贵州省喀斯特山区生态环境脆弱性研究_张殿发
贵州喀斯特山区的环境脆弱性表现、原因以及防治对策
i鬟糕自然秘学贵州喀斯特山区的环境脆弱性表现、原因以及防治对策吴庆东李光建(贵州省遵义水利水电勘测设计研究院贵州遵义563000)[摘要]受自身的种种因素影响，贵州省喀斯特山区的环境脆弱性很强。
为此，我们应该通过采取制定环境保护规划、遏制人口增长、推进退耕还林还草、加大环境整治技术的研发力度和建立环境监测预警与管理系统等手段来予以防治。
[关键词]喀斯特山区表现原因防治对策中图分类号：P9文献标识码：A文章编号：1671--7597(2008)1010019一01一、贵州喀斯特山区环境脆弱性的表现(一)贵州喀斯特山区的人口数量少。
这主要是因为：第一，贵州喀斯特山区环境中的可耕地比重很小，仅占贵州可耕地面积的10．75％，而且贵州省喀斯特山区人均耕地只有0．052hm2，低于联合国的人均耕地警戒线。
第二，可耕地质量差，产量低。
贵州喀斯特山区上等田地仅占耕地总面积的11．2％。
第三，贵州喀斯特山区非耕地利用难度大。
(二)贵州喀斯特山区适生树种少，群落结构简单。
贵州喀斯特山区土壤肥力低，限制因子多，因此适生植物种类少，群落结构简单，食物链极易受干扰，生态系统稳定度差；同时这些植被生长速度缓慢，生物繁殖力明显低于全国其他湿润亚热带地区。
(三)贵州喀斯特山区环境敏感度高，易遭破坏但恢复及难。
贵州喀斯特山区环境系统的物质能量转换途径十分脆弱，对外来影响的适应能力很差，对外界变化的敏感性十分强。
例如，贵州喀斯特森林植被一旦遭到破坏，环境系统的物质能量交换就会暂时中断，生态环境将迅速逆转，恢复治理相当困难。
(四)贵州喀斯特山区承灾能力弱，旱涝灾害频繁。
贵州喀斯特山区岩体裂隙和地下水系管网发达，地表降水容易迅速转入地下深处，使地表环境干旱缺水；而转入地下水系管网的水，由于各地段地下管网的通畅性差异很大，所以一旦遇到大雨就很容易在低洼处堵塞造成局部涝灾。
从近几十年来的情况看，贵州喀斯特发育典型山区的早涝灾害出现的频率明显比气候条件类似的非喀斯特山区高。
贵州喀斯特地区生态环境恶化的人为因素分析
贵州碳酸盐岩强烈发育， 其面积 占全省土地面积 的
７ ％。喀斯 特环 境是 一 种 极其 脆 弱 的 环境 ， 境 容 ３ 环 量小， 土地 承 载力 低 ， 干 扰 能力 弱 。近年来 ， 抗 随着 人类 活动增 多 ， 生态 环境受 到极大破 坏 ； 恶 贵州 环境 化 又助 长了人类 的某 些掠 夺性 行为 ， 形成 恶性循 环 。
贵州生态环境的恶 化， 将会阻碍全省乃至整个西部
地 区经济 和社会 的发展 。故研 究贵州 喀斯 特地 区 的 生态环境 ， 西 部 可 持 续 发 展 的 迫 切 需 要 。 是 了解 贵州喀斯 特地 区生态 环境恶化 的现状 及原
草丛和石漠 ， 原始林逐渐被次生林代替。次生林树 种单一 ， 适应环境能力较原始树种差 ， 保护生态系统
动加剧 ， 被 以惊人 的速 度减 少 。以全 省 森林 覆 盖 植
率为例 ，ｏ 纪 ５ ２世 ０年代 以前 ， 全省森林覆 盖率为 ４ ％左右 ， ５ 保存有大片原始林 ；０ ２ 世纪 ８ 年代森林 ０
覆盖率一 度下 降至 １．％。据航 空相 片显 示 ， 定 ２６ 普 县蒙铺 流域林 地 面积从 １５ ９８年的 ３ ．２ ２１％下降 到 目 前的 ５ ％左右 ， 纳雍 县 沙 子河 流域 同期从 ３ ．％下 ８５ 降到 １ ％… 。绝 大 多 数 森林 植 被 已退 化 为灌 草 丛 、
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矿物岩石地球化学通报 专题讨论
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贵 州喀斯 特地 区生态 环境 恶化 的人为 因素分 析
李瑞玲， 王世杰， 张殿发
（ 国科 学院 地球化学研究所 环境地球化学 国家重 点实 验室 ． 中 贵州 贵 阳 ５ＯＯ ） ５Ｏ２
的能力 大大 减弱 ， 至 已基 本起 不 到对 喀斯 特 生态 甚 系统 的屏 障作用 。原始 生态 系统逐 渐被单一人 工生 态 系统 代替 ， 态系统 多样 性 大大 降低。 生 （） 土 流 失加 剧 ， 漠 化面 积 日趋 扩 大 ： 土 ２水 石 水 流失是 和森 林退 化密切相 关 的 。贵 州山丘面积 占全 省总 面 积 的 ９ ． ％ ，５ 以 上 的 陡 坡 占总 面 积 的 ２ ５ １。 ５ ．５ 陡坡上 的原始 林被 破坏后 ， 面 失去保 护 ， ９６％。 坡
贵州喀斯特山区生态环境脆弱性分析(精)
收稿日期:2000-02-28;改回日期:2000-05-24。
作者简介:苏维词(1964-,男(苗族,湖南人,1990年北京师大地理系毕业,硕士,副研究员。
主要从事地域系统、生态环境与可持续发展研究,发表学术论文60余篇(部。
Tel :0851-*******。
贵州喀斯特山区生态环境脆弱性分析苏维词,朱文孝(贵州省山地资源研究所,贵州贵阳550001摘要:贵州是我国喀斯特地貌最发育的省份之一,属典型的生态环境脆弱区。
本文在阐述贵州喀斯特山区生态环境脆弱性基本特征的基础上,着重分析了其成因机理,并简要地提出了相应的生态治理对策。
关键词:生态环境脆弱性;成因机理;治理对策;贵州喀斯特山区中图分类号:X171.1文献标识码:A贵州地处我国西南喀斯特的腹心地带,碳酸盐岩出露面积达13万km 2,占全省土地总面积的73%,是我国喀斯特地貌最发育的省份。
全省95%的县(市、区、特区都属喀斯特分布区,91.7%的耕地、88.3%的农村人口、94%的粮食产量和95.7%的国民生产总值都出自在有喀斯特分布的县份,贵州的工业、农业、交通、城建、旅游、生态等各方面都直接或间接地受到喀斯特影响,喀斯特是贵州最大和最基本的省情之一。
受喀斯特环境脆弱性的影响,贵州社会经济发展与生态环境的协调差,可持续能力弱,人地矛盾、人粮矛盾尖锐突出。
因此,探讨喀斯特生态环境脆弱性特征及其成因,搞好喀斯特脆弱环境的治理,对于提高贵州喀斯特山区生态环境容量和稳定性,实现可持续发展具有重要意义。
1贵州喀斯特山区生态环境脆弱性的基本特征喀斯特生态环境是一种特殊的物质体系(地球化学过程占主导地位的双重含水介质碳酸盐岩系、能量体系(碳、钙循环交换、贮存转移强烈、结构体系(地表、地下二元三维空间地域系统[1]和功能体系(开放系统下强溶蚀动力过程的熵控自组织功能构成的多相多层次复杂界面体系,属环境相对均衡要素之间突发转接或异常空间临接的一个非线性典型域,并集中显示出环境界面变异敏感度高、空间转移能力强、生态系统竞争程度高、生物量小、被替代概率大、环境容量低、承灾能力弱、稳定性差等一系列体现喀斯特环境脆弱性的特征。
块石出露对喀斯特坡耕地土壤理化性质的影响
第37卷第6期2023年12月水土保持学报J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .37N o .6D e c .,2023收稿日期:2023-05-27资助项目:国家自然科学基金重点项目(41730748) 第一作者:陈磊(1994 ),男,博士研究生,主要从事土壤侵蚀与水土保持研究㊂E -m a i l :202031051014@m a i l .b n u .e d u .c n 通信作者:张卓栋(1984 ),男,博士,副教授,主要从事土壤侵蚀与水土保持研究㊂E -m a i l :z z h a n g@b n u .e d u .c n 块石出露对喀斯特坡耕地土壤理化性质的影响陈磊1,张卓栋1,2,李业桐1(1.北京师范大学地理科学学部,北京100875;2.