中国西南喀斯特石漠化时空演变特征、发生机制与调控对策

宋同清 ，彭晚霞，杜 虎，王克林，，曾馥平

(1．中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室，长沙 410125;2．中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站，环江 547100)

全球喀斯特面积约2 200万km2，占世界陆地面积的12%左右，中国境内碳酸盐岩类岩层纵横广，喀斯特现象普遍，类型繁多，形式多样，发育强烈。喀斯特面积为344．4万km2，裸露面积为90．7万 km2，主要集中在以贵州为中心的西南部(102°— 111°E，23°— 32°N)，面积约为 55 万 km2，是全球三大岩溶集中分布区中连片裸露碳酸盐岩面积最大、岩溶发育最强烈的地区［1-2］。西南喀斯特地区地质背景特殊，景观异质性强，岩溶作用强烈，生态环境容量小，但人口众多，尖锐的人地矛盾导致植被破坏和水土流失日益严重，产生了十分严重的石漠化现象，且呈不断扩张的态势，严重制约了该区域可持续发展，直接威胁到长江、珠江流域生态安全［3］。很多学者从不同角度尝试研究和探讨了西南喀斯特生态系统退化机理和石漠化发生机制［4-13］，提出了许多有益的生态恢复与综合治理措施，特别是近年来通过“退耕还林还草”、“坡耕地整治”、“生态扶贫”、“天保”、“石漠化综合治理”等以植被恢复为主的宏观生态工程的实施，涌现出了广西环江和马山、贵州毕节和贞丰、湖南龙山和永州等一些成功的石漠化治理模式［13-19］，石漠化治理与生态恢复初见成效，但由于土壤原生境被破坏，且忽略了经济效益，无法实现区域生态、经济双赢的可持续发展目标，出现了不同程度的返“贫”返“漠”现象，石漠化快速发展的总体趋势没有得到有效的遏制［20］。本文通过总结前人的研究成果和采集中国科学院环江喀斯特试验站部分收集整理和试验观测数据，尝试提出了新的“石漠化”概念和分类标准，探讨了西南喀斯特石漠化的空间分布及动态变化规律，阐明了不同石漠化程度的生态系统特征，从自然和人为干扰两个方面揭示了西南喀斯特石漠化的发生机制，针对性的制定了不同石漠化程度生态恢复与综合治理关键技术，为促进西南喀斯特区域生态、经济、社会的协调发展提供一定的理论依据。

1 石漠化概念及演绎

石漠化起源于荒漠化研究，1949年，法国科学家A．Aubrevile在研究非洲热带和亚热带森林的稀树草原化过程时，首次提出了荒漠化(Desertification)的概念。1977年召开的联合国荒漠化会议(UNCOD)诞生了荒漠化的定义:“荒漠化是土地生物潜力的下降或破坏，并最终导致类似于荒漠景观条件的出现。”Desertification作为第一个荒漠化定义被联合国正式采纳［21］。后来，国内部分学者提出了湿润地区荒漠化问题，并指出石灰岩风化壳上发育的荒漠化土地主要分布在四川、贵州、云南、广东、广西、湖南，又称石漠化土地［22］。

袁道先采用石漠化概念来表征植被、土壤覆盖的喀斯特地区转变为岩石裸露的喀斯特景观的过程，并指出石漠化是中国南方亚热带喀斯特地区严峻的生态问题，导致了喀斯特风化残积层土的迅速贫瘠化［23］。

罗中康认为，喀斯特地区的森林植被一旦遭到破坏，不仅难以恢复，而且必然造成大量的水土流失、土层变薄、土地退化、岩石出露、形成奇特的石漠化景观［24］。

熊康宁等认为，喀斯特石漠化是在喀斯特脆弱生态环境下，人类不合理的社会经济活动，造成人地矛盾突出、植被破坏、水土流失、岩石逐渐裸露、土地生产力衰退丧失，地表在视觉上呈现类似于荒漠化景观的演变过程［9］。

