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        西南喀斯特石漠化治理研究進(jìn)展

        2017-11-30 22:00:01方曌李仕蓉
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017年20期
        關(guān)鍵詞:喀斯特石漠化巖溶

        方曌+李仕蓉

        摘要:從以下4個(gè)方面總結(jié)了20 世紀(jì)90 年代以來(lái)我國(guó)西南喀斯特地區(qū)石漠化治理的主要研究進(jìn)展。從喀斯特石漠化的概念演繹、石漠化等級(jí)劃分、石漠化分布與趨勢(shì)進(jìn)行分析;從石漠化驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究、石漠化區(qū)水土流失研究、喀斯特石漠化退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建、喀斯特環(huán)境脆弱性研究、典型石漠化治理模式研發(fā)等幾個(gè)方面進(jìn)行總結(jié);從自身基底薄弱、生態(tài)重建與植物演化機(jī)理欠缺、生態(tài)景觀與石漠化防治研究脫節(jié)、石漠化預(yù)警機(jī)制欠缺、石漠化治理內(nèi)力不足等幾個(gè)方面進(jìn)行剖析;從生態(tài)優(yōu)先產(chǎn)業(yè)跟進(jìn)、生態(tài)治理與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)合、關(guān)鍵領(lǐng)域的科技支撐與引領(lǐng)示范、優(yōu)化現(xiàn)有監(jiān)測(cè)格局、以小流域?yàn)閱卧C合治理等幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。

        關(guān)鍵詞:西南喀斯特地區(qū);石漠化;治理;現(xiàn)狀;研究成果;防治難題;治理對(duì)策;生態(tài)恢復(fù);研究進(jìn)展

        中圖分類號(hào): F323.22 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):1002-1302(2017)20-0010-07

        以貴州高原為中心的西南喀斯特地區(qū)是我國(guó)喀斯特分布最集中的地區(qū)[1],其中出露碳酸鹽巖分布面積約為55萬(wàn)km2,其中石漠化土地面積為12萬(wàn)km2,潛在石漠化土地面積為13.32萬(wàn)km2[2],兩者約占出露碳酸鹽巖總面積的4604%。西南喀斯特地區(qū)地質(zhì)背景特殊,景觀異質(zhì)性強(qiáng),喀斯特作用強(qiáng)烈,生態(tài)環(huán)境容量小,但人口眾多,尖銳的人地矛盾導(dǎo)致植被破壞和水土流失日益嚴(yán)重,產(chǎn)生了十分嚴(yán)重的石漠化現(xiàn)象,且呈不斷擴(kuò)張的態(tài)勢(shì),嚴(yán)重制約了該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展,直接威脅到長(zhǎng)江、珠江流域的生態(tài)安全[3]。針對(duì)石漠化的不同現(xiàn)狀,從事喀斯特研究的專家學(xué)者們從喀斯特環(huán)境恢復(fù)與解決人地矛盾等方面開展了一系列的研究與探索[4-11],得出了許多有益于石漠化環(huán)境恢復(fù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的石漠化治理措施,如混農(nóng)林業(yè)復(fù)合經(jīng)營(yíng)治理、立體復(fù)合農(nóng)業(yè)、小型水利水保干旱調(diào)控、退耕還林還草、新型合作社組織、發(fā)展特色林草畜產(chǎn)業(yè)等以環(huán)境恢復(fù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展為主線的石漠化治理工程措施,總結(jié)了一些如貴州的花江模式[12]、清鎮(zhèn)模式[13]、鴨池模式[14]、廣西的果化模式[15]、環(huán)江模式等成功模式[9]。石漠化治理區(qū)生態(tài)恢復(fù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展日趨良性化,但部分地區(qū)仍然存在生態(tài)與發(fā)展不協(xié)調(diào)等矛盾,無(wú)法實(shí)現(xiàn)石漠化治理區(qū)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)同時(shí)可持續(xù)發(fā)展,造成石漠化治理成效仍原地踏步,石漠化發(fā)展趨勢(shì)難以得到有效遏制[16]。本文通過(guò)總結(jié)前人的石漠化治理研究成果,簡(jiǎn)述石漠化現(xiàn)狀與現(xiàn)階段主要運(yùn)用于實(shí)踐的科研成果,分析石漠化治理中存在的一些困難,探討石漠化治理的一些改進(jìn)措施,為促進(jìn)西南喀斯特石漠化地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展提供一定的理論支撐。

        1 喀斯特石漠化現(xiàn)狀

        1.1 喀斯特石漠化的概念演繹

        20世紀(jì)80年代末至90年代初,部分科技工作者在砂頁(yè)巖及紅色巖系和石灰?guī)r丘陵山地陡坡開墾所引起的水土流失研究中提出了石化、石山荒漠化、石質(zhì)荒漠化等概念,并特別強(qiáng)調(diào)石山荒漠化是水土流失的一個(gè)突出特點(diǎn)[17],此后石質(zhì)荒漠化的類似概念延伸到喀斯特相關(guān)領(lǐng)域。

