漠化治理區(qū)劃的研究，以期對云南的石漠化治理提供科學依據，并為石漠化綜合治理提供決策支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

云南地處中國西南邊陲（21°08′32″～29°15′08″N， 97°31′39″～106°11′47″E）， 全省土地總面積 3.94×105km2。東面和北面處于東亞季風影響下的濕潤氣候區(qū)域，西面與南亞大陸的熱帶季風相鄰，常年受孟加拉灣吹來的暖濕氣流影響，西北部受青藏高原氣候的影響，南面及東南面則受北部灣東南季風影響。氣候區(qū)域差異和垂直變化明顯，年溫差小，日溫差大，降水充沛，干濕分明，降水量分布不均。地貌受到第三紀末以來新構造運動的強烈影響，整個地勢從西北向東南傾斜，形成了高山峽谷、巖溶山地、干熱河谷、泥石流多發(fā)區(qū)等幾大生態(tài)脆弱帶同時存在的特點。土壤以磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃壤、棕色土等地帶性土壤為主，呈現水平地帶性和垂直地帶性分布。植被以熱帶季雨林、亞熱帶常綠闊葉林和寒溫帶針葉林為主，常見殼斗科Fagaceae的常綠闊葉林和云南松Pinus yunnanensis林。

云南省石漠化集中分布在滇中、滇東的巖溶斷陷盆地（昆明市、宣威縣、富源縣、陸良縣），滇東北的巖溶峽谷石漠化地區(qū)（昭通市、魯甸縣、巧家縣），滇東南的峰叢洼地石漠化地區(qū)（滇東南個舊市、羅平縣、開遠市、蒙自縣、彌勒縣、建水縣、文山縣、硯山縣、丘北縣、廣南縣、西疇縣）；滇西北的中高山石漠化地區(qū)（鶴慶縣、香格里拉縣、德欽縣、玉龍縣、寧蒗縣）也有部分石漠化分布［17-18］，云南省縣域尺度石漠化分布見圖1。

圖1 云南石漠化分布示意圖Figure 1 Distribution of rocky desertification

1.2 數據獲取

本研究采用的氣候資料依據鄭景云等［19］的中國氣候劃分新方案，植被數據來源于《云南植被》提供的分區(qū)圖［20］，土壤數據依據云南省第2次土壤普查中的分類，云南地貌數據根據云南省數字高程模型（DEM）提取海拔高度，建立包括地形、氣候條件、地帶性土壤和植被的石漠化影響因素空間數據庫。

1.3 研究方法

1.3.1 分區(qū)原則 ①有利于綜合治理的原則。石漠化區(qū)劃研究，一方面是為了揭示石漠化類型、成因、程度的區(qū)域差異，深化對區(qū)域石漠化現象和過程的認識。另一方面是為了貫徹 “因地制宜”的思想，揭示區(qū)域的生態(tài)環(huán)境特點及石漠化的共性，指明石漠化防治的基本方向［15］。②等級性原則。石漠化土地是一個復雜系統(tǒng)，由多個層級系統(tǒng)構成，需要對層級進行一個自上而下的有效劃分以簡化和更好地認識系統(tǒng)。③照顧地理單元的原則。區(qū)劃過程中，要適當考慮資源保護與利用的一致性，按集中連片的原則將鄰近的地理單元劃分為一類。另外，應盡可能保證行政區(qū)域的完整。④綜合分析與主導因素相結合原則。在進行區(qū)域劃分時，指標多、涉及面廣，使分區(qū)工作變得十分復雜，工作量大，而且不利于揭示主要矛盾及其綜合治理方向。因此，在進行石漠化區(qū)域劃分時，必須將綜合分析與主導因素相結合，了解石漠化形成和演變趨勢的助推因子，確定防治方向和選擇綜合防治措施［15］。

1.3.2 分區(qū)方法與等級體系 采用圖幅疊置法和指標判讀法相結合， “從上而下，逐級劃分，定性與定量相結合”進行石漠化分區(qū)，具體步驟見圖2。圖層疊加分析是在統(tǒng)一空間參考系統(tǒng)下，通過對多層數據的疊置，分析提取出新的空間和屬性關系?？紤]到云南石漠化區(qū)域自然地理條件的復雜性，石漠化分區(qū)采用 “區(qū)、亞區(qū)、小區(qū)”三級區(qū)劃制度。

