我国岩溶山地研究现状与展望

我国岩溶区土地退化研究述评
摘要：岩溶山地研究是当前国内外地学学者的研究热点之一，它在我国有着较大的分布面积。

本文从成因、现状、治理措施等方面综述了我国岩溶山地的石漠化问题、生态环境效应影响、岩溶塌陷状况等方面的研究进展，并对未来岩溶山地土地退化的治理与发展进行展望，从而实现岩溶山地地区生态和经济的可持续发展。

关键词：岩溶山地；石漠化、生态环境、岩溶塌陷
Abstract: the study of karst mountain is one of the highlights in agro-scientific research in the current geological scholars both at home and abroad, it has larger distribution area in our country. Starting from the origin, the present situation, the control measures were reviewed the problem of rocky desertification of karst mountain, ecological environment effect, the condition of karst collapse, the research progress of and for the future management and development of karst mountainous land degradation was discussed, so as to realize the sustainable development of karst mountain region ecological and economic.
Key words: karst mountain; Rocky desertification and ecological environment, and karst collapse
1引言
岩溶山地地形复杂多样，地表起伏较大，是我国国土的重要主成部分，占国土面积的近1/3，并且在我国具有分布范围广，占有面积大的特点，南方集中分布于西南地区的贵州、云南、广西、四川等省份(表1)，山东、河南、山西、内蒙古等省份是我国北方重要的岩溶地区。

表1西南岩溶山区岩溶山地的分布面积
省份黔桂滇川鄂湘岩溶分布面积/万km213 9.5 11.21 8.2 4.1 5.7
占所在省份总面积/% 73 41 29 15 22 27.3
从20世纪80年代以来，我国学者开展了许多与岩溶山地相关的工作，以深化对岩溶山地、环境、人口与发展之间相互关系的认识。

对岩溶山地的研究可以简单明了地归纳为3个研究构成环节（形成原因、目前状况和防治措施）与3个核心研究内容（岩溶山地的石漠化、岩溶山地的生态环境、岩溶山地的土地塌陷）。

当前随着经济的发展和科技的进步，人们对岩溶山地的开发强度越来越大，然而伴随其产生的石漠化、生态环境脆弱、土地塌陷等问题也越来越突出。

2岩溶山地石漠化问题的研究进展
2.1研究背景
岩溶山地石漠化是指在热带、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，受人类不合理社会经济活动的干扰、破坏所造成的土壤严重侵蚀，基岩大面积出露，土地生产力严重下降，地表出现类似荒漠景观的土地退化过程[1]。

它是岩溶地区土地退化的极端形式，具有自然和社会的双重属性，容易造成洪涝灾害频发，耕地面积减少，生态环境脆弱，威胁当地人的生存等问题的发生。

自H.E.Legard于1979年首次提出喀斯特地区的生态环境问题以来，喀斯特和沙漠边缘地区被正式等同列为脆弱环境，喀斯特环境问题也成为当代国际地学研究的热点之一[2]。

20世纪80年代以来尤其是90年代后，由于石漠化带来了严重的社会和生态问题，我国学者开始注意并研究岩溶山地石漠化的一系列相关问题,如苏维词、王世杰等学者致力于研究石漠化的成因及其治理等方面。

2.2分布规模
截止2011年，中国石漠化土地面积为1200.2×104 hm2，占监测区国土面积的11.2%，占岩溶面积的26.5%[3]。

我国石漠化面积主要分布在西南地区以黔、桂、滇为主省份的部分地区，面积多达50×104 km2，占全国石漠化总面积的83.85％（表2）。

同时，该地区岩溶山区的石漠化面积每年仍然在以2%-3%的速度扩展。

因此为了保障当地人民的生存环境安全和社会经济的可持续发展，必须进一步探讨实施预防与治理石漠化的综合措施。

表2西南岩溶山地石漠化面积分布状况（km2）
潜在石漠化轻度石漠化中度石漠化强度石漠化总计占本区岩溶面积比例/%贵州43714 22733 10518 2669 79634 72.7
广西1160 21840 23.0
云南6650 21490 19.2
川渝35500 43.3
湖南17400 30.5
2.3成因分析
石漠化是自然原因与人为因素综合作用的结果(图2)。

