黃志強(qiáng)　胡寶清

摘要：喀斯特石漠化是土地荒漠化的主要類型之一。喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性決定了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的易損性和退化喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的難恢復(fù)性，它是我國西部生態(tài)建設(shè)中面臨的十分突出的地域環(huán)境問題，也是西南喀斯特地區(qū)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的主要障礙之一。參考國內(nèi)研究的相關(guān)文獻(xiàn)，從喀斯特石漠化概念的提出及其演變、喀斯特石漠化的研究動(dòng)向和喀斯特生態(tài)系統(tǒng)探討等三個(gè)方面，回顧了近年來我國喀斯特石漠化研究的進(jìn)展情況。認(rèn)為目前研究中還存在應(yīng)用研究超前與基礎(chǔ)理論研究落后、定量化和空間化研究不足、預(yù)警研究鮮見、對(duì)喀斯特山區(qū)進(jìn)行生態(tài)重建缺乏充分的科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等缺陷。在此基礎(chǔ)上，建議從重點(diǎn)區(qū)域探究喀斯特石漠化演變機(jī)理及其社會(huì)文化因素、在石漠化地區(qū)開展生態(tài)綜合整治工程，構(gòu)建相關(guān)信息系統(tǒng)等方面開展研究工作。

關(guān)鍵詞：喀斯特；石漠化；生態(tài)環(huán)境；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：F062.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-8772（2013）12-0242-02

喀斯特環(huán)境是地理環(huán)境中一個(gè)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，它是處于一種碳物質(zhì)能量循環(huán)變異極強(qiáng)烈和快速的狀態(tài)，具有環(huán)境容量低、生物量小、群落被替代、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)變異敏感度高、空間轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)、穩(wěn)定性差等一系列生態(tài)脆弱性特征，是承災(zāi)能力弱、災(zāi)害承受閾值彈性小的一種生態(tài)脆弱環(huán)境。目前我國西南地區(qū)石漠化土地面積達(dá)17萬km²，占該區(qū)喀斯特面積的31%。石漠化不僅使土地生產(chǎn)力下降、地表植被覆蓋率銳減、系統(tǒng)水源涵養(yǎng)能力削弱、地表水源枯竭，而且造成土地資源喪失、糧食減產(chǎn)，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活。該地區(qū)貧困縣達(dá)173個(gè)，其中國家級(jí)特困縣52個(gè)，占全國貧困縣和特困縣的一半，是我國南方的主要貧困地區(qū)?！翱λ固亍背蔀槲覈鷳B(tài)惡化與經(jīng)濟(jì)貧困的代名詞，因此對(duì)喀斯特石漠化問題的研究顯得日益重要和緊迫。

一、石漠化概念的提出及演變

石漠化災(zāi)害的概念最早于20世紀(jì)80年代初提出，到90年代初部分科技工作者在水土保持特別是在砂頁巖及紅色巖系和石灰?guī)r丘陵山地陡坡開墾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，并強(qiáng)調(diào)石山荒漠化是水土流失的一個(gè)突出特點(diǎn)。

袁道先采用石漠化概念來表征植被、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程，指出石漠化是中國南方亞熱帶喀斯特地區(qū)嚴(yán)峻的生態(tài)問題，導(dǎo)致喀斯特風(fēng)化殘積層土的迅速貧瘠化，熱帶和亞熱帶地區(qū)喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性是石漠化的形成基礎(chǔ)，包括人口壓力、土地利用規(guī)劃和社會(huì)實(shí)踐不合理、大氣污染等人類活動(dòng)觸發(fā)了這一事件的所有過程。屠玉麟認(rèn)為，石漠化是在喀斯特的自然背景下，受人類活動(dòng)干擾破壞造成土壤嚴(yán)重侵蝕、基巖大面積裸露、生產(chǎn)力下降的土地退化過程。王世杰認(rèn)為，石漠化是指在亞熱帶脆弱的環(huán)境背景下，受人類不合理社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的干擾破壞所造成的土壤嚴(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程，它以脆弱的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境為基礎(chǔ)，以強(qiáng)烈的人類活動(dòng)為驅(qū)動(dòng)力，以土地生產(chǎn)力退化為本質(zhì)，以出現(xiàn)類似荒漠景觀為標(biāo)志。2007年國家發(fā)改委對(duì)石漠化的定義是：喀斯特（巖溶）石漠化指在熱帶、亞熱帶濕潤、半濕潤氣候條件和巖溶極其發(fā)育的自然背景下，受人為活動(dòng)干擾，使地表植被遭受破壞，造成土壤嚴(yán)重侵蝕，基巖大面積裸露，土地退化的極端表現(xiàn)形式?？梢?，石漠化是在喀斯特地區(qū)由于人為活動(dòng)的干擾造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失、基巖裸露的一種土地退化。

