全 文 ：西南喀斯特地区退化生态系统整治模式*
王摇 荣**摇 蔡运龙
(北京大学城市与环境学院, 北京 100871)
摘摇 要摇 喀斯特脆弱生态区一直是学术界关注的热点地区.由于其脆弱的自然地质环境加之
强烈的人为活动影响,导致该生态系统呈退化态势.本文以中国西南典型喀斯特脆弱区生态
系统退化机理和生态环境脆弱性程度为依据,参考已进行的生态系统恢复和石漠化治理经
验,综合考虑各种加剧喀斯特脆弱区生态环境退化的因素,并基于不同喀斯特生态环境综合
治理的模式和技术体系以及因地制宜原则,综述了 3 套喀斯特脆弱生态区退化生态系统整治
模式(生态移民鄄封山育林鄄恢复自然植被模式、退耕还林鄄蓄水保土鄄人工造林恢复植被模式、
可持续生态农业鄄庭园经济鄄资源产业模式),详细论述了各模式的适宜地区和成本效益情况,
并指出了其推广应用过程中需注意的问题.
关键词摇 喀斯特摇 脆弱生态区摇 土地退化摇 整治模式
文章编号摇 1001-9332(2010)04-1070-11摇 中图分类号摇 P642. 25摇 文献标识码摇 A
Management modes of degraded ecosystem in southwest Karst area of China. WANG Rong,
CAI Yun鄄long (College of Urban and Environmental Sciences, Peking University, Beijing 100871,
China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21(4): 1070-1080.
Abstract: Ecologically fragile Karst area is a hotspot area concerned by academia. Owing to its in鄄
trinsic vulnerability and intense human activities, the ecosystem in this area is in degradation.
Based on the degradation mechanisms of the ecosystem and the fragile degree of eco鄄environment in
southwest Karst area of China, previous management experiences, and the factors leading to ecolog鄄
ical deterioration, three types management modes of degraded ecosystem in ecologically fragile Karst
area were summarized, i. e. , ecological emigration-forest reservation-natural vegetation recovery,
returning farmland into forestland-soil and water conservation-afforestation, and sustainable eco鄄ag鄄
riculture-courtyard economy-resources industry. The appropriate areas for these modes, the prob鄄
lems needed to be paid attention in practices, and the cost鄄benefit analysis of these modes were also
discussed.
Key words: Karst; fragile area; land degradation; management mode.
*国家自然科学基金项目(40871047)和国家“十五冶科技支撑计划
项目(2006BAC01A01鄄03)资助.
**通讯作者. E鄄mail: wr@ pku. edu. cn
2009鄄10鄄13 收稿,2010鄄01鄄21 接受.
摇 摇 喀斯特地区是世界上主要的生态脆弱带之
一[1],一直以来都是学术界关注的热点地区. 其生
态环境脆弱性特征主要体现为系统抗逆性弱、稳定
性差、敏感性强[2-3] .原本脆弱的自然地质环境加之
强烈的人为活动影响,导致近年来喀斯特脆弱区的
生态系统呈退化态势.国际地质对比计划 IGCP 448
项目为 “全球岩溶地质及有关生态系统对比冶
(World Correlation on Karst Geology and Relevant
Ecosystem) [4-5];我国 2006—2020 年“国家中长期科
学和技术发展规划纲要冶中将“生态脆弱区域生态
系统功能的恢复重建冶列为环境领域的优先主题,
首当其冲的就是“岩溶地区冶.可见关于喀斯特生态
系统的研究已成为国内外学术前沿论题,喀斯特地
区退化生态系统的恢复重建成为重大国家需求.
生态退化和石漠化是西南喀斯特地区普遍面临
的、严重制约经济社会持续发展的综合性问题,其中
人为干扰是主要外在驱动力,植被破坏是诱因,土地
生产力退化是本质[6],实质是系统的逆向演替,根
源是社会经济结构不合理.因此,退化生态系统的恢
复重建应依据恢复生态学、系统动力学、景观生态
学、生态经济学、产业生态学等的理论和原则,从移
除持续干扰、加速系统正向演替、构建生态系统结构
和功能、加强恢复主导因子、优化土地利用方式和调
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 4 月摇 第 21 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2010,21(4): 1070-1080
整经济产业结构等方面进行研究. 整治是对部分受
损结构进行调整、优化的过程,可将已有的治理措
施、方法、成果等综合优化,从而进行整合治理,而模
式反映了事物的标准式样,可以作为依据的范式或
标准,一旦成为模式就有可移植和推广的含义[7] .
所以有必要通过集成整治模式将科学理论和具体实
践结合起来进行系统性的应用和推广.为此,本文在
全面分析喀斯特生态系统特点和深入探究喀斯特生
态系统退化机制的基础上,借鉴许多学者从不同地
区和尺度尝试研究和探讨的喀斯特生态系统的恢复
和重建措施[8-12]、提出的诸多治理模式[13-17]以及地
方性成功治理的经验和范例[18-22],通过总结概括和
优化集成,综述了 3 套适于在喀斯特脆弱生态区推
广的退化生态系统整治模式,旨在为西南喀斯特地
区的生态恢复和治理提供理论依据和实践指导.
