中国南方喀斯特石漠化环境农业节水技术研究综述

倪志扬 熊康宁

摘 要：中国南方喀斯特石漠化土层瘠薄，工程性缺水问题严重，严重影响了喀斯特地区的农业生产与生态环境，因此喀斯特石漠化地区的农业节水技术研究变得越发重要。文章综述了中国南方喀斯特地区农业节水技术的研究现状，农业节水技术与喀斯特石漠化环境特点的耦合关系，以及喀斯特石漠化环境下农业节水技术的发展方向。以期为喀斯特石漠化地区的生态环境保护与区域经济发展提供理论依据。

关键词：喀斯特;石漠化;农业节水

喀斯特（Karst）是一种广泛分布的，由水对可溶性岩石的溶蚀作用造成的，具有地表地下二元结构[1-2]，地下水丰沛却难以利用，地表水严重缺乏。喀斯特石漠化环境土层薄，土壤蓄水能力低，生物覆盖率小，生态稳定性差，对人类活动干扰的抵抗能力低下[3]，是一种缺乏恢复能力的非地带性脆弱生态带。中国南方喀斯特区面积超过55*104km2，是世界上面积最大，景观最复杂多变的喀斯特生态脆弱区，包含以黔为中心的，桂、滇、川、渝、湘、鄂、粤等八省（区、市）的部分地区[4-5]。喀斯特石漠化地区具有自然和生态的脆弱性[6]，加之长期不合理的人类活动影响，导致土地严重退化，水土流失加剧，生态经济环境受创等诸多问题。喀斯特石漠化地区由于基岩裸露率高、土壤瘠薄和具有地表地下的二元地质结构，降雨在短时间内通过裂隙渗入地下水网，所以经常出现地质性干旱，发展农业节水技术是促进中国南方喀斯特生态环境修复和社会经济发展的有效途径。

一、理论研究

（一）农业节水技术与喀斯特石漠化地区的耦合

喀斯特山地岩性特殊，水动力条件相比于其他地形强度较大，且地质构造具有“二元性”的特点，构成复杂，这导致了喀斯特山区的地域景观具有明显的垂直分异，纵向发育强烈。中国南方喀斯特区内降雨丰富（多年平均降雨量900ml～1300ml），但由于地形崎岖破碎及生态环境的严重退化，目前区域内轻度以上石漠化面积已占总土地面积的27.88%，地表保水能力低下，降雨会很快沿漏斗、落水洞、裂隙等渗入地下。这导致了喀斯特地区特有的降水丰沛与农业缺水同时存在的罕见现象，即喀斯特干旱现象。喀斯特石漠化山区，绝大部分的降雨量（70%-80%）会经由水土漏失现象进入地下河网或者深切河谷中，可利用的水资源少于20%。另外喀斯特石漠化山区人员土地分布分散，土层瘠薄，存水能力差，这导致喀斯特石漠化山区难以与集中供水工程相适应，经济效益差，难以回收成本。大部分传统农业节水技术难以在喀斯特石漠化地区获取足够经济效益，需进一步推进新型节水灌溉技术在喀斯特石漠化地区的运用。

（二）石漠化地区的农业节水工程需开发多种水分来源

喀斯特石漠化地区水分丰沛，降雨时间长，在减少农业用水消耗，提升农业灌溉效率的同时，也需要注意开发利用自然存水与增加人工存水。喀斯特山区的自然存水多指可利用的、埋藏深度较浅的喀斯特管道水与地下浅层水，喀斯特浅层水自然具有良好的存水能力，便于开发利用，工程造价低廉，对于喀斯特石漠化地区的工程性缺水问题是一条良好的解决思路。

增加人工存水指是喀斯特石漠化山区根据自身独特的地质、地貌与水文条件，综合考虑农业生产与人员分布的情况，需要因地制宜地为当地群众提供成本低廉的，可承受的分散型供水系统。开发以村、组、户为基本单元的储水，用水模式。

二、技术研发

（一）面向作物系数的微滴灌技术

相对于传统的地面灌溉与较先进的喷灌，作为局部有限灌溉的滴灌，作物蒸腾作用大，地面土壤蒸发量较小，有效减少了水分损失，提高了水分利用效率。当前我国关于田间滴灌系统耗水规律的测定多为蒸渗仪法和水量平衡法。