王世杰认为喀斯特石漠化是指在亚热带脆弱的喀斯特环境背景下，受人类不合理社会经济活动的干扰破坏，造成土壤严重侵蚀，基岩大面积出露，土地生产力严重下降，地表出现类似荒漠景观的土地退化过程［25］。

刘丛强等认为，喀斯特石漠化可简单理解为植被、土壤覆盖高的喀斯特景观转变为岩石裸露率高的喀斯特景观的过程［5］。人类活动、活动断裂、冻融作用、水土流失、地震、滑坡、崩塌、泥石流等及与之相关地球化学过程均可促使植被、土壤高覆盖的喀斯特地区转变为岩石裸露的喀斯特景观。

石漠化是指碳酸盐岩地区生态地质脆弱环境下，干扰(人类、地质变化、自然灾害等)和岩溶相互作用而造成的植被破坏、水土流失、土地质量下降直至岩石裸露、出现类似荒漠化景观的生态系统复合退化过程。其中脆弱的生态地质环境为基础，干扰特别是人类不合理的经济活动为驱动力，植被退化为诱因，土地生产力下降为本质，荒漠化景观为标志。

2 石漠化类型及特征

对石漠化进行科学评定等级和分类，既有利于分析、了解石漠化的现状与程度，又便于在此基础上分门别类的制定合理的石漠化治理规划与方案。

熊康宁等按照综合性原则、主要因素原则、简单性原则、现状与潜力相结合的原则、相对一致性原则等将喀斯特石漠化划分为无明显石漠化、潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化、强度石漠化、极强度石漠化六级标准［9］。张信宝等考察了贵州、云南和广西的部分石漠化喀斯特山地，对西南亚热带喀斯特山地石漠化提出了新的认识［8］，认为现行的石漠化程度分级过于简单，不能反映石漠化前后地面物质组成和植被景观的变化，难以满足石漠化治理规划编制和措施选择的需要，提出基于土壤流失程度和地面物质组成类型的石漠化程度的叠加分类。两种分类较全面地反映了石漠化坡地的现今景观特征和石漠化前后的景观变化，可以更好地满足石漠化成因分析、石漠化治理规划编制和治理措施选择的需要。但却没有体现分类原则上的应用性和简单性，实际应用中存在一定局限性。蒋忠诚等从直观性、简易性和可操作性出发，以岩石裸露率作为石漠化等级划分标准，将石漠化划分为5类等级［6］，虽然实用，但未能综合体现石漠化的内涵，如贵州茂兰和广西木论自然保护区的原始森林大部分生长在悬崖陡壁、裸露的岩石上和岩石裂隙中，林下岩石裸露率相当高。

根据直观性、简单性、可操作性、主导因素和综合代表性原则，以岩石裸露率和植被覆盖率作为石漠化等级划分的基本依据，将石漠化划分为无石漠化(Ⅰ)、潜在石漠化(Ⅱ)、轻度石漠化(Ⅲ)、中度石漠化(Ⅳ)、重度石漠化(Ⅴ)5级标准。认为既比较科学地反映了石漠化程度的内涵和差异，又具有可操作性，可供推广使用。各级石漠化程度的特征和简单利用如表1。

表1 石漠化等级划分Table 1 Graduation of rock desertification

3 石漠化的空间分布

石漠化是我国西南喀斯特地区最大的生态问题，中国地质科学院岩溶地质研究所2003—2005年利用遥感技术探查了西南地区石漠化分布现状，与此同时，国家林业局于2004—2005年采用地面调查与遥感技术相结合、以地面调查为主的技术方法，摸清了西南喀斯特石漠化的分布状况，结果显示，截止2005年底，西南喀斯特石漠化土地总面积为12．96万km2，占区域总面积的12．1%，占区域喀斯特面积的 28．7%［5］。