1摇 中国西南喀斯特地区退化生态系统概况
中国西南喀斯特地区是全球三大喀斯特集中连
片区域中分布面积最大、发育类型最齐全的典型生
态脆弱区,包括贵州大部以及广西、云南、四川、重
庆、湖北、湖南等省的部分地区.约有 1 亿人口居住,
其中少数民族人口约 4000 万.
1郾 1摇 喀斯特生态系统的特点
在影响生态系统形成演变的因素中,长期、缓慢
塑造生态系统的是气候和水文因素,使生态系统存
在和发展的基础和载体是地质和地貌因素[23] .喀斯
特生态系统是受喀斯特环境制约的生态系统[24],其
存在和发展显著受制于本底的地质地貌条件.
原生的喀斯特生态系统的典型特征是多样性和
脆弱性.生态系统多样性包括生境、生物群落及生态
过程的多样性[25] . 西南喀斯特地区生境异质性高、
群落结构复杂、物种组成丰富,具有较高的生态系统
多样性,且生态系统类型多样,仅从水热条件划分来
看,贵州就有南亚热带岩溶沟谷型季雨林生态系统、
中亚热带岩溶常绿林生态系统、北亚热带岩溶常绿
落叶阔叶混交林生态系统、暖温带落叶鄄常绿阔叶混
交林生态系统、亚高山岩溶草甸生态系统[26] . 根据
热量分异,喀斯特生态系统可分为热带型、亚热带型
和温带型等;根据地貌特征又可分为峡谷生态系统、
洼地生态系统和丘陵生态系统等. 造就喀斯特生态
系统多样性的主导因素是气候条件,西南喀斯特地
区多处于亚热带和暖温带地区,气候温暖湿润且类
型多样,使植物种类繁多;另外,喀斯特地区地貌组
合丰富、地表形态各异,使小生境复杂多样、植物群
落结构复杂.
喀斯特生态系统同时还具有脆弱性的特征,表
现为系统抗逆性弱、稳定性差、敏感性强. 导致喀斯
特生态系统脆弱的主要因素为水文、气候、地质和地
貌.西南地区陆壳间歇性隆升、刚性的碳酸盐岩的变
形和裂隙发育以及碳酸盐岩本身的溶解性质[27],形
成了特殊的地表地下二元水文结构. 虽然该类地区
的降水丰沛,但季节分布不均,同时,岩体裂隙、漏
斗、竖井、落水洞等发育,使降水迅速渗漏入地下,造
成地表干旱缺水且地形低洼处易涝、水资源利用困
难、旱涝灾害频繁. 碳酸盐岩中酸不溶物含量较低,
岩石风化残留的土壤物质少,成土过程非常缓慢,土
壤允许侵蚀流失量小,土层瘠薄,土壤短缺. 由于碳
酸岩是构成喀斯特生态系统的物质基础,而碳酸盐
岩本身富钙偏碱,再加上喀斯特地区缺水少土的特
点,因此对植物种类有强烈的选择性,植物种属大多
革质化、石生、耐旱、细长并以喜钙、嗜钙为主要特
征.尽管土壤元素背景值较高,但由于具有较高的裂
隙率,降雨过程中雨水淋溶作用可造成土壤中水溶
性元素流失,使植物的生长与发育受到影响.植被生
长速度慢,生物生产力与生物量均比全国其他湿热
的亚热带地区明显偏低[28] .喀斯特生态系统容纳污
染物能力和人口承载力较低,使人类活动对系统更
具影响力.根据生态系统的结构、过程、功能和人为
胁迫等因子可将喀斯特生态系统脆弱性分为轻微脆
弱、中度脆弱和重度脆弱.
1郾 2摇 喀斯特生态系统的退化和石漠化
退化生态系统指生态系统在自然或人为干扰下
形成的偏离自然状态的系统[29],是系统的逆向演
替,表现为系统的基本结构和固有功能的破坏或丧
失、生物多样性减少、生产力下降、土壤与微环境恶
化[30-32] .喀斯特生态系统退化集中表现为生物多样
性锐减、土壤侵蚀严重、水土流失加剧、土地生产力
退化,以及植被、土壤覆盖减少、基岩大面积裸露,从
而形成喀斯特石漠化景象[33] .生态系统的退化过程
可分为突变过程、渐变过程、跃变过程、间断不连续
过程及其复合退化过程[34] .
造成喀斯特生态系统退化的驱动力主要源于自
然条件和人为干扰. 喀斯特生态系统的内生脆弱性
使生态系统承载力小、稳定性差、敏感性强,独特的
气候、地质地貌特点容易引起自然地质灾害,是引起
生态系统退化的内在驱动力,在无人为干扰的情况
下,系统可能正向演替为顶极群落———常绿阔叶林,
如贵州省茂兰自然保护区. 但由于民族政策及历史
17014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 荣等: 西南喀斯特地区退化生态系统整治模式摇 摇 摇 摇 摇 摇
原因,少数民族计划生育政策宽松和限制人口迁移
等,使西南喀斯特地区人口急剧增长,已超过脆弱生
态系统的最大承载能力.如贵州省 1950 年总人口为
1417郾 20 万, 1980 年为 2776郾 67 万, 2000 年增至
3723郾 89 万.这 50 年的自然增长率高达 19郾 4译,人
口密度从 1950 年的 80 人·km-2增加到 2000 年的
212 人·km-2 .人口迅速增长与有限的耕地资源形
成了尖锐的人地矛盾,导致毁林开荒、陡坡耕作、过
度放牧等现象加剧,直接加速了生态系统的逆向演
替,使生态系统的退化进程呈现递变性与跳跃性演
化.喀斯特生态系统的逆向演化过程为喀斯特森林
寅常绿落叶灌丛寅旱生藤刺灌草丛寅石漠化土地,
在无人为作用下,一般都严格地遵循渐进的过程,尤
其是顺向演化,不可能发生从低态向高态的直接跃
迁,而逆向演化在自然灾变时也极少发生跳跃性演
化,规模也很小[35] . 人为活动的参与除了对已有森
林、土地资源的大规模破坏外,也使生态系统发生了
由森林植被寅石漠、或藤刺灌丛寅石漠的跳跃性演
化.说明喀斯特生态系统退化的根本驱动力是人类
的直接或间接干扰.
