石漠化演化过程的非线性探讨——以贵州铜仁地区为例

刘明智 (铜仁职业技术学院生物工程系,贵州铜仁554300)

陈明霞 (铜仁学院中文系,贵州铜仁554300)

高建强 (铜仁学院生化系,贵州铜仁554300)

方小宁 (铜仁职业技术学院生物工程系,贵州铜仁554300)

石漠化是石质荒漠化土地的简称,是指喀斯特地貌地区的土地退化,已成为全球性的生态问题之一,也是岩溶地区最大的生态问题[1,2]。西南喀斯特山区的石漠化问题是目前我国西部最为突出的两大地域环境问题之一。西南喀斯特山区生态系统的严重退化,特别是水土流失加剧导致土地石漠化面积的迅速扩展,已极大地制约了当地社会经济的发展,严重威胁到人们的生存环境,而且还危及长江、珠江中下游地区的可持续发展。贵州省地处我国西南地区,是我国石漠化较为严重的地区之一,全省共有1.476×106hm2石漠化山地,其中岩石裸露率在70%以上,面积达8.08×105hm2,在短期内具有潜在石漠化趋势的岩石山地有7.81×105hm2[3,4]。

1 研究区域概况

铜仁地区位于贵州高原东部,地理位置为E107°46′～109°25′,N27°07′～29°05′,处武陵山区腹地,东邻湖南,西抵遵义市,南连黔东南州,北接重庆,是连接中原地区与西南边陲的纽带,享有 “黔东门户”之称。辖8县1市1特区即沿河土家族自治县、印江土家族苗族自治县、德江县、思南县、江口县、石阡县、松桃苗族自治县、玉屏侗族自治县、万山特区和铜仁市。东西长1.71×103km,南北宽2.19×103km,全区人口397.52万,有土家、苗、侗、仡佬、回、布依、蒙古等29个民族,少数民族人口占总人口的54%。处于云贵高原向湘西丘陵过渡的斜坡地带,以山地为主,占全区面积的67.8%,海拔在500～1000m之间,碳酸盐岩石占岩石面积的52%,全区发育着不同规格的岩溶地貌[5]。

2 铜仁地区石漠化现状

2008年10 月,经到各县市、特区的林科所或林业局及国土局 (所)调研及石漠化严重的德江、沿河实地考察,铜仁地区全区土地面积为1.8003×106hm2,喀斯特地貌为1.091433×106hm2,占全区土地面积的60.2%,其中无石漠化山地为3.70188×105hm2,潜在石漠化3.94014×105hm2,轻度石漠化2.29012×105hm2,中度石漠化8.1335×104hm2,强度石漠化1.5699×104hm2,极强度石漠化1.1.85×103hm2。铜仁地区石漠化现状见表1。

表1 铜仁地区石漠化现状

3 石漠化演化成因分析

石漠化的形成既有自然因素,又有人为因素,是二者共同所致,但人为因素是石漠化的主要因素,因自然因素形成的石漠化土地占石漠化土地总面积的26%,人为因素形成的石漠化土地占石漠化土地总面积的74%[2]。

3.1 自然因素

是石漠化形成的基础条件。岩溶地区丰富的碳酸盐岩具有易淋溶、成土慢的特点,是石漠化形成的物质基础。山高坡陡,气候温暖、雨水丰沛而集中,为石漠化形成提供了侵蚀动力和溶蚀条件。

3.2 人为因素是石漠化土地形成的主要原因

岩溶地区人口密度大,地区经济贫困,群众生态意识淡薄,各种不合理的土地资源开发活动频繁,导致土地石漠化。

(1)过度樵采 岩溶地区经济欠发达,农村能源种类少,群众生活能源主要靠薪柴,樵采是植被破坏的主要原因之一。

(2)不合理的耕作方式 岩溶地区山多平地少,生产技术落后,农业生产大多沿用传统的陡坡耕种、广种薄收的方式。由于缺乏必要的水保措施,充沛而集中的降水使得土壤易被冲蚀,导致土地石漠化。沿河的乌江流域石漠化即是不合理的耕作加速的。

(3)过度开垦 岩溶地区耕地少,为保证足够的耕地,解决温饱问题,缓解人地矛盾,当地群众往往通过毁林毁草的开垦来扩大耕地面积,增加粮食产量。这些新开垦地,由于缺乏水保措施,土壤流失严重,最后导致植被消失,土被冲走,石头裸露。

(4)乱砍滥伐 20世纪50年代以来,西南岩溶地区先后出现几次大规模砍伐森林行为,导致森林面积大幅度减少。如大炼钢铁时期大规模的砍伐活动和文化大革命期间推行的 “以粮为纲”的政策等,使森林资源受到严重破坏。由于地表失去保护,加速了石漠化发展。

(5)乱放牧 岩溶地区散养牲畜,不仅毁坏林草植被,且造成土壤易被冲蚀。据测算,1头山羊在1年内可以将4.047hm2的3～4年生石山植被吃光。

(6)政府行为的负面影响 政府是区域经济发展的主导力量,为保证经济活动的正常运转,有效的经济政策必不可少,但它在促进经济发展的过程中也产生了负面影响。我国政府历来重视粮食生产,在20世纪60年代至70年代处于短缺经济时代,政府片面强调 “以粮为纲”,放弃经济作物,砍掉多种经营,以牺牲林业、牧业为代价发展粮食生产。大量开垦草场,砍伐森林,破坏了天然植被,使得粮食自给自足政策对森林、草原生态环境的恶化起了推波助澜的作用,破坏了粮食生产同其他经济作物相互依赖、相互促进的生态系统,也为石漠化的形成与扩展埋下了隐患。