北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室,北京100875)摘要:喀斯特坡面伴随有大量直径>25c m 的块石出露,为探明块石出露对土壤理化性质的影响,以坡面4个块石出露的农地和1个对照组为研究对象,分析土壤理化性质空间变异特征㊂结果表明:(1)在块石出露的农地中,土壤容重㊁黏粒㊁粉粒和砂粒的变化分别为0.87~1.42g /c m 3,25.70%~41.80%,38.11%~51.60%,13.76%~27.54%,土壤容重㊁黏粒和粉粒空间变异性均为弱且高于对照组,砂粒空间变异性为中等且低于对照组㊂(2)土壤全碳㊁全氮㊁全磷㊁全钾变化分别为9.82~23.13,0.94~2.15,0.65~2.93,7.38~20.35g /k g ,土壤有效磷㊁速效钾的变化分别为1.44~2.63,7.35~106.02m g /k g ,空间变异性均为中等且高于对照组㊂(3)土壤容重㊁黏粒㊁粉粒与其他土壤理化性质的之间的关系总体上呈负相关,且相关性在块石出露的农地中比对照组更显著㊂砂粒与黏粒之间呈显著负相关,与其他土壤化学性质之间的关系总体上呈正相关㊂(4)块石出露数量㊁出露坡度㊁出露比率和出露高度,对土壤理化性质的影响具有复杂性,土壤理化性质的空间变异随块石出露特征不同而存在差异性㊂研究结果有助于深入理解喀斯特坡面块石出露对侵蚀过程和机制的影响,为土壤侵蚀和水土保持工作提供科学借鉴㊂关键词:喀斯特;坡耕地;块石出露;土壤理化性质;空间变异中图分类号:S 153;S 157.1 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2023)06-0228-10D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2023.06.029E f f e c t o fR o c kO u t c r o p p i n g o nS o i l P h ys i c o c h e m i c a l P r o p e r t i e s o nK a r s t S l o p i n g C r o pl a n d C H E N L e i 1,Z H A N GZ h u o d o n g 1,2,L IY e t o n g1(1.F a c u l t y o f G e o g r a p h i cS c i e n c e s ,B e i j i n g N o r m a lU n i v e r s i t y ,B e i j i n g 100875;2.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f E a r t hS u r f a c eP r o c e s s e s a n dR e s o u r c eE c o l o g y ,B e i j i n g N o r m a lU n i v e r s i t y ,B e i j i n g 100875)A b s t r a c t :I no r d e rt o i n v e s t i g a t et h ee f f e c to f r o c ko u t c r o p so ns o i l p h y s i c o c h e m i c a l p r o pe r t i e s ,f o u rr o c k o u t c r o p s a n d o n e c o n t r o lg r o u p w e r e u s e d t o a n a l y s e th e s p a ti a l v a r i a b i l i t y o f s o i l p h y s i c o c h e m i c a l p r o pe r t i e s .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t :(1)I n t h e s l o p i n g c r o p l a n dw i t h r o c ko u t c r o p p i n g ,t h e v a r i a t i o n r a n ge of s o i l b u l k d e n s i t y ,c l a y,s i l t ,a n d s a n dw a s0.87~1.42g /c m 3,25.70%~41.80%,38.11%~51.60%a n d13.76%~27.54%,r e s p e c t i v e l y .T h es p a t i a l v a r i a t i o no f s o i lb u l kd e n s i t y ,c l a y a n ds i l tw a sw e a ka n dh i g h e rs pa t i a l v a r i ab i l i t y t h a n t h a t o f t h ec o n t r o l .T h e s p a t i a l v a r i a b i l i t y of s a n dg r a i n sw a sm o d e r a t e a n d l o w e r th a n t h a t o f t h e c o n t r o l .(2)T h e s p a ti a l v a r i a b i l i t y o f s o i l t o t a l c a r b o n ,t o t a l n i t r o g e n ,t o t a l p h o s p h o r u s a n d t o t a l p o t a s s i u m r a n g e d f r o m9.82t o 23.13,0.94t o 2.15,0.65t o 2.93a n d 7.38t o 20.35g /k g ,r e s p e c t i v e l y ,w h i l e t h e s pa t i a l v a r i ab i l i t y o f s o i l e f f ec t i v e p h o s p h o r u s a nd f a s t -a c t i n gp o t a s s i u mr a n ge df r o m1.44t o 2.63a n d 7.35t o 106.02mg /k g ,r e s p e c t i v e l y ,a l lw i th m e di u m a n dh i g h e rs p a t i a lv a r i a b i l i t y t h a nt h ec o n t r o l g r o u p.(3)S o i lb u l k d e n s i t y ,c l a y a n ds i l tw e r en e g a t i v e l y c o r r e l a t e dw i t ho t h e r s o i l p h y s i c o c h e m i c a l p r o pe r t i e s ,a n d t h e c o r r e l a t i o n w a sm o r e s i g n if i c a n t i n t h e s l o p i ng c r o p l a n dw i th r o c ko u t c r o p pi n g t h a n t h a t o f t h e c o n t r o l g r o u p.T h e r ew a s a s i g n i f i c a n t n e g a t i v e c o r r e l a t i o nb e t w e e ns a n da n dc l a y,a n da p o s i t i v ec o r r e l a t i o nb e t w e e ns a n da n do t h e r s o i l c h e m i c a l p r o p e r t i e s .