石漠化地區(qū)植被退化機(jī)制研究

周奕辰

摘要：指出了石漠化是一種制約生態(tài)環(huán)境、社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的土地退化現(xiàn)象，其主要的表現(xiàn)為基巖裸露、植被退化。通過對國內(nèi)外研究文獻(xiàn)的查閱分析，從生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)因以及人為外因兩方面對石漠化地區(qū)植被退化機(jī)制進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：地形地貌、巖性、土壤、氣候、水源、人為破壞是石漠化地區(qū)植被退化的主要原因。在此基礎(chǔ)上提出了一些恢復(fù)石漠化地區(qū)植被的建議，以期能為完善石漠化地區(qū)植被退化機(jī)制以及植被重建恢復(fù)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：石漠化;植被退化;研究現(xiàn)狀;植被重建

中圖分類號：X144文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）14-0024-03

1引言

石漠化主要發(fā)生于熱帶、亞熱帶濕潤和半濕潤地區(qū)，是一種由人類活動導(dǎo)致的地表植被破壞、基巖大面積裸露的土地退化現(xiàn)象。中國西南地區(qū)是石漠化現(xiàn)象最集中的地區(qū)，石漠化面積達(dá)到176.08×10⁴km²。目前，石漠化問題有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢。在廣西，石漠化范圍以每年3%～6%的速度在增加，云南省石漠化面積也以每年2500km²的速度擴(kuò)大。石漠化問題已經(jīng)成為了制約地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加重貧困程度的核心問題之一。土地石漠化不僅造成景觀上的破壞，而且產(chǎn)生了大量耕地?fù)p失，帶來了人口、生存、能源等一系列問題。石漠化程度的劃分往往需要根據(jù)植物覆蓋率，因此研究植被退化機(jī)制對植被恢復(fù)具有重要意義。本文將從環(huán)境因素和人為因素進(jìn)行石漠化地區(qū)植被退化機(jī)制分析。

2石漠化地區(qū)植被退化機(jī)制分析

2.1植被的退化

石漠化是一種土地退化現(xiàn)象同時也是喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的頂級形態(tài)。植被覆蓋面積的減少加劇了水土流失、土壤退化，是造成石漠化的重要原因。大多數(shù)情況下，在自然及人為的作用下，原有的優(yōu)勢種會遭到破壞，從而由低一級的物種代替，層層退化，生物多樣性喪失，使得群落逆向演替。植被退化的同時也造成了環(huán)境的變化。為了適應(yīng)環(huán)境的變化，維持系統(tǒng)平衡，山地森林退化成灌叢，然后再退化為草叢，直至退化使植物瀕臨死亡、基巖裸露，最后形成石漠景觀。

2.2退化內(nèi)因

石漠化地區(qū)植被退化主要由自然因素和人為因素的雙重作用造成的。其中，自然內(nèi)因又主要包括地質(zhì)環(huán)境、氣候、水3個方面。

2.2.1地質(zhì)環(huán)境

（1）地形地貌。石漠化主要發(fā)生在巖溶分布區(qū)域或以巖溶分布為主的區(qū)域。巖溶區(qū)域主要又可以劃分為峰叢洼地、峰嶺洼地、丘陵谷地、緩丘臺地、峰林平原、緩丘平原等。其中最易發(fā)生石漠化的巖溶區(qū)域是丘陵谷地其次是峰叢洼地。該區(qū)域構(gòu)造活動強(qiáng)烈，地形相對高差較大，坡度陡，水土流失容易發(fā)生，生態(tài)環(huán)境相對脆弱。此外，植被的生長空間異質(zhì)性也與坡度有關(guān)，不同坡度的植被生長趨勢也不同。因為土壤侵蝕量與坡度呈正相關(guān)，所以在不同坡度下，土壤侵蝕量越高，水土流失越嚴(yán)重，植物生存條件越惡劣、易受到破壞。