从行政区划角度出发，涉及湖北、湖南、广东、广西、贵州、云南、重庆、四川8省(自治区、直辖市)的460个县(市、区)。在这8省区中，贵州省石漠化面积达3．32万km2，占石漠化总面积的25．6%，其后依次为云南2．88 万 km2、广西 2．38 万 km2、湖南 1．48 万 km2、湖北1．13 万 km2、重庆 0．93 万 km2、四川0．76万km2和广东0．08万km2，分别占石漠化总面积的 22．2%、18．4%、11．4%、8．7%、7．1%、6．0% 和0．6%。主要集中发生在黔、滇、桂3省区，3省区发生石漠化的面积为8．58万km2，占石漠化总面积的66．13%;3省区石漠化严重县(指石漠化面积达300 km2的县)个数分别为48个、37个和30个，占石漠化严重县总数的68．05%，集中分布在黔西南、桂西及滇东区域。

从流域分布来看，石漠化主要分布在长江流域和珠江流域，其中长江流域面积最大，为7．32万km2，占石漠化总面积的56．5%;珠江流域次之，为4.87万 km2，占 37．5%;其他依次为红河流域 0．52万 km2，占 4．0%;怒江流域 0．18 万 km2，占 1．4%;澜沧江流域0．08 万 km2，占0．6%。

就石漠化程度而言，根据中国国际工程咨询公司编制的《岩溶地区石漠化综合治理规划大纲(2006—2015)》，我国西南喀斯特区域现有石漠化土地面积12．96万km2。其中，轻度石漠化面积为3．56万km2，占石漠化总面积的27．47%;中度石漠化面积为5．91万km2，占石漠化面积的45．60%;重度石漠化面积为3．49万km2，占26．93%，中度以上石漠化面积占到了石漠化总面积的72．53%(图1)。

图1 各省(区、市)不同等级石漠化面积比例Fig．1 The area proportion of different graduation rocky desertification in different provinces(autonomous regions and municipalities)

4 石漠化的数量变化

我国石漠化的数量和空间分布随时间的变化而不断演变，总体而言呈增加的趋势，不同区域、不同尺度、不同研究方法石漠化的年扩张率不同。杨青青利用遥感技术分析了桂西喀斯特石漠化1990—2005年15年间的变化规律，结果显示:1990年石漠化总面积为 2．37×103km2，石漠化发生率为10.50%，占国土面积的7.08%;2005年石漠化总面积增长为2.69×103km2，石漠化发生率增长为11.95%，占国土面积的8.02%;从1990年到2005年的15年间，桂西石漠化总体扩张了323.49 km2，平均每年扩张0.91%［11］。两个时期石漠化等级结构发生了变化。潜在和轻度石漠化占总石漠化面积的比例变小，中度以上石漠化比例增加，增幅最大的是强度石漠化。中度以上石漠化面积扩张较大，扩张程度最大的是强度石漠化，年变化率在2.89%。潜在和轻度石漠化的年变化率较小，仅为0.23%和0．24%(表2)。

表2 喀斯特地区不同等级石漠化面积变化Table 2 Area dynam ics of different grade rocky desertification in karst region

中国地质科学院调查结果表明，我国西南喀斯特地区20世纪80年代末至90年代末的石漠化面积从82 942．65 km2增加到 105 063．2 km2，平均每年增加 1 650．26 km2，年平均增长率为 2%［5］。根据国土部门监测，从1987年到1999年，西南喀斯特区石漠化面积由9．12万km2增加到了11．35万km2，净增2．23万km2，平均每年增加1856 km2，年均增长率达1．86%。近15年来，我国石漠化仍呈不断扩张的态势，其扩张率有增无减。

5 不同石漠化程度的生态系统特征

中国科学院环江喀斯特试验站基于5个不同级别的石漠化程度，各建立了6个20m×20m的样地，通过植被、土壤的详细调查和分析，发现随着植被的不断恢复，石漠化程度越来越轻。植被恢复的早期阶段以土壤性质的内因演替为主，土壤的性质影响植被的变化，同时也因植被的变化而变化，这种相互促进作用在经过一段时间的演替，土壤和植被群落均受气候的限制，进化为以生态平衡为标志的顶极群落即喀斯特常绿落叶阔叶混交林［26-30］。