        楊漢奎采用喀斯特荒漠化概念來(lái)表征植被、土壤覆蓋的喀斯特地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石裸露喀斯特景觀的過(guò)程,并指出石漠化是我國(guó)南方亞熱帶喀斯特地區(qū)嚴(yán)峻的生態(tài)問(wèn)題,石漠化導(dǎo)致喀斯特風(fēng)化殘積層土壤迅速貧瘠化,我國(guó)南方亞熱帶喀斯特石漠化地區(qū)是我國(guó)四大地質(zhì)生態(tài)災(zāi)難中最難整治、最難擺脫貧困的地區(qū)[18]。Yuan采用石漠化概念來(lái)表征植被、土壤覆蓋的喀斯特地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石裸露的喀斯特景觀的過(guò)程,并指出石漠化是我國(guó)南方亞熱帶喀斯特地區(qū)嚴(yán)峻的生態(tài)問(wèn)題,導(dǎo)致喀斯特風(fēng)化殘積層土壤迅速貧瘠化[19]。王世杰認(rèn)為,喀斯特石漠化是指在亞熱帶脆弱的喀斯特環(huán)境背景下,受人類不合理社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的干擾破壞造成土壤嚴(yán)重侵蝕、基巖大面積出露、土地生產(chǎn)力嚴(yán)重下降、地表出現(xiàn)類似荒漠景觀的土地退化過(guò)程[20]。熊康寧等認(rèn)為,喀斯特石漠化是在喀斯特脆弱生態(tài)環(huán)境下,人類不合理的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)造成人地矛盾突出、植被破壞、水土流失、巖石逐漸裸露、土地生產(chǎn)力衰退甚至喪失、地表在視覺(jué)上呈現(xiàn)類似于荒漠化景觀的演變過(guò)程[21]。劉叢強(qiáng)認(rèn)為,喀斯特石漠化可簡(jiǎn)單理解為植被、土壤覆蓋高的喀斯特景觀轉(zhuǎn)變?yōu)閹r石裸露率高的喀斯特景觀的過(guò)程[22]。

        綜上所述,可將喀斯特石漠化總結(jié)為發(fā)生在濕潤(rùn)的亞熱帶出露的喀斯特地區(qū),由于人類不合理的社會(huì)經(jīng)濟(jì)行為造成植被退化、土地生產(chǎn)力下降、水土流失嚴(yán)重、地表巖石大量裸露形成類似荒漠的景觀現(xiàn)象。

        1.2 石漠化等級(jí)劃分

        不同的學(xué)者不僅對(duì)石漠化的定義不盡相同,而且對(duì)石漠化現(xiàn)象輕重程度的等級(jí)劃分量化標(biāo)準(zhǔn)也存在一定的差異。目前石漠化分級(jí)體系將石漠化等級(jí)劃分為無(wú)明顯石漠化(無(wú)石漠化)、潛在石漠化、輕度石漠化、中度石漠化、強(qiáng)度石漠化(嚴(yán)重石漠化、石漠化)、極強(qiáng)度石漠化,分級(jí)指標(biāo)涉及基巖裸露狀況、植被狀況與土被覆蓋狀況、坡度狀況等幾個(gè)方面[23]。國(guó)內(nèi)一些專家結(jié)合科學(xué)研究成果提出了石漠化等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)[5,21,24-29],如表1所示。

        上述分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)主要考慮了基巖狀況、植被狀況、土壤狀況以及地形等幾個(gè)方面的因素,忽略了一些小流域微地形因素,熊康寧等在之前的研究基礎(chǔ)上進(jìn)行了遙感修正,增添了輔助參考指標(biāo),制定了新的喀斯特石漠化強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[30],如表2所示。盡管如此,建議今后石漠化等級(jí)劃分中考慮人類的社會(huì)行為與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素,以提高科學(xué)預(yù)見性。

        1.3 石漠化分布與趨勢(shì)

        在石漠化治理初期(1986—2000年),石漠化治理成效不明顯。以貴州為例,1986年石漠化面積為3.883萬(wàn)km2,1995年石漠化面積為3.856萬(wàn)km2,2000年的石漠化面積又反彈超過(guò)了1986年,上升至3.890萬(wàn)km2[6]。2000年以后隨著國(guó)家治理力度的加大,全國(guó)石漠化的土地面積由2005年年末的12.96萬(wàn)km2減少至2011年年末的12.00萬(wàn)km2[2],減少了0.96萬(wàn)km2(表3)。由表4可知,從流域上分,2005年年末至2011年年末,長(zhǎng)江和瀾滄江流域的潛在石漠化面積均較大幅度地增加,珠江、紅河、怒江流域的潛在石漠化面積均有所下降。從石漠化類型上看,潛在、輕度石漠化面積增加,中度、重度、極重度石漠化面積有所減少。endprint

