第1章绪论
喀斯特也称作岩溶，是指水对可溶性岩石（以白云岩和石灰岩为主）以化学溶蚀作用为主，流水冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用所产生的现象总称，由喀斯特作用所形成的地貌则被称为喀斯特地貌（岩溶地貌）。全球喀斯特面积约2200万km2，约占全球陆地面积的15%，其中，美国东部、欧洲地中海沿岸及中国西南部是全球三大喀斯特集中分布区，喀斯特分布面积大于5万km2或面积比例大于20%的国家有88个，“一带一路”共建国家/地区喀斯特分布占近2/3（图1-1）。国外喀斯特地区人口压力相对舒缓，以保护生态环境为主，相关研究主要侧重喀斯特水文地质、地下水资源与利用、洞穴及古气候记录、地质灾害防治等。欧洲国家在喀斯特方面的研究较为前沿，例如，意大利、西班牙、斯洛文尼亚、奥地利和瑞士等发达国家偏向于地理地质的综合研究，在洞穴、地貌演化、水文水资源等领域较先进。但东南亚和中亚等地区发展中国家，则主要根据当地喀斯特区域特点与社会影响开展针对性的研究，因经济水平相对不高，喀斯特研究主要偏向于土地开发利用。例如，泰国偏向于岩溶塌陷治理与洞穴开发，而伊朗和土耳其等则在喀斯特干旱研究方面具有特色。
图1-1全球喀斯特分布示意图（颜色深度代表碳酸盐岩分布程度）
中国是喀斯特面积*大、分布*广的国家，喀斯特面积约占我国陆地面积的1/3，其中，以滇桂黔为中心的西南喀斯特地区是世界上面积*大的集中连片分布区（约54万km2），也是我国四大生态环境脆弱区（喀斯特、黄土、沙漠、高寒）之一，涉及贵州省、云南省、广西壮族自治区、湖南省、湖北省、重庆市、四川省、广东省八个省（区、市）。西南喀斯特地区横跨中国地势三级阶梯，绝大部分区域处于第二级阶梯的云贵高原，地势总体由西北向东南降低，位于长江和珠江流域的上游，是“两江”流域重要的生态和水资源安全屏障（图1-2）。与全球其他喀斯特地区相比，中国喀斯特地区具有人口压力大、承担着生态保护与社会经济发展的双重使命的显著特点，区域以高强度农业活动为主，承载着2.29亿人口，与其他喀斯特地区同样受碳酸盐岩地质背景制约，碳酸盐岩风化成土速率极其缓慢，致使喀斯特地区土壤瘠薄、资源环境承载力低、区域经济发展整体水平较低，*终导致人地矛盾极为突出，成为我国*主要的石漠化土地退化区。在国家科技计划项目等的持续支持下，我国围绕喀斯特地区生态修复与石漠化治理，系统开展了喀斯特生态保护与修复基础理论、技术研发、产业示范等研究，在喀斯特生态系统退化机理、石漠化治理技术与模式、生态治理助力乡村振兴、喀斯特景观资源保护、喀斯特国际合作等方面取得突出进展，引领了国际喀斯特学科发展。
图1-2中国喀斯特分布
相比干旱、半干旱地区的荒漠化，石漠化是发生在湿润、半湿润地区的土地退化过程，是一种特殊的荒漠化类型，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，受人为活动干扰，地表植被遭受破坏，造成土壤侵蚀程度严重，基岩大面积裸露，土地退化的表现形式。石漠化土地的形成是特殊的自然因素与人为因素综合作用的结果，人为因素起主导作用。
（1）自然因素：碳酸盐岩具有易溶蚀、成土慢、土壤易流失的特点，为石漠化形成提供了物质条件；喀斯特地区绝大多数地区年均气温处于15～20℃，山高坡陡，降水丰沛集中，为石漠化形成提供了侵蚀动力和溶蚀条件。
