研究现状及主要问题

一,国外研究现状

石漠化的发展及其对人类的危害是一个全球性的问题。自20世纪60年代以来,随着人口的急剧增加和生态的破坏,世界范围内喀斯特地区的石漠化日益严重。比如地中海的喀斯特地区,加拿大东南部的布鲁斯半岛,日本的赤府地区,澳大利亚的塔斯马尼亚岛,都面临着严重的石漠化问题。世界各国都非常重视石漠化问题,并进行了治理。在石漠化地区开发岩溶含水层水资源、退耕还林、利用速生树种和苗木营养液进行石漠化地区生态重建等方面取得了许多有效经验。而国外石漠化地区人口密度小,水土人矛盾不像国内那么突出,相对容易治理,技术成果报道也少。

二、国内研究现状

近十年来,国家实施了“八七”扶贫、长江中上游防护林工程、水土保持工程、世界粮食计划署、世界银行贷款和澳大利亚、新西兰援助项目,在植树造林、封山育林、退耕还林、坡改梯、筑墙保土、改良土壤、开发岩溶水、种植适生经济作物等方面做了大量工作。,实现了更多的石漠化环境整治。

(一)石漠化治理的主要工程措施

1.生态恢复措施

包括植树造林、退耕还林、封山育林、人工种草和草地改良,结合经济林建设和中药材种植,扩大植被覆盖面积。

2.农田基本建设措施

为了提高耕地质量,提高土地产出率,减少自然和人类活动对耕地的破坏和水土流失,增加农民经济收入,进而达到遏制毁林开荒的目的。这类措施以治理6 ~ 25°坡耕地为重点,通过“变坡为梯田”(变坡为梯田、变土)、“变旱地为水”(变旱地为水浇地、变平旱地为水田、变汪甜甜田为灌溉田)、“变碎地为整地”(变小块为大块、变无序为规整)、开新田土、变冷烂锈田等等。

3.水利水土保持建设措施

水资源是动植物生存的必要条件,是自然环境的重要组成部分,是可持续发展的基础。《办法》坚持“开源”与“截流”并重。通过灌区改造、病险水库治理和地表“三小”工程(小山塘、小水窖、小水池)建设,致力于解决石漠化地区人畜饮水和农田灌溉,改善人类生存条件,增加土地产量,促进农业结构调整,促进石漠化地区经济发展,切实实施退耕还林、封山育林。

4.农业产业结构调整措施

根据区域资源环境条件,调整产业结构,合理利用资源,布局适合当地资源环境优势的产业,促进区域经济发展。如贵州省根据当地地形气候,在部分高寒地区实施退耕还草,发展草地畜牧业,在北盘江两岸发展辣椒种植;广西在石漠化地区实行“砍头树”种植,发展养殖业。

5.农村能源改造措施

为解决煤炭资源匮乏地区农民生活和燃料生产问题,采取发展家庭养殖、沼气工程、节柴改灶、农村小水电建设、利用太阳能等措施,遏制人为毁林。

6.生态移民措施

主要方式是异地安置。通过小城镇建设和乡镇民营企业发展,使石漠化地区(生态恶劣地区)的人口和人类工程活动有效地向资源环境条件优越的地区集中,转移农村劳动力,提高农村人口就业率。一方面使贫困地区人口尽快脱贫,另一方面缓解石漠化地区的资源环境压力和人类活动对环境的破坏,使人类对资源的需求和自然资源的承载能力达到平衡,生态环境逐步得到恢复。

7.其他人

主要表现为政策保障措施、科技支撑体系等。包括石漠化治理的政策支持、科学技术研究、示范工程、石漠化监测、科技培训、宣传教育、组织保障等。

(二)石漠化综合治理的主要模式

石漠化治理是一项系统工程。总的来说,应根据当地具体的资源和社会经济环境条件,因地制宜,采取多手段、多功能、多层次相结合的模式进行综合治理。目前,我国岩溶山区采用的综合治理模式主要有以下几类。

1.小流域综合管理模式

喀斯特石质山区受地形、地貌、水文网和地质构造的控制,由许多具有独立功能的小流域单元组成。小流域综合治理模式的内容是根据小流域上、中、下游特定的社会环境条件,确定生态经济功能,合理配置生态保护系统,以水土保持为核心,借助一系列集合科学技术,实现流域综合规划、综合保护系统和复合农业生产系统的建设布局, 水资源开发为基础和产业结构调整,从而形成符合山区特点的复合型农业生产体系。