二、喀斯特石漠化的研究動(dòng)向

目前，國內(nèi)學(xué)術(shù)界的石漠化研究主要在環(huán)境地質(zhì)、地表過程及人地關(guān)系等方面，研究成果主要體現(xiàn)在喀斯特石漠化的形成背景、演化與治理，石漠化驅(qū)動(dòng)因子，巖性與石漠化土地的空間相關(guān)性，石漠化危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)，石漠化的防治與恢復(fù)重建技術(shù)等。

1.環(huán)境地質(zhì)研究

學(xué)者們從環(huán)境地質(zhì)學(xué)出發(fā)對(duì)喀斯特重要的環(huán)境地質(zhì)、工程地質(zhì)和地貌等進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究，重點(diǎn)從大的時(shí)間尺度和地質(zhì)背景上探討石漠化的形成機(jī)制。袁道先通過十年研究發(fā)現(xiàn)，世界上不同地質(zhì)生態(tài)背景的巖溶區(qū)、巖溶系統(tǒng)與人類活動(dòng)的相互作用極不相同，提出并實(shí)施“全球巖溶生態(tài)對(duì)比”研究計(jì)劃，闡明巖溶生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，為石漠化治理、重建良性生態(tài)系統(tǒng)探索新思路，從地理、地質(zhì)角度研究喀斯特脆弱的生態(tài)環(huán)境問題提供了科學(xué)支撐（吳秀芹，2006）。張殿發(fā)等（2002）以貴州喀斯特山區(qū)為例探討了土地石漠化的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境背景及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制。何師意等（2001）選擇三個(gè)不同類型的巖溶生態(tài)系統(tǒng)，從植被發(fā)育狀況、群落特征、水化學(xué)特征對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)，表層巖溶帶功能，系統(tǒng)生態(tài)效應(yīng)及水文效應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比研究。姚長宏等（2001）從巖溶地區(qū)植被演替規(guī)律出發(fā)，針對(duì)不同植被生態(tài)條件，通過對(duì)比不同表層巖溶泉的水化學(xué)特征和表層土壤空氣CO₂的含量，分析了植被在巖溶區(qū)的喀斯特效應(yīng)。以上探索表明，喀斯特環(huán)境地質(zhì)研究已逐漸從地下向地上轉(zhuǎn)移，從研究無生命的地質(zhì)過程走向?qū)⑸镔|(zhì)與無生命物質(zhì)相結(jié)合。

