安顺市旱地岩溶石漠化特征分析

(1、 2.贵州师范大学喀斯特研究院， 贵州 贵阳550001) (3. 贵州师范学院地理与旅游学院，贵州 贵阳550018)

石漠化是岩溶地区最严峻的生态灾害，强烈的人类经济活动和坡度是石漠化发生过程的主要驱动力[1]。不同等级石漠化与不同土地利用类型存在着相关性，石漠化土地中以灌木林地、低覆盖度草地、未利用地、旱地等土地利用类型占较大比例，不同土地利用类型下的石漠化差异也非常大[2-3]

旱地是岩溶山区强烈农业经济活动的结果，也是发生石漠化的主要土地利用类型之一，且可能发生各种类型的石漠化[4]。相关研究表明，新增石漠化面积中，有89%来源于旱地[5]，水田基本不存在石漠化现象，仅旱地存在[6]。近年来贵州省整体旱地虽然呈现出显著减少的趋势，但仍占全省耕地面积的70.05%[7]。旱地作为岩溶山区从事农业生产的主要作用对象，具有广种薄收、极易发生石漠化、景观破碎、在不同坡度下呈阶梯变化等特征。研究旱地的石漠化等级与坡度组合差异及其分布特征，不仅能够反映当前石漠化区域的人类干扰程度、生产力状况与生态状况，还有利于为区域制定合适的治理措施。目前针对岩溶区旱地的研究集中在坡度>6°的坡耕地特征[8]、成因[9]、时空变化与生态功能评价[10]方面进行研究，并对坡耕地的利用模式[11]及其与聚落、石漠化的关系[12]进行分析。专题分析旱地石漠化特征及与坡度相关性较少，还不能指导旱地石漠化治理。

1 研究区概况

安顺市位于贵州省中西部(105°13′～106° 34′E、25°21′-26°28′N)，国土面积9267 km2，为典型的岩溶丘陵地貌，地势西高东低，海拔560～1500m，年平均气温13.9℃，年降水量1172mm，属于亚热带季风湿润气候。地处长江流域和珠江流域的分水岭，境内河网密度北部密，南部稀疏。安顺市是贵州省岩溶地貌的典型区，岩溶地貌占比超过60%。全市中度以上石漠化面积占石漠化总面积的47.4%。

2 数据源与研究方法

影像数据源为中国资源卫星应用中心下载2015年6月的2.5m分辨率的ZY-3遥感影像数据，旱地分布图源于贵州省自然资源厅的地理国情普查图，岩性数据采用贵州省地矿局编制的贵州省1∶50000地质图，坡度数据根据研究区1∶10000万地形图生成。以ArcGIS10.2作为人机交互判读及数据处理软件。首先利用地理国情普查成果图提取出研究区旱地范围，根据遥感影像判读基岩裸露率，结合土壤图、地质图等资料进行石漠化等级解译，辅以GPS实地调查建立安顺市旱地岩溶石漠化数据库。石漠化等级根据《岩溶地区水土流失综合治理技术标准》中石漠化等级划分标准进行分级[13]。叠加地质图和地形图生成的坡度图追加图斑坡度属性和岩性。研究采用坡度6级分类体系，分别为：0°～5°为第1级；5° ～8°为第2级；8°～15°为第3级；15°～25°为第4级；25°～35°为第5级；> 35°为第6级。运用ArcGIS10.2对其进行空间分析与密度计算，利用统计分析功能对旱地面积随坡度变化及其空间分布特征进行分析。

3 结果与分析

3.1 安顺市旱地状况

安顺市旱地总面积为2199.02 km2，其中西秀区旱地面积最大，为467.21 km2，紫云县次之，为424.26 km2，关岭县最小，为298.02 km2。从全市旱地的坡度构成看，旱地在第1坡度级0°～ 5°的范围内面积最大，占旱地总面积的37.61%，这主要因为安顺市0°～ 5°的坡度范围内的土地面积最大，且该坡度级水土流失微弱, 土层较厚，是农业生产的理想地区。15°～25°的坡度范围内次之，占旱地总面积的20.54%。由于安顺市5°～ 8°的坡度范围内的国土面积最小，故该坡度范围内旱地面积也最小，仅为43.82 km2(表1)。安顺市大于25°的旱地面积达708.02 km2，占旱地总面积的32.2%，这些区域陡坡耕作极易引起水土流失导致石漠化发生，需要加强退耕还林还草。

表1 安顺市旱地面积(km2)

将安顺市各坡度等级下的土地构成与各坡度等级下的旱地构成进行对比分析，发现土地的坡度构成与旱地不完全一致。25°-35°土地面积最大，该坡度下的旱地面积占全市旱地总量17.00%，第1坡度级土地面积占全市的22.67%，旱地面积占全市的37.61%。由于岩溶区的坡耕地实施退耕还林工程，使得大部分坡度较大的旱地退耕成其他地类，全市> 15°的坡度范围内，旱地面积随坡度增大而小幅减少。