2.生态环境综合管理模式

针对喀斯特山区缺水、少土、水土流失严重、人地矛盾突出的特点,以蓄水、控土、造林为核心治理脆弱的生态环境。坡面雨水径流和地表带岩溶水与三小工程(小山塘、小水窖、小水池)相结合,形成微型水利系统,达到防止水土流失和解决干旱时农田灌溉用水的目的;实施坡耕地“变坡为梯”工程,与有经济价值的草、果(树)种植相结合,与拦沙沟作坊相配合,防止水土流失和冲沟侵蚀;开展生态林建设,把生态林建设与经济林种植结合起来,不仅可以加强流域水土保持,还可以增加经济收入。通过以上手段,流域生态环境状况将得到改善。

3.生态农业建设模式

针对喀斯特山区山多坝少的特点,结合区域资源环境结构,实行农林牧一体化的产业结构模式。考虑本地区区域农业资源优势,以保护和扩大森林覆盖率为核心,以水土保持、经济发展和环境保护为目标,合理调整区域经济结构和农(植)业结构,维护生态平衡,走生态农业之路。同时,发展特色农业和种植名优产品,集种植、养殖、深加工于一体,提高农产品经济附加值,促进生态经济有序发展和动态平衡,形成完整协调的农业生态循环体系,既提高了资源利用率,又实现了生态环境保护。

4.草地畜牧业模式

西南喀斯特山区雨热同季,气候温和湿润,有利于牧草生长,为畜牧业发展提供了优越条件。在一些人口密度小、草原面积大的地区,要利用这一优势,发展牧农结合、以草养畜、以畜养农的生态农业,进一步发展农畜产品深加工产业。以草代林代粮,草、农、牧、林结合,短期保持水土,长期发展森林资源,既有短期效益,又有长期效益。

5.生态移民模型

中度以上石漠化面积大,水土资源匮乏,土地生产力和人口承载力低。对于这类地区,可以通过生态移民的方式,将居民迁移到环境条件更好、资源承载力更高的地区。一方面可以减少人类为了生存对脆弱的生态环境的破坏,恢复和重建生态环境系统。另一方面可以改善石漠化地区贫困人口的生存环境,促进异地开发扶贫,实现石漠化地区的社会经济和资源环境。

6.庭院生态经济模式

以沼气建设利用为纽带,以“果林-畜牧养殖-沼气”的改良和稳定为基础,充分利用农民庭院和耕地资源,以改善农民生活基础设施条件为目标,以种植经济林木、中药材和养殖优质畜禽为主要内容,对石漠化山区的山、水、林、田、路、网进行综合规划建设。通过优化喀斯特石漠化地区经济系统中的种植结构、养殖结构、能源结构和技术结构,增加农民收入,优化农村环境。庭院生态经济模式的高效运行,可以改变农村庭院的生存环境条件和不文明现象,逐步形成以种植业为基础,以养殖业为重点,以沼气为纽带,以种植加工为支撑,农林牧副业协调发展的农村生态经济体系,与石漠化防治融为一体,促进石漠化综合治理。

(3)石漠化理论研究的典型工作。

1)袁道贤院士在《喀斯特生态系统与石漠化治理》中,结合我国西南喀斯特石漠化山区的实际情况,运用大量科学数据和图表,对喀斯特环境生态系统进行了具体的分析和论证。

2)1999 ~ 2002年期间,中国地质调查局完成了西南岩溶山区地下水与生态地质环境调查,通过遥感解译和地面核实调查,基本摸清了西南岩溶山区石漠化现状、空间分布和发展趋势,编写了《西南岩溶山区地下水与生态地质环境调查报告》。

3)贵州省地矿局王研究员在“贵州省岩溶山区地下水与生态地质环境调查”成果的基础上,编写出版了《贵州省岩溶石山生态地质环境研究》,研究和阐述了贵州省石漠化的现状、分布、成因、发展演变,并从地质角度提出了如何治理石漠化的一些设想。

4)贵州省地矿局区域地质调查所匡顺达博士在国家高技术研究发展计划(863计划)的基础上,完成了《利用遥感技术进行石漠化演变监测技术与方法研究》,提交了《西南地区石漠化遥感调查关键技术研究与预警预报成果报告》。