石漠化是生态系统逆向演替的顶极阶段,是极
度退化生态系统的表现. 石漠化已成为当今西南喀
斯特地区的严重地质生态灾害[36] .喀斯特石漠化可
以定义为在亚热带脆弱的喀斯特环境背景以及人类
不合理经济活动的干扰破坏下,出现了土壤严重侵
蚀、基岩大面积出露、土地生产力严重下降等现象,
地表出现类似荒漠景观的土地退化过程[37] .至 2005
年,我国石漠化土地总面积为 12郾 96伊104 km2,主要
分布在滇、黔、桂 3 省. 西南各省的石漠化面积总体
呈加剧趋势,每年以约 1800 km2 的速度扩展. 西南
地区的石漠化以中、轻度为主,但存在潜在石漠化土
地 12郾 37伊104 km2,如遇到人类活动的不合理干扰,
极可能变成新的石漠化土地[38] .目前常用的石漠化
强度分级标准是通过遥感解译与地面调查结合,并
根据景观生态学特征和地表形态特征,以岩石裸露
程度、植被覆盖率、土层厚度、坡度等指标,将石漠化
分为潜在、轻度、中度、强度和极强度类型[39] . 由于
喀斯特地区石漠化现象较普遍,退化生态系统整治
与石漠化治理常同步进行,因此可采用石漠化分级
指标作为布局适宜地区的主要划分依据.
2摇 生态移民-封山育林-恢复自然植被模式
干扰作用直接影响着生态系统的演变过程,表
现为打破原有生态系统的平衡状态、破坏系统的稳
定性,使系统结构和功能破损,形成破坏性波动或恶
性循环等.干扰可以影响景观格局的变化,中高强度
的干扰会降低景观异质性[40],当干扰的规模和强度
高于景观对干扰的反应阈值时,景观格局会发生质
的变化.高强度、大面积和长时间的干扰往往造成生
态系统的严重退化[41] . 其中,人为干扰可直接或间
接地加速、减缓和改变生态系统退化的方向与过程.
随着人为干扰强度的增加,景观破碎化程度相应增
加,中度人为干扰使景观破碎度值较高[42] . 喀斯特
生态系统具有敏感性高和抗干扰性差的特点,当干
扰不大时,森林顶极群落发生正常波动,干扰增大时
才发生明显退化[43] . 在 20 世纪 40 年代至 80 年代
中期,喀斯特地区人口飞速增长[44],为了生存所需,
人类通过砍伐、采樵、垦殖、放牧等各种方式对资源
进行掠夺性的开发利用,人为干扰远大于自然干扰,
使资源更新能力下降、人地矛盾激化,导致森林生态
系统严重退化和生物多样性严重丧失.因此,喀斯特
生态系统退化的根本原因在于人为活动干扰与系统
本身的脆弱性相叠加,加速了系统的逆向演替进程,
其中,人为因素是主导和根本驱动力. 石漠化的发
生、发展过程实际上是人为活动破坏生态平衡,导致
地表覆盖度减低的土壤侵蚀过程,即人为因素寅林
退、草毁寅陡坡开荒寅土壤侵蚀寅完全石漠化[45] .
植被恢复过程与干扰之间存在负反馈机制,如果干
扰频率过大或干扰过强,植被恢复相对太慢,则人为
干扰和景观变化之间产生正反馈机制,经济和生态
复合系统将逐渐趋于崩溃[46] .
生态系统退化的实质是结构和功能的退化,其
表现形式是生物多样性的破坏和丧失,植被系统的
破坏是主要原因,因此恢复和重建植被是整治退化
生态系统的根本途径. 植被自然恢复的本质是群落
的进展演替.亚热带喀斯特森林系统的演替系列为
草丛寅草灌丛寅灌丛寅乔灌丛寅常绿落叶阔叶林寅
常绿落叶阔叶混交林. 植被自然演替恢复也经历了
相应的阶段过程.退化喀斯特群落主体的自然恢复,
是由低级阶段向高一级阶段顺序替代的过程,退化
群落自然恢复过程可视为与原顶极群落的结构、功
能从低相似度向高相似度的发展过程,其自然恢复
终极是与原群落相同的植被型[47] .生态系统逆行演
替的任一阶段,只要干扰不超过一定的生态阈值,一
旦停止干扰,群落就从这个阶段开始恢复,且演替速
度比原生演替快[48] .在被保护的景观内去除干扰以
加强保护是进行生态恢复工程的目标之一. 由于生
态系统具有自我修补调节功能,如果消除人为因素
2701 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
扰动,保存于局部植被斑块内的物种会向外蔓延,就
可以逐步恢复植被.喀斯特地区气候温暖湿润、降水
丰沛、小生境异质性高,有条件形成物种多样性高和
群落结构复杂的生态系统,进行生态移民、封山育林
可去除破坏性人为干扰,使生态系统处于进展演替
进程中,通过自然恢复是整治喀斯特退化生态系统
的首要途径和经济有效的方法.
