全 文 ：
　 　 　 　 　 生 态 学 报
　 　 　 　 　 　 　 （ＳＨＥＮＧＴＡＩ ＸＵＥＢＡＯ）
　 　 第 ３４卷 第 ９期　 　 ２０１４年 ５月　 （半月刊）
目　 　 次
前沿理论与学科综述
基于土壤食物网的生态系统复杂性⁃稳定性关系研究进展 陈云峰，唐　 政，李　 慧，等 （２１７３）………………
滇西北高原入湖河口退化湿地生态修复效益分析 符文超，田　 昆，肖德荣，等 （２１８７）…………………………
典型峰丛洼地耕地、聚落及其与喀斯特石漠化的相互关系———案例研究
李阳兵，罗光杰，白晓永，等 （２１９５）
………………………………………
……………………………………………………………………………
青藏高原东缘高寒草原有毒植物分布与高原鼠兔、高原鼢鼠的相关性 金　 樑，孙　 莉，崔慧君，等 （２２０８）…
周边不同生境条件对茶园蜘蛛群落及叶蝉种群时空结构的影响 黎健龙，唐劲驰，黎秀娣，等 （２２１６）…………
个体与基础生态
三峡库区马尾松林土壤⁃凋落物层酶活性对凋落物分解的影响 葛晓改，肖文发，曾立雄，等 （２２２８）…………
芦苇、香蒲和藨草 ３种挺水植物的养分吸收动力学 张熙灵，王立新，刘华民，等 （２２３８）………………………
沙化程度和林龄对湿地松叶片及林下土壤 Ｃ、Ｎ、Ｐ 化学计量特征影响 胡启武，聂兰琴，郑艳明，等 （２２４６）…
内蒙古典型草原小叶锦鸡儿灌丛化对水分再分配和利用的影响 彭海英，李小雁，童绍玉 （２２５６）……………
遮阴对米槠和杉木原位排放甲烷的影响 陈细香，杨燕华，江　 军，等 （２２６６）……………………………………
桔小实蝇和番石榴实蝇对 ６种寄主果实的产卵选择适应性 刘　 慧，侯柏华，张　 灿，等 （２２７４）………………
鼠尾草属东亚分支的传粉模式 黄艳波，魏宇昆，葛斌杰，等 （２２８２）………………………………………………
种群、群落和生态系统
养分资源脉冲供给对几种微藻种间竞争的影响 李　 伟 （２２９０）…………………………………………………
不同植被恢复类型的土壤肥力质量评价 李静鹏，徐明锋，苏志尧，等 （２２９７）……………………………………
黄土丘陵区植物功能性状的尺度变化与依赖 丁　 曼，温仲明，郑　 颖 （２３０８）…………………………………
湘潭锰矿栾树叶片和土壤 Ｎ、Ｐ 化学计量特征 徐露燕，田大伦，王光军，等 （２３１６）……………………………
黄土高原春小麦农田蒸散及其影响因素 阳伏林，张　 强，王文玉，等 （２３２３）……………………………………
尾矿区不同植被恢复模式下高效固氮菌的筛选及 Ｂｉｏｌｏｇ鉴定 李　 雯，阎爱华，黄秋娴，等 （２３２９）……………
四川理县杂谷脑干旱河谷岷江柏造林恢复效果评价 李东胜，罗　 达，史作民，等 （２３３８）………………………
景观、区域和全球生态
闽南⁃台湾浅滩渔场二长棘鲷群体景观多样性 蔡建堤，苏国强，马　 超，等 （２３４７）……………………………
面向土系调查制图的小尺度区域景观分类———以宁镇丘陵区中一小区域为例
卢浩东，潘剑君，付传城，等 （２３５６）
…………………………………
……………………………………………………………………………
气候变化对华北冬小麦生育期和灌溉需水量的影响 胡摇 玮袁严昌荣袁李迎春袁等 渊圆猿远苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
基于 蕴酝阅陨分解的厦门市碳排放强度影响因素分析 刘摇 源袁李向阳袁林剑艺袁等 渊圆猿苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
可持续生计目标下的生态旅游发展模式要要要以河北白洋淀湿地自然保护区王家寨社区为例
王摇 瑾袁张玉钧袁石摇 玲 渊圆猿愿愿冤
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荔枝树干液流速率与气象因子的关系 凡摇 超袁邱燕萍袁李志强袁等 渊圆源园员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
肿腿蜂类寄生蜂室内控害效能评价要要要以松脊吉丁肿腿蜂为例 展茂魁袁杨忠岐袁王小艺袁等 渊圆源员员冤噎噎噎噎
城乡与社会生态
内蒙古草原人类福祉与生态系统服务及其动态变化要要要以锡林郭勒草原为例
代光烁袁娜日苏袁董孝斌袁等 渊圆源圆圆冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于农业面源污染分区的三峡库区生态农业园建设研究 刘摇 涓袁谢摇 谦袁倪九派袁等 渊圆源猿员冤噎噎噎噎噎噎噎
野交通廊道蔓延冶视角下山地城市典型样带空间格局梯度分析 吕志强袁代富强袁周启刚 渊圆源源圆冤噎噎噎噎噎噎
学术信息与动态
美国地理学家协会 圆园员源年会述评 孙然好袁肖荣波 渊圆源缘园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆愿园鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿园鄢圆园员源鄄园缘
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 峰丛洼地石漠化要要要峰丛主要分布在云贵高原的边缘部分及桂西尧桂西北地区袁相对高度一般为 圆园园要猿园园皂袁高的
可达 远园园皂以上遥 在峰丛之间袁岩溶洼地尧漏斗尧落水洞很发育袁常形成峰丛洼地或峰丛漏斗的组合形态遥 峰丛洼地
中的土地相当贫瘠袁由于当地人们依靠这些土地种植庄稼为生袁石漠化的发展趋势已经越来越明显遥 尤其在土地承
载力低尧人口压力大的区域石漠化相当严重袁研究峰丛洼地耕地资源分布尧土地利用强度和石漠化发育状况之间的
机理袁有助于从本质上认识石漠化的发生袁对石漠化治理实施科学指导遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 9 期
2014年 5月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.9
May,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金项目 ( 41261045); 国家科技支撑计划重大课题 ( 2014BAB03B02); 教育部人文社会科学研究一般项目
(10XJAZH002); 贵州省科技专项重大课题(黔科合重大专项字﹝ 2012﹞ 6015号)
收稿日期:2013鄄02鄄01; 摇 摇 修订日期:2013鄄11鄄05
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: li鄄yapin@ sohu.com
DOI: 10.5846 / stxb201302010217
李阳兵,罗光杰,白晓永,王永艳,王世杰, 谢静, 杨广斌.典型峰丛洼地耕地、聚落及其与喀斯特石漠化的相互关系———案例研究.生态学报,
2014,34(9):2195鄄2207.