(4)T h en u m b e r ,g r a d i e n t ,r a t i o ,a n dh e i g h to f r o c ko u t c r o p p i n g h a dac o m pl e x i m p a c t o n s o i l p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s .T h e s p a t i a l v a r i a t i o n o f s o i l p h y s i c o c h e m i c a l p r o pe r t i e s v a r i e d w i t h t h e c h a r a c t e r i s t i c s of d i f f e r e n t r o c ko u t c r o p p i ng .Th e r e s e a r c h r e s u l t s c o n t ri b u t e t o a d e e p e r u n d e r s t a n d i n g of t h e i m p a c t o f r o c ko u t c r o p p i ng o n th e e r o si o n p r o c e s s a n d m e c h a n i s mo nk a r s t s l o pe ,a n d p r o v i d e s c i e n t if i cr e f e r e n c e f o r s o i l e r o s i o na n d s o i l c o n s e r v a t i o nw o r k.K e y w o r d s:k a r s t;s l o p i n g c r o p l a n d;r o c ko u t c r o p p i n g;s o i l p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e s;s p a t i a l v a r i a t i o n喀斯特地貌是全球地貌多样性的重要组成部分,约占全球地表面积的12%[1]㊂贵州省是我国西南喀斯特地貌的典型代表区,也是世界上面积最大的连续喀斯特分布区[2]㊂喀斯特坡面生态系统具有脆弱性和独特性,其特点是地表崎岖㊁土层瘠薄且不连续[3],并伴随着大量直径>25c m且形状不规则的块石出露㊂此外,该地区人口稠密,贫困发生率较高[4]㊂因此,为提高粮食产量,在人类耕垦的历史过程中,坡耕地被广泛开垦,导致土壤侵蚀和石漠化等生态环境问题接踵而来㊂土壤是一种有限资源,其对生物多样性的演变㊁气候变化㊁公共卫生和粮食安全至关重要[5]㊂然而,土壤侵蚀通常被认为是严重的社会㊁经济㊁生态和环境问题㊂土壤侵蚀不仅导致土地退化㊁土壤肥力和作物产量下降,还导致水库淤塞㊁河道淤积和水质污染等自然灾害[6-7]㊂土壤理化性质是影响土壤侵蚀强度的重要因素之一,在空间尺度上存在相对变异性,从而导致土壤侵蚀的差异[8]㊂坡面块石出露是石漠化演替的表征,对土壤形成过程和土壤理化性质具有重要影响[9],而土壤理化性质在坡面生态系统的健康发展过程中具有关键作用㊂因此,有必要量化块石出露坡耕地不同空间位置土壤理化性质的变化,有助于深入理解块石出露对坡面侵蚀过程和机制的影响㊂受自然因素(气候㊁生物㊁母质㊁地形㊁时间)和人类活动的影响,土壤理化性质在区域空间尺度上存在显著差异性㊂目前,在喀斯特地区,已有研究分析土地利用方式[10-11]㊁石漠化强度[12]㊁母质类型[13]㊁岩层倾向[14]㊁植物多样性[15]㊁地形㊁人类耕作[16]㊁施肥和灌溉等[17]措施对土壤理化性质的影响㊂地形因素直接影响地表径流的再分配,地表径流在坡面块石出露的影响下,改变径流的产流面积和路径,从而间接影响土壤理化性质及侵蚀过程[18-19]㊂陈磊等[20]研究发现,喀斯特坡面块石上下不同部位土壤含水量有显著差异,因此,块石出露及其形状对土壤水分入渗具有显著影响[21]㊂土壤中物质运移和养分的迁移转化受土壤含水量影响明显,土壤含水量越高,保墒时间越长,促进土壤中物质的淋溶,进而改变和影响土壤的理化性质㊂然而,在喀斯特坡耕地中有块石出露的情况下,关于土壤理化性质在不同部位是否存在空间变异的研究甚少㊂鉴于此,通过对比分析同一喀斯特坡面4个块石出露的农地中土壤理化性质的空间差异,同时,将无块石出露的农地作为对照,揭示块石出露坡耕地中不同部位和深度土壤理化性质的空间变化特征,为土壤侵蚀和水土保持工作提供科学借鉴㊂1材料和方法1.1研究区概况研究区位于贵州省遵义市浒洋水小流域(106ʎ38'39ᵡE,27ʎ35'44ᵡN),该流域是贵州省重要的水土保持监测站㊂位于黔北喀斯特高原区,平均海拔1012.7 m,流域面积约20.9k m2㊂气候类型属于典型的亚热带湿润季风气候,年均气温14.6ħ,年降水量1024m m,降水主要集中在5 8月,降水类型主要以短历时强降雨为主㊂坡面地形特征主要是短陡坡,坡度范围1ʎ~ 18ʎ㊂坡面土壤类型为酸性黄壤,黏粒和粉粒含量较高㊂目前,主要的土地利用类型为耕地㊁林地㊁草地㊂玉米(Z e am a y s L.)㊁大豆(G l y c i n em a x L.)和油菜籽(B r a s s i-c a c a m p e s t r i s L.)是每年轮换的主要耕种作物㊂1.2供试材料2022年4 5月,对坡面农地中的主要耕作物和块石出露的情况进行详细的实地调查,5月2 7日进行土壤样品采集,期间无大雨和暴雨发生㊂为减小坡位㊁土地利用及降雨的空间差异对试验结果的影响,所选的5个样地均在坡中位置,并种植相同作物㊂选择4个典型的并伴随不同形状块石天然出露的玉米坡耕地,同时选择1个无块石出露的玉米坡耕地作为对照㊂基于调查发现,坡面的农地均为不连续的块状坡耕地,坡长约为10m㊂因此,在4个块石出露的坡耕地中布设长㊁宽分别为12,10m的样方,平均坡度范围为10ʎ~20ʎ,块石出露样地的具体信息见表1㊂在每个样方框内选择3个空间位置,上部㊁中部和下部,并在这3个空间位置上分别以条带式进行采样,每个条带上有5个采样点,每个采样点分为上(0 10c m)和下(10 20c m)2个土层采样(图1),每2个采样点之间间隔3m,块石出露样地共采集120个土样㊂在对照组中,以条带式采样,每个采样点分为上(0 10c m)和下(10 20c m)2个土层采样,每2个采样点之间间隔2m,对照组共采集20个土样㊂同时,用环刀共采集140个土样测量土壤容重㊂最后,在每1个块石出露的样方框内测量块石的数量㊁坡面的坡度㊁每1块块石的面积和高度㊂表1块石出露样地具体信息样地坡位土地利用块石数量坡度/(ʎ)块石出露率/%块石出露高度/c m K14918.1823.2928.10K23315.4721.3623.15K3坡中玉米2311.9125.0735.30K43113.0821.3026.71对照组013.2100922第6期陈磊等:块石出露对喀斯特坡耕地土壤理化性质的影响图1 坡面块石出露坡耕地土壤采样示意1.3 土壤理化性质测定土壤理化性质测定均在北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室进行,利用环刀法[22]测定土壤容重㊂所有土壤样品风干研磨,部分过2m m 尼龙筛,取0.2g 土放入50m L 烧杯,加入10m L10%H 2O 2,水浴加热充分反映去除样品中的有机质,然后加入2滴10%的H C l 去除碳酸盐,向烧杯中加入纯水并静置12h 以上,抽出上清液,重复3次,洗酸至p H 低于7,然后加入六偏磷酸钠后用手轻轻摇晃烧杯使土壤颗粒充分分散,最后用超高速智能粒度分析仪(M a s t e r s i z e r 3000)测定土壤粒度㊂土壤粒径分级采用美国制分级标准[23]方法,分为黏粒(0~2μm )㊁粉粒(2~50μm )和砂粒(50~2000μm )㊂其余每个土样过0.15m m 尼龙筛,每个土样用锡舟包裹80m g 左右,并用C N802碳氮元素分析仪(V e l p ,意大利)通过燃烧法[22]测定全碳㊁全氮㊂每个土样称取0.1g 