4 石漠化演化过程的非线性关系

石漠化演化既受自然因素支配,又有人为因素的影响,是二者共同作用迭加的结果,但人为因素是石漠化的主要因素。自然因素有风、降水、植被盖度、地理位置等,人为因素包括人口过度膨胀、强度樵采、毁坏植被、滥垦滥荒、过度牧放及政府行为的负面影响等。人为因素形成的石漠化土地中,过度樵采形成的占31.4%,不合理耕作形成的占21.2%,开垦形成的占15.1%,乱砍滥伐形成的占13.4%,过度放牧形成的占8.2%。另外,乱开矿和无序工程建设等也加剧了石漠化的扩展,占人为因素形成的石漠化面积的10.7%(2004年～2005年,国家林业局组织岩溶地区石漠化土地监测的结果)。上述所有因素共同迭加,促成石漠化演化受多个因素的制约。从长期看,受多因素制约的石漠化演化具有不可预测性;但从短期看,有细微的预见性。岩溶生态系统跟水塘等生态系统一样,同样是开放的耗散系统,在石漠化演替发展过程中,既有自组织现象,又因促成系统演化的各因素间具有协同作用,从而具有一定非线性关系[6]。

土地作为人类活动场所和重要的自然资源,必然受人类影响[6],而且在人口不断膨胀的同时,有限的土地资源且在逐步减少,人地矛盾凸现,图1是铜仁地区土地和人口变化。

图1 铜仁地区土地和人口变化

人口急增,人类为了自身的生存与发展,必然加强土地掠夺式利用与扩展,导致土地不断退化,于是又迫使人们不断垦荒、撂荒,不断破坏植被,使得原维持岩溶生态系统的植被日趋丧失,地表曝露,水土流失加剧,石灰岩裸现,石漠化扩展。由此可见,在自然因素并无重大变化下,人为干扰却在不断升级,加之科学发展又相对滞后,人们的思维又局限在缺乏科学发展观的支配下,人类不断向有限的土地资源进行开发,必然造成岩溶生态系统中植被的毁坏,导致稳定的岩溶生态系统向石漠恶化的方向演化发展。针对如此情形,笔者认为,为降低人类对自然的岩溶生态系统的干扰破坏,政府应通过其行为调控,解决人地矛盾,增加经济投入,发展教育和科技,通过科技的发展和人类教育素质的提高,不断提高人类的认识水平,增强环保意识,使植被恢复增加,确保岩溶生态系统向稳定的生态系统发展,石漠化缩小,从而确保森林、草原 —石漠生态系统处于相对稳定状态。这里的政府调控下经济投入设为a,科技投入位b,在发展科技和人类环保意识不断提高下,确保岩溶生态系统处于相对稳定还需要合适的生态水,所需的生态水设为c;经济投入a、科技投入b、生态水c都是在政府调控下得以实现的,政府调控力度即调控参数定为λ。则有λ、a、b、c在石漠化演化中的作用可表达为:

式中:λ为政府调控参数;a为经济支持(单位为万元);b为科技投入(单位为万元)c为生态水(单位为万元),即为喀斯特山区生态系统处于相对稳定状态,保证植被在生态系统中占有一稳定比列,依靠科技等开采地下水、拦蓄自然水、不同区域间调水来确保每公顷地面所需生态水所花费的费用;Xn为n时期的植物种群状态,即植被,可视为喀斯特山区生态系统演化前的稳定状态;Xn+1是n+1时期的植物种群发展状态,即喀斯特山区生态系统演化状态,K为环境容纳量,即一个环境条件下所允许的最大种群值,喀斯特山区生态系统的植物种群。政府调控、经济支持、科技投入呈正相关,经济支持、科技投入都是在政府调控下相互制约的关系,生态水除自然来水如降水外,还包括在政府调控下依靠科技等开采的地下水、拦蓄自然水、不同区域间调水等。λ、a 、b、c ∈ (0,1),

5 结论与讨论

石漠化既是当今喀斯特地貌地区面临的最大环境-社会经济问题之一,又是研究石漠与自然和人类活动因素相互关系的主要核心问题之一。

石漠化是喀斯特地貌环境条件中孕育着的土地退化的生态问题,主要是在人类活动作用于喀斯特山区生态系统导致植被的变化而诱发的。

政府调控行为是石漠化演化中的起着关键作用,喀斯特山区生态系统就是在政府调控行为的支配作用下,不断进行着演化发展的,并在石漠化演化发展过程中的作用表现为非线性关系。

[1]蔡道雄,卢立华.石漠化治理的造林技术措施[J].广西林业,2001,(5):11-12.

[2]梁 亮,刘志霄,张代贵,等.喀斯特地区石漠化治理的理论模式探讨 [J].应用生态学报,2007,(3):595-600.

[3]胡宝清,王世杰.基于3S技术的区域喀斯特石漠化过程、机制及风险评估-广西都安为例[M].北京:科学出版社,2008.

[4]李昌来.贵州石漠化治理及可持续发展[J].贵州师范大学学报 (自然科学版),2004,(2):47-51.

[5]铜仁地区行政公署.2008铜仁年鉴 [M].贵阳:贵州人民出版社,2009:36-527.

[6]刘明智,努尔巴衣·阿布都沙力克,任光耀,等.绿州-荒漠生态系统演变因素及非线性研究-以新疆为例[J].西南民族大学学报(自然科学版),2007,(5):1075-1080.

[7]伍光和,王乃昂,胡双熙,等.自然地理学 (第2版)[M].北京:高等教育出版社,2000:376-383.