（2）人为因素：当地人口密度大，平均人口密度达210人/km2，超出了区域资源环境的承载能力。但是，为了生存和发展，人们不惜过度开发土地资源，形成“人增—耕进—林草退—石漠化”的恶性循环。主要表现为陡坡开垦、过度樵采、过度放牧、不合理开发建设等。
喀斯特区地带性植被为常绿阔叶林和季节性雨林，但在土层较薄的石灰岩和白云岩基质上发育的主要是常绿与落叶阔叶混交林和含有较多落叶成分的季节性雨林，受人为干扰影响，大部分地区为次生矮林和灌草丛，其中有相当部分已退化为石漠化山地（图1-3）。
图1-3喀斯特森林与严重石漠化
为加快石漠化治理，中国自20世纪90年代批复并实施了大量生态恢复项目。《岩溶地区石漠化综合治理规划大纲》（2006—2015年）将贵州、云南、广西、湖南、湖北、重庆、四川、广东八省（区、市）的视为石漠化治理范围，根据国家**、二、三、四次岩溶地区石漠化状况公报，岩溶地区石漠化扩展趋势得到全面遏制［石漠化面积2005年底约12.96万km2，2011年底约12万km2，2016年底约为10万km2，2021年底7.22万km2（图1-4）］。截至2021年底，国家已投入专项资金119亿元，整合资金1300多亿元。
图1-4中国南方石漠化分布（2021年）
为构建经济带生态屏障以及推进脱贫攻坚，国家发展改革委会同国家相关各部委在总结前期治理工作经验的基础上，印发了《岩溶地区石漠化综合治理工程“十三五”建设规划》（以下简称《规划》），明确：一是重点对长江经济带、滇桂黔等区域的集中连片特殊困难地区为主体的200个石漠化县（市、区）实施综合治理；二是遵循喀斯特自然规律，合理布局造种草畜牧业与水利水保建设内容；三是利用喀斯特地貌景观优势，大力发展草食畜牧业、特色林果、生态旅游等绿色可持续产业，实现“治石”生态保护与“治贫”经济发展相结合。200个重点县（市、区）包括贵州50个、云南45个、广西43个、湖南22个、湖北20个、重庆10个、四川10个（图1-5），石漠化面积为9.98万km2，总人口10222万人。
针对西南喀斯特地区石漠化问题，在科技部等部门和地方政府的科研项目支持下，开展了石漠化治理科技攻关项目，研究成果和治理成效显著，有效支撑了我国西南喀斯特地区的可持续发展。面对石漠化治理过程中产生的治理成效巩固困难、缺乏可持续性等新问题，党的十八大*次把生态文明建设提到中国特色社会主义建设“五位一体”总体布局的战略高度；党的十九大提出“树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，形成人与自然和谐发展的新格局，满足人民日益增长的优美生态环境需要”；党的二十大报告指出“提升生态系统多样性、稳定性、持续性。 加快实施重要生态系统保护和修复重大工程。 人与自然是生命共同体”；第十三届全国人民代表大会将建设美丽中国和生态文明写入宪法，生态文明建设被提高到空前的历史高度和战略地位。
图1-5石漠化综合治理工程分区
新形势下，亟须梳理我国喀斯特生态保护与修复主要研究进展，剖析我国喀斯特生态修复与石漠化治理存在的主要问题及其未来研究重点，为我国西南喀斯特地区生态文明建设和可持续发展提供科技支撑。未来喀斯特生态保护与修复研究应以增强生态治理的可持续性为导向，加强生态恢复过程机理与机制研究，提升喀斯特生态系统服务、提高生态恢复质量、巩固扶贫成果，实现石漠化治理的提质与增效，为“美丽中国”战略的贯彻实施及全球喀斯特地貌分布区所属国家的生态治理提供“中国方案”。