加入消解灌,并加入2m L 氢氟酸㊁1m L 高氯酸和3m L 硝酸,使用微波消解萃取系统对土壤消解,消解完成后,将消解罐转移到赶酸板上,180ħ下赶酸至近一滴,然后倒入50m L 离心管中,加入25g 纯水,最后在电感耦合等离子体发射光谱仪上测定全磷㊁全钾和有效钾㊂有效磷首先通过浓盐酸和浓硫酸双酸浸提,然后采用钼锑抗比色法[22]测定㊂1.4 数据处理块石出露坡耕地和对照组土壤理化性质的空间变异性,采用单因素方差(O n e -w a y A N O V A )分析和L S D 多重比较,皮尔逊相关分析用于计算块石出露特征和土壤理化性质之间的关系㊂描述性统计包括K -S 正态分布检验㊁最小值㊁最大值㊁平均值㊁标准差(S D )和变异系数(C V )等㊂C V 用来反映土壤理化性质的空间变异性特征,当C Vɤ10%时,变异性为弱;当10%<C V <100%时,变异性为中等;当C Vȡ100%时,变异性为强㊂所有统计分析均使用I M BS P S S26㊁M i c r o s o f tE x c e l 2019和O r i gi nP r o 2023软件进行㊂2 结果与分析2.1 块石出露坡面土壤物理性质空间变异在不同块石出露的农地中,各土层之间的土壤容重和粒度与对照组存在显著差异㊂对照组土壤容重明显大于块石出露的农地,随着土层深度加深,容重均变大(图2a )㊂土壤容重在4个块石出露的农地中变化范围为0.87~1.42g /c m 3,在对照组中的变化范围为1.18~1.50g /c m 3(表2)㊂土壤容重的空间变异性为K 1>K 3>对照>K 2>K 4,总体上表现为弱变异,块石出露农地(9.18%)>对照(8.15%)㊂由图2可知,在10 20c m 土层,对照组中黏粒含量显著低于块石出露的农地,而粉粒和砂粒含量显著高于块石出露的农地㊂对于块石出露农地,黏粒和粉粒含量随土壤深度增加而增多,砂粒含量则减少,且在4个块石出露的农地中,粉粒含量在土层间无显著差异,而黏粒和砂粒则存在显著差异㊂由土壤物理特征描述性统计(表2)可知,在4个块石出露农地中,黏032水土保持学报 第37卷粒变化为25.70%~41.80%,在对照组中的变化为20.94%~28.37%,黏粒空间变异性均高于对照组,均值表现为弱变异(9.30%),对照组为弱变异(7.89%)㊂4个块石出露农地中,粉粒的变化为38.11%~51.60%,在对照组中的变化为46.92%~52.79%㊂粉粒空间变异性均高于对照组,均值表现为弱变异(4.74%),对照组为弱变异(3.14%)㊂砂粒在4个块石出露的农地中变化为13.76%~27.54%,在对照组中的变化为19.91%~32.14%,均值表现为中等变异11.02%,对照组为中等变异13.05%㊂注:不同小写字母表示块石出露地和对照组土层之间差异显著(p <0.05)㊂下同㊂图2 块石出露坡面土壤物理性质空间变异表2 块石出露坡面土壤物理性质描述性统计特征物理指标样地最小值最大值平均值ʃ标准偏差S DC V /%变异性K 10.871.421.15ʃ0.14c 0.1412.24中等K 21.061.411.23ʃ0.09b 0.097.51弱容重/(g㊃c m -3)K 30.911.401.18ʃ0.13b c 0.1310.91中等K 41.021.281.15ʃ0.07c0.076.06弱对照1.181.501.34ʃ0.11a0.118.15弱K 128.9740.0834.69ʃ2.97a2.978.55弱K 228.8241.2232.20ʃ2.78b c 2.788.63弱黏粒/%K 325.7041.8033.42ʃ3.24a b 3.249.68弱K 426.2640.1830.74ʃ3.17c 3.1710.32中等对照20.9428.3725.86ʃ2.04d2.047.89弱K 140.3950.0646.51ʃ1.95b 1.954.19弱K 242.9649.2046.42ʃ1.54b 1.543.31弱粉粒/%K 338.1151.6045.21ʃ2.72b 2.726.01弱K 438.8849.2045.84ʃ2.50b 2.505.46弱对照46.9252.7950.29ʃ1.58a 1.583.14弱K 113.7624.1818.60ʃ2.51c2.5113.49中等K 214.4526.6121.02ʃ2.26b 2.2610.74中等砂粒/%K 316.7723.6421.02ʃ1.59b 1.597.55弱K 414.9727.5422.90ʃ2.81a 2.8112.28中等对照19.9132.1423.54ʃ3.07a3.0713.05中等2.2 块石出露坡面土壤化学性质空间变异在不同块石出露的农地中,各土层间的C ㊁N ㊁P ㊁K 存在显著差异(图3)㊂全碳㊁全氮㊁全钾和速效钾132第6期 陈磊等:块石出露对喀斯特坡耕地土壤理化性质的影响含量在块石出露的农地中显著高于对照组,而全磷和有效磷含量显著低于对照组㊂表明块石出露增加农地的全碳㊁全氮㊁全钾和速效钾含量㊂除全钾之外,全碳㊁全氮㊁全磷㊁有效磷和速效钾含量均随着土层加深而减少㊂由土壤化学特征描述性统计(表3)可知,在4个块石出露的农地中,土壤C ㊁N ㊁P ㊁K 的空间变异与对照组存在显著差异㊂全碳的变化为9.82~23.13g /k g,在对照组中的变化为10.85~16.93g /k g ,全碳空间变异性均高于对照组,均值表现为中等变异17.33%,对照组为中等变异(11.09%)㊂全氮的变化为0.94~2.15g /k g ,在对照组中的变化为0.98~1.29g /k g ,全氮空间变异性均高于对照组,均值表现为中等变异(16.60%),对照组为弱变异(7.62%)㊂全磷的变化为0.65~2.93g /k g ,在对照组中的变化为1.43~2.17g /k g,全磷空间变异性均高于对照组,均值表现为中等变异(22.02%),对照组为中等变异(10.43%)㊂全钾的变化为7.38~20.35g /k g ,在对照组中的变化为8.38~10.19g /k g,全钾空间变异性均高于对照组,均值表现为中等变异(11.87%),对照组为弱变异(6.41%)㊂有效磷的变化为1.44~2.63m g /k g ,在对照组中的变化为1.69~2.30m g /k g,有效磷空间变异性,均值表现为中等变异(12.47%),对照组为弱变异(9.35%)㊂速效钾的变化为7.35~106.02m g /k g ,在对照组中的变化为9.17~38.92m g /k g,速效钾空间变异性,均值表现为中等变异(48.92%),对照组为中等变异(42.25%)㊂图3 块石出露坡面土壤化学性质空间变异2.3 块石出露坡面土壤理化性质的关系由4个块石出露农地和对照组土壤理化性质的相关性分析(图4)可知,在K 1和K 2中,土壤容重与全碳㊁全氮㊁全磷㊁有效磷和速效钾之间呈显著负相关㊂在K 3和K 4中,容重与粉粒呈显著正相关,与速效钾呈显著负相关㊂对照组中,土壤容重与其他理化性质的相关性则不强㊂在K 1㊁K 2和K 3中,黏粒与粉粒,黏粒与砂粒之间呈显著负相关㊂在K 2和K 3中,黏粒和全碳之间呈显著负相关㊂块石出露的农地中,土壤容重㊁黏粒㊁粉粒与其他土壤理化性质的之间的关系总体上呈负相关,且相关性在块石出露的农地中比对照组更显著㊂砂粒与黏粒之间呈显著负相关,与其他土壤化学性质之间总体上呈正相关㊂块石出露的农地中,全碳与全氮㊁全磷㊁有效磷㊁速效钾之间,全氮与速效钾之间,全磷与有效磷之间,均为显著正相关㊂232水土保持学报 第37卷表3 块石出露坡面土壤化学性质描述性统计特征物理指标样地最小值最大值平均值ʃ标准偏差S DC V /%变异性K 19.8220.3415.07ʃ2.21a b 2.2121.29中等K 210.6622.4416.54ʃ2.78a 2.7816.80中等全碳/(g ㊃k g -1)K 310.6718.8613.87ʃ1.92b 1.9213.85中等K 410.2323.1315.47ʃ2.69a b 2.6917.39中等对照10.8516.9314.45ʃ1.60b 