云南红河州石漠化演变特征及影响因素分析

赵磊磊，陈俊松，程燕芳，朱仕荣，周建洪，唐芳林，蓝芙宁

(1.国家林业局 昆明勘察设计院，云南 昆明 650216；2.中国地质科学院岩溶地质研究所国土资源部岩溶生态系统与石漠化治理重点实验室国土资源部、广西岩溶动力学重点实验室，广西 桂林 541004)

石漠化是指在热带、亚热带湿润、半湿润气候条件和岩溶极其发育的自然背景下，受人为活动干扰，地表植被遭破坏，造成土壤严重流失，基岩大面积裸露或砾石堆积的土地退化现象，是岩溶地区土地退化的极端形式[1-3]。云南省岩溶区面积占国土面积的28.1%，石漠化问题突出，是全国石漠化最为严重的省份之一[4]。在云南省实施的国家第一期和第二期岩溶地区石漠化综合治理工程(以下简称国家一期和二期石漠化综合治理工程)中，红河州一直是重点区域，蒙自、个旧、开远、建水等8个县市作为试点县市，被列入石漠化治理和监测名单。这些试点县市岩溶区面积均占到其国土面积的30%以上，且石漠化发育典型，社会经济发展受石漠化严重制约，生态环境异常脆弱。红河州是以彝族、哈尼族为主的多民族自治州，区域内贫困面积大、程度深，脱贫任务艰巨，岩溶生态环境的敏感性和脆弱性已成为区域发展的主要制约因素，加快红河州石漠化治理进程、促进群众脱贫致富是当地政府各项工作的重中之重。本研究拟调查国家石漠化综合治理工程在红河州的实施情况，根据调研获取的统计数据和石漠化遥感解译结果等，分析近十几年来石漠化面积的时空变化规律，统计不同时期石漠化的分布情况及其演变特征，并结合自然背景等数据，分析石漠化区的地层分布、岩性组合、人类活动、气象特征等，总结石漠化演变特征及影响因素，希望能推动对石漠化演变及其影响因素的深入研究，为国家和当地相关部门开展石漠化治理提供参考。

1 研究区及数据源

1.1 研究区概况

云南红河州位于我国云南省东南部，地理坐标为东经101°47′～104°16′、北纬22°26′～24°45′，土地总面积33 430.0 km2，其中岩溶区面积18 386.5 km2，占土地总面积的55%，石漠化问题非常严重。全州地层从元古界至新生界均有出露，分布有多期次基性-酸性、碱性岩浆侵入岩体，岩体变质-风化作用强烈，地质背景复杂，中、北部的蒙自、弥勒、泸西、开远、个旧、建水多分布泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系地层，岩性以碳酸盐岩为主[5-7]。地处低纬度亚热带高原型湿润季风气候区，四季不甚分明，但干湿季节交替明显，降雨主要集中在每年6—8月，且时空分布极不均匀：在海拔2 000 m以上的山区，年均气温16.3 ℃，年均降雨量2 026.5 mm，具有降雨强度大、持续时间长的特点；在海拔2 000 m以下的山间盆地和河谷地带，年均气温分别为17.2、23.4 ℃，年均降雨量分别为817.2、1 688.7 mm，具有降雨量相对较小，但单点暴雨集中、强度大的特点[8]。

1.2 数据来源

为摸清红河州近十几年来石漠化的发展演变特征、影响因素、综合治理成效等，国家林业局昆明勘察设计院在红河州相关部门的部署和协作下，分别于2012、2016年组队到蒙自市、建水县、个旧市、开远市、弥勒市、泸西县、河口县、屏边县等8个国家石漠化综合治理工程试点县市进行了治理效果调研，通过统计上报、遥感解译、现场查看验证、走访座谈的形式，对各试点县市进行了石漠化演变特征、影响因素、综合治理成效等专项调查，获取了2005、2011、2016年各试点县市不同等级石漠化分布面积、程度、范围等。

