貴州省盤縣中南部峰叢洼地石漠化土地利用分布規(guī)律研究

貴州省盤縣中南部峰叢洼地石漠化土地利用分布規(guī)律研究

由于人類活動，貧困巖石景觀的惡化提供了研究巖石生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和阻力的機會，并在國外引起了許多關(guān)注。我國西南喀斯特山區(qū)的石漠化問題已成為制約該地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的核心問題之一，也是構(gòu)成我國西南地區(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)識到石漠化是巖溶山區(qū)脆弱生態(tài)系統(tǒng)與人類不合理經(jīng)濟(jì)活動相互作用而造成的土地退化過程，土地石漠化以強烈的人類活動為驅(qū)動力。在宏觀尺度上石漠化與巖性具有明顯的相關(guān)性，強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)評價貴州省的石漠化危險度。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巖溶次生植被及其種子庫的主要威脅。但目前對土地利用方式和植被類型與巖溶石漠化的相關(guān)性仍缺乏定量的研究，因此無法模擬生態(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型和植被類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，以貴州省盤縣典型石漠化地區(qū)為例，探討不同土地利用類型的石漠化發(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。1研究領(lǐng)域的總結(jié)和研究方法1.1區(qū)域地質(zhì)概況貴州省盤縣地處珠江上游南北盤江發(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)重的幾個縣之一。研究區(qū)位于盤縣的中南部(圖1)，包括民主、珠東、馬場等鄉(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，簡稱為珠東區(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，社會經(jīng)濟(jì)落后，屬盤縣最窮地區(qū)之一。1.2石漠化成因與土地利用類型研究區(qū)喀斯特石漠化數(shù)據(jù)主要來源于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、土壤圖以及實地調(diào)查和社會經(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。編制的盤縣1:50000石漠化圖圖斑數(shù)為58876個，平均圖斑面積0.07km2，最小圖斑滿足0.2km2的最小圖斑精度要求。利用GPS按點、路徑要素記錄考察的整個路徑，用數(shù)碼相機拍攝下典型樣點的石漠化景觀并確定等級，進(jìn)行照片編號，在打印的遙感影像上勾畫出石漠化圖斑，并填寫記錄表。采用MAPSOURC軟件，將點、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，實現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)與遙感影像疊加。野外抽樣驗證的圖斑數(shù)287個，吻合程度達(dá)90.24%。共劃分了12種土地利用類型(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)。巖石類型組合的劃分參見文獻(xiàn)。2結(jié)果分析2.1田間草地分布研究區(qū)不同巖石類型中的土地利用分布見表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。不同巖石類型中土地利用分布的差異與各類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、強度石漠化和極強度石漠化；研究區(qū)的難利用地絕大部分處于強度石漠化狀態(tài)和極強度石漠化狀態(tài)；研究區(qū)的坡耕地有11.89%發(fā)生輕度石漠化。為了比較巖性對土地石漠化的影響，對各巖石類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，但中度石漠化和強度石漠化以石灰?guī)r與白云巖互層中最高；在各類巖石中，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石漠化強度及極強度石漠化研究區(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%,強度石漠化占石漠化總面積19.06%,極強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)與人類不合理經(jīng)濟(jì)活動相互作用而造成的土地退化過程。人為的不合理土地利用表現(xiàn)為加速石漠化，通過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；強度和極強度石漠化中，以難利用地的石漠化比例最高，說明研究區(qū)石漠化土地的形成過程以第一種方式為主。在喀斯特土地利用中，林地灌叢是人類利用的主要對象，經(jīng)反復(fù)砍伐、持續(xù)開墾和放牧，土壤逐漸流失而發(fā)生石漠化。研究區(qū)土地利用類型分布，不同土地利用類型的石漠化發(fā)生率與巖性存在明顯的相關(guān)關(guān)系，說明石漠化的發(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)查和石漠化分類評價研究中，強調(diào)了根據(jù)巖石裸露現(xiàn)狀進(jìn)行的石漠化程度分級，而并沒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型和不同成因類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+成因的兩級分類模型。根據(jù)本文前述的研究，結(jié)合表2的石漠化強度分級標(biāo)準(zhǔn)，對研究區(qū)的石漠化土地作了進(jìn)一步的分類(圖5)，突出了研究區(qū)的各級石漠化中，以哪一種土地利用類型發(fā)生的石漠化為主。從研究區(qū)的石漠化現(xiàn)狀來看，坡耕地發(fā)生輕度石漠化，灌叢、疏林地發(fā)生中度石漠化，而強度石漠化只分布于難利用地和中覆蓋度草地覆被類型。不同成因類型的石漠化土地，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)查時有必要考慮石漠化土地的成因類型，這對石漠化土地的綜合防治更有參考價值。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，其中強度和極強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。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型的石漠化發(fā)生率。結(jié)果表明，研究區(qū)的土地利用類型分布，不同土地利用類型的石漠化發(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；強度、極強度石漠化應(yīng)分為難利用地(極)強度石漠化、中覆蓋度草地(極)強度石漠化?？λ固厥恋氐耐恋乩贸梢?/p>