5．1 不同石漠化生态系统的植被群落特征

随着石漠化程度的增强，植物群落由原生林→次生林→灌丛→稀灌草丛→稀疏草丛依次退化，植物群落分化和层次结构越来越不明显，群落的高度越来越低，个体和生物量越来越小［31］;重度石漠化只有零星分布的小草，其他石漠化生态系统的植物群落密度越来越高，物种丰富度、香农指数、均匀度越来越低，生态优势度呈增加趋势(表3)。

5．2 不同石漠化程度的土壤物理属性

土壤颗粒、容重和含水量是表征土壤组成、结构和水源涵养功能的物理指标，土壤颗粒组成是构成土壤结构体的基本单元，并与其成土母质及其理化性状和侵蚀强度密切相关［32］。随着植被的退化和石漠化程度的增加，粉粒和粘粒明显下降，砂粒和土壤容重增加(表4)。5类不同石漠化程度的石灰土＞0.25 mm的水稳性大团聚体含量分别高达73.91%、88.67%、95.13%、93.73% 和 89.51%，＞2mm 的大粒径团聚体也分别高达28.81%、61.99%、76.89%、74.19%和76.44%，石灰土大团聚体的数量多、比重大，土壤的抗蚀性强，随着植被的退化和石漠化程度的增加，＞0.25 mm和＞2 mm的水稳性团聚体数量呈下降趋势，土壤的抗蚀性越来越差(表5)［33-34］。

表3 不同石漠化生态系统植物群落特征Table 3 Characteristics of p lant community in different rocky desertification ecosystem s

表4 不同石漠化程度的土壤物理属性Table4 Soil physical properties in different rocky desertification ecosystems

表5 不同石漠化程度的土壤水稳性团聚体组成Table 5 Distribution of soilwater-stable aggregates in different rocky desertification ecosystem s/%

5．3 不同石漠化程度的土壤化学性状

石灰岩山地发育的石灰土一般富含碳酸钙，pH值较高，但西南喀斯特高温多雨，土壤中的钙、镁大量淋失，生长发育良好和覆盖度较高的群落其地表枯枝落叶量大，释放出许多酸性物质进入土壤，对岩石风化形成的碱性物质起到中和作用，不同石漠化程度pH值在7．28—7．83之间，呈微碱性反应，变化不大(表6)。西南喀斯特属热带、亚热带季风气候，温湿条件优越，极有利于生物的繁衍与生长，生物“自肥”作用强烈，同时加速了岩石的溶蚀、风化和土壤形成与发育进程，且普遍存在“石碗土”现象，养分与水分容易聚集，与同区域的红壤相比，养分含量均很高。有机质:57．47—98．12 g/kg，全氮:1．94—4．83 g/kg，全磷:0．89—1．86 g/kg，全钾:0．79—4．90g/kg，碱解氮:223．03—432．45 mg/kg，速效钾:27．18—118.72 mg/kg，速效磷 3．31—8．31 mg/kg，阳离子交换量:161．13—403．20 mmol/kg，且随石漠化程度的降低呈逐步增加的趋势，无石漠化土壤的有机质、养分和阳离子交换量均最高(表6)［35-39］。

表6 不同石漠化程度土壤养分状况Table 6 The conditions of soil nutrient in different rocky desertification ecosystems

5．4 不同石漠化程度的土壤矿质全量

矿质元素是土壤组成的重要部分，是植物生长良好的保障条件。土壤矿物质的化学组成与成土条件和成土过程密切相关，对土壤的性质有极大的影响，分析土壤矿质全量的化学组成能够了解土壤的风化发育程度，阐明土壤化学性质在成土过程中的演变情况及土壤肥力背景状况［40］。西南喀斯特石灰土的SiO2含量随石漠化程度的增加而增加，重度石漠化土壤SiO2含量高达72．68%;Al2O3、Fe2O3的含量分别为 12．38%—20．45%、4．31%—10．99%，其中潜在、中度和轻度石漠化土壤的Al2O3、Fe2O3的含量较高，更有利于Fe、Al的富集;土壤CaO和MgO含量分别为 0．25%—4．59% 和 0．86%—2．42%，均随石漠化程度的增加而明显降低;MnO的含量很低，规律性不强(表 7)［41-42］。