1.6011.09中等K 10.941.841.36ʃ0.30a b 0.3022.06中等K 20.982.151.47ʃ0.24a0.2416.32中等全氮/(g ㊃k g -1)K 31.001.641.27ʃ0.16b c 0.1612.38中等K 40.971.941.29ʃ0.20b 0.2015.65中等对照0.981.291.13ʃ0.09c 0.097.62弱K 10.661.551.08ʃ0.23d 0.2321.57中等K 20.652.281.43ʃ0.31c 0.3121.56中等全磷/(g ㊃k g -1)K 30.872.281.55ʃ0.35b c 0.3522.37中等K 41.092.932.02ʃ0.46a 0.4622.56中等对照1.432.171.76ʃ0.18b0.1810.43中等K 114.1620.3517.04ʃ1.72a 1.7210.07中等K 28.5013.7611.10ʃ1.36b 1.3612.29中等全钾/(g ㊃k g -1)K 37.3812.259.55ʃ1.22c 1.2212.76中等K 48.1313.5210.76ʃ1.33b 1.3312.34中等对照8.3810.199.25ʃ0.59c 0.596.41弱K 11.441.841.57ʃ0.11b 0.116.78弱K 21.462.631.83ʃ0.30a 0.3016.41中等有效磷/(m g ㊃k g -1)K 31.442.341.65ʃ0.18b0.1810.93中等K 41.462.491.91ʃ0.30a 0.3015.76中等对照1.692.301.92ʃ0.18a 0.189.35弱K 113.9575.8235.27ʃ18.73a 18.7353.09中等K 213.0585.5937.18ʃ19.31a 19.3151.94中等速效钾/(m g ㊃k g -1)K 37.3543.7021.17ʃ8.59b 8.5940.60中等K 410.75106.0239.82ʃ19.93a19.9350.04中等对照9.1738.9217.67ʃ7.47b 7.4742.25中等2.4 块石出露特征与空间变异的关系对4个块石出露农地的块石出露数量㊁出露坡度㊁出露比率㊁出露高度与土壤物理性质的空间变异系数进行拟合(图5)发现,土壤容重空间变异性随4个块石出露特征的增大而变小,块石出露比率与土壤容重拟合最好㊂黏粒和粉粒的空间变异性,随块石出露数量和出露坡度的增大而减小,随着出露高度的增加而变大,而砂粒的空间变异性则恰好相反㊂块石出露率与黏粒空间变异性没有关系,块石出露率越大,粉粒的空间变异性越大,而砂粒的空间变异性则越小㊂对4个块石出露农地的块石出露数量㊁出露坡度㊁出露比率㊁出露高度与土壤化学性质的空间变异系数进行拟合(图6)发现,全碳和全氮㊁全磷和全钾空间变异性,均随块石出露特征变化趋势相似㊂块石出露数量越多㊁出露坡度越大,全碳㊁全氮和速效钾的空间变异性越大,而全磷㊁全钾和有效磷的空间变异性则越小㊂块石出露率的变化与全碳㊁全氮㊁全磷和全钾空间变异性基本没关系,而块石出露率增加能降低有效磷和速效钾的空间变异性㊂块石出露高度的增加则降低全碳㊁全氮㊁有效磷和速效钾的空间变异性,但也增加全磷的空间变异性,与全钾的空间变异则无关㊂3 讨论3.1 块石出露对土壤物理性质的影响块石出露在调节土壤渗透性方面扮演着重要角色[21],通过调节土壤水分从而进一步影响土壤容重㊂块石出露的农地在同一土层其土壤容重显著低于对照组,意味着块石出露的农地土壤更疏松,渗透性和抗蚀性强㊂块石出露的农地中,其土壤容重的空间变异性(9.18%)大于对照(8.15%),可能是地表径流从上部向下部运移的过程中,受块石出露的影响,导致泥沙的沉积在空间分布上不均匀而引起的㊂此外,土壤容重还受生物过程㊁结皮发育㊁植物和作物生长㊁根系发育㊁动物和微生物活动等综合作用的影响[24]㊂332第6期 陈磊等:块石出露对喀斯特坡耕地土壤理化性质的影响注:B D㊁C L㊁S I㊁T C㊁T N㊁T P㊁T K㊁A P和A K分别表示土壤容重㊁黏粒㊁粉粒㊁砂粒㊁全碳㊁全氮㊁全磷㊁全钾㊁有效磷和速效钾;*表示pɤ0.05,**表示pɤ0.01,***表示pɤ0.001㊂图4块石出露坡面土壤理化性质的相关性图5块石出露特征与土壤物理性质的拟合土壤颗粒是土壤物理性质的固有组成部分,它通过影响饱和导水率和平均质量直径而间接影响土壤侵蚀[6]㊂本研究中,土壤粒径在4个块石出露的农地和对照组中存在显著差异㊂块石出露通过干扰地表径流过程,从而影响不同空间位置土壤粒径分布,由于坡中位置土壤侵蚀严重,黏粒和粉粒含量随径流在中部空间位置流失[25]㊂因此,在块石出露的农地中,黏粒和粉粒含量随空间位置下降呈先减后增趋势,然而砂粒的变化趋势则恰好相反㊂与H a r u n a[26]和L i u 等[27]研究结果相似㊂块石出露农地中,其黏粒含量432水土保持学报第37卷显著高于对照组,而粉粒和砂粒含量则显著低于对照组,表明在地表径流和泥沙运移的过程中,块石的出露可以拦截更多的黏粒沉积㊂由于径流优先输送细微颗粒,黏粒和粉粒在空间上更容易被搬运堆积㊂因此,块石出露农地中,黏粒和粉粒的空间变异性高于对照,而砂粒的空间变异性低于对照㊂表明块石出露对农地中土壤容重㊁黏粒㊁粉粒㊁砂粒含量具有显著影响㊂通过土壤质地的空间差异可以去反推土壤侵蚀状况,如果表层侵蚀严重,则表层和底层之间的空间差异性则越大㊂图6块石出露特征与土壤化学性质的拟合3.2块石出露对土壤化学性质的影响喀斯特坡面出露的块石在承接降雨的过程中容易形成岩面流,并携带岩面无机或有机物质输送至块石周围,造成块石周围农地的土壤养分变化存在差异㊂杨威等[28]研究表明,块石出露的形状对块石周围不同距离处土壤的氮磷淋溶具有重要影响㊂与对照组相比,块石出露农地中全碳㊁全氮㊁全钾和速效钾的含量显著更高,可能因为块石的出露改变地形的条件,从而改变径流的路径,减少水土流失带走的C㊁N和K含量,因而使块石出露的农地中C㊁N和K流失较少㊂对照组全磷和有效磷含量显著增高,可能因为外源磷肥的施用增加土壤的P含量㊂土壤C和P以颗粒态流失为主,N以溶解态流失为主[29],不同的流失形态以及块石出露,导致土壤C㊁N 和P的流失存在差异,也解释在块石出露的农地和对照组中C㊁N和P存在空间变异的原因㊂在块石出露农地和对照组中,土壤全碳㊁全氮㊁全磷㊁有效磷和速效钾含量在0 10c m土层深度显著高于10 20c m土层,与杜映妮等[30]研究结果类似,是由于表层土壤更易受外界自然和人为因素干扰,植物枯枝落叶形成的腐殖质以及施肥为表层土壤提供丰富的C㊁N㊁P㊁K来源,因此表聚性特征明显[31]㊂土壤水分的入渗可使C㊁N㊁P㊁K向下迁移,但其扩散能力在垂向迁移的过程中随土层深度的增加而减小,因此,下层土壤C㊁N㊁P㊁K含量较低㊂全钾含量在K1和K2处理下表现为表层与底层差异性较小,且表层<底层,可能是连作重茬导致的表层土壤全钾含量下降㊂3.3块石出露特征对土壤理化性质的影响伴随着大量不规则块石出露的短陡坡是中国西532第6期陈磊等:块石出露对喀斯特坡耕地土壤理化性质的影响南喀斯特坡面独特的地貌特征,加上丰富的降水,喀斯特坡面产流活动和次数频繁多发[32]㊂不同块石出露的高度㊁面积㊁坡度㊁耕作活动和微气候环境都可能影响表层土壤的粒径分布[33]㊂W i j d e n e s等[34]提出,土壤中大量的岩石碎块能降低土壤侵蚀并促进入渗,保持粗糙的地表可能是防止荒漠化的重要策略;H l a vá㊅c i k o