2郾 1摇 模式的适宜地区及综合整治措施
该模式主要适于重度生态脆弱区或极强度和强
度石漠化地区.此类地区的主要特点为:基岩裸露率
>70% ,植被覆盖度<20% ,坡度逸40毅,土被<10% ,
植被稀疏,多为由纯质石灰岩、白云岩组成的峰林峰
丛;喀斯特发育特别强烈,地貌类型为基座断裂散生
在平地之间的峰林或峰丛基座相连;地形崎岖破碎,
地表相对高度大,岩层倾角小,坡度陡,植被破坏后,
岩层裸露面积较大[49] .面临的主要问题是地表基本
以裸岩为主、水土流失严重、土地丧失了农业利用价
值、粮食无法自给、环境容量难以承担超负荷的人
口、人地矛盾异常尖锐.
在该类地区进行生态系统整治和恢复时,需要
在人口密度相对较高的地区实行生态移民,通过对
贫困人口的迁移(以就地迁移和异地迁移、整体迁
移和部分迁移的形式进行[50]),可疏散人口压力、调
整资源分配、改变资源环境对经济发展的限制、克服
资源环境的主导性限制、选择有条件的迁入地区,一
方面解决当地的贫困问题,另一方面减轻人口压力
对资源的掠夺,依赖自然条件充分恢复自然植被.虽
然此类地区地形陡峭、人工造林困难,但水热条件较
好、周围存在植物种源.因此应当实行全面的封山育
林,适当辅以人工措施,如设置封禁设施和补植补
播、除伐定株、平茬复壮、人工促进天然更新等技术
措施[51],进行自然生态的恢复和重建. 实施此类模
式已有了成功范例,如广西马山县弄拉村经过 30 多
年的封山育林,森林覆盖率已达 90%以上;在广西
环江毛南族自治县下南乡实施环境移民工程 10 年
来,植被群落各演替阶段的物种丰富度与多样性稳
步增加,封育后植被恢复效果明显,生态环境得到了
极大改善[52] . 一般喀斯特石质山地封山育林 3 ~ 4
年后,群落盖度将平均增长 32郾 8% [53] .
另外,结合自然、社会经济状况,在喀斯特岩溶
地貌明显但生态环境退化、或植被保存较完好的地
区,选择原生性、典型性相对较高的珍稀野生动植物
原生地及天然林区等特殊功能区,建立各种类型的
自然保护区,也是此模式倡导的措施之一.
2郾 2摇 成本效益分析
生态移民鄄封山育林鄄恢复自然植被模式属于政
府的公益性措施,成本主要来自政府的政策性成本
和地方财政投入,以及农民由于改变土地利用方式
引起的直接经济损失. 封山育林的投资项目包括前
期规划设计经费、基础设施建设、人工辅助育林(如
种苗、整地、栽植、育林、管护等费用),以及科技推
广、检查验收等费用,如贵州省猫跳河流域的封禁治
理投资[54]约为 1050 元·hm-2 . 生态移民的成本包
括土地、房屋及其他征用财产的成本和丧失收入的
赔偿成本,移民安置征地、建房、基础设施建设、搬家
运输、过渡期补贴及环境保护等安置成本,项目开
发、创造就业、培训等重建成本,移民安置动员、组
织、指导等管理成本,以及区域基础设施损失成本和
重建成本.
由于此整治模式以恢复、保护自然资源以及改
善生态环境和推动人民致富为目标,因此其效益大
多以隐性和非货币的形式存在,并且具有突出的整
体效益、间接效益和长远效益,集中表现为生态效
益、经济效益和社会效益.生态效益表现为提高植被
覆盖率,减少自然植被破坏,改良土壤性状,减少土
壤侵蚀,提高生物多样性,有效减轻水土流失和石漠
化.经济效益体现在封山育林形成的天然林活立木
木材经济价值、薪材价值、活立木价值以及投资效
益,林农可通过为封育区工作而增加经济收入.生态
移民后农民收入普遍大幅提高,据广西环江县物价
局统计,1999 年广西肯福科技扶贫示范区生态移民
贫困户的户年均纯收入达 8750 元,人均纯收入
1750 元,人均有粮 260 kg. 社会效益表现为使贫困
地区尽快走上脱贫致富的道路,并且有利于农村社
区管理和节省行政开支,提高人居适宜度.
2郾 3摇 模式推广应用过程中需注意的问题
由于封山育林是一项群众性较强的工作,因此
要做好宣传工作,使群众明确封山育林的经济意义、
生态意义和社会意义,进而接受并遵守.在封育时必
须给群众留出放牧、砍柴及其他副业生产的场地,否
则,群众的经济利益受到损害,甚至生活受到威胁
后,封山育林就难以实现.在封山前必须进行周密的
规划,照顾到群众利益[55] .