2.地表過程研究

該研究以貴州、廣西等科研團(tuán)體為代表，主要研究石漠化的形成機(jī)制、演替過程，包括微觀研究和宏觀研究。微觀研究主要從制約地球環(huán)境演化相互聯(lián)系的物理、地球化學(xué)和生物學(xué)作用來研究喀斯特環(huán)境系統(tǒng)。中國科學(xué)院貴陽地球化學(xué)研究所利用放射性核素、穩(wěn)定同位素和微量元素示蹤等研究手段，結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)M和計(jì)算機(jī)模式，系統(tǒng)研究地球化學(xué)敏感及生態(tài)脆弱地區(qū)的巖石、土壤的化學(xué)風(fēng)化與沉積、高分辨地質(zhì)環(huán)境記錄、環(huán)境界面的生命元素的地球化學(xué)行為、環(huán)境微量物質(zhì)的人體健康和生態(tài)效應(yīng)、化學(xué)元素的生物地球化學(xué)循環(huán)及水文地球化學(xué)循環(huán)。揭示喀斯特地區(qū)在數(shù)十年至數(shù)萬年間的演化規(guī)律及碳酸鹽巖生態(tài)脆弱地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量變化趨勢（白占國等，2002）。宏觀研究主要著眼于喀斯特生態(tài)系統(tǒng)脆弱性和人類活動(dòng)對(duì)喀斯特環(huán)境的影響、退化及人類驅(qū)動(dòng)機(jī)制等。楊漢奎等（1994）探索喀斯特環(huán)境質(zhì)量變異，初步闡明喀斯特生境的垂直帶譜特征。朱安國等（1994）以流域?yàn)閱卧⒘烁黜?xiàng)單因素及綜合因素與產(chǎn)沙量要素間的關(guān)系式，對(duì)貴州山區(qū)水土流失影響因素篩選出其發(fā)生發(fā)展的數(shù)學(xué)模式，提出旱地墾殖率、人口密度、土壤類型與產(chǎn)沙模數(shù)成正比，其中以旱地墾殖率影響最大。胡寶清等（2002-2006）結(jié)合Rs與C-IS建立石漠化數(shù)據(jù)庫等分析模型，進(jìn)行石漠化程度評(píng)價(jià)、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，利用GIS制圖、遙感圖譜等研究了廣西喀斯特石漠化現(xiàn)狀、分布和發(fā)展趨勢等的空間分布規(guī)律，指出石漠化是在諸多因素的共同作用下發(fā)生的，人類不合理的開發(fā)利用是其主因。熊康寧等（2002）對(duì)比分析了貴州省喀斯特山區(qū)、峽谷區(qū)與石漠化區(qū)的資源、環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)，多視角地揭示了喀斯特石漠化的生態(tài)一經(jīng)濟(jì)效應(yīng)及貧困效應(yīng)，提出石漠化防治的理論依據(jù)、技術(shù)支撐和保障體制。

此外，部分學(xué)者應(yīng)用遙感和地面觀測方法對(duì)研究區(qū)土地覆蓋、植被覆蓋、生物生產(chǎn)量、生物多樣性和土壤理化性質(zhì)等指標(biāo)分析了喀斯特環(huán)境退化和自然恢復(fù)速率，得出喀斯特環(huán)境退化與自然恢復(fù)規(guī)律及其相應(yīng)速率（楊勝天，2000）。蔡運(yùn)龍等（1994-2006）對(duì)典型小流域土地利用/覆被變化時(shí)間序列和相應(yīng)時(shí)段沉積物、土壤剖面的磁性礦物變化以及放射性同位素衰變推算侵蝕速率，認(rèn)為地表物質(zhì)狀況是喀斯特地區(qū)決定土壤侵蝕速率和土壤侵蝕量的關(guān)鍵，而石漠化的閾值相對(duì)土壤侵蝕速率的閾值具有滯后性。

3.人地關(guān)系研究

蔡運(yùn)龍等（2006）提出西南喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，在人口增長和經(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，必須通過社會(huì)投入對(duì)退化土地進(jìn)行生態(tài)重建，他們建立了環(huán)江縣古周峰叢洼地生態(tài)重建示范區(qū)、肯福生態(tài)移民開發(fā)示范區(qū)、平果縣果化峰叢洼地示范區(qū)，選擇設(shè)計(jì)了峰叢洼地生態(tài)重建的兩種模式，并在喀斯特常綠、落葉闊葉混交林人工誘導(dǎo)恢復(fù)技術(shù)、洼地避澇作物布局和栽培技術(shù)“林-草-畜-沼-果”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)技術(shù)體系及表層巖溶水資源開發(fā)利用技術(shù)等有所突破。目前，我國在喀斯特地區(qū)進(jìn)行生態(tài)建設(shè)方面尚缺乏充分的科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，迫切需要認(rèn)識(shí)喀斯特這個(gè)特殊地域內(nèi)土地生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程及其驅(qū)動(dòng)力、退化土地的受損過程和受損機(jī)制，建立生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)并用于診斷和預(yù)測其危急性，從而綜合各種策略制定合乎自然生態(tài)規(guī)律并有益于人類的生態(tài)建設(shè)和管理措施，為這一脆弱生態(tài)系統(tǒng)的綜合整治和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)技術(shù)支持和指導(dǎo)。喀斯特地區(qū)的石漠化作為生態(tài)環(huán)境惡化的一種極端形式，早已為我國科研工作者和政府機(jī)構(gòu)所重視，但環(huán)境地質(zhì)和地貌領(lǐng)域的微觀研究較多，而宏觀層面的研究和人地關(guān)系研究相對(duì)薄弱，存在應(yīng)用研究超前、基礎(chǔ)研究落后等問題，土地利用/土地覆蓋變化、石漠化過程與機(jī)理研究、石漠化人文影響因素的定量分析以及生態(tài)重建效應(yīng)等方面的研究還需加強(qiáng)。