1.3.3 分區(qū)參考因子及評價 在前人研究的基礎上選取了地形、氣候、土壤、植被4個影響因子做為劃分基礎，主要參考因子為活動積溫和干燥度，輔助因子為其他氣候條件、地帶性土壤和植被。各影響因子對土地石漠化影響程度不一。本研究運用層次分析法（AHP）確定各因子的權重［21］，計算步驟如下：建立遞階層次結構模型。構造判斷矩陣邀請生態(tài)功能區(qū)劃專家進行指標間兩兩重要性的判評，構建判斷矩陣C；矩陣C的最大特征根λmax和其對應的特征向量W，滿足CW=λmaxW，其中特征向量W的分量就是各影響因子的權重。 計算一致性指標（consmtency index， CI）為 CI=（λmax）/（n-1）， 其中 n是矩陣的階數，根據n查表的平均隨機一致性指標（RI）。當 CI/RI≤0.100時，認為判斷矩陣的一致性是可以接受的，否則應對判斷矩陣作適當修正；經過上述步驟即可得出其權重集：W=［W1，W2，…，Wn］。

1.3.4 分區(qū)命名 采用疊加命名法對分區(qū)命名。區(qū)用 “氣候帶＋地形地貌組合”命名，亞區(qū)用 “地帶性土壤”命名，小區(qū)用 “地名（或方位）＋水熱組合＋植被類型”命名。

2 結果與分析

2.1 影響云南石漠化分區(qū)的劃分因子及評價

2.1.1 地形 云南地形為山地高原，地勢西北高、東南低，從西北向東南呈階梯狀逐步下降，省內最高點為梅里雪山的卡格博峰，海拔達6740.0 m；最低點為河口縣紅河出水口處，海拔76.4 m。地形影響水土流失的速率及土壤條件，形成不同的立地條件及植被類型，是劃分石漠化區(qū)域必須考慮的因素。根據地形特征（圖3），云南省石漠化分布區(qū)域可劃分為低山河谷盆地、中高山地、高原山地、青藏高原東南緣高原和燥熱河谷5種地形。

圖2 石漠化區(qū)劃流程圖Figure 2 Flow chart of the division of rocky desertification

2.1.2 氣候條件 表1可知：云南65個石漠化縣（市、區(qū)）中，河口縣及耿馬（孟定）及其他4個縣的零星地段屬于北熱帶氣候，10個縣（市、區(qū)）及5個縣的南部屬于南亞熱帶氣候，35個縣（市、區(qū)）及5個縣的北部屬于中亞熱帶氣候，7個縣（市、區(qū)）屬于北亞熱帶氣候，6個縣（市、區(qū)）屬于暖溫帶氣候，2個縣（市、區(qū)）屬于青藏高原溫帶氣候帶（圖4）。

圖3 云南地形示意圖Figure 3 Topographic map of Yunnan Province

圖4 云南石漠化區(qū)域與氣候帶分布疊加示意圖Figure 4 Superposition of rocky desertification area and climate zone distribution

表1 65個石漠化縣域氣候帶劃分表Table 1 Climate zone division tab of 65 rocky desertification counties

2.1.3 地帶性土壤 根據云南省第2次土壤普查，云南石漠化地區(qū)主要地帶性土壤有磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃壤、暗棕壤等（圖5）。磚紅壤主要分布在南部邊境海拔800.0 m以下地區(qū)。原生植被為熱帶雨林或季雨林，樹種繁多，樹冠茂密，林內攀緣植物和附生植物發(fā)達，有板狀根和老莖開花現象。赤紅壤是南亞熱帶的地帶性土壤，主要分布在24°N以南的思茅、西雙版納、臨滄、紅河、文山等地。紅壤是中亞熱帶的地帶性土壤，是云南分布面積最大的土壤類型，廣泛分布于全省17個地州市海拔1500.0～2500.0 m的殘存高原面、中低山地和湖盆邊緣，以次生植被云南松林、松Pinus櫟Quercus混交林和灌草叢為主。黃壤主要分布在云南的10個地州，滇東北海拔2400.0 m以下分布廣泛，多為濕性常綠闊葉林與苔蘚常綠闊葉林，與紅壤地區(qū)相比，熱量低濕度高，植被以濕性常綠闊葉林為主，其次為針闊混交林。棕色森林土是寒溫帶氣候條件下形成的土壤，與暗棕壤互相交錯，集中分布在滇西北的迪慶、怒江、麗江和滇西的大理等海拔3400.0～4000.0 m的中山和高山地帶，以冷杉Abies fabri，云杉Picea asperata和落葉松屬Larix為主。