在模式推广过程中,应尊重移民意愿、保障移民
利益,并注意民族、宗教和社区整合等问题. 若群众
问题处理不当,将带来无数后患.生态移民基本和核
心的问题是利益整合[56] .给予移民合理的利益保障
是移民成功的关键. 在生态移民规划与搬迁、重建
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时,必须对少数民族的文化、风俗、宗教信仰予以充
分考虑,必要的宗教设施建设应予满足,民族传统和
习惯应予保留.
有资料表明,近 20 年来,全球环境移民与环境
难民总人数超过 2000 万[57] .由于规模失控、开发方
式不当等原因,使迁入区生态环境遭到破坏,移民再
度陷入贫困的现象屡有发生.因此,要采取行政和经
济的手段协调移入地的资源分配,结合农业产业结
构调整,合理利用土地资源,实现生态环境保护和人
民生活水平提高的初衷.
目前,已有不少喀斯特地区建立了多个自然保
护区并开展了不同程度的旅游活动,但在喀斯特脆
弱生态区建立自然保护区后进行旅游开发时,应格
外慎重,避免本身已经相当脆弱的生态环境再遭破
坏.
3摇 退耕还林-蓄水保土-人工造林恢复植被模式
恢复重建退化生态系统除了依靠自然方式以
外,还要通过物质和能量的投入以及物理、化学、生
物和生态技术措施来控制系统的演替过程和发展方
向,恢复生态系统的结构和功能,并使系统达到可自
我维持动态平衡的程度.喀斯特地区 20 世纪 80 年
代中期进入环境保护阶段之后,人为干扰显著减少,
但因物种多样性丧失严重、繁殖体缺乏,仍持续在草
丛和草灌丛阶段,此时除继续停止人为干扰破坏外,
更需要人工促进更新,使植被得到迅速恢复.喀斯特
地区面临的主要环境问题是土地退化,由于当地贫
困现象普遍,迫于生存压力的土地资源不合理开发
严重,人地矛盾尖锐. 因此,喀斯特山区应协调人地
关系,实现人地系统的生态优化.退耕还林是基于坡
耕地系统的缺陷而进行的系统工程. 坡耕地植被覆
盖度低、地表大量裸露,加之顺坡耕作方式,保肥固
土能力差,使养分流失、土地质量下降、土地生产力
低、水土流失加剧.退耕地生态系统的演替是通过退
耕还林进行的一种人工促进生态系统演替模式,可
改变单一粮食生产的土地利用方式、减小人为作用
影响、使农耕地向林草地利用方式转变.亚热带喀斯
特生态系统的群落特点为:常绿落叶阔叶混交林是
原生性群落,其优势种不明显,多为共优种群落,从
组成树种的生理生态特性来看,含有喜钙性树种是
此类群落的特征,如榆科、漆树科、鼠李科、木樨属、
石楠属、冬青科、芸香科和小檗科等[58] .在构建生态
系统结构、组建先锋群落时,需根据气候生境地形等
特点,确定群落的最低限度种类数量,以保证群落功
能的维持和恢复;还应寻找、识别和引入生态关键
种,排除关键种群恢复的障碍因子,促进关键种的恢
复,重建植被系统结构,进而恢复生态系统的正常功
能.我国学者在恢复生态学研究中发现恢复速率明
显受系统起始阶段驱动种的影响,我国南方退化生
态系统的植被恢复工作常以豆科植物作为先锋树
种[59] .
生态系统动态受生态因子的影响.在诸多复杂
的生态因子中,有一个或几个主导因子具有支配作
用[60],它(们)直接影响生态系统恢复重建的进程.
根据生态学原理,通过一些生物、管理以及工程的技
术与方法,人为地改变和切断生态系统退化的主导
因子或过程,调整、配置和优化系统内部及其与外界
的物质、能量和信息的流动过程及其时空秩序,可以
使生态系统的结构、功能和生态学潜力尽快地、成功
地恢复到一定的或原有的乃至更高的水平. 在喀斯
特生态系统中,水分和土壤因子为主导因子,但由于
喀斯特生态系统的脆弱性导致其缺水少土[61],土层
浅薄、地力衰退、水土流失、饮水困难等极大地影响
着系统发展.退耕还林工程中放弃陡坡耕地、人工造
林恢复植被的行为,既遵循了自然恢复演替规律,在
一定程度上也满足了人类生存发展的经济需求,蓄
水保土工程中的整治措施控制了水土流失. 该模式
的基本恢复目标是恢复植被和土壤,保证一定的植
被覆盖率和土壤肥力,增加种类组成和生物多样性.
3郾 1摇 模式的适宜地区及综合整治措施
该模式主要适用于喀斯特中度脆弱生态区或中
度石漠化地区,该类地区的特点为:岩石裸露 50%
~70% 、植被覆盖和土被覆盖度 30% ~ 50% 、土层
厚度 20 ~ 40 cm、土壤侵蚀明显;植被是多年生草本
和藤状灌木混合群落,多为石垄地、坡耕地和草坡
地;地貌类型以峰丛低山、盆地为主. 此类地区面临
的主要问题是耕地垦殖过度、陡坡开垦频繁、水土流
失严重、人为活动干扰较大,导致农业结构不合理,
同时存在大面积宜林荒山荒地.虽然降水丰富,但时
空分布不均、垂直分异大、干旱季节明显;虽然坡面
径流量大,但二元水文结构使其停滞时间短;虽然地
下水资源丰富,但深层水因埋藏较深而难以利用,加
之表层喀斯特水有较大开发价值和潜力,需通过蓄
水节水工程实现喀斯特水资源的充分开发和利用.