三、喀斯特生態(tài)系統(tǒng)探討

喀斯特與大氣圈、水圈、生物圈耦合構(gòu)造了喀斯特自然生態(tài)環(huán)境，近30年來世界上許多國家都十分重視對(duì)喀斯特環(huán)境問題的研究，喀斯特環(huán)境問題已成為當(dāng)代國際地學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。國外早期研究主要側(cè)重地質(zhì)成因、地貌特征、水文特征以及發(fā)育過程，繼之結(jié)合社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，對(duì)喀斯特水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地球物理勘探、喀斯特洞穴、喀斯特發(fā)育理論等做了大量研究。

盡管國際社會(huì)已充分肯定水蝕作用在荒漠化過程中的重要作用，但我國西南喀斯特地區(qū)土地石漠化因其發(fā)育具有明顯的地域性，一直未引起國際社會(huì)的廣泛關(guān)注，也沒有被明確列入荒漠化防治國際公約，所以在國際上喀斯特土地石漠化的科學(xué)內(nèi)涵一直不是很明確，其成因理論及防治研究幾乎是空白。國際巖溶對(duì)比表明，世界上具有不同生態(tài)地質(zhì)環(huán)境背景的巖溶區(qū)，巖溶系統(tǒng)與人類活動(dòng)相互作用的環(huán)境效應(yīng)是極不相同的。如地中海、中美洲等地的新生界碳酸鹽巖，空隙度高達(dá)16%～44%，具有較好的持水性，新生代地殼抬升也較小，地表地下雙層結(jié)構(gòu)帶來的負(fù)效應(yīng)和石漠化問題不是很嚴(yán)重，而我國西南中生代之前形成的碳酸鹽巖非常堅(jiān)硬，空隙度很低，小于3%，極不利于成土作用和植物生長。特定的地質(zhì)環(huán)境背景決定了我國西南喀斯特地區(qū)生境嚴(yán)酷且脆弱。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力下，常因水土流失、土壤貧瘠，形成了具有明顯地域性的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害——石漠化問題。

西南喀斯特山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重退化，特別是水土流失加劇導(dǎo)致土地石漠化面積的迅速擴(kuò)展，已極大制約本地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，嚴(yán)重威脅人們的生存，而且還危及長江、珠江中下游地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，因此，必須研究如何遏制其生態(tài)環(huán)境惡化這一根本難題。以“推進(jìn)黔桂滇巖溶地區(qū)石漠化綜合治理”被列入“十五”計(jì)劃為標(biāo)志，石漠化治理研究與實(shí)施已提到國家目標(biāo)的高度，并作為西部大開發(fā)中脆弱生態(tài)環(huán)境重建的重要組成部分。通過調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)和對(duì)石漠化區(qū)域的生態(tài)重建，達(dá)到控制石漠化擴(kuò)大、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、提高農(nóng)民生活水平的目的，是喀斯特區(qū)域邁向可持續(xù)發(fā)展道路和全面建設(shè)小康社會(huì)的必然選擇。近年來雖然對(duì)喀斯特石漠化有大量研究，但以定性分析為主，定量化和空間化研究不足，對(duì)農(nóng)地石漠化的預(yù)警研究也鮮見，因此，迫切需要認(rèn)識(shí)這個(gè)特殊地域內(nèi)土地生態(tài)系統(tǒng)的受損過程、受損機(jī)理和受損程度，從而為該區(qū)域優(yōu)化調(diào)控生態(tài)系統(tǒng)問題提供科學(xué)依據(jù)。