Li Y B,Luo G J,Bai X Y,Wang Y Y,Wang S J,Xie J, Yang G B.The correlations among arable land, settlement and karst rocky desertification鄄cases study
based on typical peak鄄cluster depression.Acta Ecologica Sinica,2014,34(9):2195鄄2207.
典型峰丛洼地耕地、聚落及其与喀斯特
石漠化的相互关系
———案例研究
李阳兵1,*,罗光杰2,白晓永3,王永艳4,王世杰3, 谢摇 静1, 杨广斌1
(1. 贵州师范大学地理与环境科学学院, 贵阳摇 550001; 2. 贵州师范学院地理与旅游学院, 贵阳摇 550018;
3. 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳摇 550002;4. 重庆师范大学地理与旅游学院,重庆摇 400047)
摘要:喀斯特石漠化,近年来已成为研究热点和引起国家层面重视,但当前研究并没揭示岩溶山地土地为什么会发生石漠化这
一现象的本质,没有阐明岩溶山地农户为什么要进行不合理活动。 通过典型案例研究从理论上解释岩溶山地农户为什么要进
行不合理活动这个问题,以从本质上揭示石漠化发生的机理。 为此,在贵州选择了 6个典型峰丛洼地,采用 2010 年的 10 m 分
辨率 ALOS影像作为数据源,比较了 6种不同的峰丛洼地组合地形中的耕地资源分布、聚落特征和石漠化发育情况。 结果表
明,6个研究点耕地和聚落数量、分布和石漠化的面积和分布存在一定的相互关系,这些相互关系可阐明土地承载力较低情形、
土地承载力中等情形和土地承载力较高情形石漠化发生的过程;发现严重的石漠化只能出现在土地承载力低、人口压力大的区
域,并据此进一步总结了峰丛洼地区石漠化形成的理论模型。 从理论上揭示了峰丛洼地区土地承载力和人口压力是否协调决
定了峰丛洼地区的生态质量状况,有助于从本质上认识石漠化的发生机理和指导石漠化的治理。
关键词:峰丛洼地;聚落;耕地;石漠化
The correlations among arable land, settlement and karst rocky desertification鄄
cases study based on typical peak鄄cluster depression
LI Yangbing1,*,LUO Guangjie2,BAI Xiaoyong3,WANG Yongyan4,WANG Shijie3,XIE Jing1, YANG Guangbin1
1 School of Geography and Environmental Sciences, Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China
2 School of Geography and Tourism, Guizhou Normal College, Guiyang 550018, China
3 National Key Laboratory of Environmental Geochemistry, GeochemistryIinstitute, Chinese Academy of Sciences, Guiyang 550002, China
4 College of Geographical and Tourism, Chongqing Normal University, Chongqing 400047,China
Abstract: The Karst Rocky Desertification (KRD) occurred in Southwest China has become a research hotspot and drawn
great attention of the Chinese government in recent years. However, the current researches about KRD has not revealed the
essential reason why the KRD phenomenon occurred in karst mountains, and has not clarified why the local farmers had
undertaken unreasonable agricultural activity in karst mountain areas. This paper attempted to discover theoretically the
reason why the local farmers in karst mountain areas carried out irrational activities such as the steep slope land cultivations,
and to reveal essentially the occurrence mechanism of KRD through the typical case studies. Firstly, this paper assumes that
the low land capacity is the genesis cause of KRD in peak鄄cluster depression areas. Furthermore, ecological quality of the
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peak cluster depression zone is determined by the relationship between the area of depressions (negative terrain) and the
population of residential area. So, six typical of peak鄄cluster depression areas of Guizhou province were selected to compare
the distribution circumstances of cropland, the characteristics of settlements and the formation of KRD with the help of Alos
images in 2010 (with a resolution of 10 m伊10 m). The results show that the areas such as closed peak鄄cluster depression of
continuous distribution, shallow peak鄄cluster depressions and assemblages of peak鄄cluster depression and canyon are lack of
cropland resources, but some terrain such as peak鄄cluster depression group embraced by flat land and not closed peak鄄
cluster depression are rich in cropland, and the cropland distributed in spatial array of peak鄄cluster depression, peak鄄
cluster valley and gully area is relatively fewer. There is a negative correlation between the percentage of the cultivated land
and the percentage of KRD (including light KRD, moderate KRD and severe KRD) at peak鄄 cluster depressions, serious
KRD distributes in the peak鄄cluster depressions with higher percent of the settlement accounted for the cropland area. It is
related to some extent, in the six study areas, between the quantity and spatial distribution of arable land and settlements,
and the size and spatial distribution of KRD. The relationship could be concluded as three situations of the process of KRD,
where are low, middle and upper carrying capacity of land. The serious KRD is found distribute only in peak鄄cluster
depression areas with fewer flatland, low land capacity and high population pressure, therefore, the theory hypothesis
suggested by this paper is correct, to improve the bearing capacity of land should be the primary means to desertification
control in peal鄄cluster depressions. The theoretical models of KRD occurrence mechanism in these areas were summarized
further through the comparisons of the arable land resources distribution, the characteristics of settlement and the KRD
occurrence situations in these six different peak cluster depression combined topography. The ecological qualities are
dominated by the harmonization between land capacity and population pressure in the peak cluster depression areas. And
this finding will make contribution to understand essentially the occurrence mechanism of KRD and be guidance to the
ecological restoration of KRD land.