5)贵州师范大学熊康宁教授等人以遥感技术为主要手段,对贵州省石漠化现状进行了调查,编写出版了《贵州省喀斯特石漠化类型遥感调查》,阐述了遥感调查的方法、贵州省石漠化的基本特征和现状。

6)中科院地球化学研究所牵头,贵州大学、贵州师范大学、贵州科学院、贵州省地矿局、河海大学、同济大学承担国家重点基础研究(973计划),从地球化学角度开展了包括石漠化在内的喀斯特山区物质输运循环研究。

(4)石漠化治理的典型工作。

1)从20世纪80年代开始,林业部门结合国家长期防治和珠江防治工程,开展了以“退耕还林、植树造林、封山育林”为重点的生态修复工程。

2)国家发改委、水利、农业部门以小流域为单元,实施山、水、林、田、路、网统筹的综合治理工程。以坡耕地综合整治为突破口,对25°以下轻度石漠化、土层较厚的缓坡耕地实施坡改梯工程;在人口密度相对较小的地区大力实施生态和自然修复工程;加大沼气建设,解决能源短缺问题;围绕增加群众收入、促进农民脱贫致富,因地制宜发展中药材、花椒、砂仁等具有市场优势的经济水果,培育形成生态产业。贵州省的典型工程有关岭县石板桥小流域治理工程、花江板贵小流域治理工程、寺南湾大坝小流域治理工程等。

3)2003年以来,中国地质调查局开展了西南岩溶石山区典型岩溶盆地地质环境综合整治示范工程,并以岩溶盆地为单元,在贵州省、云南省、广西壮族自治区、湖南省等省(区)开展了石漠化地质环境综合整治示范工程。典型工程如代表峰丛洼地类型的贵州巨木地下河流域、贵州道真上坝地下河流域、云南泸西小江流域、湖南塔罗等石漠化治理工程。从地学角度,开展以石漠化综合治理为目的的地质环境整治示范工作。通过多年的工作,取得了一些经验和成果,丰富了石漠化综合治理的理论。上述示范项目的实施,将为当地群众改善生产生活条件、脱贫致富提供基础条件,对喀斯特山区石漠化综合整治将起到积极的推动作用。这个项目成为了这项研究的基础。

4)在国家林业局的支持下,贵州省星火科技厅计划在全省喀斯特石漠化地区实施金银花种植30万亩石漠化生态环境治理项目,实施“林-草-畜”生态发展模式发展畜牧业,带动农民致富,同时保护和改善生态环境,取得了良好的社会效益和经济效益,并完成了《喀斯特石漠化地区金银花种植生态经济效益报告》。

5)中国地质科学院岩溶地质研究所在广西国华和湖南塔罗开展了以地下水开发为重点的地质环境整治示范工程。

6)中韩共同投资贵州省修文县石漠化治理项目,主要包括植树造林、小水窖和沼气工程,取得了良好的效果。

7)2008年以来,国家在西南岩溶山区选择了100个重点县(其中贵州省55个),开展了石漠化综合治理试点工作,试点工作进展正常。

三、主要问题

石漠化的研究和治理取得了丰硕的成果,但总体上仍存在以下问题。

(一)石漠化持续发展,生态环境形势依然严峻。

目前,国内外有关人员从不同方面对喀斯特石漠化治理进行了大量的研究,开展了较多的试验和示范工程,在喀斯特山区石漠化成因和治理理论方面取得了较大进展,为喀斯特山区石漠化治理提供了较多的成功经验。但需要注意的是,治理效果仍然不是很理想。据有关资料显示,20世纪以来,我国虽然有效控制了5000平方公里的喀斯特石漠化面积,但由于地质环境条件的复杂和人类工程活动的不合理,喀斯特石漠化加重的面积增加了2.5万平方公里。石漠化强化治理面积比为5∶1。喀斯特石漠化形势依然严峻。