2 各试点县市石漠化演变特征

2.1 2005年石漠化状况

2005年红河州8个试点县市石漠化面积及分布特征统计结果见表1、图1。从表1知，8个试点县市岩溶区总面积为10 397.50 km2，占全州岩溶区总面积的56.55%；石漠化土地面积3 267.49 km2，占8个试点县市岩溶区总面积的31.43%，其中极强度、强度、中度、轻度石漠化面积分别为517.73、634.09、1 165.04、950.63 km2。各试点县市石漠化总面积大小为建水县>弥勒市>蒙自市>个旧市>开远市>泸西县>屏边县>河口县。

表1 2005年红河州各试点县市石漠化面积统计 km2

图1 2005年各县市不同等级石漠化面积比例

2005年红河州各试点县市石漠化类型以轻度和中度为主，分别占试点县市岩溶区总面积的9.14%和11.21%，强度和极强度石漠化土地分别占试点县市岩溶区总面积的6.10%和4.98%。蒙自市、个旧市、开远市、弥勒市、泸西县、建水县、河口县、屏边县石漠化发生率分别为39.08%、54.52%、36.60%、21.30%、31.69%、28.72%、19.54%、36.14%，最高的是个旧市，最低的是河口县。

2.2 2011年石漠化状况

至2011年，经过近4年的综合治理，红河州石漠化治理效果明显，各试点县市的石漠化面积和类型发生了不同程度的变化，统计结果见表2、图2。从表2知，8个试点县市石漠化土地面积2 438.69 km2，比2005年减少了828.80 km2，其中：极强度石漠化面积318.84 km2，减少了198.89 km2；强度石漠化面积428.09 km2，减少了206.00 km2；中度石漠化面积938.67 km2，减少了226.37 km2；轻度石漠化面积753.09 km2，减少了197.54 km2。各试点县市石漠化总面积大小为蒙自市>弥勒市>开远市>泸西县>建水县>个旧市>屏边县>河口县。

表2 2011年红河州各试点县市石漠化面积统计 km2

图2 2011年各县市不同等级石漠化面积比例

各试点县市的石漠化类型仍以轻度和中度为主，轻度和中度石漠化面积分别占岩溶区总面积的7.24%和9.03%，而强度和极强度石漠化面积分别占4.12%和3.07%。蒙自市、个旧市、开远市、弥勒市、泸西县、建水县、河口县、屏边县石漠化发生率分别为41.05%、27.33%、29.09%、19.86%、24.06%、10.97%、19.63%、44.96%，最高的是屏边县，最低的是建水县。

2.3 2016年石漠化状况

2016年国家石漠化综合治理工程已经推进到第二期，红河州石漠化状况得到了部分改善，治理效果比较明显，统计结果见表3、图3。8个试点县市石漠化土地面积为2 345.06 km2，比2011年减少了93.63 km2，其中：极强度石漠化面积41.20 km2，减少了277.64 km2；强度石漠化面积224.37 km2，减少了203.72 km2；中度石漠化面积968.73 km2，增加了30.06 km2；轻度石漠化面积1 110.76 km2，增加了357.67 km2。各试点县市石漠化土地总面积大小为弥勒市>建水县>蒙自市>开远市>泸西县>个旧市>屏边县>河口县。

表3 2016年红河州各试点县市石漠化面积统计 km2

图3 2016年各县市不同等级石漠化面积比例

2016年红河州各试点县市不同等级石漠化面积比例与2005、2011年有所不同，但总体石漠化程度还是以轻度和中度为主，轻度和中度石漠化面积分别占岩溶区总面积的10.68%和9.32%，强度和极强度石漠化面积分别占2.16%和0.40%。蒙自市、个旧市、开远市、弥勒市、泸西县、建水县、河口县、屏边县石漠化发生率分别为30.05%、25.11%、33.49%、16.78%、22.45%、16.22%、19.00%、42.33%，最高的是屏边县，最低的是建水县。

