典型岩溶区不同水土流失强度区石漠化特征分析

陈起伟，安理艳，徐 丰

(1.贵州师范学院 地理与旅游学院，贵州 贵阳 550018； 2.贵州师范大学 喀斯特研究院，贵州 贵阳 550001；3.贵州省水土保持监测站，贵州 贵阳 550002)

随着可持续发展成为全世界的共识，环境脆弱性及其变化规律研究已成为学者们关注的热点之一[1]。喀斯特地区是世界上主要的生态脆弱带之一。我国西南喀斯特地区是全球三大喀斯特集中连片区中岩溶出露面积最大的地区[2]，同时也是我国集中连片贫困地区之一，人地矛盾十分突出。在脆弱的岩溶生态背景下，西南喀斯特地区水土流失和石漠化问题十分严重，生态系统趋于逆向演替，脆弱程度日益加剧[3]。从20世纪80年代起，许多学者就开始关注我国西南地区的岩溶石漠化及水土流失问题，目前关于岩溶区水土流失的研究涉及水土流失特征[4]、过程与机制[5]、监测评价[6-7]及防治对策[8]等，而石漠化研究则主要侧重于石漠化形成背景与影响因子[9-10]、演化与动态监测[11]、治理与防治对策[12]等。这些研究成果为岩溶区水土流失和石漠化防治提供了理论支撑和实践经验，但是已有的研究大多是单独分析岩溶区石漠化或者水土流失，对于石漠化和水土流失之间的关系研究较少(岩溶区土壤侵蚀模数较小，却存在大面积基岩裸露形成的石漠化；石漠化是水土流失的表现与结果，同时又进一步加剧了水土流失)。为了探究水土流失强度与石漠化程度的关系，以及岩溶区水土流失与石漠化分布区域的关系，本研究以位于我国西南典型岩溶区的贵州省镇宁县为例，通过对该地区石漠化和水土流失相关图层进行叠加分析，研究不同水土流失强度区的石漠化特征，以期为我国西南岩溶地区水土流失及石漠化综合治理提供理论依据。

1 研究区概况

镇宁县位于贵州省安顺市东部，地理位置介于105°35′10″～106°0′50″E、25°25′19″～26°10′32″N之间，土地总面积1 720.61 km2，地处贵州高原向南倾斜的斜坡地带，属黔中丘原中山类型，境内出露地层以泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、下第三系和第四系为主。整体地势北高南低，山地面积1 098 km2，约占土地总面积的63.81%，岩溶地貌分布较广，占土地总面积的60%以上[13]。属南亚热带湿润季风气候区，地域性温差较大，全年平均气温17.4～19.7 ℃，最冷月份平均气温6.5 ℃，最热月份平均气温23.7 ℃，年日照时数1 142 h，年平均降水量1 277 mm，大部分地区全年无霜期约340 d。境内有大小河流31条，总长度580 km，属于珠江流域北盘江水系。主要发育有红壤、黄壤、山地黄棕壤、石灰土等土壤类型，包括32个亚类、62个土属。属亚热带常绿阔叶林带，森林覆盖率为44.47%。2015年，全县共辖15个乡镇，总人口35万余人，GDP总值74.73亿元。

2 数据源与研究方法

从中国资源卫星应用中心下载镇宁县2015年ZY-3多光谱数据与2 m空间分辨率全色数据，在ERDAS遥感处理软件中对图像进行融合、镶嵌与色彩匹配等处理后，结合镇宁县1∶5万地形图进行正射几何校正，借助ERDAS遥感图像处理软件进行相应图像增强处理，提取土地利用、林草覆盖度、基岩裸露率专题图[14]，岩性数据来源于贵州省1∶5万区域水文地质图，坡度信息从镇宁县1∶5万数字等高线图提取。根据岩性、基岩裸露率等指标判定石漠化等级[15]。参照《岩溶地区水土流失综合治理技术标准》(SL 461—2009)和《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190—2007)中的等级划分标准，根据岩性、基岩裸露率、林草覆盖度、坡度和土地利用5个专题图层，借助GIS的空间叠加功能进行叠加分析，判定水土流失等级。将研究区水土流失图与石漠化图进行空间叠置分析，研究镇宁县不同等级水土流失区的石漠化特征。