        石漠化地區(qū)多是老、少、邊、窮地區(qū),人地矛盾尖銳,貧困程度深, 傳統(tǒng)的農(nóng)耕方式對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞較為嚴(yán)重。在國(guó)家科技支撐的幫扶引導(dǎo)下,石漠化分布面積總體減少,發(fā)展趨勢(shì)得到一定的扭轉(zhuǎn),但局部地區(qū)仍在惡化,治理任務(wù)復(fù)雜繁重。

        2 石漠化治理主要研究成果

        經(jīng)過(guò)“九五”以前的一些初步研究以及“九五”到“十二五”的不斷深入研究,在石漠化發(fā)生驅(qū)動(dòng)機(jī)制、石漠化區(qū)水土流失基礎(chǔ)研究、喀斯特石漠化退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建、喀斯特環(huán)境脆弱性研究、典型石漠化治理模式研究以及石漠化治理區(qū)適宜生長(zhǎng)的植物、石漠化地區(qū)環(huán)境污染、喀斯特土壤環(huán)境、喀斯特微生物環(huán)境、喀斯特生物計(jì)量化學(xué)、喀斯特社區(qū)、喀斯特水資源、喀斯特能源等方面有了顯著成果。

        2.1 石漠化驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究

        石漠化發(fā)生演變的驅(qū)動(dòng)機(jī)制主要是2個(gè)方面的相互作用,一是自然界不斷地發(fā)生環(huán)境演變,二是人類社會(huì)活動(dòng)的擾動(dòng)。目前,定量化是研究石漠化驅(qū)動(dòng)機(jī)制的重要方法。在石漠化驅(qū)動(dòng)機(jī)制的定量研究方面,自然環(huán)境演變方面的定量化研究發(fā)展較快,近年來(lái)有研究根據(jù)數(shù)字高程模型(digital elevation model,DEM)、遙感影像、地質(zhì)地貌圖,獲得相應(yīng)的巖性分布、坡度、坡向和地貌類型信息等,將其與石漠化現(xiàn)狀數(shù)據(jù)作相關(guān)分析,通過(guò)統(tǒng)計(jì)不同巖性、坡度等級(jí)、地貌類型中各級(jí)石漠化強(qiáng)度所占的比例來(lái)定量描述自然因素對(duì)石漠化的影響[31-33]。相比之下,人類社會(huì)活動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)制的定量化研究則一直比較薄弱,主要按照行政單元采集人文影響因子,基于傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法來(lái)研究石漠化現(xiàn)狀信息與人文因素的關(guān)系[31,34-35]。除上述基于傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析的驅(qū)動(dòng)因素分析外,還有一部分學(xué)者從人地關(guān)系的角度探討喀斯特地區(qū)環(huán)境退化的機(jī)制[36-37],系統(tǒng)研究了土地利用、土地覆蓋狀況對(duì)土壤侵蝕、土地退化及生態(tài)重建的影響,提出喀斯特地區(qū)人地矛盾關(guān)系十分突出,我國(guó)西南喀斯特生態(tài)環(huán)境脆弱,在人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的壓力下,讓退化土地自然恢復(fù)的思路已不切實(shí)際,必須通過(guò)社會(huì)投入對(duì)退化土地進(jìn)行生態(tài)重建[38-39]。

        目前主要利用Landsat TM影像等方式提取石漠化現(xiàn)狀信息,在此基礎(chǔ)上利用統(tǒng)計(jì)分析方法研究石漠化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制[40-42]。在貴州、廣西等地均取得了顯著成果。熊康寧等利用Landsat TM影像結(jié)合地面調(diào)查數(shù)據(jù),通過(guò)人機(jī)交互解譯,建立了貴州不同等級(jí)石漠化的空間數(shù)據(jù)庫(kù),查明了貴州喀斯特石漠化的現(xiàn)狀、分布和發(fā)展趨勢(shì),在相關(guān)分析的基礎(chǔ)上建立了石漠化演化的動(dòng)力指數(shù)模型[21]。胡寶清等使用TM數(shù)據(jù),提取了廣西石漠化強(qiáng)度和空間分布信息,在此基礎(chǔ)上,利用相關(guān)分析、因子分析及多元回歸等分析方法對(duì)石漠化的驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行分析,建立了喀斯特石漠化動(dòng)力指數(shù)模型,計(jì)算出各因子對(duì)石漠化的貢獻(xiàn)值,并指出石漠化產(chǎn)生的主導(dǎo)原因是不合理的人為活動(dòng)[31,34,42-43]。