根据区域的自然、经济和社会条件,结合系统生
态学、群落和种群生态学、生态经济学理论、政策学
理论等进行科学、合理的退耕还林规划布局. 首先,
有计划、有步骤地停止继续耕种[62],然后,根据坡耕
4701 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
地的立地条件在坡度较缓、土层较厚、水分条件较好
的坡耕地发展经济果木林,在靠近村庄、交通方便的
坡耕地发展薪炭林,在山顶、坡度较陡、立地条件差
的坡耕地发展水土保持林,并辅以苗木培育、整地、
抚育、补植等技术.目前,已有一些相似的模式,如通
过树种适生筛选将贵州喀斯特山地的退耕还林归为
杉木模式、柳木模式、茶类模式、板栗模式、金银花模
式等 23 种模式[63] .
开展蓄水工程应重点发展分散式小微型蓄水工
程,如集雨工程、集流工程、提水工程、修建地下水
库、溶洼水库[64] .保土耕作(通过间作、套种、复种和
休闲地种绿肥等增加植被覆盖度和通过免耕、深耕
和深松耕、增施有机肥料等改良土壤)在提高农作
物产量的同时,还有增加土壤渗透性、保蓄水分、减
轻径流冲刷的作用[65] . 改顺坡耕作为横坡耕作,以
推进等高耕作、等高沟垄、等高植物篱等耕作模式.
实行间作套种、宽行密植、草粮轮作、林粮间作,以增
加地表覆盖度、减小雨滴对土壤的击溅.
3郾 2摇 成本效益分析
退耕还林、人工造林的成本主要来自政府的政
策性成本,包括种苗补助费、生活现金补助费、粮食
补助、科技支撑费用、种苗基础设施建设费用、制定
法规条例、划定退耕区、执行退耕还林政策、监测政
策实施等费用.与封山育林相比,前期需投入较多的
人力和财力.生态效益主要包括涵养水源效益、水土
保持效益(防止土壤侵蚀、固土保肥、减少泥沙淤
积)、固碳供氧效益、生态系统恢复效益、调节气候、
保护生物多样性等[66] .带来的社会效益包括增加社
会安全感,人民生活条件改善,生活质量提高,土地
利用结构合理化,产业结构优化和促进社会结构的
改进.贵州喀斯特峡谷退耕还林示范区 2002 年开始
种植花椒、金银花、皇竹草等人工植被,到 2005 年,
地表覆盖度从 6郾 9%增至 71郾 9% ,减少了雨滴对地
表的溅蚀和地表径流的侵蚀作用;土壤蓄水能力增
加,土壤贮水量是农地贮水量的 7郾 36% ~ 23郾 19% ;
土壤侵蚀模数减少 47% ~ 54% ,固土效益显著;并
且示范区生态经济林经营产值加上退耕还林政策性
补贴,示范区每年退耕农户经济收入增加 3679
元[67] .
在喀斯特地区,由于地形地貌的特殊性,开展蓄
水工程相当困难,因此成本较高[68] . 2002—2006 年
间,贵州省水利总投入达 141郾 7 亿元,所带来的生
态、经济、社会效益也不容忽视,5 年来全省累计解
决农村 507郾 6 万人的饮水困难,1673 万人饮水得到
保障,水利工程年供水总量由 85郾 6 伊 108 m3 增至
96郾 7伊108 m3,水资源开发利用率由 8郾 3% 提高到
8郾 82% ,累计治理水土流失面积 4677 km2 .
3郾 3摇 模式推广应用过程中需注意的问题
从长远来看,政府和农民的利益是一致的,但在
短期内却存在矛盾. 农民参与退耕还林的先决条件
是能够改变现在的生存状况,经济收益获得提高,因
此动员农民进行退耕还林时,首要应考虑农民的基
本生存需求和切身利益、注意维护农民的直接经济
效益,力求获得经济效益和生态效益的双赢[69] .
退耕地未来收益不确定,退耕还林还草成果巩
固面临“毁林复耕冶的潜在威胁.退耕补偿政策是我
国退耕还林还草得以顺利推进的重要保障,是退耕
后农民每年的基本经济收入来源,对广大退耕地区
农民的生活具有极其重要的影响[70] .由于国家对补
贴期满以后怎么办没有一个明确的政策,因此地方
政府和农民对国家补助政策的稳定性产生疑虑,对
未来收益缺乏稳定的预期,产生了观望等待的消极
心理.
造林树种的选择需考虑树种生物学特性和生态
学特性,尤其要考虑树种的水分生态特性及其对水
分亏缺的适应方式和途径[71] .根据不同的小生境类
型选择造林地段,根据喀斯特地区现有自然群落,特
别是原生性群落的种类选择树种,还要同时兼顾生
态效益和经济效益,合理配比生态林和经济林.
物种多样性的恢复与发展是植被恢复的关
键[72] .植物多样性可能引起动物和微生物种类的多
样性,在控制系统病虫害发生方面具有明显作用,从
而可提高系统的抗性和弹性. 人工造林时应避免造
成树种选择单纯、植被结构单一、群落结构简化、林
下植被发育差、缓冲能力弱、反馈系统的构成简化等
问题.
