貴州省盤(pán)縣中南部峰叢洼地石漠化土地利用分布規(guī)律研究

由于人類(lèi)活動(dòng)，貧困巖石景觀的惡化提供了研究巖石生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和阻力的機(jī)會(huì)，并在國(guó)外引起了許多關(guān)注。我國(guó)西南喀斯特山區(qū)的石漠化問(wèn)題已成為制約該地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的核心問(wèn)題之一，也是構(gòu)成我國(guó)西南地區(qū)人口貧窮落后的主要根源之一，嚴(yán)重威脅到人們的生存環(huán)境。現(xiàn)在已明確認(rèn)識(shí)到石漠化是巖溶山區(qū)脆弱生態(tài)系統(tǒng)與人類(lèi)不合理經(jīng)濟(jì)活動(dòng)相互作用而造成的土地退化過(guò)程，土地石漠化以強(qiáng)烈的人類(lèi)活動(dòng)為驅(qū)動(dòng)力。在宏觀尺度上石漠化與巖性具有明顯的相關(guān)性，強(qiáng)度石漠化主要分布在純質(zhì)碳酸鹽巖地區(qū)，并可用植被覆蓋率、土壤侵蝕面積百分比、≥25o坡耕地面積百分比等指標(biāo)評(píng)價(jià)貴州省的石漠化危險(xiǎn)度。小區(qū)域內(nèi)不同土地利用方式下巖溶土壤肥力存在顯著差異，毀林開(kāi)荒導(dǎo)致土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量減少，從而亦導(dǎo)致土壤顆粒有機(jī)碳的加速分解而大量喪失，土壤微生物功能多樣性降低，土地利用方式的變化是對(duì)巖溶次生植被及其種子庫(kù)的主要威脅。但目前對(duì)土地利用方式和植被類(lèi)型與巖溶石漠化的相關(guān)性仍缺乏定量的研究，因此無(wú)法模擬生態(tài)安全條件下的土地利用空間格局，也難以提出生態(tài)安全條件下土地利用方式。目前的工作中往往忽視了不同土地利用方式類(lèi)型和植被類(lèi)型所形成的石漠化土地的生態(tài)功能的差異性，有可能使石漠化治理的工程布局出現(xiàn)失誤，直接影響到治理的整體效果。因此，以貴州省盤(pán)縣典型石漠化地區(qū)為例，探討不同土地利用類(lèi)型的石漠化發(fā)生率，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行石漠化的土地利用成因分類(lèi)。1研究領(lǐng)域的總結(jié)和研究方法1.1區(qū)域地質(zhì)概況貴州省盤(pán)縣地處珠江上游南北盤(pán)江發(fā)源地，巖溶面積2635.98km2，是貴州巖溶面積、石漠化面積較大，程度最嚴(yán)重的幾個(gè)縣之一。研究區(qū)位于盤(pán)縣的中南部(圖1)，包括民主、珠東、馬場(chǎng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的大部，英武、板橋、水塘、大山、老廠等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的小部分，簡(jiǎn)稱(chēng)為珠東區(qū)，土地總面積401.69km2，以碳酸鹽巖分布為主，非碳酸鹽巖占12.4%。海拔1600～2300m，大部分地方海拔1600m，屬典型的巖溶峰叢洼地、脊?fàn)罡咧猩降孛矃^(qū)，土壤以黃壤、山地黃棕壤為主。本區(qū)年降水量1400～1500mm，年平均氣溫13～14oC，≥10oC的積溫4000oC，屬溫和一年二熟連作區(qū)，人口密度大于200人/km2。