        2.2 石漠化區(qū)水土流失研究

        袁道先從宏觀上指出影響我國(guó)南方喀斯特地區(qū)水土流失問(wèn)題的因素是復(fù)雜多樣的,包括不同的巖溶類型、地質(zhì)條件(巖性、構(gòu)造)、地貌條件、土地利用方式及巖溶區(qū)特殊的地下排水系統(tǒng)等,尤其要注意落水洞這種特殊的水土流失途徑,其水土流失的主要表現(xiàn)形式為降雨攜帶泥沙首先通過(guò)落水洞進(jìn)入地下管道、地下河,然后出露地表,匯入地表河。強(qiáng)調(diào)要因地制宜,區(qū)別對(duì)待,重視喀斯特石漠化區(qū)特殊復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境。以西南喀斯特環(huán)境類型為基礎(chǔ),進(jìn)一步考慮到地勢(shì)、地質(zhì)巖性分布、巖溶地貌、石漠化、水土流失以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況等特征的空間分異,將西南喀斯特石漠化區(qū)劃分為6個(gè)水土流失防治區(qū):喀斯特峰叢洼地區(qū)、喀斯特峽谷區(qū)、喀斯特高原區(qū)、喀斯特?cái)嘞菖璧貐^(qū)、喀斯特峰林平原區(qū)、喀斯特槽谷區(qū)。這為西南喀斯特區(qū)因地制宜、分區(qū)規(guī)劃防治奠定了基礎(chǔ)[44]。

        裴建國(guó)等分析了西南石漠化地區(qū)水土流失的成因,指出石漠化區(qū)的水土流失是由脆弱的巖溶環(huán)境與不合理的人類活動(dòng)相互作用而產(chǎn)生的。地質(zhì)環(huán)境條件控制了水土巖的形成和分布,也是水土流失產(chǎn)生的基礎(chǔ),目前水土流失主要發(fā)生在坡耕地,因此石漠化區(qū)治理的重點(diǎn)應(yīng)該是正在石漠化的區(qū)域,即那些地表土壤正在減少的坡耕地,把坡改梯作為首要措施,保護(hù)珍貴的土壤不再流失,保障流失區(qū)群眾的基本生產(chǎn)生活。還有人口增長(zhǎng)和人類活動(dòng)加重了水土流失的強(qiáng)度,形成了“人類活動(dòng)—森林植被破壞—水土流失—石漠化—干旱洪澇—耕地減少—土壤肥力下降—生物多樣性低—居民貧困—森林植被破壞”這樣一個(gè)復(fù)雜的具有因果關(guān)系的致災(zāi)鏈[45]。曹建華等分析了貴州省水土流失、石漠化及相關(guān)影響因子的演變規(guī)律,認(rèn)為石漠化是土壤侵蝕長(zhǎng)期作用的結(jié)果,土壤侵蝕是石漠化過(guò)程中某一階段作用強(qiáng)度的體現(xiàn),二者在成因上存在因果關(guān)系。因此,將巖溶區(qū)水土流失的危害應(yīng)分為2個(gè)階段,并通過(guò)典型點(diǎn)的碳酸鹽巖溶蝕速率建立數(shù)學(xué)模型,估算其成土速率,據(jù)此,對(duì)西南巖溶石漠化區(qū)水土流失強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)初步厘定[46]。有研究表明,巖溶坡地的土壤流失有地面流失和地下流失2種,純碳酸鹽巖石質(zhì)坡地地下流失往往是主要的土壤流失方式;巖溶石山地區(qū)的允許土壤流失量應(yīng)指土壤地面流失量,且應(yīng)小于10 t/(km2·年),遠(yuǎn)低于水利部的標(biāo)準(zhǔn) 200 t/(km2·年),還界定了石漠化和石質(zhì)化的內(nèi)涵,石漠化的核心是土地的石質(zhì)化,提出了地面物質(zhì)組成、石漠化程度和土壤流失程度的石漠化疊加分類[47]。