石漠化是特殊的自然条件与人为因素综合作用而形成的，在人为因素占据主要影响因素的地区，人为因素也必定是石漠化治理的出发点（刘鸿雁等，2019）。为了更好地开展西南地区石漠化治理工作，有必要系统了解西南喀斯特地区的自然地理概况和社会经济概况以及区域生态保护与修复现状，为揭示喀斯特生态修复与石漠化综合治理的生态-社会经济效益及当前石漠化治理存在的主要问题，识别喀斯特生态系统格局-过程-服务与提出石漠化治理生态系统服务提升的调控实现途径，以及生态保护与经济发展的协同提升可持续发展奠定基础。
？1.1自然地理概况
西南喀斯特地区碳酸盐岩广泛分布，主要地貌类型为山地、平原及低海拔盆地、丘陵、中山和亚高山。普遍表现出高山与河谷之间相互交错，甚至相切，总体相对高差大。气候以湿润多雨的亚热带气候为主，水热条件相对较好，但降水空间分布不均，年内年际差异大，干旱和内涝灾害交替发生。气温和降水量及海拔之间存在显著的相关关系，具有明显的山地垂直气候特征。土壤成土速度极为缓慢，土层浅薄，土被不连续，成土基岩主要为石灰岩等碳酸盐岩，山地陡坡使得土壤难以在坡面沉积积累，极易造成水土流失。水资源总量丰富，人均水资源超过全国平均水平。但由于特殊的地质结构，地下水资源埋藏较深，可利用率低，局部地区季节性缺水问题突出。同时，由于碳酸盐岩古老坚硬、受季风气候的水热配套等影响，加上人类活动强度高，具有显著生态脆弱性。而且，由于碳酸盐岩的可溶性，形成地表地下二元水文地质结构，水资源难利用；植被类型丰富，种质资源丰富，生物多样性指数较高，珍稀种类众多。碳酸盐岩成土物质先天不足，土壤富钙而偏碱性，土壤总量少，限制了喀斯特山地植被生产力。
？1.1.1地质地貌
西南喀斯特地区地层出露可追溯至三叠系至前寒武系，喀斯特形态挺立，与主要基于古近纪-新近纪松软与高孔隙度碳酸盐岩形成的中美洲喀斯特有着显著区别。西南喀斯特是在经历了许多次的构造运动后而形成的，早期在太古宙和早震旦世的晋宁运动经扬子地台产生裂陷，接着在加里东期对接华夏地块与扬子地块，且在志留纪运动下闭合华南褶皱带，通过海西期新生的华南地台进入裂陷阶段，自北向南充分发育的燕山期褶皱系塑造华南褶皱系与扬子地台（蒋忠诚等，2021）。构造运动的作用下，叠加因而形成了系列断裂、褶皱、节理与构造裂隙，在西南喀斯特地区主要走向表现为东西向、北东向、南北向、北西向等。岩层完整性的严重破坏，为喀斯特地下水流动提供了通道，促进了喀斯特作用的发展。在西南喀斯特地貌整个发展过程中，震旦纪晚期至中生代为碳酸盐岩系发育的主要时期，而且按照时代可以细分为三个地层组：下古生界、上古生界和中生界。其中，上古生界华南褶皱分布广且形成连续均匀的碳酸盐岩沉积（刘丛强等，2009），泥盆系至二叠系剖面厚度达3000～5000m。中生界主要分布区为扬子准地台，普遍分布于贵州西部和四川及云南相邻地区，绝大多数为断续状沉积或互层状，在贵州西部与云南东部交界地带，三叠系的厚度可达3500～4500m。
受地质构造影响，西南喀斯特地区的碳酸盐岩年代悠久，质地较硬，杂质较少，基岩主要为碳酸盐岩（石灰石或白云石），石灰岩和白云岩分布*为广泛。石灰岩和白云岩的物化性质差异明显，具体表现在土层厚度、裂隙发育、风化方式、风化壳持水性等方面（图1-6）。总的来说，白云岩风化作用比较明显，其地表经常分布着均匀的溶蚀残余物质，而石灰岩的差异性风化作用特别明显，表现出裂隙与地下空隙发达以及土粒容易聚集等显著特色。
展开