5．5 不同石漠化程度的土壤微生物特征

土壤微生物种群数量受多种因素的影响，能够敏感地反映不同石漠化程度土壤生态系统的细微变化，是土壤质量变化的敏感性指标。西南喀斯特地区土壤微生物种群数量均较高(表8)，微生物种群数量组成上细菌的比例为3．54%—59．88%，放线菌为27．97%—96．44%，真菌的比例很小，不足1%，随着植被退化和石漠化程度的增加，土壤微生物种群数量呈逐步下降趋势，但其总数量的变化趋势和组成与地带性红壤不同，并不完全与细菌相同，而是受细菌和放线菌的共同控制。这主要是因为石生植物的根系可能向土壤中分泌了刺激微生物生长特别是放线菌生长的物质，使微生物各种类数量特别是放线菌数量大幅度增加，随着石漠化程度的加剧，土壤微生物数量特别是放线菌数量减少，其分解林木凋落物中含有较多木质化纤维成分等难分解物质的能力下降，土壤生态系统物质和能量循环的能力减弱［43］。

表7 不同石漠化程度土壤矿质全量Table 7 The soilm ineral components in different rocky desertification ecosystem s

土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)不仅是研究土壤有机质、氮和磷循环及其转化过程的重要指标，而且是综合评价土壤质量和肥力状况的指标之一［44-45］。西南喀斯特土壤微生物MBC的含量接近和超过了亚热带稻田土壤［46］，随着石漠化程度的增加，植被覆盖度减少，土壤微生物生活的环境质量下降，土壤微生物MBC的含量急剧下降，但MBN的含量有小幅度的提高(表9)，这与陈国潮和何振立研究认为土地利用方式对红壤土壤微生物BMN的影响相对较小结果相似［47］，MBP的含量随石漠化变化的规律性不强。土壤微生物生物量碳与微生物量氮(MBC/MBN)的比值是否恒定，不同的学者其观点不同，Anderson等［48］认为MBC/MBN平均值为 6．7，陈国潮和何振立［47］认为红壤土壤MBC/MBN平均值为6．2，西南喀斯特重度石漠化的土壤的MBC/MBN很低，仅为2．86，其他不同程度石漠化土壤的 MBC/MBN 高达10．69—17．98，可见，石漠化程度减弱明显改变了土壤微生物的群落结构，提高了微生物生物量碳的固持能力［49-51］。

表8 不同石漠化程度土壤微生物种群数量Table 8 Themain m icrobial population in different rocky desertification ecosystems

表9 不同石漠化程度土壤微生物生物量Table 9 Soilm icrobial biomass in different rocky desertification ecosystems

6 石漠化发生机制

6．1 自然因素

6．1．1 动力潜能和物质基础

在古环境岩溶过程中，自晚震旦纪到三叠纪晚期，发育了四大碳酸盐岩沉积构造，纯碳酸盐岩底层构成了喀斯特石漠化的物质基础，强烈的地质运动塑造了陡峻而破碎的喀斯特地貌景观，由此而产生了较大的地表切割度和地形坡度，形成了类型多样的地貌结构，提供了水土流失和石漠化的动力潜能［52-53］。