        2.3 喀斯特石漠化退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建

        西南喀斯特地區(qū)是我國(guó)六大脆弱生態(tài)系統(tǒng)之一,極易退化,生態(tài)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題獨(dú)特,災(zāi)變承受能力低,環(huán)境容量小,給當(dāng)?shù)厝说纳婧徒?jīng)濟(jì)發(fā)展造成了極大的阻礙,因此,該地區(qū)生態(tài)重建勢(shì)在必行[11,44]。喀斯特生態(tài)環(huán)境重建是一個(gè)不斷深化認(rèn)識(shí)、探索完善的過(guò)程??λ固氐貐^(qū)土層淺薄、高溫高濕、土壤養(yǎng)分滯留能力弱、周轉(zhuǎn)快,導(dǎo)致喀斯特地區(qū)植物的養(yǎng)分利用率(碳 ∶ 氮、碳 ∶ 磷)及對(duì)養(yǎng)分再吸收率相對(duì)較低,凸顯了喀斯特脆弱區(qū)增強(qiáng)淺薄土壤層保肥能力對(duì)該區(qū)植被恢復(fù)的重要性。原生林氮再吸收率顯著大于磷再吸收率,表明原生林氮的匱乏度高于磷,而原生林磷再吸收率顯著低于次生林,則顯示次生林磷匱乏的可能性高于原生林,次生林氮、磷再吸收率差異不顯著[48]。因此,植被恢復(fù)重建工程要注意肥料的適材施用。endprint

        喀斯特石漠化生態(tài)系統(tǒng)植被群落簡(jiǎn)單,豐富度極低,喀斯特石漠化環(huán)境對(duì)其植物分布具有顯著的脅迫,喀斯特石漠化環(huán)境植物既要有石生性、喜鈣性和耐旱性的特點(diǎn),又必須具有發(fā)達(dá)而強(qiáng)壯的根系才能扎根和生長(zhǎng),這一結(jié)果在石漠化植被生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建中具有重要的指導(dǎo)意義[49]。菊科、薔薇科、禾本科、忍冬科、大戟科等在石漠化環(huán)境中分布有多屬多種,顯示這些類群對(duì)石漠化環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性,為石漠化治理植被修復(fù)技術(shù)應(yīng)用、先鋒物種的選擇提供了重要的參考。其中,薔薇科植物在潛在、輕度石漠化環(huán)境中分布有較多種屬,而在強(qiáng)度石漠化環(huán)境中分布的種屬數(shù)量明顯下降,顯示石漠化環(huán)境適應(yīng)性物種在不同等級(jí)石漠化環(huán)境的適應(yīng)性具有明顯的差異。因此,在石漠化治理植被修復(fù)選擇物種的過(guò)程中,不僅要篩選適應(yīng)石漠化環(huán)境的物種,還應(yīng)針對(duì)不同等級(jí)石漠化環(huán)境篩選適應(yīng)性先鋒物種,才能達(dá)到石漠化治理植被修復(fù)預(yù)期的目標(biāo)??λ固卮嗳跎鷳B(tài)系統(tǒng)的退化是以強(qiáng)烈的人類干擾為驅(qū)動(dòng)力、以植被減少為誘因、以土地生產(chǎn)力退化為本質(zhì)、以出現(xiàn)類似荒漠化景觀為標(biāo)志的復(fù)合過(guò)程[50],石漠化環(huán)境植被群落多樣性和結(jié)構(gòu)性指標(biāo)低,穩(wěn)定性差,因此,對(duì)于無(wú)干擾的原生性較強(qiáng)的植被應(yīng)該保持現(xiàn)狀,順其自然發(fā)展;已受干擾的石漠化生態(tài)系統(tǒng),應(yīng)補(bǔ)充演替后期的繁殖體,特別注意引進(jìn)一些頂級(jí)種或次頂級(jí)種;次生林區(qū)要適當(dāng)進(jìn)行修剪,保持合理的密度,有利于有性繁殖更新鏈盡快恢復(fù)和林木的快速生長(zhǎng),促進(jìn)物種組成分布漸趨均勻,多樣性趨向合理化,實(shí)現(xiàn)植物群落的迅速恢復(fù)與形成[49]。經(jīng)過(guò)科研工作者幾十年不斷的實(shí)踐,目前花椒、任豆、香椿、火棘、構(gòu)樹、忍冬、麻風(fēng)樹、刺梨、杜仲、金銀花等先鋒植物已經(jīng)在石漠化嚴(yán)重的地區(qū)取得了明顯的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益,治理效果明顯。