（2）巖性。巖性是石漠化地區(qū)植被退化的關(guān)鍵因素，石漠化常發(fā)生的巖溶區(qū)域以各類碳酸鹽巖為主，比如灰?guī)r、白云巖以及灰?guī)r與白云巖混雜，同時也存在各類雜碳酸鹽巖，比如碳酸鹽巖夾碎屑巖、碳酸鹽巖與碎屑巖混雜、碎屑巖夾碳酸鹽巖等。石漠化與巖性具有明顯的相關(guān)性，強(qiáng)度石漠化主要分布在純灰?guī)r區(qū)域。隨著石漠化程度減輕，灰?guī)r所占的成分降低，白云巖所占的比例增高。石灰?guī)r區(qū)的巖石裸露率高于白云巖地區(qū)，且土壤分布非常不規(guī)律，容易形成多樣化的小生境，如石溝、石縫、石槽等，這不利于植被的生長。另外，由于巖性的差異，巖石風(fēng)化后形成的土壤中的鈣鎂含量存在顯著差異，這對植物生長產(chǎn)生了重要影響。調(diào)查研究表明，與非巖溶地區(qū)相比，巖溶地區(qū)植物對鈣鎂等大量元素以及銅鐵錳鋅等微量元素的吸收更低。在巖溶區(qū)域內(nèi)部，以白云巖為主的巖溶地區(qū)的植物對微量元素的吸收比以石灰?guī)r為主的巖溶地區(qū)的植物高。因此，在白云巖地區(qū)的植被生長環(huán)境比灰?guī)r地區(qū)的植被好，白云巖為主的巖溶地區(qū)石漠化程度也就更輕。這也證明了巖性在植物營養(yǎng)吸收方面有著重要的影響。

（3）土壤。土壤養(yǎng)分有效性是石漠化地區(qū)植被恢復(fù)的關(guān)鍵因子。石漠化地區(qū)土壤的形成主要是碳酸鹽巖風(fēng)化，速率極慢，加上石漠化的地貌極易產(chǎn)生水土流失以及地表的自然剝削，石漠化地區(qū)的表層土粒處于負(fù)增長狀態(tài)。植物的生長離不開基本元素，而基本元素又大多數(shù)來源于土壤。因此土壤是植物群落更新演替過程中的重要一環(huán)。從輕度到極重度石漠化土地演變過程中，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、磷、鉀的含量均呈下降趨勢，特別在輕度到中度過度階段，下降幅度最大。

同時，土壤中微生物的含量可以作為土壤質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，土壤微生物類群中，細(xì)菌、真菌、放線菌的組成比例可以反映出土壤的肥力。在石漠化地區(qū)微生物重量下降，細(xì)菌所占比例降低，土壤肥力下降。從而影響植物生長。巖溶地區(qū)土壤偏堿性，容易受到流水侵蝕，肥力低下，使喜酸、喜濕、喜肥的植物難以生存，從而導(dǎo)致群落結(jié)構(gòu)簡單易受外界干擾。另外，石漠化地區(qū)呈現(xiàn)地表一地下雙層結(jié)構(gòu)特征，從而使土壤里的養(yǎng)分、植物所需要的水分都無法正常移運。因此土壤直接影響了植物的生存。

2.2.2氣候

石漠化地區(qū)主要分布在北緯25°～26°的熱帶亞熱帶地區(qū)。氣候特征以濕潤多雨，高溫降雨量大為主，容易發(fā)生干旱和內(nèi)澇，近幾十年來，在全球變暖的大環(huán)境下，氣溫明顯上升，降水量有所減少，干旱的發(fā)生率大大增加。廣西是石漠化最為嚴(yán)重的幾個省之一，以廣西為例，該地區(qū)氣候就是典型的石漠化地區(qū)氣候。近年來，廣西的氣溫明顯升高，降雨量減少，高溫暴雨日集中且增多，因此頻繁的極端天氣經(jīng)常造成干旱。對于植物生長而言，溫度、光照、降水、二氧化碳濃度等氣候因子起著至關(guān)重要的作用。其中溫度和降水的作用最為明顯。氣溫的脅迫作用大于降水，植物對降水的響應(yīng)又比對溫度的響應(yīng)速度快。因此，高氣溫降雨量減少造成的干旱影響著植物的種子萌發(fā)、生長、光合作用與蒸騰作用，從而阻礙植物正常生長，造成植被覆蓋度降低，植被退化。有研究表明降雨量小降雨間隔短將造成水熱條件失衡不利于植物地上部分以及地下的根系生長。因此石漠化地區(qū)的氣候條件將制約植被的生長。