6．1．2 地形地貌

石漠化的发生发展与喀斯特微地貌特别是地形坡度有着十分密切的关系，据国家林业局2004—2005年监测数据，西南喀斯特石漠化主要发生于坡度较大的坡面上，发生在16°以上的坡面上的石漠化面积高达11万 km2，占石漠化土地总面积的84．9%，不同石漠化程度的石漠化发生率随坡度等级(1—8 坡度等级依次为 0°—3°、3°—8°、8°—15°、15°—25°、25°—35°、35°—45°、45°—60°和 60°—88°)的升高而升高，任一坡度石漠化的发生率均为:轻度石漠化＞中度石漠化、潜在石漠化＞强度石漠化［11］。王明章和王尚彦［54］对贵州石漠化分布的相关研究中发现，发生在喀斯特丘陵中的石漠化面积最大(丘陵区的坡度一般为2级坡度，即3°—8°)，达8 146．01 km2，占贵州省石漠化总面积的25．08%;其次是发生在峰林洼地中的石漠化，面积为7 609．13 km2，占23．43%;峰丛洼地中石漠化面积为6631．30 km2，占20．42%;喀斯特山地中的石漠化面积为4 705．43 km2，占 14．49%;这四种地貌类型中的石漠化面积占到了整个贵州石漠化总面积的83%左右。而喀斯特槽谷、喀斯特平原和喀斯特峡谷中的石漠化面积分别为 2581．09、162．44 km2和 1 181．33 km2，分别占 7．95%、5%和 3．64%。

高峰丛洼地-中峰丛洼地-峰林谷地是喀斯特溶蚀作用逐渐深入的3种地貌。高峰丛洼地的山峰溶蚀程度低，基座粘连在一起。中峰丛洼地进一步被溶蚀，峰林谷地是溶蚀的后期阶段。杨青青［11］指出，随着溶蚀作用的逐步深入，高峰丛洼地区、中峰丛洼地区、峰林谷地区3种地貌区的石漠化发生率逐渐降低。溶蚀程度较高的峰林谷地，石漠化发生率较低，更适宜农耕和人类居住。

6．1．3 岩性

西南喀斯特地区地层的岩性以灰岩为主，不同岩组不同程度地混有砂页岩等其他岩性岩石。把这些岩组按照碳酸盐岩含量分成4组，分别为连续性灰岩，灰岩夹碎屑岩，灰岩与白云岩混合组合，灰岩与碎屑岩互层组合。按照碳酸盐岩的分类体系［55］，连续性灰岩、灰岩与白云岩混合组合属于连续性碳酸盐岩，含量＞90%;灰岩夹碎屑岩属于碳酸盐岩夹碎屑岩组合，含量70%—90%;灰岩与碎屑岩互层组合属于碳酸盐岩与碎屑岩互层，含量30%—70%。碳酸盐岩含量越高，石漠化发生率越高，分布在连续性灰岩区域的石漠化面积最大，在各个等级石漠化中的比例均大于68%;灰岩夹碎屑岩次之;灰岩与白云岩混合组合更少;灰岩与碎屑岩互层组合岩性的石漠化面积很少。4组石漠化发生率分别为25.42%、24．81%、20．56% 和 1．25%。强度石漠化中，前3组的比例依次为75%、8%和16%。中度石漠化中，发生在灰岩夹碎屑岩岩性上的石漠化比例较大，为 25%［11］。

6．1．4 溶蚀性和成土速度

西南喀斯特高温多雨，年平均气温在15℃以上，向南逐渐增高到20—24℃(广西和云南南部)，大于10℃积温在5 000—8 000℃左右。年平均日照数一般为1 200—1 600 h，往南高达1 800—2 000 h，且年际变化不大。年日照百分率为25%—42%。年降水量为1 000—1 600 mm，最高达1 800—2 000 mm，年均相对湿度为75%—80%，具有水热同期的分布特点，但降水的时空分布极不均匀。碳酸盐岩溶蚀性强，90%的溶蚀物随水流失，又加上岩石中Si、As、Fe等成土元素含量低，成土速度缓慢，年成土模数平均值为50 t/km2，形成1 cm厚土壤需2000—3000年以上，是其他类型母岩成土时间的10倍，土层浅薄且不连续，可耕地不足10%，裸露石山面积占总土地面积的40%以上，极易形成石漠化景观［56-57］。