Key Words: peak鄄cluster depression; settlement; arable land; karst rocky desertification
摇 摇 全球集中连片的岩溶主要分布在欧洲中南部、
北美东部和中国西南地区。 欧洲某些国家上百年前
就有石漠化,如土耳其石漠化面积曾上万平方公里,
法国、摩洛哥、意大利、克罗地亚等等,都曾经有石漠
化[1鄄3],但前两个片区的岩溶,因地质环境背景的脆
弱性较小、人口和经济压力相对较轻,生态地质环境
问题不是很严重,基本上是一个保护问题[4]。 西南
喀斯特山区,长期存在不合理的土地利用,导致强烈
的水土流失和植被退化,即喀斯特石漠化,近年来已
成为研究热点和引起国家层面重视[5]。 在我国,学
者对石漠化过程的认识基本是一致的,如王世杰认
为喀斯特石漠化是指在亚热带脆弱的喀斯特环境背
景下,受人类不合理社会经济活动的干扰破坏;造成
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[6];袁道
先认为喀斯特石漠化指有植被、土壤覆盖的喀斯特
转变为基本上缺乏植被和土壤的变化过程[7]。 对石
漠化成因的认识,更多地考虑内动力地质作用[8]、岩
性[9]和气象因素[10],当前,吴秀琴等认为人口、人均
耕地、农民的人地关系概念能解释 79%的由石漠化
表征的环境压力,在严重石漠化地区,坡地往往过度
垦殖[11];不同等级石漠化与不同土地利用类型存在
着相关性,较多坡耕地的存在仍是土地石漠化的驱
动因素[12];聚落对石漠化的主要影响距离是
4 km[13]。
综上所述,目前研究认识到岩溶土地会发生石
漠化这一现象,在人文因素方面认为不合理的人类
活动是诱因,人均耕地、聚落与石漠化存在相关性,
但没有从耕地资源、聚落人口和相应的生态响应角
度来探讨石漠化的发生发展;当前研究并没揭示岩
溶山地土地为什么会发生石漠化这一现象的本质,
没有阐明岩溶山地农户为什么要进行不合理活动,
代表了对石漠化的一个阶段性认识。 石漠化也是土
地退化,是水土流失、土地失去生产能力的过程,结
合人为成因来讲,是坡地开垦、薪柴砍伐导致的土地
退化过程和结果,构建耦合自然、人文驱动因素的喀
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斯特石漠化系统模型具有重要的现实意义[14]。 本
文试图通过典型案例研究,揭示岩溶山地耕地资源、
聚落格局和石漠化发生的相互关系,试图从理论上
回答岩溶山地农户为什么要进行不合理活动这个问
题,回答导致土地石漠化的根本原因,以从本质上揭
示石漠化发生的机理。
1摇 理论假设
峰丛洼地区是岩溶地貌最典型、石漠化最严重
的区域之一[15],形成了以脆弱生态环境为基础、以
强烈的人为干扰为驱动力、以植被减少为诱因、以土
地生产力退化为本质的复合退化状况[16],治理难度
也最大[17]。 从大农业生产应用的角度来看,峰丛洼
地的土地组成可拆分为 3 个部分:洼地底部的平坡
地和缓坡地;山体中部及下部斜坡地,这一般包括了
坡体的 2 / 3坡长;山体上部和顶部坡体,大约占坡体
的 1 / 3左右[18]。 峰丛峰林区耕地资源格局的特点
是:肥沃的土地集中在峰丛洼地底部,较差的土地或
荒地分布在峰丛四周的坡面上,虽有一定的耕地聚
集效应,但聚集程度不高,而且面积狭小,耕作半径
依然较大[19],缓坡耕地形成轻度石漠化景观;陡坡
地形成中度石漠化景观, 因坡面土壤流失, 演化为
更高等级石漠化景观[20]。
在纯碳酸盐岩发育的峰丛洼地地区,洼地等坝
地的面积对土地承载力起着决定作用,坝地面积大、
土地生产力高,则承载力大。 因此,假设在这些峰丛
洼地地区,谷地、洼地等坝地的面积存在一个决定这
些地区是否有人口分布的阈值,当谷地、洼地、坝地
的面积低于这个阈值时,几乎无承载力,无人口分
布;当谷地、洼地、坝地的面积高于某个阈值时,土地
有一定的承载力,有人口的分布。 另一方面,这些地
区,生态是否退化,取决于人口压力,即人口压力存
在一个是否是生态发生退化(石漠化)的阈值,当人
口压力低于这个阈值,不会发生石漠化;当人口压力
高于这个阈值,即会发生石漠化。 也存在这样的情
况,农户并不开垦他们聚落所存在的洼地,而开垦相
邻的洼地(包括洼地底部及四周坡面),这样,聚落的
分布就受相邻的洼地可利用土地资源的制约。
基于上述分析,本文提出一个理论假设:在峰丛
洼地等地区:负地形(指洼地,往往是耕地资源)的比
例决定了可能的人口分布,而现实的人口压力(人口
密度)决定了峰丛洼地地区是否会发生石漠化。 如
果以耕地数量占总面积的比例表示土地承载力,以
聚落面积占耕地面积的比例表示人口压力,峰丛洼
地区石漠化的形成过程就可以用这两个指标的变化
明确表示(图 1),随耕地面积比例下降和聚耕比的
上升,石漠化严重程度也不断增加,也就是说,较严
重的石漠化只发生在土地承载力低和人口压力大的
区域,在这些区域,农户不得不进行陡坡垦殖等不合
理的活动。 因此,在峰丛洼地区,土地承载力低下是
导致石漠化的根本原因,总的说来,洼地面积(负地
形)和人口是否协调决定了峰丛洼地区的生态质量
状况。
图 1摇 峰丛洼地区石漠化发生的情景示意图
Fig.1摇 The theoretical formation models of karst rocky desertification in the peak cluster depression areas
7912摇 9期 摇 摇 摇 李阳兵摇 等:典型峰丛洼地耕地、聚落及其与喀斯特石漠化的相互关系———案例研究 摇