当前，国内对岩溶山区石漠化问题的研究总体上处于初步探讨阶段，苏维词、李阳兵、王世杰等学者普遍认为岩溶石漠化的产生是受自然与人文因素综合影响的 [4]。

图2 岩溶山地石漠化成因分析图
例如图2中石漠化成因的植被因子，由于岩溶山地的土壤一般偏碱，限制了喜酸喜湿植物的生长，从而导致生物群落相对单一，生态系统脆弱。

一旦受到外界的干扰如受人为因素中的樵采、滥砍滥伐等破坏，使岩溶山地的植被覆盖减少，基岩裸露，水土流失加剧，生态系统就有可能崩溃，最终造成岩溶石漠化的发生。

岩溶山地的自然环境是导致石漠化发生的背景条件，但该地区的社会人文活动往往加剧了石漠化发生的速度与规模。

2.4研究方法
我国岩溶山地石漠化问题的研究方法主要为定性研究 [5]，缺乏相应的定量研究。

到目前为止还没有严格意义上的石漠化划分标准，也没有较统一的石漠化评价指标体系。

同时对岩溶山地石漠化的成因规律有待进一步的深入分析。

2.5治理措施
2.5.1控制人口增长，缓解人口对土地的压力
为了缓解人口对土地的压力，在岩溶山区应该更加严格的宣传执行计划生育政策，制定相关的法律法规，并且对计划生育政策落实较好的家庭予以一定的经济物质奖励，从而实现控制人口增长，提高人民素质的目的。

同时鼓励当地青壮年劳动力积极的走出家门到大城市进行工作生活，从而缓解对土地的压力。

2.5.2因地制宜，营造防护林
根据岩溶山区的石漠化程度，因地制宜的采取相应的治理措施。

在轻度石漠化地区减少以传统方式为主的耕种面积，人工种植牧草，从而增加植被覆盖、保持水土；同时可以进行多层种植，发展林牧业，产生经济效应。

在中度石漠化地区应实施退耕还林还草的措施，可种植耐旱、喜钙、肥力要求低的灌木林，同时地下培植草被，但要避免种植经济林与用材林，从而减轻对土壤和植被的破坏。

在强度石漠化地区，首先要封山育林，杜绝人为的影响。

同时要培育一些根系发达、耐旱的草本植物，但应注意避免植被的单一化和生态系统的结构简单化。

2.5.3实行生态移民，开展生态旅游
为了减少人为活动对岩石裸露率高、生态脆弱地区的影响，实行生态移民政策[6]。

同时对于一些有着特殊地貌形态的岩溶山区，可发挥其优势，开展生态旅游建设，但在这一过程中要注意落实环境保护工作。

3.岩溶山地生态环境的研究进展
3.1研究背景
自20世纪90年代以来在岩溶山地生态环境的研究中存在着生态格局与土地利用变化的环境效应的认识不足，治理模式较单一等方面的问题[7]。

对岩溶退化生态系统的恢复目标、途径与方法的研究仍很薄弱, 处于探索阶段, 生态恢复重建方面的研究整体上落后于黄土高原地区[8]。

为了治理岩溶山区“山穷、水枯、林衰、土瘦”的生态退化现象，实现持续发展，因而对岩溶山区生态恢复的重建已迫在眉睫。

3.2研究现状
20世纪90年代以来我国学者对岩溶山区的生态环境的研究主要集中于研究其生态脆弱性等方面的一系列问题。

苏维词等[9]运用灰色关联度分析方法，，分析确定各影响因子指标的权重，经过综合评判将岩溶山区的生态环境划分为剧烈脆弱区、强度脆弱区、中度脆弱区、轻度脆弱区和潜在脆弱区。