6．1．5 水文二维结构和水土流失

丰富的降水和高温加速了碳酸盐岩的溶蚀，形成了众多的溶洞、溶沟、溶隙、漏斗、地下河和溶水洞，地表水和地下水水文二维结构明显。从岩溶区的土壤结构看，碳酸盐岩的母岩与土壤之间缺少土壤剖面C层，土壤与岩石之间呈明显的刚性接触，两者之间的亲和力和黏着力差，一旦遇上大雨，极易产生水土流失和块体滑移［58］。因此，桂西岩溶丘陵区地表径流虽小，但地表漏水严重，地面溶入系数0．3以上的面积占总面积的89%，其中渗入系数0．3—0.6的占69%，0．6—0．9占20%，首先到达地面的降水90%迅速渗入地下，每年剥蚀表土层0．3 cm，水土流失相当严重［57，59-60］。

6．1．6 雨热状况不均和季节性干旱

气候是喀斯特形成、演化的背景，是重要的喀斯特生态系统的驱动力。当气温大于15℃时，喀斯特地区岩溶作用随着气温升高而增强［61-62］。其中，潜在、轻度石漠化与气温呈现正相关，相关系数分别为0．82 和0．76［11］。加上降雨集中在温度较高的 4—9月，雨水充沛且强大，土壤侵蚀性强，气温和降雨的综合作用导致喀斯特地区土壤流失与漏失严重，从而促进石漠化形成。

喀斯特地区平均年降雨量大，但分布不均，春雨少而迟，不足年总量的26%，秋雨不足年总量的16%，此时日照强，蒸发量大，降水量仅为蒸发量的38%—50%，极易形成季节性干旱，全年出现干旱现象的平均频率为45%左右［63］。6—8月降水量占全年降水量的60%以上，且多以暴雨的形式出现，实测24 h最大降雨量达395．5 mm，又加上西南喀斯特地区坡耕地面积大，雨季时正值农作物播种及生长阶段，作物不能将疏松的土壤很好地覆盖，导致坡耕地的水、土、肥随着降雨形成的地表径流流失和地下漏失，加剧了水土流失和土地石漠化的发生。

6．1．7 森林结构和生物量

喀斯特独特的地质积累和气候条件决定了其适生植物具有嗜钙性、耐旱性和石生性特点，环境容量低导致物种多样性低，系统结构简单，生物量少。如木论喀斯特顶极群落常绿阔叶林群落的平均冠幅为1．81 m，平均胸径为 6．11cm，平均树高为 4．5 m［64］，树木矮小，绿色生物量仅为 131．42 t/hm2［4］，远低于同生态位的非喀斯特森林，不及沙漠边缘或北泰加林(150 t/hm2)［65］。

6．2 人为因素

6．2．1 人地矛盾尖锐

喀斯特生态系统的脆弱性是其退化的内在驱动力，而外在驱动力主要来自人类的干扰，二者叠加形成石漠化现象，其中人为因素是主因。人口急剧增长、生态观念单薄、发展政策偏差等是加剧石漠化过程的重要因素。胡志斌等［66］认为某地区的人类活动与居民点、道路的分布正相关，与坡度和高程等因子负相关，根据喀斯特地区的实际情况对胡志斌的公式进行修正后得到下式［11］:

式中，HAIi为i象元的人类活动强度，Si为居民点影响力值，Ri为道路影响力值，居民点的的影响力在ArcGIS中采用反距离函数(IDW)插值，道路的影响力采用线条密度函数插值得到。slopei为该象元的坡度值，elei为该象元的高程值，K=1000。运用自然裂点法将喀斯特峰丛洼地人为活动强度分为7级。1973年石漠化更多的分布于1级和2级的低强度区间，说明当时石漠化主要分布在远离人类聚集的地区。随着时间的推移，2005年较高人为活动强度区5—7级石漠化的分布比例提高，说明新增的石漠化土地主要在人类聚居地区发生。