本區(qū)地表水短缺，耕地資源嚴(yán)重不足，缺乏煤炭資源，社會(huì)經(jīng)濟(jì)落后，屬盤(pán)縣最窮地區(qū)之一。1.2石漠化成因與土地利用類(lèi)型研究區(qū)喀斯特石漠化數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2004年ASTER影像解譯數(shù)據(jù)，石漠化解譯標(biāo)準(zhǔn)主要根據(jù)0.2km2的圖斑中巖石裸露率(%)、0.2km2的圖斑中植被+土被覆蓋率(%)(表1)，并結(jié)合研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖、水文地質(zhì)圖、地形圖、植被圖、土壤圖以及實(shí)地調(diào)查和社會(huì)經(jīng)濟(jì)相關(guān)資料，多圖層疊加分析生成1:50000喀斯特石漠化圖(圖2)。本文所指的喀斯特石漠化不包括非碳酸鹽巖區(qū)的巖石裸露。編制的盤(pán)縣1:50000石漠化圖圖斑數(shù)為58876個(gè)，平均圖斑面積0.07km2，最小圖斑滿(mǎn)足0.2km2的最小圖斑精度要求。利用GPS按點(diǎn)、路徑要素記錄考察的整個(gè)路徑，用數(shù)碼相機(jī)拍攝下典型樣點(diǎn)的石漠化景觀并確定等級(jí)，進(jìn)行照片編號(hào)，在打印的遙感影像上勾畫(huà)出石漠化圖斑，并填寫(xiě)記錄表。采用MAPSOURC軟件，將點(diǎn)、路徑下載，以DXF文件轉(zhuǎn)出，在ARCINFO中利用coversion將DXF文件轉(zhuǎn)為ARC文件，實(shí)現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)與遙感影像疊加。野外抽樣驗(yàn)證的圖斑數(shù)287個(gè)，吻合程度達(dá)90.24%。共劃分了12種土地利用類(lèi)型(圖3)：水田(111)、平壩旱地(121)、坡耕地(122)、有林地(21)、疏林地(22)、灌木林地(23)、覆蓋度>50%的天然草地和改良草地(31)、中密度草地(32)、稀疏草坡(33)、水體(42)、城鎮(zhèn)建設(shè)用地(51)、農(nóng)村居住用地(52)、未利用地(66)。巖石類(lèi)型組合的劃分參見(jiàn)文獻(xiàn)。2結(jié)果分析2.1田間草地分布研究區(qū)不同巖石類(lèi)型中的土地利用分布見(jiàn)表2。碎屑巖中的林地(有林地、疏林地、灌木林地)比例高于碳酸鹽巖中的分布，而難利用地的比例則小于碳酸鹽巖。在巖溶區(qū)，水田、平壩旱地一般分布于峰叢洼地的底部，以連續(xù)性石灰?guī)r、石灰?guī)r與白云巖互層區(qū)的比例較高；坡耕地以石灰?guī)r碎屑巖互層區(qū)的比例最高；在連續(xù)性石灰?guī)r中林地比例最低，中覆蓋度草坡比例最高；難利用的巖石裸露的石旮旯地在連續(xù)性石灰?guī)r、石灰?guī)r夾碎屑巖和石灰?guī)r與白云巖互層分布區(qū)的比例很高。不同巖石類(lèi)型中土地利用分布的差異與各類(lèi)巖石形成的地貌形態(tài)和土被連續(xù)程度有關(guān)。2.2各巖石石漠化情況表3反映了研究區(qū)不同土地利用類(lèi)型的石漠化發(fā)生情況。有林地有1.12%發(fā)生輕度石漠化，疏林地有6.93%發(fā)生輕度石漠化，大部分處于潛在石漠化狀態(tài)，灌叢絕大部分處于輕度石漠化狀態(tài)，且有0.82%發(fā)生強(qiáng)度石漠化；研究區(qū)的草地存在進(jìn)一步石漠化的可能，如中覆蓋度草坡分別有68.22%、16.09%、9.39%發(fā)生中度石漠化、強(qiáng)度石漠化和極強(qiáng)度石漠化；研究區(qū)的難利用地絕大部分處于強(qiáng)度石漠化狀態(tài)和極強(qiáng)度石漠化狀態(tài)；研究區(qū)的坡耕地有11.89%發(fā)生輕度石漠化。