余 娜,李 姝
(贵州省林业调查规划院,贵州贵阳550003)
全世界喀斯特地貌分布面积约2 200万km2,约占陆地面积的15%,主要集中在低纬度地区,包括中国西南、东南亚、中亚、地中海、南欧、北美东海岸、加勒比、南美西海岸和澳大利亚的边缘地区等。集中连片的喀斯特主要分布在欧洲中南部、北美东部和中国西南地区。欧洲和北美的喀斯特地区,因人口和经济压力相对较轻,生态地质环境问题不是很严重,基本上是一个保护问题。而只有我国西南地区的喀斯特分布面积广,人口压力大,生态环境也最脆弱,且主要集中在滇、黔、桂三省区,有48个民族的1亿人口,集中了全国近1/2的贫困人口,是我国最主要的贫困地区。喀斯特石漠化不仅破坏生态环境,使土地生产力衰减,而且严重影响农、林、牧业生产,甚至危及到人类生存。因此,喀斯特石漠化已经成为制约我国西南地区可持续发展最严重的生态地质环境问题。
1.1 石漠化的概念石漠化是在热带、亚热带的湿润、半湿润气候条件下,由于人类对资源的不合理开发利用,使本已脆弱的喀斯特生态环境出现植被退化、土壤流失、碳酸盐基岩大面积裸露或砾石堆积、土地生产力极度衰退甚至丧失等相应的生境变化,地表在视觉上呈现类似于荒漠的演变过程与结果,是喀斯特地区地质、植被、土壤、降水等自然环境因素和不合理的人类活动综合作用而造成的特有的土地退化的极端形式[1]。从目前状况来看,独特的气候条件和强烈的岩溶化过程为石漠化产生的主要自然原因,而人类对生态的破坏和土地的不合理利用成为激发石漠化过程的主要人为因素[2]。
1.2 贵州石漠化概况我国西南的贵州高原是一个强烈喀斯特化的亚热带高原山区,是世界上面积最大、最集中连片的喀斯特地区的中心,也是喀斯特发育最典型、景观类型最丰富复杂的地区之一。其分布广泛的碳酸盐岩层出露面积达13万km2,占贵州全省国土面积的73%[3],而喀斯特地貌面积占贵州全省总面积的63.8%。贵州省是全国石漠化面积最大、等级最齐、程度最深且危害最重的省份[4]。根据贵州省2000年正式立项开展的全省石漠化遥感调查项目结果显示,贵州省石漠化面积约为3.7万km2,占全省国土面积的18.79%,其中轻度石漠化面积约2.3万km2,中度石漠化面积约1.1万km2,强度石漠化面积约0.3万km2,另外尚有约4.4万km2的土地有潜在石漠化趋势。从空间分布看,石漠化地区多集中分布于六盘水、黔西南、黔南、安顺、毕节等所在的喀斯特地区的南部和西部。
近年来贵州喀斯特地区出现了一系列的生态环境问题,而石漠化则是这一地区最严重的生态环境问题。一方面由于石漠化地区缺乏植被,在降水的直接冲刷之下,地表土层流失殆尽,土壤肥力降低甚至丧失,坡耕地基岩裸露而成石质荒漠,使得农业生产条件和生态环境不断恶化,严重影响农、林、牧业发展,甚至危及当地群众生存,并成为喀斯特地区贫困的主要根源。另一方面,石漠化还导致洪涝、干旱、滑坡等频繁的环境灾害,如洼地与盆地每逢雨季,因喀斯特特有的落水洞、溶蚀漏斗或伏流入口无力排泄过量的洪水,致使洪水漫溢,甚至发生滑坡及泥石流;而由于喀斯特森林植被破坏严重,作为群众主要生活用水的泉水无森林滞流水补充而频频断流。作为我国长江、珠江上游最重要的生态屏障,贵州喀斯特地区石漠化所导致水土流失加剧、耕地和林业用地资源减少、扶贫开发难度加大,不仅严重制约全省经济社会可持续发展,而且危及长江、珠江三角地区的生态安全,与我国西北地区的沙漠化、黄土高原的水土流失一并成为我国的三大生态灾害[5]。
2007年国家启动了“岩溶区石漠化综合治理试点工程”项目,贵州省共有55个县被纳入首批试点县,涉及土地总面积12.36万km2;岩溶面积8.79万km2,占全省岩溶面积的80.6%;石漠化面积3.23万 km2,占全省石漠化面积的85.9%。2008年石漠化综合治理工程试点县增加到78个,实现了全省石漠化治理区域的全覆盖。治理过程中所采取的主要措施包括建设先进完善的石漠化监测体系、以林草业为代表的植被恢复体系构建、以农林草间作轮作为代表的农业技术措施,以及以坡耕地改梯、农村新能源建设推广和生态移民等为代表的工程技术措施等。