2.1.4 植被 植被是環(huán)境因子組合的反映。依據《云南植被》提供的分類圖，云南植被可分為5類（圖6）。高原亞熱帶南部季風常綠闊葉地帶與高原亞熱帶北部（半濕潤）常綠闊葉地帶占云南省面積的90%以上［22］，青藏高原東南部寒溫性針葉林草甸地帶分布在滇西北的迪慶州，東部（中亞熱帶）常綠闊葉林地帶分布在滇東南的昭通市，季風熱帶北部季節(jié)雨林、半常綠季雨林地帶分布在西雙版納。

圖5 云南石漠化區(qū)域與地帶性土壤分布疊加示意圖Figure 5 Superposition of rocky desertification area and zonal soil distribution

圖6 云南石漠化區(qū)域與植被分布疊加示意圖Figure 6 Superposition of rocky desertification area and vegetation distribution

2.1.5 影響因子評價結果 根據判斷矩陣及其方根法計算評價因子的相對權重，并檢驗其一致性，得到該矩陣最大特征根為5.062，一致性指標為0.023，一致性比率為0.021，小于0.100，可認為該矩陣權數分配合理。從表2可知：影響云南省石漠化的主要因子是氣候和地形，其次是土壤與植被。云南巖溶區(qū)高山深谷、峰叢、洼地交錯分布，區(qū)內水土資源易流失，生態(tài)環(huán)境的抗干擾能力低［17］。云南巖溶地區(qū)雨季降雨多而集中，雨量占全年的85%～95%；短期內過于集中的降雨，山高坡陡的地形地貌條件，稀疏的植被狀況，加劇了云南石漠化地區(qū)的水土流失速率。云南干旱、洪澇、低溫冷害、風雹等頻發(fā)，局部林木死亡、大量泥沙被沖走、基巖裸露是形成土地石漠化的另一重要因素。具體來看，巖溶地區(qū)碳酸鹽巖與上覆土層間無過渡層，為松硬接觸關系，強降雨條件下，水土流失量劇增，加快石漠化形成［23］；石漠化地區(qū)土壤顆粒度較大，保水性差，抗旱力弱，有機質和植物營養(yǎng)三要素（氮、磷、鉀）含量低［24］，而土壤鈣離子和鎂離子相對含量高，土壤礦化嚴重，造成植物過度失水，植被覆蓋率減?。粠r溶地區(qū)林地類型多為灌木林地或草地，林灌草復合型林地較少，這2種植被類型涵養(yǎng)水源能力差，水土流失嚴重，土壤侵蝕模數遠高于非巖溶區(qū)［25］。

表2 AHP評價結果Table 2 Evaluation result of AHP

2.2 分區(qū)結果

依據石漠化影響因子及其排序，云南省65個石漠化縣可劃分為7個區(qū)域10個亞區(qū)19個小區(qū)（圖7）。各單因子下區(qū)域劃分具體類型及各級分區(qū)命名如表3所示。

圖7 云南省石漠化區(qū)域劃分示意圖Figure 7 Map of rocky desertification area,Yunnan

2.2.1 北熱帶低山河谷盆地石漠化區(qū) 主要包含河口、耿馬（孟定）及馬關、屏邊、富寧、麻栗坡縣邊境零星地段。北熱帶氣候，區(qū)內長夏無冬，谷底內基本無霜；干季多有濃霧，受熱帶季風氣候的影響有干濕季但為期不長，是中國不可多得的熱帶作物栽培地區(qū)。包含2個小區(qū)。①東南部邊境濕潤石漠化小區(qū)，指文山壯族苗族自治州及紅河哈尼族彝族自治州邊境石漠化地區(qū)，氣候特征為高溫高濕，植被分區(qū)為滇東南峽谷中山濕潤雨林、山地苔蘚林區(qū)，文山州東南部低山河谷麻櫟Quercus acutissima，無憂花Saraca indica林亞區(qū)。地帶性土壤為黃色或紅色磚紅壤。②西南部邊境濕潤石漠化小區(qū)，指臨滄市耿馬（孟定）邊境石漠化地區(qū)，為寬谷間山盆地。植被分區(qū)為滇南、滇西南山間盆地季節(jié)雨林、半常綠季雨林區(qū)，滇西南中山峽谷高山榕Ficus altissima，麻櫟林亞區(qū)。土壤為紅色磚紅壤。