2.2.3水源

石漠化地區(qū)氣候干旱，水資源的短缺已經(jīng)成為了制約石漠化地區(qū)植被恢復(fù)的主要因素。植物的生長發(fā)育都離不開水，水能直接參與植物體中的新陳代謝使植物保持固有的姿態(tài)，同時水也是植物進(jìn)行光合作用的原料之一。水分的缺乏會降低植物對養(yǎng)分的吸收以及吸氮能力等。而在石漠化地區(qū)植被生長的主要水分來源是大氣降水、地表水和地下水。由于氣候原因，石漠化地區(qū)大氣降水減少會影響地表水和地下水的水量。正常情況下，降雨后的雨水一般會被植物截流、土壤吸收，形成地下水。研究表明：雨水主要轉(zhuǎn)化成了土壤水和地下水，但在石漠化地區(qū)因為土壤條件不好，植被稀少，所以很難將水鎖住在土壤里。從輕度到極重度石漠化地區(qū)，土壤水顯著減少，地下水顯著增大。對植物來說一般會利用深根吸收地下水或深層土壤水，利用發(fā)達(dá)的淺層根系吸收較淺的土壤水，所以，當(dāng)石漠化越來越嚴(yán)重的時候，植物很難獲得充足的淺層土壤水，只能依靠地下水。但對于非旱生植物根系若不能探及毛細(xì)水帶，則植物生長會受到水分脅迫。因此，難以獲得水源是大多數(shù)植物無法在石漠化地區(qū)生存的重要原因。

2.3外因

退化外因為人為因素。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人地矛盾越發(fā)嚴(yán)重。人為因素也是造成植被退化的主要原因。石漠化地區(qū)貧困人口較為集中，比如在西南巖溶山區(qū)的貧困總?cè)丝谡既珖毨Э側(cè)丝诘?/2。山區(qū)長期以來較為封閉，導(dǎo)致人們以掠奪自然資源例如（陡坡開墾）破壞環(huán)境的方式來維持人口增常以及居民的生活水平。過度的砍伐放牧、不合理開采掠奪土地資源。以及當(dāng)?shù)氐纳盍?xí)慣都會使得區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致植被退化，超出了環(huán)境的承載能力形成了惡性循環(huán)。由于植被受到大量破壞，由林地退化為荒草坡進(jìn)一步退化為坡耕地，最后導(dǎo)致水土流失加速石漠化進(jìn)程。許多植物在越發(fā)嚴(yán)重的石漠化地區(qū)失去了最適宜的生長環(huán)境，植被多樣性下降。在石漠化植被演替的過程_中，隨著石漠化程度的加深，物種數(shù)量和生物量減少，植物群落也由草本藤本喬灌木退化到草本苔蘚口。因此人類不合理的土地利用行為嚴(yán)重影響了植物生存環(huán)境，對植被退化產(chǎn)生了最為明顯和快速的作用。

3結(jié)論與討論

由石漠化地區(qū)植被退化機(jī)制分析可知，石漠化地區(qū)環(huán)境的退化主要是因為系統(tǒng)本身屬性和外部干擾共同作用的結(jié)果?；钴S的構(gòu)造活動、陡峭的地貌、巖性、貧瘠的土壤、易發(fā)生干旱內(nèi)澇的天氣、稀缺的水源等為內(nèi)因，毀林開荒、過載放牧、陡坡耕作等人類干擾活動則是石漠化地區(qū)植被退化的外因。

根據(jù)本研究的分析，石漠化地區(qū)植被重建可采取以下措施：①保護(hù)現(xiàn)有的人工林和未造林;②對已經(jīng)退化的石漠化地區(qū)，可以根據(jù)不同的石漠化程度因地制宜的選擇優(yōu)勢樹種;③可以依據(jù)植被的分布劃分植物功能群，針對不同程度的石漠化情況及不同社會經(jīng)濟(jì)特征的石漠化地區(qū)制定出不同的治理模式;④在生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的同時，需要加強(qiáng)對當(dāng)?shù)鼐用裆罘绞降闹笇?dǎo)，讓他們改變不正確的耕作習(xí)慣，并加大退耕還林的扶持力度。