4摇 生态农业-庭园经济-资源产业模式
生态恢复已从学术性的恢复发展到社会文化意
义上的恢复,不仅包含对自然的生物多样性、生态结
构和生态功能的选择性恢复,也包括对一定地域和
时间尺度上人类的心理生态、社会生态、文化生态和
经济生态的组成多样性、结构与功能过程的选择性
恢复与重建[73] .由于生态系统退化的根源在于社会
经济结构不合理,因此调整经济产业结构是恢复重
建的关键措施.构建生态产业系统是实现可持续发
展战略的重要内容之一,因此,遵循可持续发展,恢
复生态、发展经济与社会和谐并重,才能从根本上解
57014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 荣等: 西南喀斯特地区退化生态系统整治模式摇 摇 摇 摇 摇 摇
决生态系统退化和石漠化问题. 生态产业系统既是
自然生态系统的亚系统,又是人类社会经济系统的
子系统,通过模拟自然界生物的食物链,在产业系统
内部,利用下游企业消化、上游企业废弃物,最终可
将一个产业输出的废弃物变为其他产业的输入资
源,从而使工业、农业、服务业和环保业分别扮演类
似自然界的生产者、消费者和分解者的角色而建立
起一种共生的新型产业系统. 构建生态产业系统可
对农业经济生产力诸因素以及资源生态环境各个系
统进行科学、合理的调整,使物质、能量能够多级利
用、高效产出以及资源环境能够系统开发、持续利
用[74],形成生态产业化体系.通过生态农业生产、生
态农产品加工和生态农产品销售,彼此相连形成纵
向的产业化链条.生态农业产业化经营的模式是生
态经济模式,能实现生态农业生产、生态农产品加
工、生态农产品销售的系列化、一体化运作,其中农
户和企业是产业化的主体. 生态产业的实质是生态
工程特别是食物链在各产业中的应用,从而形成生
态农业、生态工业和生态第三产业体系.生态产业化
包括种质资源培育、生态工程建设、资源经营管理、
产品加工营销以及生产资料与生产技术的组织、引
进及推广等一个完整的生产序列[75] .
实现喀斯特生态经济系统的恢复与重建,应从
根本上扭转生态系统与经济系统长期对抗、生态效
益与经济效益相背离的局面,以生态鄄经济鄄社会综
合效益优化为原则.遵循生态经济学原理、生态工程
理论,以景观生态学原理为指导,实行生态农业、庭
院经济和资源产业相结合是退化生态系统走向生态
经济社会效益最大化的有效途径,可实现生态恢复
与区域经济可持续发展的统一.
4郾 1摇 模式的适宜地区及综合整治措施
该模式主要适用于轻度或微度脆弱生态区.该
类地区以丘陵、盆地、低山地貌为主,基岩裸露率
30% ~50% ,植被和土被覆盖度 50% ~ 70% ,地面
平坦或倾斜,石芽、角石等零星散布于土壤中. 面临
的问题是耕地集中分布、人口密集、人地矛盾突出、
低产农田面积比重大、生产方式落后、生产力水平低
下,是大多数喀斯特农村的共同特点.在喀斯特山区
的耕地中,中低产田比重超过 70% ,坡耕地比重达
40% ,其中坡度超过 25毅的坡耕地面积占坡耕地总
面积的 1 / 4[38] .
在喀斯特山地下部和河谷地区,坡度相对较缓
和,土层也相对深厚,有较大的生产潜力,可实施农
林复合经营,从林、农、牧、草、药等多方向、多层次结
构的角度,种植地方特色的经济植物. 在面积较广、
土层较厚、土质较好并有水源条件的宜耕地地段,需
加强农田基本建设,对宜耕地资源进行适当开发利
用,改变传统的种植方式,改善农业生产的水土条
件,并利用旱地节水技术、土壤培肥技术,提高耕地
生产率和粮食产量,实现中低产田变高产的目标,解
决粮食问题.在农民庭院中修建沼气池作为基本能
源,沼肥用于果树和其他农作物,以减少化学肥料的
使用,沼液用于鱼塘和饲料添加剂喂养家畜和家
禽[76] .除在果园种植适合的经济果林外,还可套种
蔬菜和饲料作物,以提高土地利用率、提供畜禽的养
殖饲料.山坡种植的特色经济树种和药材、果园的经
济果树和牧草、庭院养殖的禽畜、农田中的粮食作
物,以及鱼塘等都可通过生产加工,从而形成当地的
资源产业,提高农民收入. 目前,已有许多与此模式
相关的大量成功实践范例,如广西恭城能源生态工
程模式为养殖鄄沼气鄄种植三位一体的庭院经济格
局;贵州花江“一池三改冶沼气生态庭院模式,主要
包括“猪鄄沼鄄椒冶、“猪鄄沼鄄砂仁(经果林)冶、“猪鄄沼鄄
柑橘、玉米冶和“草鄄鹅鄄猪鄄沼鄄桃、李冶等;广西马山弄
拉立体生态农业模式;广西环江移民开发区的林
(果)鄄草鄄畜(牧)鄄沼复合生态系统技术体系和科技+
公司+基地+农户的管理模式;“林果药鄄猪牛马羊鄄
沼冶、“林果鄄猪鄄草鄄鱼冶、“林果药鄄粮鄄猪冶等生态经济
循环模式;立体农林复合型、林果药为主的林业先导
型、林牧结合型、牧农结合型、农牧渔结合型等节水
型混和农林业模式[20]等.