2.4 石漠化演变特征

2005—2011年红河州8个试点县市石漠化总面积增长率为-25.37%，其中极强度、强度、中度和轻度石漠化面积增长率分别为-38.42%、-32.49%、-19.43%和-20.78%。石漠化演变趋势表现为：大量石漠化土地向非石漠化土地转变；高等级石漠化类型向低等级石漠化类型转变；所有类型石漠化土地均呈逆向演变趋势，生态环境明显得到改善。2011—2016年红河州石漠化总面积增长率为-3.84%，其中极强度石漠化、强度石漠化、中度石漠化和轻度石漠化面积增长率分别为-87.08%、-47.59%、3.20%和47.49%。石漠化演变趋势表现为：少量石漠化土地向非石漠化土地转变；强度和极强度石漠化土地面积呈急剧减少趋势，并向中度或轻度石漠化土地转变，总体呈逆向演变；中度和轻度石漠化土地面积增加，尤其轻度石漠化土地面积增加明显，总体呈正向演变。总之，2005—2011年各试点县市石漠化面积有明显减少，石漠化呈逆向演变，但2011—2016年石漠化面积减少不明显，甚至轻度和中度石漠化土地面积有所增加。增加的轻度和中度石漠化面积中一部分是由极强度和强度石漠化土地转变而来，另一部分是治理难度大、防护措施不到位、人为破坏等原因造成的治理效果反复。

3 石漠化演变的影响因素分析

石漠化的发生归根结底是岩溶地区碳酸盐岩岩性背景、地形地貌、植被条件、气候和人类活动等共同影响的结果[9-11]。其中，岩性背景、地形地貌、植被条件是石漠化发生的基本条件，即生态地质条件是石漠化发生需要具备的基本要素，它们决定了石漠化的基本特征，而人类活动则是石漠化发生的主要诱因，是石漠化形成和发展演变的主要影响因素[12-14]。通过调查分析发现，影响和制约红河州石漠化形成和演变的主要因素包括地层岩性、环境地质和人类活动三方面。

3.1 地层岩性

研究发现，我国西南岩溶地区的石漠化分布与地层岩性密切相关，石漠化主要发生在纯灰岩、纯白云岩和灰岩与白云岩组合的岩性分布区。究其原因，是由于这三类岩石的可溶物含量大于95%，而不溶物含量极低，在湿热的环境条件下，可溶物极易被溶蚀流失掉，仅剩下极少量的不溶物，成土速率非常缓慢[15-16]。红河州地层从元古界至新生界均有出露，中、北部的蒙自、弥勒、泸西、开远、个旧、建水多分布泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系地层，岩性以碳酸盐岩为主，而纯灰岩、纯白云岩和灰岩与白云岩组合的出露面积占碳酸盐岩类总面积的90%以上，仅少量为碳酸盐岩与碎屑岩组合出露。蒙自市、个旧市、开远市、弥勒市和泸西县主要出露三叠系中统个旧组地层，岩性主要为白云岩、灰岩和灰质白云岩。建水县主要出露泥盆系中统东岗岭阶地层，岩性主要为灰岩、白云岩和白云质灰岩。这些岩石层厚质纯而坚硬，可溶物含量极高，以溶蚀作用为主，基岩面光滑，与地表附着物(土壤等)黏着力差，极易受外力作用而发生流失，植被容易退化，造成基岩出露，发生石漠化。河口县出露的寒武系中统、上统和二叠系中统地层的灰岩和白云岩分布区也是石漠化极易发生的区域，但极易发生石漠化的地层出露区面积比例小于其他试点县市，因此两县的石漠化发生率及面积较小。