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2摇 案例研究
2.1摇 研究区概况
在贵州典型岩溶区域选择了普定县后寨河地区
(a)、贞丰花江峡谷区 ( b)、清镇市王家寨小流域
(c)、荔波茂兰洞塘乡(d)和安龙平乐镇( e,f)作为
研究区(图 2),包括:1)四周平坝环绕型峰丛洼地群
区(a)、2)岩溶峰丛洼地鄄峡谷型(b)、3)开口型峰丛
洼地(c)、4)峰丛浅洼地(d)、5)峰丛洼地鄄谷地鄄槽谷
组合型(e)和 6)连续分布的封闭型峰丛洼地群( f)
等不同的地貌、土地资源组合格局。 6个研究区在社
会经济方面包括了城镇带动(王家寨)、县乡经济辐
射(后寨河)、政策性扶贫开发(花江)、自然保护区
影响(茂兰)、远离城镇与交通干线的岩溶山地腹地
(平乐镇)等不同经济发展类型,道路通达度也有很
大差异。 以上研究区基本涵盖了我国西南岩溶地区
主要自然和社会经济背景类型,是我国西南岩溶山
地的典型区域。
图 2摇 研究区数字地形图
Fig.2摇 The topography the study areas
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2.2摇 数据来源与研究方法
研究区土地利用数据主要来源于 2010 年的 10
m 分 辨 率 Advanced Land Observation Satellite
(ALOS)影像,并结合研究区当地的统计数据、实地
调查和 2.5m 影像进行补充(图 3)。 本文定义的耕
地仅指坡度<6毅的平坝耕地,坡度根据研究区 1颐1 万
地形图数字化的 Digital Elevation Model (DEM)提
取。 以坡度<6毅 的平坝耕地数量来表示土地承载
力,以聚落耕地面积比来表示人口压力,二者数据来
自于根据 ALOS影像解译的土地利用数据。 当前研究
对土地石漠化的判断基本是一致的,本文在参考文
献[21鄄24]的基础上,采用如下石漠化分类标准(表 1)。
图 3摇 研究区 2010年土地利用现状图
Fig.3摇 The spatial pattern of land use in 2010
表 1摇 研究区不同等级石漠化划分标准
Table 1摇 The classification criterion and characteristic code of karst rocky desertification (KRD) types
无石漠化
No No karst rocky
desertification
(NKRD)
潜在石漠化
Potential karst rocky
desertification
(PKRD)
轻度石漠化
Light karst rocky
desertification
(LKRD)
中度石漠化
Moderate karst rocky
desertification
(MKRD)
强度石漠化
Severe karst rocky
desertification
(SKRD)
岩石裸露率 / %
Exposure of basement rocks <10 <30 30—50 50—70 70—90
Alos影像 Alos image 深红色,块状 浅红色 斑点状浅红色,点缀灰色 连片浅灰色 连片灰白色
2.3摇 结果分析
2.3.1摇 研究区耕地资源分布
在峰丛洼地等喀斯特地区,小地形的组合不同,
导致负地形(指洼地)分布的差异,从而形成不同的
耕地资源比例。 6 个研究点以连续性深洼地的平坝
耕地数量最低,峰丛洼地谷地组合增加至 10.74%;
开口型峰丛洼地的平坝耕地数量最高;同时,不同地
形组合的坡耕地数量也存在差别,分 2 种情况,一是
9912摇 9期 摇 摇 摇 李阳兵摇 等:典型峰丛洼地耕地、聚落及其与喀斯特石漠化的相互关系———案例研究 摇
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如峰丛鄄峡谷,可供开垦的坡耕地较少,二是当地人
口压力不需要开垦较多的坡耕地,如洞塘浅洼地。
不同地形组合的峰丛洼地耕地斑块最大面积以峰
丛鄄峡谷型最小,耕地斑块平均面积也以其最小,说
明其土地资源的匮乏。 峰丛洼地谷地组合、浅丘环
绕型峰丛洼地、开口型峰丛洼地的耕地斑块最大面
积分别是 241.68、107.09 hm2和 44.55 hm2,耕地斑块
平均面积也明显大于其余 3 种类型,说明其土地资
源相对丰富(表 2)。 从耕地资源占总面积的百分比
把 6 个研究点划分为耕地资源丰富型、匮缺型两种
类型,其中连续性深洼地、洞塘浅洼地和峰丛鄄峡谷
为耕地资源匮缺型,浅丘环绕型峰丛洼地和开口型
峰丛洼地为耕地资源丰富型,峰丛洼地谷地组合属
二者之间的过渡型。
表 2摇 研究区的耕地资源分布
Table 2摇 The characteristics of cropland in the study areas
研究区域
Study areas
平坝耕地
Flat land / %
最大斑块面积
Largest patch
area / hm2
最小斑块面积
Least patch
area / hm2
斑块平均面积
Mean patch
size / hm2
耕地斑块聚集度
Aggregation index
of cropland
峰丛鄄峡谷 0.12 0.56 0.01 0.037 60.90
连续性深洼地 5.41 10.44 0.01 0.74 83.40