西南喀斯特岩溶地区耕地少，土壤瘠薄、持水性差，生物生产力低，加之人口日益增加，人均占有粮食量低，农民易陷入“资源困境”，从而加剧了土地的反复利用和不断的毁林草开荒，形成土壤肥力日渐低下、石漠化愈加严重的生态-经济的恶性循环。而生态破坏之后，农民的“资源困境”转变为“环境困境”和“资源困境”并存，减缓了喀斯特岩溶地区的生态重建过程。在贫困地区，在生态系统良性循环阀值被突破和缺乏现代科技技术投入的双重约束下，随着人口继续增长，在原始的、传统的技术水平下，只能继续靠掠夺性开放利用资源来满足需求，形成贫困导致生态环境脆弱，生态环境脆弱反过来加剧贫困这样一种恶性循环。其结果是使石漠化面积不断扩张［69］。

6．2．2 经济发展水平低

造成岩溶地貌地区石漠化的原因，除了降水、土壤等自然的内在的原因，最主要的原因还是人为的破坏加速了石漠化的形成。人为的破坏多源自经济活动，而经济活动无疑受区域的经济发展水平的控制。基于县市尺度单位，对石漠化的等级分布与不同经济密度分布进行比较分析，结果发现石漠化大多发生在经济密度＜50万元/km2的县市，随着经济密度的增加石漠化发生率依次降低。

6．2．3 农业生产方式落后

西南喀斯特地区人口密度高达172人/km2，人口的飞速增长激化了该区域的人地矛盾，为生存起见，人类通过砍伐、垦殖、采樵、采矿、放牧、旅游开发、工程建设等各种方式对本来脆弱的喀斯特生态环境进行不断干扰和破坏，导致了该区域森林生态系统的严重退化和生物多样性的严重丧失，除人力难以达到的喀斯特顶峰悬崖峭壁等危险地带及少量的森林自然保护区外，其他地方的森林基本上已退化成灌丛和草坡，生境质量严重下降，部分地带完全石漠化［31］。据国家林业局公布的《岩溶地区石漠化状况公报》，人为因素形成的石漠化占西南喀斯特区域石漠化总面积的74%。其中，过度樵采、不合理耕作、开垦、乱砍滥伐、过度放牧形成的石漠化面积分别占人为因素形成的石漠化面积的31．4%、21．2%、15．1%、13．4%和 8．2%，此外，乱开矿和无序工程建设形成的石漠化占人为因素形成石漠化面积的10．7%。

7 不同石漠化程度的治理策略

(1)无石漠化和潜在石漠化

岩石裸露率10%—30%，地表有各种植被覆盖，植被覆盖率＞60%，土被分布连续，可作为耕地，该类土地具有较好的生产效率，但存在着水土流失或植被退化等环境问题，为防止石漠化产生，应进行预防性治理，特别要注意补充和保护演替后期的繁殖体。

(2)轻度石漠化

岩石裸露率30%—50%，成片分布的薄层土壤可作为耕地或草地，存在不太发育的乔灌草植被，植被覆盖率30%—60%，该类土地生产和生态效率较低，为环境质量比较差的土地，可实施草丛→灌丛→次生林→常绿落叶阔叶林的恢复措施和步骤，充分利用灌丛恢复时期改良土壤和小气候环境，保护并适当修剪灌丛，促进有性繁殖更新链尽快恢复，为次生林群落的形成打下基础。

(3)中度石漠化

岩石裸露率50%—70%，山坡还有部分土壤可作为零星耕地和草地，只有少量草灌木，植被严重退化，植被覆盖率10%—30%，该类土地生产力和生态效率低，为环境质量差的土地，实施稀疏草丛→草丛→草灌丛→灌丛→乔灌丛→次生林逐步恢复措施。

(4)重度石漠化

岩石大面积裸露，岩石裸露率大于70%，山区无土可流失，植被严重退化为少量毛草，成为典型恶劣环境，该类土地很难利用，让其自然恢复。

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