為了比較巖性對(duì)土地石漠化的影響，對(duì)各巖石類(lèi)型中不同土地利用的石漠化發(fā)生情況作進(jìn)一步分析。比較表4～表7可以看出，有林地中發(fā)生輕度石漠化、強(qiáng)度石漠化的比例以連續(xù)性石灰?guī)r最高；疏林地、草地發(fā)生石漠化的比例以連續(xù)性石灰?guī)r最高；灌叢發(fā)生輕度石漠化的比例在連續(xù)性石灰?guī)r、石灰?guī)r夾碎屑巖、石灰?guī)r碎屑巖互層中都很高，但中度石漠化和強(qiáng)度石漠化以石灰?guī)r與白云巖互層中最高；在各類(lèi)巖石中，中覆蓋度草坡都發(fā)生中度以上石漠化，難利用地處于強(qiáng)度以上石漠化狀態(tài)；坡耕地中以連續(xù)性石灰?guī)r發(fā)生輕度石漠化的比例最高，其次是石灰?guī)r碎屑巖互層分布區(qū)。2.3石漠化強(qiáng)度及極強(qiáng)度石漠化研究區(qū)石漠化面積占土地總面積的44.05%。輕度石漠化占石漠化總面積36.52%,中度石漠化占石漠化總面積29.91%,強(qiáng)度石漠化占石漠化總面積19.06%,極強(qiáng)度石漠化占石漠化總面積14.51%。其中,有林地、疏林地、灌叢、高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、難利用地、平緩旱地、坡耕地中的石漠化面積分別占石漠化總面積的0.37%、3.38%、28.30%、1.69%、39.35%、22.22%、0.19%、4.50%。3討論3.1石漠化土地的形成巖溶石漠化是巖溶山區(qū)脆弱生態(tài)系統(tǒng)與人類(lèi)不合理經(jīng)濟(jì)活動(dòng)相互作用而造成的土地退化過(guò)程。人為的不合理土地利用表現(xiàn)為加速石漠化，通過(guò)不合理的人為干擾破壞植被，更加突出以加速土壤侵蝕為主的地學(xué)過(guò)程，包括(1)山區(qū)有林地經(jīng)砍伐退化為灌叢草地，進(jìn)一步砍伐退化為荒草坡；(2)山區(qū)有林地經(jīng)毀林開(kāi)荒變成坡耕地，經(jīng)水土流失石漠化；(3)坡耕地經(jīng)水土流失石漠化。研究區(qū)的輕度石漠化中，以灌叢所占的比例最高，坡耕地占11.67%，中度石漠化中，以中覆蓋度草地所占比例最高；強(qiáng)度和極強(qiáng)度石漠化中，以難利用地的石漠化比例最高，說(shuō)明研究區(qū)石漠化土地的形成過(guò)程以第一種方式為主。在喀斯特土地利用中，林地灌叢是人類(lèi)利用的主要對(duì)象，經(jīng)反復(fù)砍伐、持續(xù)開(kāi)墾和放牧，土壤逐漸流失而發(fā)生石漠化。研究區(qū)土地利用類(lèi)型分布，不同土地利用類(lèi)型的石漠化發(fā)生率與巖性存在明顯的相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明石漠化的發(fā)生也受巖性等自然因素的影響。3.2土地景觀+成因模式目前的石漠化現(xiàn)狀調(diào)查和石漠化分類(lèi)評(píng)價(jià)研究中，強(qiáng)調(diào)了根據(jù)巖石裸露現(xiàn)狀進(jìn)行的石漠化程度分級(jí)，而并沒(méi)有考慮到土地利用方式這一主要影響因子，在相當(dāng)程度上忽視了石漠化土地的成因類(lèi)型和不同成因類(lèi)型的石漠化土地的生態(tài)功能的差異性，有可能使石漠化治理的工程布局出現(xiàn)失誤。