vá等[35]发现,岩石碎屑的形状和位置对石质土的饱和导水率具有很大影响,土壤水分是影响容重和溶质迁移的重要因子㊂块石出露的特征对坡面产流产沙产生重要影响,从而引起土壤理化性质的空间变异㊂本研究中,块石出露特征对土壤理化性质空间变异性的影响主要体现为块石出露数量越多㊁出露坡度越大,容重㊁砂粒㊁全碳㊁全氮和速效钾的空间变异性越大,而黏粒㊁粉粒㊁全磷㊁全钾和有效磷的空间变异性则越小;块石出露率越大,黏粒㊁全碳㊁全氮㊁全磷和全钾的空间变异性基本不变,砂粒㊁有效磷和速效钾的空间变异性越小,容重㊁粉粒的空间变异性越大;块石出露高度越高,砂粒㊁全碳㊁全氮㊁有效磷和速效钾的空间变异性越小,容重㊁黏粒㊁粉粒和全磷的空间变异性越大,全钾的空间变异则基本不变㊂通过块石出露特征与土壤理化性质的相关性分析(表4)发现,块石出露坡度与块石出露率㊁块石出露高度㊁砂粒㊁全磷和有效磷为显著负相关,与块石出露数量㊁黏粒㊁粉粒㊁全氮㊁全钾㊁速效钾呈显著正相关㊂块石出露率越高,则块石出露高度与黏粒含量越大㊂除黏粒外,总体上,块石出露率与块石出露高度与其他土壤理化性质呈显著负相关㊂块石出露数量与黏粒㊁粉粒㊁全钾㊁速效钾呈显著正相关,与砂粒㊁全磷㊁有效磷呈显著负相关㊂块石出露特征与土壤理化性质的相关性表现为块石出露坡度>块石出露数量>块石出露率>块石出露高度㊂表4块石出露特征与土壤理化性质的相关性项目块石出露坡度块石出露率块石出露高度块石出露数量块石出露坡度1.000-0.221*-0.509**0.959**块石出露率-0.221*10.930**-0.199*块石出露高度-0.509**0.930**1-0.420**块石出露数量0.959**-0.199*-0.420**1容重-0.027-0.070-0.109-0.109黏粒0.241**0.302**0.1750.225*粉粒0.211*-0.135-0.188*0.193*砂粒-0.433**-0.234**-0.051-0.403**全碳0.142-0.308**-0.334**0.098全氮0.199*-0.178-0.263**0.123全磷-0.545**-0.257**-0.002-0.465**全钾0.831**0.004-0.203*0.882**有效磷-0.209*-0.402**-0.280**-0.209*速效钾0.187*-0.364**-0.355**0.200*注:*表示显著相关(p<0.05),**表示极显著相关(p<0.01)㊂4结论(1)块石出露农地中,土壤容重㊁黏粒㊁粉粒和砂粒的变化分别为0.87~1.42g/c m3,25.70%~41.80%, 38.11%~51.60%,13.76%~27.54%,土壤容重㊁黏粒和粉粒的空间变异性均为弱且高于对照,砂粒的空间变异性为中等且低于对照㊂(2)块石出露农地中,土壤全碳㊁全氮㊁全磷㊁全钾的变化分别为9.82~23.13,0.94~2.15,0.65~2.93, 7.38~20.35g/k g,有效磷㊁速效钾的变化分别为1.44~ 2.63,7.35~106.02m g/k g,空间变异性均为中等且高于对照㊂(3)块石出露农地中,土壤容重㊁黏粒㊁粉粒与其他土壤理化性质间总体上呈负相关,且相关性在块石出露的农地中比对照组更显著㊂砂粒与黏粒之间呈显著负相关,与其他土壤化学性质间总体上呈正相关㊂(4)块石出露数量㊁出露坡度㊁出露比率和出露高度,对土壤理化性质的影响具有复杂性,土壤理化性质的空间变异随块石出露特征不同而存在差异性㊂参考文献:[1] G o l d s c h e i d e rN,C h e nZ,A u l e rAS,e t a l.G l o b a l d i s t r i b u-t i o no fc a r b o n a t er o c k sa n dk a r s tw a t e rr e s o u r c e s[J].H y d r o g e o l o g y J o u r n a l,2020,28(5):1661-1677.[2] Y a nYJ,D a iQ H,W a n g XD,e t a l.R e s p o n s e o f s h a l-l o wk a r s t f i s s u r e s o i l q u a l i t y t o s e c o n d a r y s u c c e s s i o n i n ad e g r a d e dk a r s t a r e ao fs o u t h w e s t e r nC h i n a[J].G e o d e r-m a,2019,348:76-85.[3]J i a n g ZC,L i a nY Q,Q i nX Q.R o c k y d e s e r t i f i c a t i o n i nS o u t h w e s tC h i n a:I m p a c t 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t o r s i n r o l l i n g h i l l r e g i o n s o fn o r t h e a s tC h i n a[J].C a t e n a,2022,217:e106475. 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石漠化问题的研究综述
132020年04期 （2月上旬）经济管理摘要：石漠化是突出的生态环境问题，而且已经在很大程度上阻碍了我国南方地区经济社会的可持续发展。
本篇文章梳理了近十年以来我国一些学者的主要观点，以便为将来的相关研究提供思路。
关键词：石漠化；生态环境；经济社会；可持续发展引言石漠化是目前阻碍我国南方地区经济社会实现深入发展的“拦路虎”之一。
因此，认真研究石漠化问题至关重要。
迄今为止，我国学者主要从以下几个层面进行分析。
一、从石漠化概念的层面进行考察王德炉，朱守谦，黄宝龙(2004)[1]认为：石漠化与荒漠化的关联度比较高，都是自然环境与人类活动共同造成的后果。
并且，石漠化是专门针对我国南方，气候比较湿润的区域。
当碳酸盐发育的喀斯特生态环境变得日益不稳固的时候，再加上人为破坏植被等，造成水土流失严重，生产力减小，大面积的基岩露在地表上(或者说是砾石堆积)，从而表现出趋同于荒漠的土地退化现象。
屠玉麟(2000)认为：石质荒漠化与喀斯特地貌密切相关，由于人类活动所带来的负面影响，从而出现了基岩大量露出、土壤受到严重损害、生产力大幅度减小等土地退化现象。
张殿发，王世杰，周德全等(2001)[2]认为：石漠化与亚热带地区的岩溶地貌有关，其也会导致如屠玉麟(2000)等所述的结果。
周政贤等(2002)认为：喀斯特地貌区的石漠化，才是石漠化的主要组成部分。
在水热因子和有利于森林发展的条件之下，喀斯特地貌当中的碳酸盐类岩层及其自然的植被生态系统，由于不断受到人类活动的负面影响，从而造成了土地的使用方向发生变化，本来已经脆弱的生态系统更加脆弱，受到化学风化的各类岩层裸露面积更大。
在这当中，纯质灰岩地区形成了被稀疏的藤刺灌丛所笼罩的石海，而白云质灰岩地区则形成了被稀疏的植被所笼罩的坟丘式荒原。
这与干旱、少雨的荒漠化地区的土地退化现象比较相似。
可见，以上这些学者对于石漠化所导致的结果，认识比较趋同。
二、从石漠化变化趋势的层面进行考察左太安，刁承泰，苏维词，孙秀锋，官冬杰(2014)认为：(1)石漠化的防治形势仍然比较严峻；(2)石漠化的演变方式，由“重”至“轻”依次为：渐变式、跳跃式、返变式；(3)石漠化的演变趋势是好转与恶化并存；(4)非石漠化与石漠化之间的“互动”比较“活跃”；(5)中度石漠化的综合速率是最大的，同时，轻度石漠化与潜在石漠化是其主要的源头；(6)石漠化的演变与生态建设、经济社会发展等有关。
贵州喀斯特生态脆弱区植被退化对土壤质量的影响及生态环境评价
安 徽农 业科 学 ，ｏｒａｏ Ａ ｈｉ ｓ１ ｃ．０８３ （）３５ —３５ Ｊｕ￣Ｊ ｆ ｎｕ Ａ ｒ ｉ２０ ，６９ ：８０ ８２ ．Ｓ
责任编辑
方媛
责任 校 对
方 媛
贵 州 喀 斯 Байду номын сангаас 生 态 脆 弱 区 植 被 退 化 对 土 壤 质 量 的 影 响 及 生 态 环 境 评 价
ｃ ｎｉ ｍ ｅ ｔ ｄ ｅａ ａ ｄ ［ ｅ ｌ ｔ 山 ｅ ｔｎｄ ｒ ａ ｏ ｎＫ ｒ ， ｎ ｐ ｌ ， ｅ ｕ ｉ ｔｏ ｔ ｔｏ ｇ ｉ ｍ ｔｒ Ｎ ＰａｄＫ ａ ｅ ｒ ｎｎ ＷＳ ｖ ｕ ｔ ． Ｒ ｓ ｔ ｝ ｅ ｅ ｔ ｉ ｇ ｄ ｔｎ／ ａ ｔ ｅ ｏ ， Ｈ ｖ ｕ 山 ｔ ｎ ｃｎ ｎ ｏ ａ ｃ ａｅ， ， ｌ ｖｏ ＇ ｌ ｅ ｕ ］ ｌ ｖ ａｏ ｅ ａ ｉ ｓｒ ｇ ａｅ ｎ ｒ ｅ ｓ ｆｒ ｎ ｔ ｅ ｎ
