西南岩溶区石漠化发展进程及治理成效

张 楠， 吕文龙， 韦 旻

(广西水利科学研究院，广西南宁 530023)



西南岩溶区石漠化发展进程及治理成效

张 楠， 吕文龙， 韦 旻

(广西水利科学研究院，广西南宁 530023)

浅析我国西南岩溶区石漠化的发生发展过程，系统分析了所实施的综合治理工程及其所取得的成效与存在的问题。

石漠化； 生态失衡； 岩溶区； 综合治理

石漠化是岩溶(喀斯特)区水土流失过程的伴随产物，是生态环境恶化的极端表现形式[1]。它是在亚热带脆弱的喀斯特环境背景下，加之人类不合理的社会经济活动所造成的植被破坏、土壤严重侵蚀，并以地表基岩大面积裸露为标志的土地荒漠化过程[2-3]，20世纪80年代末由我国科技工作者在砂页岩、红色岩和石灰岩丘陵山地陡坡开垦所引起的水土流失研究中提出[2]。我国石漠化主要发生在贵州[4]、云南[5]、广西[6]、湖南[7]、四川[8]、重庆[9]、广东[10]、湖北[11]西南8个岩溶省份。同时，这一区域也是珠江、长江和流向东南亚诸多国际河流的源头区或重要的水源补给区，其水土保持的地理位置非常重要[12]。截至2005年，西南岩溶区石漠化面积已经从20世纪80年代末的8.29万km2增加至12.96万km2，占区域总面积的12.10%和区域喀斯特面积的28.70%；尤其以滇、黔、桂三地较为严重，三者石漠化面积达8.58万km2，占石漠化总面积的66.13%[13]。其中，轻度、中度和重度石漠化面积分别为3.56万、5.91万、3.49万km2，占石漠化总面积的27.47%、 45.60%和26.93%，中度以上石漠化面积占石漠化总面积的72.53%[13]。石漠化扩张形势严峻，生态环境恶劣，土地生产力严重降低，给当地群众生活带来极大的影响，加剧贫困程度。因此，迫切需要提出有针对性的石漠化治理措施。笔者探讨了西南石漠化发展过程、存在的问题与治理成效，以期为今后石漠化的综合治理和西南岩溶区生态环境的恢复及社会经济的可持续发展提供参考。

1 石漠化成因

土地石漠化是西南喀斯特地区最基本的区情，目前已发展成为我国土地荒漠化的一种极端形态。从本质上讲，石漠化是人为活动破坏生态平衡所导致的地表覆盖度降低的土壤侵蚀过程[2]，因此石漠化的发生发展离不开水土资源的流失。但西南岩溶区特有的地质环境条件加之人类社会活动使得该区水土流失具有特殊性，其石漠化的综合治理和水土流失防治有别于非岩溶区。因此，认识该区水土流失过程及其机制是岩溶区进行水土流失和石漠化综合治理的关键。

1.1 自然因素

1.1.1 地质水文结构。西南喀斯特地区特定的地质演化过程奠定了脆弱的环境背景。其中以挤压为主的中生代燕山构造运动和以升降为主、叠加在此之上的新生代喜山构造运动塑造了现代陡峻而破碎的喀斯特高原地貌景观，由此产生较大的地表切割度和地形坡度，为水土流失提供了动力潜能[2]。国家林业局监测数据表明：随着坡度增加，西南喀斯特石漠化发生率也呈增加趋势，其中84.90%(11万km2)的石漠化发生在16 °以上的坡面[14]。从震旦纪到三叠纪，在该区沉积了巨厚的碳酸盐岩地层，为喀斯特石漠化的发生提供了物质基础，特别是纯碳酸盐岩的大面积出露，为石漠化的形成奠定了物质条件[2]。另外，在喀斯特地区长期岩溶作用下，岩溶裂隙、地下管道、竖井及落水洞等负地形极其发育，使得该区形成了水土分离的水文地质双层结构。与非岩溶区水土流失方式不同，双层水文地质结构的存在使得喀斯特区水土流失形式不仅有随降雨冲蚀携带泥沙进入地表河的坡面流失，还有土壤随降雨通过岩溶裂隙、管道进入地下河汇集的地下漏失过程[15-20]。地表水土流失与地下水土漏失现象的共存使得西南岩溶区的水土流失具有复杂性、隐蔽性和特殊性，加重了喀斯特区水土流失的治理难度，而黄土区和黑土区等非岩溶区的水土流失治理模式和措施并不适用于喀斯特区，需针对性地摸索出适合岩溶区的水土流失和石漠化治理措施。