洞塘浅洼地 5.94 9.84 0.02 0.55 82.06
峰丛洼地谷地组合 10.74 241.68 0.06 3.36 92.67
开口型峰丛洼地 15.51 44.55 0.01 2.63 91.92
浅丘环绕型峰丛洼地 26.36 107.09 0.01 2.55 93.24
摇 摇 峰丛鄄峡谷: peak鄄cluster depression and canyon; 连续性深洼地: closed peak鄄cluster depressions of continuous distribution; 洞塘浅洼地: shallow
peak鄄cluster depression; 峰丛洼地谷地组合: spatial array of peak鄄cluster depression, peak鄄cluster valley and gully area; 开口型峰丛洼地: not closed
peak鄄cluster depression; 浅丘环绕型峰丛洼地: peak鄄cluster depression group embraced by flat land
摇 摇 为了进一步说明 6个研究点的平坝耕地斑块空
间分布的零散和集聚特征,统计了不同大小等级的
耕地斑块数和斑块总面积(表 3)。 峰丛洼地谷地组
合平坝耕地斑块数集中在 0.1—1 hm2、臆0.10 hm2,
但从面积分布看,>20 hm2以上的 17 个耕地斑块占
了 67%,说明其耕地相对集中连片;大斑块分布于谷
地和较大的洼地中,小洼地则分布于一些小洼地中
央 。连续性深洼地耕地斑块大小在0 . 1—1hm2 、
表 3摇 研究区耕地斑块分布
Table 3摇 The characteristics of cropland patches
研究区域
Study areas
臆0.1
/ hm2
0.1—1
/ hm2
1—5
/ hm2
5—10
/ hm2
10—20
/ hm2
20—50
/ hm2
50—100
/ hm2
>100
/ hm2
峰丛鄄峡谷 斑块数 27 10
斑块总面积 1.05 2.65
占总面积比例 / % 28.39 71.66
连续性深洼地 斑块数 50 162 39 5 2
斑块总面积 3.27 57.94 74.1 34.9 20.73
占总面积比例 / % 1.59 28.24 36.12 17.01 10.1
洞塘浅洼地 斑块数 35 162 38 3
斑块总面积 2.01 55.51 65.11 22.05
占总面积比例 / % 1.39 38.37 45.00 15.24
峰丛洼地 斑块数 119 246 34 15 14 11 4 2
谷地组合 斑块总面积 9.34 70.67 87.27 117.99 197.1 331.89 271.93 375.73
占总面积比例 / % 0.64 4.83 5.97 8.07 13.48 22.70 18.60 25.70
开口型峰 斑块数 24 28 26 6 6 4
丛洼地 斑块总面积 0.95 10.02 59.71 40.76 83.75 128.38
占总面积比例 / % 0.29 3.10 18.45 12.60 25.88 39.68
浅丘环绕型 斑块数 447 43 70 30 21 20 2 2
峰丛洼地 斑块总面积 1.8 21.92 170.7 217.48 285.27 581.91 164.18 214.17
占总面积比例 / % 0.11 1.32 10.30 13.12 17.21 35.11 9.91 12.92
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1—5 hm2的数量分别有 162 和 39 块,分别占总面积
的 28.24%和 36.12%,10—20 hm2之间的仅 2 块,占
总面积的 10.10%。 洞塘浅洼地耕地斑块数以 0.1—
1 hm2尺度内最多,有 162 块共 55.51 hm2,1—5 hm2
之间的斑块有 38 块共 65.11 hm2;峰丛鄄峡谷型组合
总共有 37 块平缓耕地,总面积 3. 7 hm2,最大面积
0郾 56 hm2。 浅丘环绕型峰丛洼地也有数百块面积小
于 0.1 hm2的小块耕地,这些小块耕地总面积只有
1郾 8 hm2,占较大面积的仍是 1 hm2以上的斑块,其中
面积在 20—50 hm2 的耕地斑块占了总面积的
35郾 11%。 开口型峰丛洼地 1 hm2以上的耕地斑块面
积占了总面积的 96.62%,其中面积在 20—50 hm2的
耕地斑块占了总面积的 39.68%。
根据不同面积大小的耕地斑块特征和耕地斑块
聚集度,把 6 个研究点耕地空间分布分成:(1)耕地
零散型,包括连续性深洼地、洞塘浅洼地、峰丛鄄峡
谷,此类型耕地斑块大小主要集中在 0.1—1 hm2、耕
地斑块数目多,小而破碎的耕地占总耕地总面积的
比例高;(2)耕地集聚型,包括峰丛洼地谷地、浅丘环
绕型峰丛洼地和开口型峰丛洼地,此类型耕地相对
集中连片,大面积的耕地斑块占耕地总面积的比
例高。
2.3.2摇 研究区发生的石漠化情况
6个研究点轻度以上石漠化面积占总面积的比
例分别是 63.21%、54.20%、26.09%、62.46%、30.80%
和 31. 25%,但洞塘峰丛洼地绝大部分是轻度石漠
化,无强度石漠化;中度石漠化以峰丛洼地谷地组合
最高,强度石漠化以花江峰丛鄄峡谷最高。 后寨河和
王家寨的中强度石漠化分别只有 14.77%和 18.97%。