3 结果与分析

3.1 镇宁县水土流失现状

受降水、土壤、坡度和岩性等影响，镇宁县水土流失面积较大，水土流失严重。据统计(表1)，全县水土流失面积为671.80 km2，占土地总面积的39.04%，随着水土流失强度增加，分布面积逐渐减少，其中，轻度和中度侵蚀面积分别为368.09、217.53 km2，分别占土地总面积的21.39%、12.64%，而强烈、极强烈和剧烈侵蚀面积合计仅占土地总面积的5.01%。镇宁县不同强度水土流失面积空间分布特征明显，南部区域水土流失强度明显高于北部区域，水土流失集中分布在镇宁县南部的简嘎、良田、六马和沙子等乡镇，同时水土流失强度与岩性耦合关系密切，非碳酸盐岩区水土流失强度明显高于碳酸盐岩区。

表1 镇宁县不同强度水土流失、石漠化面积统计 km2

3.2 镇宁县石漠化现状

镇宁县石漠化等级齐全，从无石漠化到极强度石漠化均有分布，石漠化整体上呈现出随等级升高面积逐渐减少的特点(表1)。全县岩溶区总面积为1 252.45 km2，占土地总面积的72.79%，其中：石漠化总面积为441.07 km2，占25.63%；潜在石漠化面积为141.98 km2，占8.25%。在镇宁县石漠化分布区中，轻度石漠化面积为193.26 km2，占石漠化总面积的43.82%；中度石漠化面积为112.22 km2，占25.44%；强度和极强度石漠化面积合计为135.59 km2，占30.74%。可见，镇宁县高等级石漠化面积占比较大，石漠化较严重。石漠化分布情况主要受地质构造、岩性等因子综合影响，非岩溶区主要分布在镇宁县南部，石漠化主要分布在西部、北部、东部区域，而在中部、南部分布较少，从乡镇分布看，主要分布在扁担山、白水至马厂沿线各乡镇。石漠化等级差异上，西北部石漠化等级较高，东部、中部相对较低，而南部地区石漠化则以轻度石漠化零星分布为主。

3.3 水土流失区与非水土流失区石漠化等级差异

水土流失会导致土壤厚度降低、土壤肥力下降，影响植被生长，导致林草覆盖度降低，基岩逐渐裸露从而导致石漠化的发生，有些地区还可能在出现强烈水土流失后只剩基岩。为分析水土流失区与非水土流失区石漠化等级差异，分别统计了镇宁县水土流失区域和非水土流失区域的石漠化发生率及等级。

表2为水土流失区与非水土流失区石漠化面积统计。由表2知，镇宁县水土流失区与非水土流失区的石漠化发生率存在较大差异。非水土流失区和水土流失区石漠化面积分别为313.55、127.51 km2，分别占非水土流失区和水土流失区总面积的29.90%、18.98%，即非水土流失区石漠化发生率比水土流失区高10.92百分点。

表2 水土流失区与非水土流失区石漠化面积统计 km2

石漠化类型非水土流失区面积(km2)比例(%)水土流失区面积(km2)比例(%)无石漠化451.0943.01 218.3132.50潜在石漠化50.134.7891.8413.67轻度石漠化88.698.46 104.5815.57中度石漠化96.499.2015.732.34强度石漠化88.308.425.060.75极强度石漠化40.083.822.140.32非岩溶地区234.0322.31 234.14 34.85合计1 048.81100 671.80 100

