石漠化的演变过程

如题所述

贵州喀斯特石漠化是在诸多自然因素和社会因素共同作用下发生、形成的,而作用的主要过程是毁林—陡坡开荒—水土流失—岩石裸露。脆弱的生态坏境为石漠化过程提供了条件,不良的人为活动则加速了这一进程。从生态环境演替规律的角度分析,石漠化过程实际上是生境逆向演替过程,它包含了土地环境、植被环境和水环境的退化,即由具有稳定的地质基础,较厚的土壤,较高生产力的土地,良好植被覆盖的土地,退化成缺乏植被覆盖,水土资源更新换代,地质基础失稳,基岩大面积裸露,土地生产力下降的石漠化土地,

喀斯特山区石漠化土地的演替极为复杂。由于组成土地的各因子在内外力作用下的历史发展,都能引起土地的变化。各因子变率有较大差异,导致土地变化的不同步性和难以确定性。地貌是决定喀斯特土地特征及类型的关键因子,它的变化最终决定土地的演替。从贵州喀斯特高原区来看,地貌演替遵循的规律为:喀斯特高原→峰丛中山→峰丛低山→峰林低山、丘陵→峰林丘陵→残丘溶原→溶原。这一变化过程是极为漫长的地质历史演变,因此地貌演替引起的石漠化是一种最漫长的变化。演替过程中的每一状态,是由植被、土壤、水环境等因子引起的。因此,土地石漠化的演替是指植被、土壤等因子在人为作用下引起的改变,这种演替有两个方向:

(1)从优化方面看,喀斯特土地从裸岩状态开始,以生物(植物)迁入、定居、发展为线索,顺序发展,最终形成喀斯特森林景观。其过程为:裸岩地表→灌丛(草坡)→喀斯特森林。在贵州,相应的植被大致是喀斯特苔藓→悬钩子、大棘藤刺灌丛→月月青或枸皮、榆属灌丛→鹅耳栎、化香或甜槠栲等及针叶(柏木)林。其植被类型在不同地域不尽相同,黔东、南以常绿林为终,黔西、黔中则多以落叶或混交林结束。与此相反,土壤也发生演替:间断分布的黑色石灰土→红(黄)色石灰土→红(黄)壤。在整个演替中,如果缺乏足够的森林面积或距森林太远,灌丛草坡状态将较长时间保持而不能继续演替,甚至会向恶化发展。

(2)从恶化方面看,在喀斯特地区,其原生植被如受过度破坏,极易发生恶化演替。它的演变从森林开始,到达石漠化结束:表现为喀斯特森林→常绿落叶灌丛→藤刺灌丛→(草坡)→裸岩地表。如果破坏不再继续,到藤刺灌丛后能够长期保持成为次顶极状态。无论从优化还是从恶化看,其中间环节均是藤刺灌丛,因此这一类型在喀斯特地区最为常见,且因与环境极为适应故长期存在。恶化过程中土壤的变化主要是土层变薄,有效成分流失,土被越来越零星,甚至完全丧失土壤。不过,喀斯特峰丛洼地区土壤状况不一定按此顺序变化,它可以一直保持黑色石灰土阶段而不发生大的变化,这也适于优化过程。从目前看,由于长期以来的人类活动,贵州喀斯特森林土地类型除茂兰等少数地区外,已极为少见。在广大的石灰岩地区,森林大多保留在村寨附近,以风水林形式存在,以“绿岛”的形式点缀在极为裸露的喀斯特土地上。

总之,喀斯特石漠化的演变有正向和逆向两种变化方向,一般正向演变均为渐变过程,历时长,而逆向演变突变过程居多,历时短。而突变的发生,对生态环境的影响将是严重的,甚至是灾害性的。但不论是正向演替或是逆向演变,喀斯特石漠化生态环境均是呈阶段性相互发展的,即:顶级石漠化剧烈脆弱型〓严重石漠化强度脆弱型〓中等石漠化中度脆弱型〓轻微石漠化轻度脆弱型〓危险石漠化潜在脆弱型〓无石漠化无脆弱型。在复杂的喀斯特人地地域耦合系统下,各要素之间相互影响、相互制约,石漠化演化也表现得极为复杂。综合分析,在演化过程中主要表现出以下特征(图4-11):