因 6个研究点地形地貌、人口密度、土地利用强度等
差异大,所以石漠化土地斑块在空间分布上形成了
以下几种空间格局(图 4):(1)中度、强度石漠化斑
块集中分布型,此种格局代表了喀斯特土地严重退
化的后期阶段,峰丛洼地谷地可作为此种格局的代
表;(2)强度石漠化与无石漠化、潜在石漠化斑块混
合分布型,峰丛鄄峡谷可作为此种格局的代表;(3)潜
在石漠化、无石漠化为主分布型,轻度石漠化零星分
布,以洞塘浅洼地为代表;(4)轻中度石漠化聚集分
图 4摇 6个研究点的石漠化分布图
Fig.4摇 The distribution of karst rocky desertification at study area in 2010
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布型,以连续性峰丛洼地为代表;(5)几种石漠化类
型相间分布型,以浅丘环绕型峰丛洼地为代表;(6)
中、强度石漠化局部聚集型,以开口型峰丛洼地为
代表。
2.3.3摇 研究区各个地点承载的聚落数量与空间分布
特征
在王家寨开口型峰丛洼地类型中有耕地无聚落
分布的峰丛洼地共 3个,其洼地面积太小,聚落分布
在大洼地的出口处,耕作方便,可达性好,分布在峰
丛洼地内的聚落面积占总面积的 26.58%。 有石漠
化分布峰丛洼地共 4 个,但石漠化主要分布在中部
的两个大洼地间的峰丛鞍部斜坡上,是以前陡坡耕
地耕种形成的,现已撂荒,石漠化土地生态处于恢复
过程中(表 4)。
在后寨河浅丘环绕型峰丛洼地类型中共 20 个
峰丛洼地,聚落均分布在有耕地的洼地中,另有 7 个
有耕地的峰丛洼地,或因其面积小,或位置等偏远,
目前无聚落分布,分布在峰丛洼地内的聚落面积占
总面积的 10.03%。 5 个无石漠化分布的峰丛洼地,
其聚落面积小,坝地面积够用,基本不开垦坡耕地,
或是该洼地无聚落分布;7个有石漠化分布的峰丛洼
地,总体以轻度石漠化为主,石漠化主要是由坡耕地
开垦引起的,部分是采石场引起的。
在峰丛洼地谷地类型中,耕地、聚落主要分布在
面积较大的谷地中,分布在 3 个谷地中的聚落面积
占总聚落面积的 29.49%;29个有耕地的峰丛洼地其
中有 21个有聚落分布,4 个聚落分布在无耕地的峰
丛洼地,有耕地无聚落分布的峰丛洼地要么是其面
积小,要么是其周边有较大的聚落斑块。 各峰丛洼
地坡面都有石漠化分布。
在连续性峰丛洼地中,聚落斑块平均面积 0.367
hm2,聚落普遍分布在有耕地的洼地,各峰丛洼地坡
面都有轻、中度石漠化分布。 在洞塘浅洼地,聚落斑
块平均面积 0.371 hm2,聚落都分布在有耕地的峰丛
洼地,基本上形成一洼一聚落格局,15个峰丛洼地仅
4个有轻度石漠化分布;在峰丛鄄峡谷,聚落斑块平均
面积 0.0587 hm2,因其平地少,有 8 个聚落分布在无
耕地的峰丛洼地中,有 5个峰丛洼地无石漠化分布,
其余的以轻度、强度石漠化构成基质。
表 4摇 各研究点峰丛洼地耕地、聚落与石漠化分布情况
Table 4摇 The distribution of cropland, settlement and karst rocky desertification in peak鄄cluster depressions of study areas
研究区域
Study areas
峰丛洼地总数
Total number of
peak鄄cluster
depression
有耕地无聚落
分布的峰丛洼地
Peak鄄cluster
depression with
only cropland
有聚落、耕地分布
的峰丛洼地
Peak鄄cluster
depression
with settlement
and cropland
有石漠化分布
的峰丛洼地
Peak鄄cluster
with KRD
有聚落无耕地
的峰丛洼地
Peak鄄cluster depression
with only settlement
峰丛鄄峡谷 21 2 6 16 8
连续性深洼地 27 7 14 27 1
洞塘浅洼地 15 3 13 4 0
峰丛洼地谷地组合 35 8 21 35 4
开口型峰丛洼地 8 3 4 4 0
浅丘环绕型峰丛洼地 20 7 7 7 0
摇 摇 各研究点同时分布有耕地和聚落的峰丛洼地
中,其聚落与耕地的面积百分比差异较大,开口型峰
丛洼地、浅丘环绕型峰丛洼地、峰丛鄄峡谷、洞塘浅洼
地、连续性洼地和峰丛洼地谷地的洼地聚落与耕地
的面积百分比平均值分别是 15. 15%、 24. 36%、
18郾 62%、20.79%、37.95%和 36.98%,后三者分别有 1
个、2个和 3个峰丛洼地聚落面积超过了耕地的 50%
(图 5)。
2.3.4摇 研究区耕地聚落和石漠化相互间的关系
研究区耕地面积和轻度以上石漠化面积占总面
积的百分比间存在明显的负相关关系(表 5)。 连续
性洼地、洞塘洼地和峰丛鄄峡谷区耕地占 6%以下,三
者轻度以上石漠化面积分别占 50%以上,峰丛洼地
谷地耕地面积占 10. 74%,但聚落耕地面积比超过
20.32%,人口压力大,轻度以上石漠化面积在 60%以
上;浅丘环绕型峰丛洼地和开口型峰丛洼地耕地相
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对较丰富,轻度以上石漠化面积在 30%左右,但后者
聚落耕地面积比大于前者,因此后者的强度石漠化
比例高于前者。 显然,聚耕比高的峰丛洼地石漠化
相对较严重。
图 5摇 6个研究点峰丛洼地聚落耕地面积比曲线