因此，有研究者提出石漠化土地的景觀+成因的兩級(jí)分類(lèi)模型。根據(jù)本文前述的研究，結(jié)合表2的石漠化強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)研究區(qū)的石漠化土地作了進(jìn)一步的分類(lèi)(圖5)，突出了研究區(qū)的各級(jí)石漠化中，以哪一種土地利用類(lèi)型發(fā)生的石漠化為主。從研究區(qū)的石漠化現(xiàn)狀來(lái)看，坡耕地發(fā)生輕度石漠化，灌叢、疏林地發(fā)生中度石漠化，而強(qiáng)度石漠化只分布于難利用地和中覆蓋度草地覆被類(lèi)型。不同成因類(lèi)型的石漠化土地，植被自然恢復(fù)潛力是不一樣的，石漠化土地成因類(lèi)型與恢復(fù)治理模式密切相關(guān)。因此，在石漠化土地現(xiàn)狀調(diào)查時(shí)有必要考慮石漠化土地的成因類(lèi)型，這對(duì)石漠化土地的綜合防治更有參考價(jià)值。3.3石漠化比例及其變化將研究區(qū)2004年石漠化現(xiàn)狀圖與研究區(qū)1995年、2000年的土地利用現(xiàn)狀圖疊加(圖6、圖7)，進(jìn)一步探討土地利用變化與石漠化的關(guān)系(表8)。從1995年、2000年到2004年，珠東區(qū)疏林地比例分別為20.13%、25.70%、16.70%，但其石漠化比例先增后大幅度下降；灌叢地比例分別為10.47%、10.65%、13.22%，其輕度石漠化比例大幅度增加，中強(qiáng)度石漠化比例也有少量增加；坡耕地的比例分別為22.22%、16.39%、15.79%，其石漠化比例大幅度下降；中覆蓋度草地比例分別為11.73%、12.35%、18.36%，中覆蓋度草地面積增加，其中強(qiáng)度和極強(qiáng)度石漠化比例也有所增加，其原因可能在于草地是喀斯特地區(qū)最容易發(fā)生石漠化的土地類(lèi)型，多屬于旱地棄耕后的地段，自然恢復(fù)困難；難利用地比例分別為14.14%、16.71%、10.12%，其面積總體上在減少，輕、中度的石漠化比例也在減少，說(shuō)明難利用的裸巖地生境嚴(yán)酷，自然恢復(fù)困難。從珠東區(qū)1995年、2000年到2004年的土地利用變化和石漠化現(xiàn)狀來(lái)看，近幾年的退耕和生態(tài)建設(shè)取得了一定效果，但生態(tài)建設(shè)的任務(wù)仍很艱巨，近期應(yīng)人工促進(jìn)疏林地和灌叢地的恢復(fù)，荒草坡和裸巖地則是中遠(yuǎn)期石漠化土地治理工作中的重點(diǎn)。4石漠化土地所占比例及土地利用成因本文依據(jù)野外考察和ASTER影像解譯數(shù)據(jù)定量研究了貴州省盤(pán)縣中南部峰叢洼地典型石漠化地區(qū)不同巖性的土地利用分布規(guī)律和不同土地利用類(lèi)型的石漠化發(fā)生率。結(jié)果表明，研究區(qū)的土地利用類(lèi)型分布，不同土地利用類(lèi)型的石漠化發(fā)生率與巖性存在明顯的相關(guān)關(guān)系，輕度石漠化中，土地覆被以灌叢所占的比例最高，坡耕地占11.67%；中度石漠化中，土地覆被以中覆蓋度草地所占比例最高；強(qiáng)度以上石漠化中，土地覆被以難利用地的石漠化比例最高。根據(jù)上述研究，本文提出研究區(qū)的輕度石漠化應(yīng)分為灌叢輕度石漠化、疏林地輕度石漠化、坡耕地輕度石漠化；中度石漠化應(yīng)分為中覆蓋度草地中度石漠化、疏林地中度石漠化、灌叢中度石漠化；強(qiáng)度、極強(qiáng)度石漠化應(yīng)分為難利用地(極)強(qiáng)度石漠化、中覆蓋度草地(極)強(qiáng)度石漠化?？λ固厥恋氐耐恋乩贸梢?/p>