1.1.2 土壤。喀斯特区的成土物质主要来源于碳酸盐岩酸不溶物，而碳酸盐岩成土母质的先天不足使得岩溶区成土速率缓慢[21]，形成1 cm 厚土壤需3 000年以上，约是其他类型母岩成土时间的10倍[22-23]。成土速率远远低于土壤侵蚀模数。此外，土壤与岩石刚性接触，土壤剖面缺乏C层，两者黏着性差，在降雨冲蚀下极易发生移动和流失。

1.1.3 气候。 气候作为岩溶区生态系统的驱动力，在喀斯特地貌的形成、演化中发挥着重要作用。该区地处青藏高原东南翼，属热带亚热带气候，受太平洋东南季风和印度洋西南季风的影响，气候温暖湿润(年均气温10～24 ℃)，雨量充沛(年降雨量1 000～2 000 mm)，水热同期，为岩溶的发育提供了良好的水热条件。同时，该区年内降雨分布不均，70%～80%的降水集中于5—8月，且多以暴雨形式出现，对覆盖较差的坡耕地造成极大的冲蚀，加剧了水土流失。

1.1.4 植被。岩溶地区土壤较为贫瘠、土层较薄，且岩石多裸露，因此尽管水热条件较为优越，但土壤水分调蓄能力差，养分供应能力差，导致植被生物量低，系统结构简单，一旦遭到破坏则难以恢复。植被遭到破坏后，其根系对土壤的网固作用降低甚至消失，使土壤更容易受水力冲蚀向地表或地下流失。

1.2 人为因素

1.2.1 人地矛盾突出。西南喀斯特地区工商业欠发达，当地群众生活主要依靠农业发展。喀斯特区耕地资源稀少，土壤瘠薄，土地生产力低下，土地承载力低于非岩溶区。但是该区域实际人口密度远远高于其理论人口承载力，严重超载。2001年花江岩溶峰丛峡谷典型示范区粮食产量为1 525.25 t，人均粮食234 kg/人，按国家温饱和小康水准，其理论人口承载量分别为4 358人和3 813人，但实际人口为6 513人，远远超过其理论值[1]。高负荷下的人口压力对脆弱的喀斯特生态系统带来了极大的破坏，如大规模毁林开荒、滥砍滥伐、过度樵采、破坏植被，最终形成土壤肥力日渐低下，石漠化愈加严重的生态-经济恶性循环。在西南喀斯特区石漠化面积中，74%的石漠化面积是由人为活动导致的[24]。

1.2.2 陡坡开垦加剧水土流失。 受地质岩溶环境影响，西南喀斯特地区地形破碎，崎岖不平，耕地资源中坡耕地所占比例大。据统计，贵州省大于5 °的坡耕地占耕地总面积的80.9%，而大于25 °的陡坡耕地所占面积比例高达19.89%[25]。陡坡开垦，使大面积土壤失去植被覆盖，水土流失严重，石漠化现象加剧。关岭花江峡谷岩溶区20世纪五六十年代开垦的坡耕地，大部分已然重度、中度石漠化，丧失了生产力[1]。

1.2.3 工矿开挖、工业污染致使生态恢复困难。西南地区是我国主要能源基地，也是西部大开发的重要区域，中小型冶金、矿山、采石采砂等开发建设项目较多。这些工程开挖项目会不可避免地扰动地表，造成水土流失，公路附近已存在多处无覆盖措施的裸露山体。据统计，乱开矿和无序工程建设等形成的石漠化占人为因素形成石漠化面积的10.70%[24]。同时，该区能源结构单一，主要以煤炭为主，小煤窑、小型铅矿分布较多。开矿、冶炼、燃煤排放大量SO2、NO2等大气污染物，形成严重的酸雨。酸雨不仅危害农田和森林生态系统，还能大量杀死岩溶区的藻类、地衣、苔藓等先锋植物，使岩溶区植被自然恢复困难[1]。