Fig.5摇 The ratio of settlements area to the cropland area in each study plot
表 5摇 研究区耕地、聚落和轻度以上石漠化面积比例
Table 5摇 The Percentage of cropland, settlements and KRD land (including light, moderate, severe KRD )
研究区域
Study areas
耕地
Cropland / %
轻度以上石漠化
Karst rocky
desertification
聚落
Settlement / %
聚落 /耕地
Settlement /
cropland / %
坡耕地
Slope cropland / %
洞塘浅洼地 5.94 26.09 0.88 14.88 20.9
浅丘环绕型峰丛洼地 26.36 30.74 3.44 13.05 27.26
开口型峰丛洼地 15.51 31.25 3.37 21.74 10.84
连续性深洼地 5.41 54.19 0.51 9.44 20.672
峰丛鄄峡谷 0.12 62.5 1.18 9801.04 12.06
峰丛洼地谷地 10.74 63.74 2.18 20.32 18.62
摇 摇 进一步,以 6 个研究点的聚落为中心分别做缓
冲距离为 0—200 m,200—400 m,400—600 m,600—
800 m,800—1000 m,>1000 m 的缓冲区,对比分析
各缓冲区耕地和石漠化土地占各研究点总面积的变
化情况。 结果发现,随缓冲距离增加,耕地呈减少趋
势,400 m范围内以浅丘环绕型峰丛洼地耕地比例最
高,峰丛鄄峡谷耕地比例最低且仅分布在此范围内
(图 6)。 相应地,轻度石漠化比例也以 200—400 m
范围内最高,依次是峰丛鄄峡谷、连续性深洼地、洞塘
浅洼地、峰丛洼地-谷地组合等(图 7);中度石漠化
比例以 200—400 m 和 0—200 m 范围内最高,较高
的是峰丛洼地谷地组合、连续性深洼地,洞塘浅洼地
此范围内的中度石漠化比例不足 0.1%(图 8)。 峰
丛鄄峡谷的强度石漠化比例以 0—200 m范围最高,其
次是 200—400 m 范围,居各研究点之首;峰丛洼地
谷地组合强度石漠化比例以 0—800 m 范围相对较
高;开口型峰丛洼地以 800—1000 m 范围强度石漠
化比例相对较高,这些曾经开垦的坡耕地,现已撂
图 6摇 各研究点不同缓冲区的耕地占研究区总面积的比例
Fig.6摇 The cropland accounted for the proportion of the total area in the study area different buffer
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荒;连续性深洼地 200—400 m 范围强度石漠化比例
最高为 0.44%,洞塘浅洼地则没有强度石漠化(图
9)。 究其原因,在岩溶山区,农户的耕作半径往往不
超过 1000 m,聚落周边的耕地比例越低,农户的陡坡
地垦殖、砍伐等等不合理扰动也越严重,导致石漠化
更多的发生。
图 7摇 各研究点不同缓冲区的轻度石漠化占研究区总面积的比例
Fig.7摇 The LKRD accounted for the proportion of the total area in the study area different buffer
图 8摇 各研究点不同缓冲区的中度石漠化占研究区总面积的比例
Fig.8摇 The MKRD accounted for the proportion of the total area in the study area different buffer
图 9摇 各研究点不同缓冲区的强度石漠化占研究区总面积的比例
Fig.9摇 The SKRD accounted for the proportion of the total area in the study area different buffer
3摇 讨论
3.1摇 峰丛洼地石漠化发生过程情景
前述分析表明,6 个研究点耕地和聚落数量、分
布,和石漠化的面积和分布存在一定的相互关系,这
种关系实际上是人(聚落)鄄地(耕地)相互作用的一
种反映(石漠化);在研究区喀斯特峰丛洼地这种特
定的人鄄地环境下,这些相关关系反映了 3 种情景下
的石漠化发生过程:
(1)土地承载力较低情形石漠化的发生过程。
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1)耕地面积小,但人口少,人口与耕地资源在低水平
上协调,不引起明显的土地退化(石漠化),以洞塘洼
地为例;2) 耕地面积小,但人口相对超过土地的承
载力,引起土地的轻中度退化(以轻中度石漠化为
主),以连续性峰丛洼地为例;3)耕地面积小,但人口
严重超过土地的承载力,引起土地的强烈退化(以强
度和中度石漠化为主),以花江的峰丛峡谷为例。
(2)土地承载力中等情形石漠化的发生过程。
有相对较多的谷地、洼地面积,人口大量聚集,超过
土地承载力,只有开垦坡耕地,引起土地较强烈的退
化,以峰丛洼地谷地组合为例。
(3)土地承载力较高情形石漠化发生的过程。
以后寨河和王家寨为例,由于浅丘、坝子环绕,或洼
地形成较大的坝子,有较大的耕地面积分布,基本上
能承载较多的人口,只开垦少量的坡耕地,土地轻度
退化为主,局部地方退化严重。
3.2摇 本文模型对认识石漠化的意义