        2.4 喀斯特環(huán)境脆弱性研究

        西南喀斯特山區(qū)是一種相對(duì)獨(dú)特的地域環(huán)境單元,土壤、水文、植被、人文環(huán)境等方面受自身和外界條件限制,其環(huán)境存在嚴(yán)重的脆弱性。地質(zhì)背景是喀斯特環(huán)境脆弱性的根源,同等條件下,植被狀態(tài)對(duì)其環(huán)境脆弱程度起決定作用[51]。從生態(tài)系統(tǒng)角度看,喀斯特是一種具有特殊的物質(zhì)、能量、結(jié)構(gòu)和功能的生態(tài)系統(tǒng)[52],即在一個(gè)二元結(jié)構(gòu)(地面喀斯特地域景觀與地下喀斯特地域景觀2個(gè)景觀單元、2個(gè)生態(tài)系統(tǒng))組成的復(fù)雜喀斯特三維空間界面中進(jìn)行物質(zhì)與能量的交換和平衡[53]。具有環(huán)境容量低、生物量小、喀斯特環(huán)境對(duì)植物有嚴(yán)格的選擇性、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)變異敏感度高、空間轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)、承災(zāi)能力弱、穩(wěn)定性差等一系列脆弱性特征[54-55],即喀斯特生態(tài)系統(tǒng)存在先天的水資源脆弱性、土壤資源脆弱性、植被資源脆弱性。從地理環(huán)境看,喀斯特山地環(huán)境脆弱性可以歸結(jié)為基底性脆弱、界面性脆弱和波動(dòng)性脆弱3個(gè)特征[56]。從社會(huì)環(huán)境角度看,西南喀斯特山地地形崎嶇,交通不便,地區(qū)封閉,形成一個(gè)半封閉或全封閉的社會(huì)環(huán)境,具山地文化特性和典型的貧困文化特性。劣質(zhì)土地(耕地)、劣質(zhì)勞動(dòng)再加上劣質(zhì)資本品的投入導(dǎo)致產(chǎn)出水平(收入水平)極其低下[57]。

        2.5 典型石漠化治理模式研發(fā)

        經(jīng)過(guò)“九五”到“十二五”20年的喀斯特石漠化治理研究,通過(guò)系統(tǒng)歸納和科學(xué)凝練,按系統(tǒng)論的思想和方法,以人地矛盾系統(tǒng)協(xié)調(diào)為線索,以參與式農(nóng)村社區(qū)發(fā)展為依托,以流域?yàn)閱卧⑿姓鍨榛A(chǔ),以不同等級(jí)石漠化綜合治理技術(shù)開發(fā)為對(duì)策,結(jié)合國(guó)家和地方的林業(yè)工程、草地工程、水利工程、石漠化治理試點(diǎn)工程等,針對(duì)強(qiáng)度石漠化環(huán)境封山育林與人工輔助生態(tài)修復(fù),中度石漠化環(huán)境速生高效林灌草種植與生態(tài)演替誘導(dǎo),輕度石漠化環(huán)境林草優(yōu)化配置及草地畜牧業(yè)配套,潛在石漠化環(huán)境水土保持與混農(nóng)林業(yè)復(fù)合經(jīng)營(yíng),喀斯特水資源開發(fā)優(yōu)化調(diào)度與配套節(jié)水,參與式農(nóng)村社區(qū)發(fā)展與新農(nóng)村建設(shè)的科技支撐,建立石漠化綜合治理示范區(qū),研發(fā)出了一些典型的石漠化治理模式(表5)。

        此外,在石漠化治理區(qū)進(jìn)行的植被恢復(fù)模式、生態(tài)畜牧業(yè)模式、水土保持模式、生態(tài)農(nóng)業(yè)模式、生計(jì)轉(zhuǎn)化模式等試驗(yàn)示范也取得了顯著效果。

        3 石漠化防治存在的難題

        3.1 自身基底薄弱

        石漠化治理面臨的一個(gè)重要難題是如何克服石漠化區(qū)可利用水資源短缺、土層淺薄、土地生產(chǎn)力衰退、水土流失嚴(yán)重、森林調(diào)蓄功能喪失、環(huán)境污染加劇、人口壓力、農(nóng)民科學(xué)文化水平低等石漠化區(qū)自身的基地薄弱,這些基礎(chǔ)問(wèn)題嚴(yán)重限制了生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展[59-60]。

        3.2 生態(tài)重建與植物演化機(jī)理欠缺

        將受損害生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到接近于它受干擾前的自然狀況的管理與操作過(guò)程,即重建該系統(tǒng)干擾前的結(jié)構(gòu)與功能及有關(guān)的物理、化學(xué)和生物學(xué)特征[61],石漠化治理的最終目的就是喀斯特環(huán)境系統(tǒng)可以達(dá)到自我調(diào)控功能與自我維持??λ固厣降刂参镩L(zhǎng)期處于干旱、石生、多鈣、貧瘠的條件下,它們必定有一整套適應(yīng)這些條件的生理生化和遺傳機(jī)制,這些機(jī)制目前研究尚不夠深入[62]。

        3.3 生態(tài)景觀與石漠化防治研究脫節(jié)