4郾 2摇 成本效益分析
种植业成本:种子、种苗、化肥、农药等直接材料
费,以及机械作业费、灌溉费、建立沼气池的材料费、
装置费、管理维修费、养殖业中购买幼畜、饲料、动物
疾病防治等的费用. 生态效益:沼气作为燃料,可减
少矿物能源的消耗,有利于减少碳排放、缓解温室效
应,还可有效地保护森林资源.沼气发酵残留物既是
优质的有机肥料和农作物病虫害的防治、抑制剂,又
是良好的土壤改良剂. 沼气发酵残留物用于农田减
少了农药化肥的使用量,从而减少了环境污染,长期
施用可增加土壤孔隙度、降低土壤容重、活化土壤养
分、促进土壤团粒结构的形成,使农作物的生长环境
得到改善.
经济效益:使用沼气作为农村的生活燃料,使用
沼肥、沼液、沼渣等降低种植养殖成本,加上种植、养
殖的收益,可使农民得到可观的经济收入.如贵州花
江顶坛片区实行“花椒鄄养猪鄄沼气冶生态农业模式,
6701 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
农户年人均纯收入为 1100 ~ 2500 元,年递增 100 元
以上,个别农户年均总收入已超过 6 万元[77] .
社会效益:沼气发酵为农户提供了优质、清洁、
高效的生活燃料,缓解了当前的能源危机,减少了疾
病传播,为农民健康提供保障,且农村儿童入学率也
有所提高.
4郾 3摇 模式推广应用过程中需注意的问题
喀斯特小流域是一个最基本的地域单元或地域
系统,因此以小流域为单元进行整治更符合自然规
律[78],有利于防护体系的合理配量、水土资源的合
理开发利用和生态景观设计,以及建设符合山区特
点的农、林、牧复合农业生产体系.
庭园生态系统是人工生态系统,存在生物种群
简单、食物链关系单一等弊端.考虑到工程设计的投
入产出,为了保证人工生态系统的稳定和提高系统
的效益,必须投入大量的物质和能量.
生态农业和庭园经济形成的资源产业以商品生
产为目的[79]、以商品为输出形式,因此,必须遵循市
场规律,充分考虑产品的市场需求与潜在的市场前
景,尤其在设计种植业和畜牧业生态工程时,更需要
慎重地考虑产品的数量、质量与市场需求的协同问
题,以及与安全食品开发相结合、与安全、无害的管
理和标准相协调.
5摇 讨摇 摇 论
喀斯特脆弱生态区虽然具有较高的异质性,但
也具有一定的共同特征. 在对本底环境充分调查的
基础上,实施相应的整治模式,可加速退化生态系统
的恢复.
在现有研究的基础上,实行整治模式时,还存在
以下问题需要继续探讨:
1)对脆弱度( fragile degree)的划分标准及影响
因子不够明确,缺乏统一的评价指标体系,所做的定
性定量评价实践不够.对生态系统退化程度诊断、退
化生态系统的恢复标准、生态系统恢复效果评价和
整治模式的推广应用性评断是需要进一步研究的问
题.
2)喀斯特地区不同的自然背景在生态系统退
化和石漠化的形成和演化过程中所起的作用究竟如
何? 不同地区的生态系统退化程度和石漠化等级差
异主要由什么原因引起? 尚需深入探讨. 应对不同
程度退化生态系统和不同等级石漠化地区的自然因
素和人为因素在多大程度上影响了生态系统退化进
行定量化和深入研究.
3)喀斯特生态脆弱区地处偏远、社会环境封
闭、科技文化落后,长期处于自给自足的自然经济状
态,形成了环境资源高度依赖的状况,从而在巨大的
生存压力和传统观念下,造成了生态环境的严重破
坏.进行退化生态系统整治的根本和保障在于改变
传统的思想观念.由于生产方式和生活习惯涉及到
地区社会文化观念与社会经济结构的变革,可能会
引起与社会现存观念及生产生活习惯的各种冲突,
所以必须有赖于制度创新和政策保证. 通过体制变
革、政策倾斜、财政支持、社会投入、技术推广、法律
约束等社会工程途径促进生态重建.
4)本文所提出的 3 种模式主要针对地方或地
区尺度,在小尺度范围进行退化生态系统整治时,可
根据实际需求采用其中的部分技术和措施. 生态整
治可以在不同尺度展开,可根据需要进行模式的整
合和分解.模式之间也并非彼此孤立,可根据区域特
点进行有效结合和组合,实现一体化应用;并且要因
地制宜,具体问题具体分析,根据实际情况的脆弱程
度、地貌岩性坡度、人为干扰等情况对模式进行调整
和修正,在长期定位试验的基础上,总结经验、示范
推广,使其发挥最大效用.
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作者简介摇 王摇 荣,女, 1985 年生,硕士研究生.主要从事综
合自然地理学研究,发表论文 1 篇. E鄄mail: wr@ pku. edu. cn
责任编辑摇 杨摇 弘
0801 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