对于不同气候、作物条件下滴灌的作物系数，我国已取得多项成果，如极端干旱条件下水肥耦合对作物系数影响、沙漠绿洲异常气候的有效积温对作物系数的影响等。当前随着对作物蒸腾耗水规律与调控机理的深入认识，在越来越成熟的精确监测方法的辅助下，针对多种经济作物的水分胁迫与非充分灌溉的研究日益增多，成为了当前的主要研究方向。

（二）构建了混农林业种植技术

混农林业技术是从属于水土综合整治中的生物技术，对于喀斯特石漠化山区，混农林业能作为一种措施对石漠化进行修复，增加土壤的存水能力，同时根据石漠化等级的不同，需进行针对性的林-粮-草综合配置。例如，随着石漠化等级的上升，高大乔木在混农林的比重应逐渐下降，逐步过渡为以灌木+草本植物为主的混农林模式，还需要注重植物之间的相性，如根深植物与根浅植物、喜阴植物与喜阳植物的搭配。

三、监测评价

（一）石漠化等级监测评价体系

喀斯特石漠化地区因其具有不同的自然环境与人类活动，例如土壤、气候、水文、植被和农牧业发展模式，致使石漠化的发展具有非一致性。故需要实时的，动态的进行石漠化等级的监测，现在石漠化监测主要是通过高精度遥感图像与实地考核相结合的方式，根据裸露岩石的比例将石漠化划分为潜在、轻度、中度、强度和极强度五个等级。

（二）农业节水工程综合效益评价体系

我国于上世纪80年代开始进行农业节水项目的效益综合评价，发展速度较快，但在综合性的经济效益、生态环境影响与社会影响评价方面尚有不足。近年来面向农业节水工程的评价体系逐步健全，从仅考虑自然环境与作物属性的灌区效益指标体系，到提出针对农业节水灌溉的多层次综合评价方法，到充分考虑人为因素与社会经济因素的科学管理评价体系，现在已接近国外先进水平。针对农业节水灌溉项目的效益评价，经历了从大尺度到小尺度，再由小尺度到大尺度、从定向分析到定量分析、从手动分析到自动分析的转化。

四、石漠化地区农业节水的展望

（一）农业节水灌溉要与清洁能源相适应

石漠化地区人员分散，耕地破碎，基础建设较为落后，难以获取传统农业节水灌溉所需要的稳定能源供给。清洁能源（太阳能、风能、水能）的应用，较好的解决了石漠化地区农业节水灌溉的问题，目前国内对于清洁能源在农业节水灌溉方面的应用较为单一，技术也相对落后，对于清洁能源在新型农业节水技术的应用也较为缺乏（微滴灌、自动喷灌、覆膜灌溉等）。因此，提升农业节水技术与清洁能源的耦合度，已经成为了当前热门的发展方向。

（二）加深农田尺度节水效应评价

微滴灌等新型农业节水技术能有效减少土壤蒸发和水分渗漏，但我国对微滴灌技术的评价多为小区尺度。随着微滴灌技术的进一步推广，如何在针对农田尺度的条件下，定量阐释微灌条件下土壤蒸发、作物蒸腾、深层渗漏面的，面向实用农业的微滴灌節水效益评价，已经成为了一个热门的科学问题。

（三）节水灌溉工程要注重环境效益的影响

不合理的灌溉会对农田造成不良影响，石漠化地区土壤贫瘠，土层薄，更容易受到不合理农业节水灌溉的伤害。例如，水肥复合滴灌在减少农业用水，减少土壤蒸发的同时，会让土壤板结的速度加快，并出现积盐等问题。

结语：研究石漠化环境下农田生态环境与农业节水工程等的相互影响机理，提出安全、高效的节水灌溉管理措施对推动农业节水灌溉的可持续发展具有重要意义。

参考文献

[1] 杨明德.论喀斯特地貌地域结构及其环境效应[A].贵州喀斯特环境研究[C].贵阳：贵州人民出版社，1998.

[2] 喀斯特：奇峰异洞的世界[M].广东：暨南大学出版社，2000.

[3] 彭晚霞，王克林，宋同清，等.喀斯特脆弱生态系统复合退化控制与重建模式[J].生态学报，2008（2）：811-820.

[4] 熊康宁，陈起伟.基于生态综合治理的石漠化演变规律与趋势讨论[J].中国岩溶，2010，29（3）：267-273.

[5] 熊康宁，池永宽.中国南方喀斯特生态系统面临的问题及对策[J].生态经济，2015，31（1）：23-30.

[6] 熊康宁，李晋，龙明忠.典型喀斯特石漠化治理区水土流失特征与关键问题[J].地理学报，2012，67（7）：878-888.