        石漠化防治景觀格局與生態(tài)系統(tǒng)之間應(yīng)該是緊密的耦合聯(lián)系。目前對(duì)喀斯特地區(qū)景觀生態(tài)空間格局-過(guò)程-功能-管理的研究幾乎是空白的,在生態(tài)演替和干擾的共同控制下喀斯特地區(qū)景觀生態(tài)過(guò)程極為活躍,景觀格局的變化也十分復(fù)雜,很難直觀地把握景觀要素空間分布的總體趨勢(shì)和規(guī)律,因此,必須加強(qiáng)景觀結(jié)構(gòu)、功能、內(nèi)容、時(shí)間變化與石漠化過(guò)程的關(guān)系和景觀尺度的石漠化驅(qū)動(dòng)力等方面的研究。景觀格局分析不僅強(qiáng)調(diào)面積,而且還考慮所研究石漠化土地的空間分布特征(格局)、景觀組成特點(diǎn)與石漠化過(guò)程的關(guān)系及對(duì)石漠化的影響。在石漠化程度判定和石漠化指標(biāo)的研究中景觀格局是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題[62]。

        3.4 石漠化預(yù)警機(jī)制欠缺

        石漠化地區(qū)除國(guó)家重點(diǎn)治理縣(市、區(qū))外,大多缺乏完整的針對(duì)石漠化的生態(tài)功能與生態(tài)重建規(guī)劃,也尚未協(xié)調(diào)好石漠化治理中經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的優(yōu)先順序。對(duì)于石漠化地區(qū)的生態(tài)重建指標(biāo)體系、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系,以及相關(guān)的功能評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制仍未健全,對(duì)生產(chǎn)生活具有實(shí)際指導(dǎo)意義的生態(tài)經(jīng)濟(jì)安全監(jiān)控體系還須要不斷建設(shè)。endprint

        3.5 石漠化治理內(nèi)力不足

        當(dāng)前石漠化治理以政府和科研機(jī)構(gòu)主導(dǎo)的外驅(qū)治理模式為主,缺乏農(nóng)戶自主創(chuàng)新的內(nèi)生治理模式。政府及科研院所推動(dòng)的外驅(qū)治理模式雖然可以取得良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益,但投入成本太高,其長(zhǎng)效可持續(xù)發(fā)展能力嚴(yán)重不足。應(yīng)鼓勵(lì)農(nóng)戶發(fā)展自主創(chuàng)新的治理模式,由于農(nóng)戶自身缺乏外在要素持續(xù)投入的能力,源自農(nóng)戶自主創(chuàng)新的內(nèi)驅(qū)治理模式的適應(yīng)性、自我可持續(xù)發(fā)展的能力更強(qiáng)[63]。

        4 治理對(duì)策

        石漠化治理是一個(gè)長(zhǎng)期的工程,如何保障農(nóng)民收入、保障生態(tài)恢復(fù)工程順利開展,是石漠化治理短期內(nèi)必須解決的問(wèn)題。根據(jù)石漠化治理區(qū)現(xiàn)狀、成因及發(fā)展趨勢(shì),制定治理目標(biāo)與治理方案,抓住石漠化地區(qū)生態(tài)恢復(fù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展2條主線,以生態(tài)恢復(fù)、提高植被覆蓋率、控制水土流失為生態(tài)環(huán)境整治基礎(chǔ),以相關(guān)產(chǎn)業(yè)配套發(fā)展為經(jīng)濟(jì)發(fā)展突破口,加強(qiáng)政府保障與扶貧力度,強(qiáng)化科研院所科技支撐,明確相關(guān)法律法規(guī),進(jìn)行小流域綜合治理,處理好短期與長(zhǎng)期的利益關(guān)系,可持續(xù)發(fā)展喀斯特生態(tài)環(huán)境與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)??偨Y(jié)從“九五”到“十二五”的科研與示范經(jīng)驗(yàn),要堅(jiān)持“預(yù)防為主,防治結(jié)合,科學(xué)發(fā)展”的方針,盡快恢復(fù)石漠化受損的生態(tài)環(huán)境,盡快使當(dāng)?shù)厝罕娒撠氈赂?,?shí)現(xiàn)良性發(fā)展,此外還應(yīng)采取以下措施。

        4.1 生態(tài)優(yōu)先,產(chǎn)業(yè)跟進(jìn)

        石漠化最基本的防治措施是提高植被的覆蓋度,通過(guò)退耕還草,可最快實(shí)現(xiàn)地表的植被覆蓋,減少水土流失。對(duì)于退耕還草,要嚴(yán)格控制牧草品種,要求牧草品種具備固土能力強(qiáng)、生長(zhǎng)迅速、品質(zhì)與產(chǎn)量高、能夠適應(yīng)喀斯特石漠化地區(qū)的土壤與水分等特點(diǎn)。如在長(zhǎng)期的喀斯特高原峽谷試驗(yàn)的皇竹草、柱花草等,喀斯特高原盆地的多年生黑麥草、紫花苜蓿、鴨茅等,喀斯特高原山地的扁穗雀麥、白三葉、高羊茅等,喀斯特峰叢洼地的桂牧一號(hào)雜交狼尾草等均可短期內(nèi)提高地表植被覆蓋度,以供刈割或放牧。與此同時(shí),種植符合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的經(jīng)濟(jì)林,發(fā)展長(zhǎng)期效益與林果產(chǎn)業(yè),如在長(zhǎng)期的喀斯特高原峽谷試驗(yàn)的火龍果、柑橘、琵琶等,喀斯特高原盆地的早熟李、六月桃等,喀斯特高原山地的泡核桃、金刺梨、青柿子等,喀斯特峰叢洼地種植的芒果等經(jīng)濟(jì)林木經(jīng)過(guò)3~5年的發(fā)展便可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。在與經(jīng)濟(jì)林不沖突的前提下,發(fā)展林下養(yǎng)殖業(yè),減少刈割成本。