(二)石漠化治理的理论和实践措施需要进一步丰富和完善。

“石漠化的形成和发展是脆弱的喀斯特环境条件和不合理的人类活动共同作用的结果”;“脆弱的喀斯特地质环境是石漠化的基础,不合理的人类工程活动是石漠化的推手”;公众已经认识到“石漠化治理不仅要恢复已经发生的石漠化环境,而且要通过科学手段防止新的石漠化继续发生和发展”。因此,合理的石漠化治理方式既要遏制不合理的工程活动,又要通过科学手段改善脆弱的地质环境,才能达到预期的效果。然而,在目前的实践中,通常采用的各种治理模式主要侧重于遏制不合理的人为工程活动,而对如何改善石漠化地区脆弱的地质环境重视不够。

近年来,不同部门从不同行业实施了许多石漠化治理项目,取得了一定的成效和丰富的经验,并总结出不同的综合治理模式。总结起来,这些治理模式基本上都是扩大植被覆盖、土地整理、开发地表水资源、调整农业产业结构、生态移民、庭院经济等措施的集成。虽然这些模式包括通过自然和人工干预促进植被恢复和修复恶化的石漠化生态环境的项目,以及通过科学手段改善石漠化地区人民的生活和生产环境,发展经济,从源头上防止石漠化继续发生和发展的措施,但综合分析表明,这些治理模式都具有相同的特点。都侧重于对地表生物圈的人工干预和控制,却不同程度地忽视了支撑生物圈的地质环境在石漠化发展中的巨大作用,表现在以下几个方面:一是缺乏对石漠化形成的内部基础环境——石漠化地区地质环境的综合改善;二是地质环境背景(水文地质条件、地球化学背景等)的适宜性。在处理措施的选择和工程布置中,通常没有充分考虑处理措施的处理面积;第三,当地丰富的地质资源在石漠化治理中没有得到很好的考虑和充分的利用。因此,治理工程仍主要在脆弱的地质环境基础上进行。虽然多年来国家在水土保持、石漠化治理等生态环境治理方面投入了大量资金,但这些治理工作确实起到了很好的作用。但综合分析近年来西南岩溶山区石漠化发展趋势,石漠化程度和面积仍在快速发展。究其原因,可以认为是这样的:造成这个问题的原因是目前的管理模式和项目太多基于石漠化形成的外部控制,而是对地质环境的管理。

地质环境是一切生态环境形成的基础,地质环境条件的好坏决定生态环境的质量。“基础不牢,地动山摇。”可以认为,忽视地质环境的有效修复,基于脆弱地质环境的石漠化防治工作只能取得理想的预期效果。因此,现有的石漠化综合治理模式需要进一步补充和完善。

(3)水资源短缺、土地短缺、土壤质量差的问题亟待解决

石漠化地区脆弱生态环境的基本特征是“地表缺水、土壤少、土质差”,这是石漠化形成发展的最根本原因,也是目前采取的石漠化治理工程难以解决的关键点。

岩溶山区岩溶发育强烈,造成地表水渗漏严重,地表干旱缺水严重,导致岩溶山区人畜饮水和工农业生产供水困难,成为社会经济发展的“瓶颈”。

“少土”是喀斯特石漠化地区生态环境脆弱的又一典型特征。碳酸盐岩成土条件极差,地形条件以山地为主,土地主要分布在山间盆地、山谷、洼地,耕地面积少,土地资源有限。随着农村人口的增加,人均耕地有减少的趋势。尤其是喀斯特山区,人口增长速度快,土地承载力低,人口密度高,必然导致粮食增长与人口增长的不平衡。以贵州省为例。2005年,全省人均耕地面积为1.7亩,其中人均耕地只有0.68亩。虽然退耕还林可以有效阻止水土流失的进一步发展,但人口过剩的现实也相应增加了石漠化地区土地资源的压力。虽然加大小城镇建设和生态移民是缓解农村人口和耕地不足矛盾的有效措施,但也要看到,农民在未来相当长一段时间内仍将对土地有较强的依赖性,生态移民也需要相应的水土资源作为支撑。因此,耕地不足成为制约生态移民工程实施的“瓶颈”之一。

碳酸盐岩岩溶地区耕地一方面土层薄,分布不连续,保水抗旱能力差,另一方面土壤中营养元素缺乏,严重的水土流失造成土壤中营养元素显著减少,使耕地土质差,土地产量低,作物质量低,成为限制区域经济发展的重要原因之一。

喀斯特山区缺水、缺地、贫土与地质环境密切相关,是石漠化治理的难点,也是必须解决的最基本问题。