表3 云南省石漠化區(qū)域劃分表Table 3 Rocky desertification area division,Yunnan

2.2.2 南亞熱帶中低山河谷盆地石漠化區(qū) 主要涉及鎮(zhèn)康、耿馬、滄源、永德、屏邊、馬關、富寧、西疇、麻栗坡、廣南等縣。西南部兼有寬谷盆地，東南部峰叢洼地較多，土山石山相間。以南亞熱帶氣候為主。包含4個小區(qū)。①西南部濕潤石漠化小區(qū)，涉及鎮(zhèn)康、耿馬、滄源、永德、施甸等縣。該小區(qū)為橫斷山縱谷區(qū)南部，云嶺、怒山山脈余脈，間山寬谷地貌。屬濕潤南亞熱帶氣候。地帶性土壤為赤紅壤。植被分區(qū)為滇西南中山山原河谷季風常綠闊葉林區(qū)。②東南部濕潤石漠化小區(qū)，涉及富寧、麻栗坡縣，屏邊、馬關縣南部，廣南縣東部。地帶性土壤為赤紅壤。氣候、土壤、植被垂直分布明顯。③文山市半濕潤石漠化小區(qū)，涉及文山市。半濕潤南亞熱帶氣候，地帶性土壤為赤紅壤。植被分區(qū)為滇東南巖溶峽谷季風常綠闊葉林區(qū)。④滇東南半干旱石漠化小區(qū)，涉及開遠、建水、蒙自及個舊、彌勒部分地區(qū)。以南亞熱帶半干旱氣候為主。屬東南季風及西南季風 “雨影區(qū)”。地帶性土壤為赤紅壤。植被分區(qū)為滇東南巖溶峽谷季風常綠闊葉林區(qū)，氣候、土壤、植被垂直分布明顯。

2.2.3 中亞熱帶高原山地石漠化區(qū) 包括昆明市、玉溪市、曲靖市，紅河州個舊市、屏邊北部，保山市隆陽區(qū)、大理州鶴慶縣、昭通市鹽津、大關、永善縣，以及文山壯族苗族自治州丘北、硯山、西疇縣；橫斷山地區(qū)涉及隆陽區(qū)；滇東北涉及沿四川、貴州邊緣的鹽津、大關、永善等縣，是面積最廣的一個區(qū)域。包含4個小區(qū)。①鹽津大關羅平濕潤石漠化小區(qū)，涉及鹽津、大關、羅平縣。境內地勢起伏較大，具有山地、小壩子、河谷地貌。夏季炎熱，冬季濕潤、偏暖，四季分明。代表性土壤為黃壤。植被區(qū)域為東部（濕潤）常綠闊葉林亞區(qū)域。②彝良永善半干旱石漠化小區(qū)，涉及彝良、永善縣。土壤為黃壤。植被區(qū)域為東部（濕潤）常綠闊葉林亞區(qū)域，東部（中亞熱帶）常綠闊葉林帶。③滇中高原半濕潤石漠化小區(qū)，涉及昆明市各區(qū)（縣）、玉溪市各縣（區(qū)）、曲靖市麒麟區(qū)及沾益、紅河州瀘西、個舊及屏邊北部、文山州丘北、硯山、西疇、保山市隆陽等縣（市、區(qū)）。具有高原、山地、湖盆地貌，半濕潤中亞熱帶氣候。地帶性土壤為紅壤。植被分區(qū)為滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區(qū)。隆陽區(qū)為滇西橫斷山半濕潤常綠闊葉林區(qū)。④鶴慶半干旱石漠化小區(qū)，涉及鶴慶縣，屬半干旱中亞熱帶氣候，地帶性土壤為紅壤。植被分區(qū)為滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區(qū)，滇中西北部高中山高原云南松林，云冷杉林亞區(qū)。

2.2.4 北亞熱帶高中山石漠化區(qū) 涉及烏蒙山區(qū)的宣威、馬龍、富源，師宗縣，玉龍雪山及綿綿山區(qū)的玉龍縣、古城區(qū)、寧蒗縣。包含3個小區(qū)。①師宗濕潤石漠化小區(qū)，涉及師宗縣。屬濕潤北亞熱帶氣候。地帶性土壤為黃壤。植被分區(qū)為滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區(qū)。②宣威富源馬龍半濕潤石漠化小區(qū)，涉及馬龍、宣威、富源縣。屬半濕潤北亞熱帶氣候。地帶性土壤為紅壤。植被分區(qū)同師宗濕潤石漠化小區(qū)。氣候、土壤、植被垂直分布明顯。③玉龍寧蒗半干旱石漠化小區(qū)，涉及玉龍縣、古城區(qū)（麗江）、寧蒗縣。具山區(qū)、平壩、河谷、峽谷地貌。氣候、地帶性土壤和植被分區(qū)同宣威富源馬龍半濕潤石漠化小區(qū)。