不同水土流失类型区的石漠化等级构成具有一定差异，虽然水土流失区与非水土流失区都是无石漠化和非岩溶地区面积占比最大，但是各石漠化等级面积占比不同，非水土流失区各石漠化等级占比排序为无石漠化>中度石漠化>轻度石漠化>强度石漠化>潜在石漠化>极强度石漠化，而水土流失区则为无石漠化>轻度石漠化>潜在石漠化>中度石漠化>强度石漠化>极强度石漠化，水土流失区轻度及以下石漠化等级占比明显高于非水土流失区。虽然非水土流失区石漠化发生率明显高于水土流失区，但是非水土流失区轻度和中度石漠化发生率之和与水土流失区的差异却很小，分别为17.66%和17.91%，主要是强度和极强度石漠化发生率差异较大，分别为12.24%和1.07%。相比而言，非水土流失区比水土流失区石漠化等级更高、石漠化更严重。

3.4 高、低等级水土流失区石漠化差异

研究区非水土流失区比水土流失区石漠化更严重。为探究低等级水土流失区与高等级水土流失区石漠化有何差异，研究石漠化严重程度究竟是否随水土流失强度升高而呈现线性变化，将强烈、极强烈和剧烈侵蚀划分为高等级水土流失，将轻度、中度侵蚀划为低等级水土流失，分别对高、低等级水土流失区的石漠化现状进行对比，结果见表3。

表3 高、低等级水土流失区石漠化统计 km2

由表3可知，低等级水土流失区石漠化发生率为21.54%，而高等级水土流失区石漠化发生率只有6.09%，两者相差较大，低等级水土流失区石漠化发生率明显高于高等级水土流失区。同时，镇宁县低等级水土流失区石漠化面积达到122.26 km2，而高等级水土流失区石漠化面积只有5.25 km2，两者之间面积差异悬殊，因此研究区石漠化治理重点应放在低等级水土流失区。

低等级水土流失区各种石漠化类型面积占比排序为无石漠化>轻度石漠化>潜在石漠化>中度石漠化>强度石漠化>极强度石漠化，而高等级水土流失区各种石漠化类型面积占比为无石漠化>潜在石漠化>轻度石漠化>强度石漠化>中度石漠化>极强度石漠化。两者排序比较接近，但是相比高等级水土流失区，低等级水土流失区轻度石漠化发生率高于潜在石漠化，中度石漠化大于强度石漠化，且各等级石漠化发生率都较高。统计数据表明，低等级水土流失区轻度、中度石漠化发生率为20.28%，强度及极强度石漠化发生率为1.26%，而高等级水土流失区则分别为6.04%和0.05%。低等级水土流失区比高等级水土流失区石漠化面积大而且等级更高，从而可知并非水土流失强度越高的地区石漠化越严重。

4 结 论

镇宁县岩溶地区的石漠化总面积为441.07 km2，占全县土地总面积的25.63%，水土流失区石漠化面积为127.51 km2，发生率为18.98%，非水土流失区石漠化面积为313.55 km2，发生率为29.90%，水土流失区石漠化发生率比非水土流失区石漠化发生率低10.92百分点。相比而言，非水土流失区比水土流失区石漠化等级更高，石漠化更严重。

镇宁县低等级水土流失区的石漠化面积为122.26 km2，发生率为21.54%，高等级水土流失区的石漠化面积为5.25 km2，发生率为6.09%，低等级水土流失区石漠化发生率比高等级水土流失区石漠化发生率高15.45百分点。数据分析结果表明，并非水土流失强度越高的地区石漠化越严重，镇宁县石漠化等级与水土流失有较强的耦合关系，非水土流失区比水土流失区石漠化等级更高、石漠化更严重，低等级水土流失区比高等级水土流失区各等级石漠化发生率及面积都要高/大，石漠化也更严重。可见，岩溶区发生水土流失的区域与发生石漠化的区域并不是重叠的，需要采取不同的专项工程进行分别治理。