2.1 石漠化监测系统的建设先进的石漠化监测体系是全面掌握石漠化动态变化特征、评价石漠化防治成效的保障与基础,而石漠化监测系统的建立与完善亦是石漠化综合治理工程中的一项重要内容。我国国土资源部于2008年制定的《岩溶地区石漠化综合治理规划大纲》中要求,我国喀斯特岩溶地区石漠化监测体系主要包括宏观监测、定位监测、工程绩效监测及专题监测等。其中宏观监测为其主体和核心,主要监测工作包括按照统一的技术标准,基于3S技术(即遥感技术、地理信息系统、全球定位系统),采用地面调查与遥感解译判读相结合的方法,以岩溶地区近年石漠化监测本底数据为基础,省、市区林业主管部门监测队伍定期(每5年)对岩溶地区石漠化状况及相关生态因子实施全面监测。通过5年前后两期对比分析,主要掌握治理区内石漠化成因与危害、石漠化土地动态变化信息(如石漠化土地利用类型变化)、森林覆盖率、林草植被盖度及生物多样性等,为我国制订石漠化防治政策与对策提供数据支撑[6]。
目前贵州省石漠化综合治理试点工程监测网络已初步建立,省水利、林业、农业、国土等部门通过遥感监测、地面监测、调查试验和试验分析等方法,对石漠化治理试点工程实施质量、进度和治理效果进行监测,收集整理监测成果,建立了“贵州省石漠化监测管理信息系统”数据库[7]。基于3S的喀斯特石漠化遥感监测显示,2005~2010年贵州石漠化发生根本变化,石漠化面积开始减少,等级降低,无石漠化面积增加2 004 km2,潜在石漠化面积减少1 126 km2,石漠化面积以年均0.6%的速度减少,中、强度石漠化面积明显减少,石漠化程度减弱,石漠化治理初见成效,贵州石漠化工程治理速度超过恶化发展速度,石漠化总体处于恶化和好转相持阶段,石漠化恶化趋势已经得到遏制[8]。
2.2 石漠化治理主要技术措施贵州省石漠化治理始于20世纪80年代,通过多年摸索已总结出一套行之有效的治理方法,即针对不同石漠化等级实施不同的治理方案,如潜在石漠化地区(遵义市、黔南州和毕节市等)治理工作以预防为主,预防石漠化形成;轻、中度石漠化地区(北部的翁安县、中部的惠水县和平塘县、南部的罗甸县等)进行人工干预,减轻石漠化程度;强度和极强度石漠化地区(主要集中于西南部,如六盘水、安顺、毕节、长顺、惠水、安龙和黔西等)主要采取生态移民、封山育林(草)等措施,依靠大自然自我修复[9]。具体采取的技术措施主要包括林草措施、农业措施及工程措施:
2.2.1 林草措施。石漠化治理的核心是生态的恢复重建,其主要内容即大力发展林业,而国家林业生态工程项目是目前贵州治理石漠化的主要资金渠道和重要驱动力,项目主要包括退耕还林工程、天然林保护工程、珠江水系防护林工程等一系列林业生态工程。具体措施包括封山育林(草)、人工造林、飞播造林、低产低效林改造、中幼林抚育、人工种草、草地改良等。
在喀斯特石漠化比较严重的地区,生境严酷,土壤分布零星且浅薄,且石漠化比例大,封山育林是该地区恢复森林植被的重要且有效的途径之一。根据喀斯特石漠化环境特点、人为干扰方式、立地条件等,封山育林有不同的类型,如稀疏灌丛草坡型、矮灌丛型、退耕还林型(乔灌草立体型)等,采取自然恢复与人工促进的植被恢复技术,对植被组成和结构进行优化改造,增加治理区域内的物种多样性或生物多样性[10]。如在开阳、沿河等地基本无植被覆盖的石灰岩荒坡进行封山育林,10年间植被总盖度达到了80%以上,其中灌木层盖度达到60%以上[11]。
贵州省人工造林的树种主要包括生态用材林、生态果木林及生态经济林等。其中常用的生态用材林主要有柏木、滇柏、侧柏、楸树、梓树、刺槐等;生态果木林是当地群众自发种植和行业部门试验推广种植的,大多是按果-农混作和果-草经济林模式营建的果木林,面积不大、分布零星,但经济效益比较好,广泛应用的果木林树种主要有核桃、板栗、樱桃、杨梅、梨、桃、李、柑橘等;生态经济林主要包括生漆、油桐、乌桕、杜仲、香椿、黄柏等。近十年来,在黔西南地区利用种植花椒、金银花、香椿等经济树种进行石漠化治理,取得了较好的经济效益,并有效地遏制和治理了石漠化[12]。