2.2.5 暖溫帶高中山石漠化區(qū) 涉及烏蒙山區(qū)的鎮(zhèn)雄、威信、會澤、昭陽、魯甸，青藏高原與橫斷山脈過渡區(qū)的維西縣。包含4個小區(qū)。①威信鎮(zhèn)雄濕潤石漠化小區(qū)，涉及鎮(zhèn)雄、威信縣。屬濕潤暖溫性氣候，代表性土壤為黃壤，植被區(qū)域為東部（濕潤）常綠闊葉林區(qū)域，東部（中亞熱帶）常綠闊葉地帶。②會澤半濕潤石漠化小區(qū)，涉及會澤縣。屬半濕潤暖溫帶氣候，地帶性土壤為紅壤。植被區(qū)域為滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區(qū)，滇東北高原高、中山云南松林草甸亞區(qū)。③維西半濕潤石漠化小區(qū)，涉及維西縣。氣候與地帶型土壤同會澤半濕潤石漠化小區(qū)。植被區(qū)域為滇西橫斷山半濕潤常綠闊葉林區(qū)。④昭陽魯甸半干旱石漠化小區(qū)，涉及昭陽區(qū)、魯甸縣。屬半干旱暖溫帶氣候。地帶性土壤為紅壤。植被區(qū)域為滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區(qū)。

2.2.6 青藏高原東南緣高原溫帶石漠化區(qū) 涉及德欽及香格里拉市。屬高原氣候類型。香格里拉德欽半干旱石漠化小區(qū)，涉及德欽縣、香格里拉市。屬青藏高原溫帶氣候，地帶性土壤為棕壤。植被區(qū)域為青藏高原東南部山地寒溫性針葉林、草甸地帶。

2.2.7 金沙江燥熱河谷石漠化區(qū) 涉及華坪、巧家縣。位于金沙江沿岸，由于焚風效應的影響，氣候干熱，屬 “干熱河谷”氣候類型。華坪巧家半干旱石漠化小區(qū)，涉及華坪、巧家縣。干熱河谷氣候，代表性土壤為燥紅土。植被分區(qū)屬滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區(qū)，滇中、北中山峽谷云南松林，高山櫟類林亞區(qū)。

3 結論與討論

本研究將云南省65個縣域石漠化縣域分為7個區(qū)域10個亞區(qū)19個小區(qū)，主要分布在滇東區(qū)、滇西北區(qū)和滇西瀾滄江-怒江區(qū)。7個區(qū)域分別為北熱帶低山河谷盆地石漠化區(qū)、南亞熱帶中低山河谷盆地石漠化區(qū)、中亞熱帶高原山地石漠化區(qū)、北亞熱帶高中山石漠化區(qū)、暖溫帶高中山石漠化區(qū)、青藏高原東南緣高原溫帶石漠化區(qū)和金沙江燥熱河谷石漠化區(qū)。根據層次分析法得出評價因子的相對權重，矩陣最大特征根為5.062，一致性比率為0.021，權數分配合理，影響云南省縣域石漠化分區(qū)的重要性因子排序為氣候（0.506）、 地形（0.233）、 土壤（0.137）和植被（0.124）。

谷勇等［22］依據云南省石漠化的形成機理對65個巖溶縣分成了3個區(qū)域。本研究基于影響石漠化的自然因素，運用主導因素法和疊置法使劃分結果更為細致。云南石漠化區(qū)域地形復雜，涉及青藏高原、云南高原、橫斷山脈、滇西縱谷區(qū)及丘陵洼地，海拔從4000.0 m變化到76.4 m。氣候復雜多樣，涉及北熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶、暖溫帶、高原溫帶等氣候帶。按照不同的環(huán)境條件，劃分不同的石漠化區(qū)域，本研究提出的云南省石漠化區(qū)域劃分新體系，是從粗放的宏觀區(qū)劃向精細區(qū)劃邁進的創(chuàng)新成果，這一區(qū)劃成果使石漠化地區(qū)綜合治理技術設計更具有可操作性，下一步將對不同的石漠化區(qū)域采取的植物措施及工程措施進行深入研究。