        4.2 生態(tài)治理與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)合

        石漠化與貧困顯著相關(guān),互為因果。在石漠化防治過(guò)程中,應(yīng)以生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)為理論指導(dǎo),實(shí)現(xiàn)石漠化治理產(chǎn)業(yè)化。以生態(tài)建設(shè)為切入點(diǎn),重視產(chǎn)業(yè)鏈的形成,針對(duì)種植結(jié)構(gòu)單一、耕作粗放和群眾貧困等特點(diǎn),把石漠化防治與農(nóng)村產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)民脫貧致富有機(jī)結(jié)合,因地制宜發(fā)展具有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)和生產(chǎn)潛力的特色產(chǎn)業(yè),如特色藥材、經(jīng)濟(jì)果樹林(核桃、花椒、櫻桃等)、生態(tài)畜牧、生態(tài)觀光旅游等產(chǎn)業(yè),并以此培育和形成生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈,以增加群眾收入。從而實(shí)現(xiàn)石漠化得到有效治理、區(qū)域經(jīng)濟(jì)得到發(fā)展、人們生活水平得到提高的綜合目標(biāo)。

        4.3 關(guān)鍵領(lǐng)域的科技支撐與引領(lǐng)示范

        石漠化防治須要有科研院校的技術(shù)與理論支撐,結(jié)合示范區(qū)建設(shè),引領(lǐng)石漠化地區(qū)農(nóng)民發(fā)展生態(tài)產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)良性發(fā)展。西南8?。ㄊ?、自治區(qū))均在國(guó)家的支持下開展了石漠化治理科技支撐計(jì)劃,建立了多個(gè)示范區(qū),凝練了多個(gè)石漠化治理模式,并取得了一定的成果。但對(duì)石漠化的定量研究仍然欠缺,多數(shù)研究多存在于農(nóng)林領(lǐng)域,對(duì)于深度的生態(tài)生物多樣性恢復(fù)、景觀格局恢復(fù)、防治效果定量化評(píng)估、石漠化治理的科技成果轉(zhuǎn)化率、3S技術(shù)等研究還只是存在理論層面,今后在這些方面仍須加強(qiáng)科技支撐與示范。

        4.4 優(yōu)化現(xiàn)有監(jiān)測(cè)格局

        石漠化監(jiān)測(cè)應(yīng)以大地區(qū)遙感監(jiān)測(cè)與小區(qū)域?qū)嵉囟c(diǎn)監(jiān)測(cè)相結(jié)合。石漠化地區(qū)地形支離破碎,地形復(fù)雜,遙感監(jiān)測(cè)受氣候與地形等自然因素以及科研工作者解譯的局限性,適合大地區(qū)宏觀監(jiān)測(cè),在不同的遙感小區(qū)定點(diǎn)監(jiān)測(cè),一方面可以輔助大區(qū)域遙感監(jiān)測(cè)的不足,另一方面還可以起到互相監(jiān)督的作用防止個(gè)別地區(qū)弄虛作假。建立完整的由國(guó)家到縣(市、區(qū))的監(jiān)測(cè)體系,實(shí)現(xiàn)定期監(jiān)測(cè)、突發(fā)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),客觀評(píng)價(jià)石漠化防治成果,為決策層提供依據(jù)。

        4.5 以小流域?yàn)閱卧C合治理

        以小流域?yàn)閱卧?,按照生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益協(xié)同發(fā)展的原則,將生物措施與工程措施相結(jié)合,在不破壞生態(tài)環(huán)境、不損害農(nóng)民利益的基礎(chǔ)上統(tǒng)一規(guī)劃,通過(guò)林草植被建設(shè)恢復(fù)生態(tài),發(fā)展林業(yè)草地畜禽產(chǎn)業(yè),整治基本農(nóng)田,配套小型水利水保設(shè)施、積極發(fā)展多能互補(bǔ)生態(tài)能源、興建小水窖解決人畜飲水問(wèn)題,鼓勵(lì)成立合作社等新型農(nóng)村合作關(guān)系,加強(qiáng)科技培訓(xùn),全面綜合推進(jìn)石漠化綜合治理工程。

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