2 石漠化治理成效及存在的问题

我国西南岩溶区生态环境脆弱，加之人为不合理活动，水土流失严重，石漠化问题突出，严重制约着当地社会经济发展水平，人民群众生活困难，对长江、珠江流域生态安全构成极大威胁[26]。长期以来，西南岩溶区石漠化问题受到国家的高度重视，并投入大量人力、物力、财力进行水土流失和石漠化治理，加大基础研究修复受损脆弱的喀斯特生态系统，改善生产生活条件，解决生态环境恶劣、经济发展落后和人民群众生活困难的困境。

2.1 石漠化治理的第一阶段：探索阶段(1980—2005年) 从20世纪80年代起，我国相继在西南岩溶区开展了“长治”“珠治”试点工程、长江中上游水土保持工程、长江防护林带工程、天然林保护工程、退耕还林等一系列水土流失生态修复工程。随着这些工程的实施，西南岩溶区水土流失和石漠化趋势得到了遏制，并取得了一些宝贵的治理经验。这一时期主要以开发岩溶地下水和石漠化综合治理为主要目标，形成了以蓄水保土为目的，以保障基本农田、发展经济果林为手段，工程、植物、农业耕作多种措施互补，山水田林路电综合开发治理，区域生态、经济协调发展的治理思路。涌现出一些卓有成效的典型治理示范区。如贵州关岭小龙洞以地表水库为中心的小流域治理模式，贵州普定马官堵洼成库治理模式，广西果化峰丛洼地立体生态农业模式，云南宣威得卡河丘陵谷地生态农业和旅游业模式以及广西环江生态移民模式[1]。

这一时期，虽然在石漠化和水土流失防治方面取得了一些成绩和经验，但是仍存在一些问题。如石漠化问题的基础技术研究薄弱，对岩溶区水土流失过程认识不足，缺乏治理实践的总结与思考以及资金投入和部门协调等。广西都安于1996年推广栽种的40万株饲草树种任豆，造林后成活率低下，仅为20%[27]。对石漠化区植被恢复机理过程认识不足，导致有些石漠化地区久封难以恢复，甚至石山地区引种的经济作物第1 年丰收后第2 年退化，或蔓延开来抑制其他作物生长，不仅影响林业，还影响牧业发展[2]。因缺乏因地制宜的综合治理专项工程，石漠化治理面积(5 000 km2)远远低于增加的面积(22 000 km2)，并以每年2.10%的速度扩大，导致石漠化治理呈现局部好转、总体恶化的态势，形势严峻[1]。

2.2 石漠化综合治理第二阶段：创新认识(2005—2015年) 2005年水利部和中国科学院、中国工程院联合组织对以滇黔桂为核心的西南岩溶区水土流失状况进行实地调研考察，加深了对石漠化地区脆弱环境和人为不合理活动的认识。此外，国家也投入大量经费对岩溶区水土流失治理等科研项目进行支持，加大力度进行石漠化治理的基础研究，对石漠化地区水土流失过程有了进一步理解，取得了一些新认识。

与非岩溶区不同，西南岩溶区碳酸盐岩成土速率慢，土层薄，耕地资源稀缺，依据全国范围使用的土壤流失强度标准，不足以说明岩溶石漠化区水土流失的严重性，这也是导致过去很长一段时期内未将西南岩溶区作为水土流失防治重点区域的原因[28]。为此，一些学者对西南岩溶区土壤侵蚀强度标准进行了探讨与修订，重新厘定了符合西南岩溶区的土壤侵蚀强度分级标准，为认识岩溶区水土流失的严重性和制订针对性的水土流失治理措施和防治规划奠定了基础[16, 29-32]。

在对水土流失过程的研究中，一些学者发现岩溶区不仅存在坡面地表流失，还存在沿岩溶裂隙、管道等进入地下河系统的地下流失(漏失)过程[33-35]。但是对地下漏失在水土流失总量的贡献率存在争议[17, 32]。张信宝等[17]研究认为地下漏失是石质坡地水土流失的主要方式，而曹建华等[28]研究认为其在流域尺度中所占比例较小。据中国地质科学研究院在广西果化岩溶峰丛洼地的研究表明，坡面土壤侵蚀以地下漏失为主，地下漏失量占75.00%；洼地底部以地表流失为主，但最终都通过落水洞进入地下河管流失[20]。此外，还根据峰丛洼地不同地貌部位水土流失特点，提出了针对性的防治措施。如在山峰主要发展水源林，以涵养表层岩溶泉水资源；山坡发展生态产业，防止水土向地下漏失； 在洼地底部重点修建排水系统工程， 防止内涝水流对土壤的冲刷[36-37]。经过长时间科学试验与探索，研发出了水土保持林建设技术、薜荔植物篱技术、裸露石芽植物篱技术、隔坡式植物篱技术、坡面植物梯化技术、洼地整地种植火龙果技术等一系列适宜于岩溶峰丛洼地水土流失综合治理的技术体系[20, 38]。