运用核密度分析发现安顺市旱地地块有如下集聚特征(图2)，安顺市北部峰丛洼地区域和南部山地峡谷区域旱地形成的较大规模高密度聚集区，具体为：平坝县北部坡度平缓的片区，及镇宁县南部坡度大的片区；中部丘陵平地区域旱地形成较小规模高密度聚集区，具体为：西秀区与平坝县的交界处、西秀区与普定县的交界处、紫云县中部和南部片区。

图1 安顺市坡度分级

图2 安顺市旱地核密度分布图

3.2 旱地岩性分布特征

对安顺市岩溶区与非岩溶区的旱地面积进行统计，分析岩溶区与非岩溶区旱地与坡度的关系及旱地分布差异。由表2可知，安顺市旱地中，岩溶区旱地面积为1718.18 km2，占旱地总面积的78.13%，占耕地的比例为56.78%。非岩溶区中的旱地面积为480.84 km2，占旱地总面积的21.87%，占耕地的比例为65.32%。安顺市旱地主要分布于岩溶区，非岩溶区旱地在耕地中的占比稍大于岩溶区。岩溶区旱地中，0°～ 5°的坡度范围内的旱地面积最大，为716.71 km2，占岩溶区旱地总面积的41.71%。非岩溶区旱地主要分布于0°～ 5°、15°～ 25°和25°～ 35°三个坡度范围内，面积分别为：120.98 km2、121.89 km2和133.03 km2。非岩溶区旱地在各坡度范围内的构成情况与各坡度的土地构成情况相似。

表2 不同坡度等级的岩溶区与非岩溶区旱地面积(km2)

图3 安顺市岩溶区与非岩溶区旱地面积与坡度关系

从面积看，各坡度岩溶区旱地面积均大于非岩溶区旱地面积，受保水性影响，岩溶区耕地以旱地为主。从岩溶区与非岩溶区旱地与坡度的关系看(图3)，在坡度<25°范围内，岩溶区与非岩溶区旱地面积随坡度变化一致，旱地面积占比均随坡度的增加而急剧减少后缓慢增加。在坡度>25°范围内, 岩溶区与非岩溶区旱地面积随坡度变化刚好相反。非岩溶区旱地面积先随坡度的增大而增加而后减少，而岩溶区旱地面积先随坡度的增加而减少而后增加。

3.3 安顺市旱地石漠化特征

3.3.1 石漠化与非石漠化旱地差异分析

安顺市石漠化旱地面积为412.95 km2，占岩溶区旱地总面积的24.03%。从坡度构成看，石漠化旱地在第1、4、5、6四个坡度级的面积占比均达到20%以上，说明安顺市石漠化旱地在平缓、缓坡与陡坡地带均有分布。其中，坡度> 35°的第6坡度级旱地面积最大，为119.19 km2，占石漠化旱地总面积的28.86%。且平缓地带石漠化旱地占比较大，仅次于坡度> 35°的陡坡地带。而非石漠化旱地主要分布在第1坡度级，0°～ 5°坡度范围内，面积为621.3 km2，占非石漠化旱地总面积的47.60%(表3)。

表3 安顺市岩溶区不同坡度等级的石漠化与非石漠化旱地面积(km2)

图4 安顺市岩溶区石漠化与非石漠化旱地与坡度的关系

从面积看，各坡度石漠化旱地面积均小于非石漠化旱地面积。从石漠化与非石漠化旱地面积与坡度的关系看(图4)，在坡度<25°范围内，石漠化与非石漠化旱地面积随坡度变化一致，并与岩溶区及非岩溶区旱地面积随坡度变化一致，旱地面积均随坡度的增加而急剧减少后缓慢增加，即在0°- 5°的坡度范围内石漠化与非石漠化旱地面积均较大，这主要是由于0°- 5°的坡度范围内更便于耕作，早期石漠化治理大多关注于坡耕地的整治，但该坡度范围内的石漠化旱地也应引起重视。在坡度> 15°的区域，石漠化旱地的面积随坡度的增加而增大，非石漠化旱地的面积随坡度的增加而减小。

分别对安顺市岩溶区石漠化旱地与非石漠化旱地的聚集情况进行分析发现(图5和图6)，安顺市石漠化旱地分布广而零散，高密度聚集规模小且分布零散，全市高、中等密度聚集片区在安顺市中部呈现由北至南条带状分布。同时，平坝县西北部和紫云县东南部也有较大规模高、中等密度聚集片区。非石漠化旱地中有多个高等密度集聚片区连片分布于安顺市北部，即西秀区和平坝县与普定县交界地区，安顺市其他地区形成若干中等及低等密度片区即关岭县、紫云县与镇宁县，这主要由于这三个县的山地区占比均大于50%，山间平坝区占比均小于10%，故旱地斑块较为破碎、分布较为零散。