喀斯特山地生态脆弱,存在着以石漠化为主的
土地退化,当前普遍把石漠化的形成原因归结为脆
弱的喀斯特背景下的当地农户的不合理活动,但没
有阐明当地农户为什么要进行不合理活动。 本文比
较了 6种不同的峰丛洼地组合地形中的耕地资源分
布、聚落特征和石漠化发育情况,根据峰丛洼地区聚
落、耕地和石漠化发生的相互关系,发现严重的石漠
化只出现在缓坡平地少、土地承载力低、人口压力大
的区域,证实了本文提出的理论假设是正确的。 因
此,我们可以认为,在中国西南喀斯特山地,尤其是
峰丛洼地区,土地发生石漠化的原因实质是人口压
力超过了土地承载力问题,洼地耕地资源不足,低人
口承载力与人口高密度、高自然增长率失衡必然产
生人口与粮食的矛盾[25],迫使当地农户耕种坡耕
地,不得不进行陡坡垦殖,广种薄收,“春种一坡,秋
收一箩;越垦越穷,越穷越垦冶,就是对此的真实写
照。 坡耕地因此而发生中度甚至极强度石漠化[26],
与相关研究认为农户对土地的粗放经营才是石漠化
形成的本质原因的看法也是一致的[27]。 因此,可以
认为土地承载力低地迫使较多坡耕地的存在仍是土
地石漠化的驱动因素[28],岩溶山地土地发生石漠化
这一现象的本质是岩溶山地土地承载力低,人口压
力大。
利用耕地丰富程度、土地承载力和石漠化发生
的相互关系,可以合理解释不同尺度上石漠化发生
的原因。 限于篇幅,以研究点之一的后寨河地区做
进一步分析,聚落在 60 年代的最初分布过程中,由
于土地生产力水平起到决定性作用,因此聚落主要
分布于地势低平、生产力水平高的地区[29];在后寨
河地区西部,由于所在村有较多的平坝地,石漠化分
布往往离村落较远,研究区东南部,平坝地少、峰丛
洼地密集,石漠化一般分布在 300 m、300—600 m 范
围内[30]。 在更大的尺度上,在贵州省,人口密度较
大的黔中各县石漠化比例比较低,而在人口密度较
小的黔西南各县,石漠化往往很严重,对此,有些学
者从岩性角度来解释,感到很难解释[31]。 而从本文
的思路来看,黔西南各县,尽管人口密度较小,但因
地域峰丛洼地发育,耕地资源不足,人口超载容易引
起严重的石漠化;黔中各县,地域地形平坦,多平坝
浅丘,耕地资源较丰富,土地承载力较高,只是局部
地方发生严重的石漠化。 本文的发现一方面有助于
重新科学认识石漠化的成因;另一方面也指出治理
石漠化,或增加土地承载力,或减少人口数量,单纯
的植被恢复很难增加土地承载力,在短时期内人口
减少存在较大困难的情况下,应以提高土地承载力
作为石漠化治理主要手段。
3.3摇 本文的不足之处:
(1)使用聚耕比进行分析时的不足。 尽管相关
研究表明可用聚落空间分布代替人口分布[32],但本
文的不足之处仍然在于只使用了聚落面积,原因在
于研究区部分聚落近年可能存在空心化,聚落的分
布变化与人口的分布变化可能并不完全一致。 因
此,进一步研究要结合人口数量和农户生计的演变
来计算土地承载力。 同时有部分地点没有充分考虑
到聚落农户是否耕种相邻的洼地,需要进一步加强
实地调查研究。
(2)石漠化的发生按土地利用方式分山区有林
地经砍伐退化为灌丛草地,进一步砍伐退化为荒草
坡处于石漠化状态;山区有林地经毁林开荒变成坡
耕地,经水土流失发生石漠化;坡耕地经水土流失发
生石漠化;矿山型石漠化土地。 本文从坡地垦殖角
度进行了石漠化的形成本质分析,对其它因素如采
矿形成的石漠化没有进行探讨。
(3)本文以耕地数量表示土地承载力,以聚耕比
表示人口压力,从本质上揭示了峰丛洼地石漠化发
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生的机理,在后续的研究中将借鉴最小人均耕地面
积和耕地压力指数概念[33],进一步探讨峰丛洼地系
统人地关系演进的机理与过程。
4摇 结论
当前相关研究缺乏从耕地资源、聚落人口和相
应的生态响应角度来探讨石漠化的发生发展,本文
在总结前人研究的基础上,提出峰丛洼地区石漠化
发生过程情景假设,并在贵州选择了 6 个典型峰丛
洼地区对此进行案例研究。 连续性洼地、洞塘洼地
和峰丛鄄峡谷区耕地占 6%以下,三者轻度以上石漠
化面积分别占 50%以上,峰丛洼地谷地耕地面积占
10.74%,但聚落耕地面积比超过 20.32%,人口压力
大,轻度以上石漠化面积在 60%以上;浅丘环绕型峰
丛洼地和开口型峰丛洼地耕地相对较丰富,轻度以
上石漠化面积在 30%左右,但后者聚落耕地面积比
大于前者,因此后者的强度石漠化比例高于前者。
研究表明,洼地面积(负地形)和人口是否协调决定
了峰丛洼地区的生态质量状况,较严重的石漠化只
发生在土地承载力低和人口压力大的区域,土地发
生石漠化的原因实质是人口压力超过了土地承载力
问题,洼地耕地资源不足,迫使当地耕种坡耕地,土
地承载力低下是发生石漠化的根本原因。
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7022摇 9期 摇 摇 摇 李阳兵摇 等:典型峰丛洼地耕地、聚落及其与喀斯特石漠化的相互关系———案例研究 摇
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
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本期责任副主编摇 于贵瑞摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 编摇 王如松
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