石漠化的科学评定分级是认识石漠化发展现状与程度的前提，也是合理制订石漠化治理规划方案和措施选择的依据。关于石漠化程度等级划分的探讨，早期主要是以岩石裸露率为划分依据[39-41]，随后有关学者对此进行了修订，引入植被覆盖率、土壤厚度、坡度[4]、土地利用特征[24]、地面物质组成与土壤流失程度[42]等相关指标进行进一步深入等级划分，并结合典型治理示范研究，探索新的石漠化治理思路和措施。

这一阶段是石漠化治理创新认识、摸索适合该区治理模式和措施的阶段，也是迄今为止国家投入治理力度最大的阶段。特别是 2008年以来，国家启动实施了岩溶地区石漠化综合治理工程，投入1 500亿元进行石漠化区土地利用结构调整、植被恢复、生态重建，努力改善该区生产生活环境，提高人民生活水平，实现社会、经济和生态协同持续发展。截至2015 年，西南岩溶区316 个重点县已完成岩溶土地治理面积6.60 万km2，石漠化治理面积2.25 万km2。此外，在退耕还林、天然林保护、长江防护林、珠江防护林、农业综合开发、土地整治等生态治理工程的配合下，451 个石漠化县初步完成石漠化治理面积4.75万km2(水利部水土保持司)。

3 展望

经过科研工作者多年的不懈努力和国家大力度的投资治理，西南石漠化治理工作取得了较大进展，石漠化治理经历了从探索阶段到创新认识、逐渐深入阶段的转变，吸取了大量的经验教训，并积累了众多成功的治理经验。为进一步推进我国岩溶区石漠化治理进程，未来石漠化综合治理过程需要注意以下几方面：①西南岩溶区地质环境异质性强，不同区域水土流失过程存在明显差异，须根据岩溶区特点因地制宜地对不同治理区制订合理的有针对性的治理措施。②开展石漠化治理必须以小经济地域为治理单元，转变农业产业结构，在保障基本农田的前提下，发展经济作物，形成农林牧+旅游相结合的多产业模式，增加人民群众收入，改善生活水平，实现社会、经济与生态协调发展。③建立石漠化治理示范区，形成辐射效应，进行示范推广。④建立长期监测平台，丰富水土流失监测和试验数据资料的积累[12]；加大水土地下流失、石漠化的水文生态过程和植被恢复重建机理等基础理论研究[43]，为石漠化治理提供科技支撑。

石漠化是西南岩溶区人地矛盾的直接体现，也是阻碍当地社会可持续发展的重要因素。其发生既有喀斯特系统脆弱性的内在因素，又有人类不合理活动的社会诱因，其中人类不合理土地利用方式是主要的致灾因素，也唯有人类主动调整优化行为活动，才是解决西南岩溶区石漠化问题的关键所在。针对石漠化问题，我国投入了大量人力物力进行综合整治，取得了一定成效的同时，还存在一些问题，因此仍有待继续进行探索试验，摸索出适合西南岩溶区石漠化治理的措施、途径与模式。对石漠化的形成、发展、演化过程机理的深入理解是石漠化治理的突破口，也是未来重点研究的领域。

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Development Process and Governance Effect of Rocky Desertification and Its Control in Karst Areas of Southwest China

ZHANG Nan, LV Wen-long, WEI Min

(Guangxi Institute of Water Resource Research, Nanning, Guangxi 530023)

The development process of rocky desertification in karst areas of southwest China was analyzed, the control effectiveness and problems of implemented comprehensive projects were studied.

Rocky desertification; Ecological imbalance; Karst region; Comprehensive control

广西水利科技项目(201220)。

张楠(1988- )，男，山西大同人，工程师，硕士，从事水土保持与荒漠化治理研究。

2016-10-31

S 157.1

A

0517-6611(2016)32-0063-04