戴礼洪， 立 周莉 （业 环 保 科 监 所天 ３１） 闰 金， 农 部 境 护 研 测 ，津０９ ０１
摘要 ［ 目的 ］ 探讨植被 系统退化 过程 中土壤 质量的 变化 及其对 生 态环境 的影 响。［ 法］ 贵 州花 江喀 斯特 地 区 ， 照植被 退化 程度 方 在 按 的不 同， 对森林 、 灌丛 、 荒草地 ３ 种类型 分别进行采样 ， 筛选适合 的土壤质 量指标对 生态环境 影响进行 评价 。［ 结果 ］随着喀斯 特地 区植 被的 退化 ， 土壤 ｐ Ｈ值 、 机质 、 磷 、 养分含量 出现不 同程 度的 下降 ， 有 氮、 钾 土壤 毛 管孔度 降低 ， 土壤 容重增 加 ， 土壤 水分含 量逐 渐减 少， 土 壤 环境 向旱生 、 贫瘠 方向演 变。以喀斯特植被 演 变过程 中土壤有机 质 、 有效 氮 、 、 磷 钾养 分、 土壤物理 性质等指 标 定量评 判 土壤 质量 退化 对 生态环 境的影响程 度 ， 类分析 结果表 明 ， 聚 对生 态环境 的影响 大致分为 ３个等 级 。［ 结论 ］ 被退化 度越 高， 植 土壤质 量退化 严 重 ， 生 对
贵州省喀斯特山区生态环境脆弱性研究
部和 － 部 一 般 ５ ０～ ７ ０ １０ ｎ 个 ４ 达 到 １ Ｅ ０ ０ ｍ／０ ｋ ； 司 １０ ｍ ／０ ｋ 地 面 坡 度 小 于 ｌ 。 土 地 占总 面 积 ０ ０ １０ ｍ 。 Ｏ的
由于 长 期 经 受 强 烈 的 内 外 营 力 作 用 ， 州 高 原 贵 的 地 形 切 割 度 和 地 面 坡 度 都 比 较 大 。其 中 水 平 切 割
入的研 究 Ｊ本 文 侧 重 对 其 成 因机 制 进 行 探讨 ， ， 以 便 为退 化喀 斯 特生 态系统 的恢复 和 重建提 供理 论依 据和 决策参 考
的独特地 貌形 态 。 贵州 高 原 地表 的切 割 深 度较 大
加 之 岩 性 和 地 质 构 造 等 因 素 的 影 响 ， 貌 类 型 极 其 地
谷阶地等 均有 盆 河 分 布 ， 中 山地 占 ７ ．７ ， 陵 占 １ ． ８ 台地 占 其 ９７ ％ 丘 ８ Ｏ ％， ０２ ％， 原仅 占 １８ ％ １ ．７ 平 ．８ 。
维普资讯
第 ｌ ８卷
第 １期
地 理 学 与 国 土 研 究
Ｇｅ ｇ ａ ｈ ｎ ｒ ｔ ｆ 【 ｓ ￣ｃ ＜ ｒ ｐ ｙ ａ ｄ Ｔｅ ｆ ｏ ａ Ｒｅ ｅ ｈ ￣ ｉ ｉ
Ｖｏ ８ Ｎｏ １ 【１ ．
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２０ ０２年 ２月
贵 州 省 喀斯特 山 区生态环 境 脆 弱性 研 究
张 殿 发， 世 杰， 瑞 玲 王 李
（ 中国 科 学 院 地 球 化学 研 究 所 ， 环境 地 球 化 学 国 家 重 点 宴验 室 ， 贵州 贵 阳 ５ ０ ０ ） ５０ ２
摘要 ： 贵州 省喀斯特山 区生态脆弱 ， 主要表现 为敏 感度高 、 环境容 量低 、 干扰 能力弱和 稳定性差 。地 球 内动 力机 抗 制奠定 了其脆弱的生态环境背景 ， 如地貌类型复 杂 、 酸盐岩广 泛分 布、 碳 山高坡 陡 、 土层薄 而不连续 等。季风 活动 和人 １压力 是唁斯特生态系统扰动的外动力机制 ， 气环流决定 了贵卅ｌ 阴湿多 雨的 气候 特点 ， ２ １ 大 省 为岩溶 发育提供 了重要的侵蚀营力 ； 社会 经济 压力 超过 了其生 态系统 的承载力 ， 加剧 了生 态环境 的恶化 ： 关键 词 ： 喀斯特 ； 生态环境 ； 摸化 ； 石 贵州
贵州省农村地区喀斯特生态环境脆弱性分析及防治措施
在贵州喀斯特 山区， 每形成 ｌ ｃ ｍ 的风化 土层需要 的平均 时间 据 ２ ０ １ ０年 贵 州 省水 土 流 失遥 感 调 查 结 果 显 示 ，全 省 水 土 流 失 面 示 ， 达 ４ ０ ０ ０多年 ， 慢着需要 ８ ５ ０ ０年 。这是贵州喀斯特地区长时期土 积 已达到 ５ ５ ２ ６ ９ ． ４ ｋ ｍ ， 占土地总面积的 ３ １ ． ３ ７ ％， 严重 的水土流失 不仅恶化 了生态环境 ， 也严重制 约着 当地经济社会 的发展 ， 并形 层浅薄和生态环境脆弱 的深层 次原 因。
１ ． ４承灾能力差， 旱涝灾 害频繁 贵州 喀斯特地 区总体 上降水量 不少 ，年均 可达 ｌ １ ０ ０ ａｍ～ ｒ １ ４ ０ ０ ｍ ｍ， 但 由于喀斯特地貌的结构特点 ， 地表 降水极 易通过岩体 缝隙和地下水 系管 网流人地下深 处 ，水 资源很难 被地表植 物吸 收， 导致地面容易出现干旱缺水的现象 。 而另一方面 ， 那些流人地 下的水在通畅 性不佳的地下水 网络 中一遇到 大雨又常 常会 堵在 低洼地带 ， 进而导致洪涝灾 害。 而从近几十年气象资料来看 ， 该地 的早涝灾 害频 率大大高 于气候 条件相 同或相 似的非喀斯特 山区
２贵 州农村 喀斯 特地 区生态 环境 脆弱 的原 因
． １抗 风 蚀 能 力 强 。 成 土 过程 缓 慢 贵州可溶性碳酸盐岩面积非常大 ， 其 出露 面积达 到全省土地 ２ 碳 酸 盐 岩 系 的 一 大 特 点 是 抗 风 蚀 能 力很 强 ，据 相 关 研 究 显 总面积的 ７ ３ ％ｔ ， 属于典型的喀斯特地貌 区 ， 生 态环 境非常脆弱 。
防治 。 制 定 完善 的 生 态环境 建设 和保 护规 划 、 实施 生 态开 发
补 偿机 制 、 控 制人 Ｃ ／ ＇ 的增 速 、 退 耕 还林 还 草 以及 强化 教 育 宣
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收稿日期:2001-11-20; 修订日期:2001-12-12 基金项目:国家“九五”攻关项目(96-920-04-02-02);国家自然科学基金重点项目(49833002);王宽诚博士后研究基金(200012) 作者简介:张殿发(1964-),男,博士后,主要研究方向为农业生态地质环境与可持续发展,已发表论文30多篇。
贵州省喀斯特山区生态环境脆弱性研究张殿发,王世杰,李瑞玲(中国科学院地球化学研究所,环境地球化学国家重点实验室,贵州贵阳550002)摘要:贵州省喀斯特山区生态脆弱,主要表现为敏感度高、环境容量低、抗干扰能力弱和稳定性差。
地球内动力机制奠定了其脆弱的生态环境背景,如地貌类型复杂、碳酸盐岩广泛分布、山高坡陡、土层薄而不连续等。
季风活动和人口压力是喀斯特生态系统扰动的外动力机制,大气环流决定了贵州省阴湿多雨的气候特点,为岩溶发育提供了重要的侵蚀营力;社会经济压力超过了其生态系统的承载力,加剧了生态环境的恶化。
关键词:喀斯特;生态环境;石漠化;贵州中图分类号:X144 文献标识码:A 文章编号:1001-8107(2002)01-0077-03 喀斯特是一种具有特殊的物质、能量、结构和功能的生态系统[1],其特征是生态敏感度高,环境容量低,抗干扰能力弱,稳定性差,森林植被遭受破坏后,极易造成水土流失,基岩裸露,旱涝灾害频繁。
喀斯特地表渗漏性强、保水能力差、土层瘠薄,土地生产能力易于受到干扰而大幅度降低或丧失,其主要原因在于石灰岩成土速率慢[2],地形切割强烈、坡度陡峭、溶蚀和水蚀作用显著,特别受到人为干扰后,植被恢复困难,地表土层遭侵蚀而石漠化。
前人对于喀斯特生态环境脆弱性的特征进行了广泛而深入的研究[3],本文侧重对其成因机制进行探讨,以便为退化喀斯特生态系统的恢复和重建提供理论依据和决策参考。
1 喀斯特山区生态脆弱性的环境背景贵州在大地构造上属扬子准地台范畴,从晚远古代震旦纪到古生代及中生代的第三纪,每一个地质时代的地层都有不同面积和厚度的碳酸盐岩分布和出露,在湿热气候的外力作用下,大部分地区都有不同程度的岩溶发育。
新生代以来自西向东大面积、大幅度掀斜上升,使贵州高原处于我国第二大梯级向第一大梯级的过渡部位,这种高原地势全面而深刻地影响着贵州省生态环境状况。