岩溶地区的草地畜牧业具有生态修复与农业持续发展的双重功能,且具有比耕地农业更高的资源利用效益,而相同条件下岩溶地区的人工草地蓄水保土效益优于林地,即使在坡度陡峻区,良好的草被覆盖能极大地减轻水土流失量,其效果远远好于林、灌。通过进行草地改良、人工种草、围栏封育等草地建设措施,短期内就可以提高植被覆盖率,对防止水土流失、减少地面径流具有十分显著的作用。贵州省岩溶区草地在全国具有很好的代表性,通过选育与引进国外优质牧草,实践总结出不同环境条件、季节及利用方式的牧草种植及组合种植方式,如遵义、黔东南、铜仁等地的冬种一年生黑麦草和夏种牛鞭草+皇竹草;六盘水和安顺、贵阳市等地的冬种一年生黑麦草或燕麦和夏种紫花苜蓿等等[13]。
除了目前正在进行的林草措施外,我国学者亦开始了对苔藓植物在退化喀斯特植被恢复过程中所发挥的拓荒作用的研究。苔藓特别是石生苔藓主要与地衣、藻类共同构成生物结皮层,并成为这种荒漠生物结皮层的优势物种,在植物群落演替过程中是主要的先锋物种,对改善土壤肥力、水土保持以及群落演替甚至生态环境都发挥着难以替代的作用:在岩石表面生长的藓类植物可分泌一些酸性代谢物质,能降低岩面硬度,加快岩面溶蚀,从而加速岩石和矿物的风化成土过程;另外,藓类单层细胞结构和巨大的储水细胞及毛细管系统具有很强的吸收水分和持水力,有利于改善石漠化裸露岩面及周围环境的水湿条件;同时,藓类还能蓄积空气和降水中的粉尘、水分等物质,与藓类本身紧密丛集的残体结合在一块,日积月累,逐渐形成薄层土壤,该过程同时为其他生物的生长营造微环境,最终逐渐胶结形成生物结皮层,促进了土壤微生物的繁衍,加快了土壤生化过程,增加了物种多样性,促进植被演替[14-15]。目前我国学者对贵州石漠化区域苔藓类植物的研究内容主要包括石生藓类的种类组成和分布特征的调查;由苔藓、地衣及藻类构成的生物结皮层的外部形态特征和内部解剖结构变化分析;石生藓类的生理结构、生化特征及适应干旱胁迫环境的生存机制等[14,16-18]。
2.2.2 农业措施。农业技术措施包括耕作、间作、轮作、弃耕、禁牧等。如旱地农-草间(轮)作模式:采用“农作物+牧草”间、轮作方式,提高土地生产力,调节土壤营养元素的供给,培植地力,减少表土侵蚀,既可稳产粮食又可解决畜(禽)青绿饲料,经济效益也远大于单一种植粮食作物、经济作物和牧草。如毕节市石桥村在轻度石漠化缓坡区(坡度<10°),采用一年生黑麦草与本地玉米的轮作,4~9月种玉米,10月~次年3月种植黑麦草,不但提高了土壤肥力,还减少甚至省了化肥的施用。又如林间(下)种草模式:贵州岩溶区有大量退耕地、幼林及疏林地,采取在林间、林下种植多年生禾、豆科牧草,可建立人工、半人工草地改善其植被组成、增加植被覆盖度,更能有效地防止水土流失[13]。
2.2.3 工程措施。工程措施包括坡改梯工程、小型水利水保工程、农村能源建设工程、生态移民工程等。坡改梯工程即坡耕地改梯化工程,以贵州乌蒙山片区为例,其属于喀斯特强烈发育区,可溶性碳酸盐岩出露面积达到63.01%,水土流失问题严重,耕地以坡耕地为主,坡耕地中又以旱地为主。目前该片区特别针对石质山体坡耕地形成了一整套成熟的“石坎+山边沟”的坡耕地整治经验,即根据坡地的地形采用水平梯田、坡式梯田、反坡梯田、隔坡梯田等模式,有效降低了地表径流的速度,消弱了径流冲刷力,增加了降水入渗量,提高了土层的保水保肥性能,有效地减少了水土流失和石漠化[19]。农村能源建设工程则是将喀斯特石漠化山区农村家庭传统的能源消费类型如薪柴、秸秆和煤炭等适当转换为新型能源如沼气等类型,如在贵州部分地区正在建设的以花椒种植为核心的花椒-养猪-沼气模式及以砂仁种植为核心的砂仁-养猪-沼气模式等,已初现成效。生态移民工程则通过对以贵州省武陵山区、乌蒙山区及滇桂黔石漠化区三大连片特困地区贫困人口的迁移,疏散人口压力,调整资源分配,改变资源环境对经济发展的限制,克服资源环境的主导性限制,选择有条件的迁入地区,一方面解决当地的贫困问题,另一方面减轻人口压力对资源的掠夺,依赖自然条件充分恢复自然植被[20]。从2012年《贵州省扶贫生态移民工程规划(2012-2020年)》工程启动实施以来,截至2013年12月,2年累计搬迁安置移民25万余人,占规划搬迁人口的12.36%,特别对少数民族聚居村寨从重视生态移民的社会适应性为出发点而实施整体搬迁,集中安置,着力创造移民社会适应的基础性条件,目前迁出的移民已在城集镇和工业园区开始了新的生活[20]。
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安徽农业科学2014年25期