李阳兵等[10]学者按形成原因将岩溶山区生态环境的脆弱性划分为基地性脆弱、界面性脆弱、波动性脆弱。

同时喻理飞等[11]学者对影响群落退化的干扰因素进行了从小到大的排序。

罗林等[12]学者通过半变异函数分析与空间自相关分析，对岩溶山区生态退化的海拔空间变异进行研究。

任海[13]提出的喀斯特生态系统石漠化过程及恢复研究的重点是适应性恢复与适应性管理的基础理论问题，对岩溶山区的生态恢复做了理论指导。

随着科技的进步，RS和GIS 在岩溶山区生态环境的研究中得到更加广泛的应用。

3.3成因分析
岩溶山区的生态环境既受水、气、土等自然因子的影响，又受到的人类的生产、生活、开发利用活动及社会经济发展水平等因素的作用。

因此岩溶山区的生态环境状况是受自然原因和社会人为因素综合作用的结果(图3)。

图3 岩溶山区生态系统影响因子作用图
例如自然因素中的土这一因子,它是受土壤和地貌两部分影响的。

岩溶山区的地形复杂多样，地表以峰林、石柱等为主，地下主要为地下河与洞穴，海拔较高，坡度起伏大，水土保持难度大。

并且岩溶山区的基岩土壤厚度薄，一般为30mm,土壤偏碱不适宜喜湿喜酸植物的生长，导致植被群落结构简单易受到干扰破坏且生态系统的自我恢复能力差，一旦受到人为因素中开荒、采矿、采石等的破坏就很难恢复。

3.4研究方法
随着科技的发展，岩溶山地生态环境变化的研究更多的借助于GIS-GS等工具的监测。

但是目前对岩溶区生态环境变化的程度、好坏等方面尚没有达成统一的标准，也缺乏相应的评价指标体系。

并且各个影响因子之间的作用机制也有待进一步研究。

3.5治理措施
3.5.1保护生态环境，加大宣传力度
十八大会议以后，生态建设问题被提出，并日益受到更多的关注与重视。

在此国内环境中岩溶山区在以后的生态建设中应该以保护为主，树立全民生态安全意识，开展生态安全的教育与宣传，营造保护环境的氛围。

在这一过程中可以辅助于一些必要的奖惩措施，来鼓励带动人们保护建设生态环境的积极性。

3.5.2依据海拔空间差异，改善土地利用结构
依据不同海拔的自然和人为因素对生态环境影响程度的差异，在岩溶山区的生态环境建设中，我们要因海拔而治理，进一步改善土地利用结构。

在低海拔植被覆盖率较高的地区，坚持防御为主，改善现有的传统耕作方式，发展农林牧相结合的产业结构；在高海拔基岩裸露率高的区域，坚持保护为主，可封山育林，人工培育植被，避免人为干扰的破坏。

3.5.3其他措施
（1）实行生态移民，开展生态旅游。

减少人为活动对生态环境脆弱区的干扰。

（2）控制人口增长，提高人口素质。

降低人口对土地的需求及其对生态环境造成的压力。

（3）合理调整产业结构，综合建设环境布局。

4.岩溶山地土地塌陷研究进展
4.1研究背景
岩溶塌陷是指在岩溶发育地区，上覆土层或隐伏岩溶顶板在人为活动或天然因素作用下特别是水动力条件引起的环境效应作用下，发生突然坍塌的现象[14]。

例如2013年5月20日21时，在深圳横岗华茂门口发生塌陷形成长12m宽6m深3-4m近椭圆形（直径约10m）塌
陷坑，造成5人死亡的严重后果[15]。

因此岩溶塌陷是一种地质灾害[16]，它不仅危害了社会的生产、交通的运输、城市的建设，更威胁着人们的生命财产安全。

4.2研究现状
岩溶塌陷的形成具备一定的空间条件、物质条件和水动力条件。

自20世纪80年代以来国内外学者开始研究岩溶山区土地塌陷问题，而我国学者主要致力于岩溶塌陷的塌陷活动程度评判，灾变等级，成因机制，诱发原因，运用RS-GIS技术对塌陷进行预测等方面的研究。