在地形、地貌上,贵州喀斯特高原表现为高原-峡谷型地貌结构,河流切割深,地面起伏大,地表破碎,从而奠定了贵州喀斯特生态脆弱性与敏感性的环境背景。
第一,碳酸盐岩广布。
贵州高原除黔东南等少数地区外,其余73%的地区均为岩溶地貌,与广西、云南连成一片,被誉为世界“岩溶胜地”。
贵州省85个县(市)中,喀斯特面积比例大于30%的有75个,占全省总县(市)数的88%。
全省喀斯特分布面积13万km 2,碳酸盐岩的总厚度6200～11000m [4]。
第二,山地性显著。
地史上多次造山运动致使贵州省地层褶皱断裂发育,构成了地势高低悬殊的峰林盆地、峰林谷地、峰林洼地、峰丛峡谷交错镶嵌的独特地貌形态。
贵州高原地表的切割深度较大,加之岩性和地质构造等因素的影响,地貌类型极其复杂,高原、平原、山地、丘陵、盆地、河谷阶地等均有分布,其中山地占79177%,丘陵占18108%,台地占0127%,平原仅占1188%[4]。
由于长期经受强烈的内外营力作用,贵州高原的地形切割度和地面坡度都比较大。
其中水平切割密度在西部乌江上游和红水河上游为11～14km/100km 2;在东部、东北部沅江上游20～30km/100km 2;而全省平均17km/100km 2。
垂直切割深度,在中部、东北部300～500m/100km 2;在西部、南部和北部一般500～700m/100km 2;个别可达到1000m/100km 2。
地面坡度小于10°的土地占总面积的14124%,10°～25°的占50169%,>25°的占41107%[4]。
第三,植被覆盖度低。
1638年,徐霞客在《游黔日记》中惊叹“自入贵省,山皆童然无木,而贵阳尤甚”。
可见过去没有大规模采伐森林,喀斯特山区的森林也不多,且以耐旱性、喜钙性、岩生性为特征的藤本刺灌丛、旱生性乔木灌草丛、肉质多浆灌丛等植物群落,即岩溶植被为主。
再加上后来的毁林开荒,植被破坏,贵州高原的植被覆盖度普遍偏低。
根据卫星影像解译,除农业植被占土地总面积的22%外,高覆盖度的仅占15%,中覆盖度的占28%,而低覆盖度的却占35%,这种植被覆盖度,在降水季节较长、降水量较大的喀斯特地区,对于径流调节和固持土壤都很不利。
加之林地多为用材林,树种多为第18卷 第1期2002年2月 地理学与国土研究G eography and Territorial Research Vol.18 No.1Feb.2002松、杉等针叶树;草种多为禾本科草;经济林多为需复垦的油桐等树种,生态系统非常脆弱。
第四,降水充沛、河流落差大。
贵州高原属于中亚热带湿润季风气候地区,降水较丰富。
除西北部边缘的威宁、赫章等地年降水量不足1000mm外,多数地区为1000～1300mm。
而且径流系数全省平均达0154,夏季(5～10月)全省范围内的大雨、暴雨和短历时高强度的暴雨以及连续暴雨都较多,在15°～60°的裸露坡地和植被稀疏的坡耕地上,不论溅蚀、面蚀或细沟侵蚀都很严重。
贵州高原的河川都是山区雨源型,大致以苗岭为分水岭,分属长江流域和珠江流域。
天然落差大,以贵州高原最大的河流乌江为例(全长约1038km),全干流省内天然落差2036m。
其它山区性小河多有落差大、水流急的特点。
贵州高原河川径流的径流深与径流量均比较大,年内分配不均,洪枯流量比达数百至数千,雨季汛期水土流失动力强劲[5]。
2 喀斯特生态环境脆弱性的内动力机制喀斯特生态脆弱性的环境背景主要是由地球内动力机制决定的,如碳酸盐岩和陡峻的地貌特征等。
中元古晚期至志留纪阶段,通过大洋板块俯冲带的向洋迁移,大陆不断向南增生,贵州由濒临陆缘的大洋环境经过活动性大陆边缘逐渐转化为大陆地壳。
泥盆纪至晚三叠世中期,由于扩张作用,陆块发展经历了裂前隆起、地壳拉伸变薄、裂陷、上隆剥蚀、强烈沉陷和消亡等6个时期。
晚三叠世晚期至今则受太平洋板块俯冲和印度洋板块与欧亚板块碰撞的影响,贵州属于滨太平洋活动带的一部分,初期的上升使之结束了全部海相沉积史,进入内陆环境发展阶段,由早期的大型内陆坳陷盆地变为晚期的小型断陷盆地。
2.1 古环境的沧桑巨变形成了分布广泛的碳酸盐岩沉积建造在中元古代至中奥陶世,贵州几乎全为海洋环境,早古生代早期是贵州省地史上最广泛和最大的海侵时期;晚奥陶世至晚三叠世中期,则海水进退频繁,是贵州由海洋向陆地转化的重要时期,出现陆棚台盆型和陆棚-广海型两种特殊的古地理格局;晚三叠世的安源运动,使海水全部退出贵州,完成了由海→陆的转化,之后主要为内陆河、湖环境[6]。
自晚震旦纪到三叠纪晚期,发育了四大套碳酸盐岩沉积建造,碳酸盐岩分布面积15万km2,占全省总面积的7316%。
在垂直分布上,贵州碳酸盐岩总厚度达8500m;碳酸盐岩地层自元古代震旦纪至中生代三叠纪均有出露。
由于碳酸盐岩分布面积广、产出厚度大,从而为贵州省土地石漠化的广泛发育奠定了物质基础。
2.2 新构造运动塑造了陡峻的地貌格局新构造运动对形成贵州省现代地貌格局具有主导作用[7]。
燕山运动塑造了贵州现在地貌轮廓的雏形,喜山运动继承并奠定了贵州现代地貌的基础。
贵州晚近期的构造运动,在新第三纪至早更新世时期是以大面积、大幅度的间歇性隆升为主,曾经历新第三纪中-上新世末期和第四纪早更新世末期等强烈隆升阶段。
其中,早更新世末的隆升运动是地史上具有转折意义的构造运动,这次运动使贵州高原掀斜隆起,进而奠定了境内现代的地貌格局,并进入了乌江峡谷侵蚀阶段。
中更新世以来,地壳运动仍以大面积的间歇性掀斜隆升为主,伴有局部的差异性隆升,但隆升与相对宁静阶段的更替愈来愈频繁,显示近代隆升加剧的趋势。
新构造运动使贵州地势最终由西向东成为三大梯级状。
新构造运动的间歇性,造就了不同时代的夷平面,使各流域范围内从分水岭到河谷区地貌呈梯级状下降,河谷中还普遍出现4～5级阶地,河流出现急流、险滩、跌水、瀑布、裂点、河流袭夺的行迹也很常见。
新构造上升运动再加上溯源侵蚀,使贵州第四纪沉积厚度小、分布零星。
由于控制地貌发育的地质构造极其复杂,新构造运动非常活跃,出露的地层又齐全多样,又由于地史上气候冷暖、干湿变化,使塑造地貌形态的外营力多次变化,而又基本上表现为亚热带湿热气候下强烈的化学风化作用和侵蚀作用,塑造出陡峻、破碎、山地性显著的地貌特征。
3 喀斯特生态环境脆弱性的外动力机制喀斯特生态系统的外部扰动主要来自季风环流和人类活动,其中季风环流决定了贵州省阴湿多雨的气候特点,为岩溶发育提供了重要的侵蚀营力;人类活动是喀斯特生态系统退化最重要的驱动力,贫困迫使人们采用不合理的方式利用自然资源,人口的超载造成人地关系失衡,砍伐森林、陡坡开垦等导致生态环境日益恶化,农业生态系统退化、土地质量变异、承载力降低,最终导致石漠化的发生和扩展。
3.1 季风活动决定了贵州省阴湿多雨的气候特点贵州省位于太平洋季风和印度洋季风交汇影响的边缘地带,加之低纬度的区位和高海拔的地势,冷暖空气常在此交汇,形成静止锋[8]。
雨量充沛的温暖湿润气候为岩溶发育提供了重要的侵蚀营力。
贵州省的地理位置,使影响当地大气环流既具有西风带环流系统的特点,又有亚热带环流系统的特点,南北气流交叉比较频繁而剧烈。
夏季,在东南季风和西南季风影响下,出现较大降水,成为一年中雨量高峰时期;秋季太平洋副热带高压逐渐南撤,北方冷气流逐渐加强,常形成准静止锋并出现气旋波,页87第地理学与国土研究 第18卷形成秋风秋雨的低温阴雨天气;冬季多冷锋过境,也容易致雨,黔西常有静止锋,如遇低槽东移,静止锋移到黔中,就会出现持久的阴雨天气,故贵州出现雨凇这种灾害天气的几率为全国之冠;春季,热带海洋气流开始到达,大气层结构不稳定,如有低槽或低涡过境,引来冷暖平流形成锋区,常带来春雨,加上西藏高压开始活跃,其东北气流与太平洋副热带高压的西南气流在贵州上空也会形成静止锋,产生持续的春寒阴雨天气。
此外,海拔1500m 高空正是多云带之一,贵州大部分地势正处于这一高度,这也是全年多阴雨的一个原因。
这样的大气环流背景使贵州省平均降水日数在170天以上,西部最多达200天以上,最少的南部边缘红水河流域也达150天以上,在国内仅次于川西和台湾东部。
3.2 人口过快增长超过了喀斯特生态环境的承载力贵州省的人口压力已严重超过喀斯特脆弱生态系统的承载能力[9]。
一方面来自大量外来人口的迁入,另一方面是人口净增长率很高。