图5 安顺市岩溶区石漠化旱地核密度分布图

图6 安顺市岩溶区非石漠化旱地核密度分布图

3.3.2 石漠化旱地分析

安顺市石漠化中紫云县石漠化旱地面积最大，为161.33 km2，平坝县最小，为17.89 km2。分石漠化等级看，轻度石漠化旱地面积为262.89km2，占旱地总量的15.30%，中度石漠化旱地面积占旱地总量的6.17%，重度石漠化旱地面积占旱地总量的2.56%。由此可见，轻度石漠化旱地面积最大，占石漠化旱地比重最大，且分布广泛，若不加以控制，极有可能进一步发展成更高的石漠化等级。综上，全市紫云县旱地石漠化发生率最高，平坝县最低。旱地的轻度石漠化发生率最高，重度石漠化发生率最低。石漠化旱地面积随石漠化等级的增加而减少(表4)。

表4 安顺市不同等级石漠化旱地面积(km2)

分坡度看，安顺市坡度> 5°的区域内，石漠化旱地发生率随坡度的增加而增大，坡度> 35°的区域内旱地的石漠化发生率最高，为45.88%，紫云县坡度>25°的旱地面积远高于其他区县，紫云县石漠化发生率最高。综上，坡度越大，旱地越容易发生石漠化。由表5可知，第1坡度级范围内的石漠化旱地面积为95.41 km2，大于第4坡度级的石漠化旱地面积。因此，虽然第1坡度级的石漠化旱地发生率低，但安顺市第1坡度级的旱地面积占比也较大，应该引起重视(表5)。

表5 安顺市不同坡度下石漠化旱地

从各坡度级内石漠化等级构成看，各坡度级范围内旱地的石漠化等级构成差异不大，均为轻度石漠化旱地>中度石漠化旱地>重度石漠化旱地，但随着坡度增加，中强度石漠化比例增大，轻、中、强度石漠化旱地比例差距越来越小。从各石漠化程度内坡度构成看，轻度石漠化旱地随坡度阶梯变化不大，但随石漠化等级的增加，坡度> 35°的旱地比例增大，即随石漠化等级增加，第6坡度级旱地与其他坡度级旱地的比例差距越来越大(图7)。

图7 安顺市不同坡度级下的旱地石漠化等级构成

各石漠化等级的旱地集聚特征如图8所示，安顺市轻度石漠化旱地高密度集聚区在各区县均有分布，但集聚规模小。说明全市轻度石漠化旱地面积大、分布广而分散。中度石漠化旱地高密度聚集区主要分布在安顺市中部(西秀区与普定县、镇宁县、紫云县交界处)、紫云县东南部，且聚集规模较轻度石漠化旱地集聚规模大。重度石漠化旱地高密度聚集区主要分布于西秀区西北部，镇宁县、紫云县与西秀区交界处，及紫云县东南部。集聚规模与中度石漠化旱地相似。说明中度和重度石漠化旱地面积虽较轻度石漠化旱地面积小，但具有明显集聚特征，且二者集聚状况相似。

图8 安顺市石漠化旱地核密度分布图

4 结论

本文以安顺市作为研究区域，运用空间叠加分析与核密度分析方法，从坡度与石漠化等级角度，发现安顺市旱地的石漠化具有如下特征：

(1)安顺市旱地总面积为2199.02 km2，主要分布在岩溶区，占旱地总面积的78.13%，各坡度级岩溶区旱地面积均大于非岩溶区，其中0°- 5°的坡度范围内的面积最大，占旱地总面积的37.61%，且在东北部和西南部分布最为密集。

(2)安顺市石漠化旱地面积为412.95 km2，占岩溶区旱地总面积的24.03%。在平缓、缓坡与陡坡地带均有分布。且平缓地带石漠化旱地占比较大，仅次于坡度> 35°的陡坡地带。在坡度> 15°的区域，石漠化旱地的面积随坡度的增加而增大，非石漠化旱地的面积随坡度的增加而减小。全市石漠化旱地密集分布在安顺市中部，呈现由北至南的条带状。

(3)安顺市石漠化旱地中，石漠化旱地面积随石漠化等级的增加而减少。轻度石漠化有262.89km2，重度石漠化旱地有44.03 km2。各坡度级范围内旱地的石漠化等级构成差异不大，均为轻度石漠化旱地>中度石漠化旱地>重度石漠化旱地。但随着坡度增加，中强度石漠化比例增大，随坡度> 35°的旱地比例增大，轻、中、强度石漠化旱地比例差距越来越小，说明随着坡度等级增加，旱地发生高等级石漠化风险增强，安顺市应对> 25°的旱地加强退耕还林治理。