3.2 环境地质

红河州地处滇东南地区，受地质构造运动控制，在其中部和北部的蒙自、弥勒、泸西、开远、个旧、建水一带形成了集中连片分布的喀斯特断陷盆地。据不完全统计，红河州一共分布有十几个面积大于30 km2的喀斯特断陷盆地，规模比较大的有蒙自盆地、曲溪盆地、泸西盆地、竹园盆地等，最大的蒙自盆地面积达到了369.4 km2。这种喀斯特断陷盆地是随着新生代高原隆升产生的断裂活动所引起的断块差异沉陷及溶蚀作用共同形成的山间盆地[7]，具有特殊的环境地质分异性，主要表现为地貌分区明显(“山-盆”共存)、新构造运动强烈、水资源分布不均、土壤植被分带性强、气候垂向变化大等。在喀斯特断陷盆地区的隆升高原面上，岩溶发育强烈，山区气温低、降雨量大，山区与盆底平坝区之间的地下水水力坡降大，地下水垂直径流带厚，强烈的岩溶发育和大的地形高差为水土流失提供了动力潜能，雨水极易迅速携带大量泥沙注入地下流失掉。因此，在喀斯特断陷盆地的山区，往往表现为地表水缺乏、地下水丰富但埋藏深。比较典型的例子就是位于红河州蒙自市和开远市的南洞地下河流域，该流域地处十分典型的喀斯特断陷盆地区(蒙自盆地)，排泄区的南洞地下河总出口与补给区的蒙自东山地区地形高差在500 m以上，每年有大量的泥沙从南洞地下河总出口流失[17]。特殊的环境地质条件使得喀斯特断陷盆地的山区极易发生石漠化，调查研究和遥感数据显示，红河州的石漠化大部分分布在喀斯特断陷盆地的隆升高原山区。

3.3 人类活动

人类活动可导致石漠化正向演变或逆向演变。正向演变即石漠化向恶化的方向转变，人类活动导致石漠化正向演变主要表现在毁林(草)开荒、过度放牧和采樵、烧山、开挖矿山、修路、不当经营等6个方面。红河州的毁林(草)开荒主要发生在20世纪90年代，进入21世纪后这种现象明显减少，但在部分山村依然存在，根本原因还是人地矛盾突出。特别是过度放牧、采樵和烧山等会使大量植被在短时间内消失殆尽，进而引发严重的水土流失[18-19]。典型的例子是在蒙自市小东山一带，矿山开采及冶炼导致植被严重破坏，石漠化状况呈明显正向演变的趋势[20-21]。

人类活动导致石漠化逆向演变主要归因于人工造林、种草和植被保护、封山管护、中幼林抚育、退耕还林还草、工程措施等[22-24]。在石漠化区进行人工造林主要是在裸露基岩之间的石缝、穴地、凹槽等处残存的土壤中种植苗木、种子或营养器官等，植被的保水固土和减少基岩裸露率的作用有助于石漠化逆向演变；中幼林抚育使林地的树种组成和林分密度更加完善；种草、植被保护和封山管护主要是针对林草植被覆盖较好的有林地、未成林地、灌木林地、牧草地，以及当前不具备自我恢复能力的未利用地等潜在或轻度石漠化土地进行的保护措施，通过管护或保护减轻和解除生态胁迫因子，使现有植被不遭受破坏，群落正常演替；退耕还林还草等措施使石漠化耕地撂荒，先锋灌草植被自然生长，群落自然演替，无人为破坏的石漠化土地得以自我逆向演替；工程措施主要是通过对石漠化土地进行坡改梯、修筑边坡、砌石围栏等减少土壤侵蚀量，控制水土流失量，提高耕地质量和生产力，使石漠化发生逆向演变[18]。

4 结 论

(1)红河州2005、2011、2016年土地石漠化面积分别为3 267.49、2 438.69、2 345.06 km2。2005—2016年，全州石漠化状况总体上为逆向演变，其中轻度和中度石漠化土地面积先减少后增加，强度和极强度石漠化土地面积急剧减少。石漠化土地主要分布在红河州中至北部的个旧市、建水县、蒙自市、开远市、弥勒市和泸西县。

(2)石漠化的发生和演变主要受到碳酸盐岩岩性背景、地形地貌、植被条件、气候和人类活动等因素的影响，但人类活动是石漠化形成和演变的重要影响因素。

(3)红河州自2008年开始实施国家一期和二期石漠化综合治理工程以来，石漠化治理效果比较明显，生态环境持续好转，但各试点县市的石漠化演变过程和方向具有复杂性和多变性，不同监测时段正向演变与逆向演变共存问题依然存在，因此需要继续加强石漠化综合治理工程建设。