例如张梁等学者按塌陷指标对岩溶塌陷灾变等级进行划分，分为特大型、大型、中型、小型（表3[17]），同时对岩溶塌陷活动程度进行评定（表4[17]）；康彦仁将岩溶塌陷的成因机制划分为以下八种：重力致塌、潜蚀致塌、真空吸蚀、冲爆致塌、振动致塌、载荷致塌、溶蚀致塌、渗压致塌（表5[18]）；而林宗元[19]将岩溶塌陷的触发原因分为六种类型;雷明堂等学者[20]将岩溶塌陷的监测预报分为直接监测预报与间接监测预报两种形式。

表3 岩溶塌陷灾变等级划分表
种类指标特大型大型中型小型
>20 20~10 10~1.0 <1.0 地面塌陷岩溶塌陷面
积（km2）
>5 5~1.0 1.0~0.1 <0.1
采空塌陷面
积（km2）
表4 岩溶塌陷活动程度判定表
表5 岩溶塌陷的致塌模式
4.3成因分析
岩溶塌陷出现的根本原因是盖层的部分土体受力失稳破坏，塌陷体受到的致陷力超过抗陷力[21]。

它是自然原因与人为因素综合作用的结果，按产生原因可分为自然塌陷和人为塌陷2种类型（图4）。

图4 岩溶塌陷成因分析图
例如图4中的降水原因分析，岩溶塌陷多发生于降水强度较大的月份，因为连续的降水下渗导致岩溶土洞或山洞汇聚大量的降水，造成土壤松动，地下水道侵蚀，抗压能力减弱，此时如果再受到人为因素的干扰如过量的抽取地下水，建筑施工等，无疑不加剧了岩溶塌陷灾害的发生。

4.4研究方法
岩溶区塌陷具有突发性和多发性的特点，很难进行准确的监测和预报。

而目前的研究重点主要集中于塌陷的类型、规模、致塌模式等内容，缺乏如何及时准确的预测塌陷发生的定量方法，及其引起塌陷发生的各因子之间的作用原理、机制等方面的研究。

4.5治理措施
4.5.1工程建设首选绕避塌陷区
在工程的选点布局时要充分的考虑当地的地质构造条件，对于易发生或存在发生岩溶塌陷的地区，首选是避让塌陷区，但对于某些没有办法绕避的塌陷区，我们要采取适当的措施进行治理。

4.5.2动态监测预防岩溶塌陷区
可以利用RS-GIS技术[22]对岩溶山区的植被覆盖，水量变化等致灾因子实时采取动态监测，第一时间掌握预测可能发生塌陷灾害的地区变化。

同时也可以依据当地实际情况制定抽排水方案并改进完善抽排水设施建设。

4.5.3具体工程治理措施
岩溶塌陷的具体工程治理措施如下清除填堵法、地表封闭处理、跨越法、控制抽排水强度法、强夯法、深基础法、灌注法、疏排围改综合治理法、恢复水位法和钻孔充气法[23]等。

4.5.4坚持预防与治理相结合，做到预防为主、防治结合、标本兼治。

坚持可持续发展原则，对于存在发生土地退化的岩溶山区要做到实时监测，并能及时采取相应措施进行预防和治理。

5展望
岩溶山地在我国广泛分布，而由其产生的石漠化、生态环境脆弱、土地塌陷等问题随着社会的发展和科技的进步尤其是在当前生态建设问题日益被重视的背景下，越来越受到更多学者的研究与探讨。

岩溶山地的石漠化、生态环境、土地塌陷等问题是相互联系、相互作用的，在以后的研究中我们要将他们综合考虑，深入研究他们互相作用的机理，提出更多综合治理措施。

同
时要治定一些专门的相关规范（如岩溶塌陷勘察的规范）标准和规则用来对以上问题进行安全性评价。

要基于RS-GIS等技术对岩溶山区的一系列问题进行定性及定量的预测预报，并对一些突发灾害随时做好应急准备。

因为岩溶山地的石漠化、生态环境脆弱、土地塌陷等问题的产生与发展是受自然原因与人为因素综合作用的，但更多是受到人为因素的干扰，所以在未来的治理中我们要更多的注重人为影响，采取合理措施，降低人为破坏，保护岩溶山地的生存环境。

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