图4-11 喀斯特石漠化演化模式图

(1)正、逆向演化系列时间并存,空间互补性:正向演化的主要阶段为石漠化土地 →旱生藤刺灌草丛→常绿落叶灌丛→喀斯特森林;逆向演化的主要阶段为喀斯特森林→常绿落叶灌丛→旱生藤刺灌草丛→石漠化土地,两者是一对互逆的演化。从现实来看,两种演化模式都存在,在一些典型的样区,既存在石漠化正向演化的阶段性结果,如茂兰自然保护区典型的喀斯特原始森林,广大喀斯特地区村寨附近的次生“风水林”以及近年来建造的喀斯特人工生态林,都是顺向演化的典型代表。但又更多存在逆向演化的各种类型,如普定县马官一带大量的低覆盖度旱生藤刺灌丛,镇宁县黄果树瀑布上游随处可见的喀斯特草坡等。从其空间分布来看,在范围较小的流域里,既有石漠化顺向发育阶段,又有石漠化逆向演化的不同代表,构成石漠化的镶嵌景观,无论从顺向还是从逆向看,演化中间环节均是藤刺灌丛,因此这一类型在喀斯特地区最为常见。整个演化表现为两个演化系列时间并存、空间互补。

(2)演化的不平衡性:喀斯特石漠化演化的区域环境影响因子的多样性和多变性,造成区域立地条件的复杂多样,生态异质性高,生物群落演替所处的复生环境条件差异大,小生境多样性和环境容量有限,生态位窄,使物种从一个生境跃迁到另一生境极为困难,当石漠化生态环境一旦受到破坏,便很快向单一旱生化趋同,出现逆向演替,物种结构与喀斯特顺向演化的顶级群落形成明显反差,使得喀斯特生态环境逆向演替快,群落结构演化在不同阶段差异大。动态平衡是生态环境良性循环的重要法则,只有在石漠化环境演化顺向、逆向基本平衡的前提下,才能在人类积极作用下,使其向环境优化的顺向发展。目前,在人类活动的剧烈扰动下,石漠化顺向演化空间综合驱动力明显小于逆向演化,区域石漠化以逆向演化为主,顺向演化相对微弱,表现为石漠化程度进一步加剧,生态环境质量进 一步恶化,整个演化体系极端倾斜失衡。

(3)演化中的严格选择性:喀斯特石漠化演化对环境的选择性,最为明显地体现在对植物的严格选择性。喀斯特石漠化环境对植物有严格的选择性,乔木生长极慢,因为只有那些在生理上表现出喜钙、耐旱和岩生性的植物种群,根系能适应攀附岩石,在裂缝中求得生存吸取营养的种属,才能在土薄、含钙易旱的石灰土上生长发育。因此,当生态环境受到外界因素影响发生变化,要求生境条件较高的喜湿、喜酸性植物,甚至许多普适性植物便难以生存和发育成长,相反,耐旱、耐贫瘠、耐碱性的有刺灌丛则可率先生长,有的植物种属发生变异而适应这种生态环境,如一些兰草之类的草本植物,由于根系不能向岩缝深度吸取水分和养分,将一部分茎变粗、变大、变异成“贮水囊”储存一定的水,而叶片则革质化,以抵抗岩石干热生境,仙人掌则形成聚生的灌丛,乔木(如榕树)的根系发达,攀附在岩石上伸向岩缝中,根系长可超过树高数倍,这种环境生态错位现象也是生态环境变异敏感度高的反映。正是因为这种严格的选择性,使得石漠化顺向演替极为缓慢,在保护状态下,从裸岩演化为旱生灌草丛约需10年,演化为藤刺灌丛约需30年,而形成喀斯特森林植被约需几十年甚至上百年的时间。

(4)演化进程的递变性与跳跃性:在石漠化演化过程中,无人为作用下,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,而逆向演化也只是在自然灾变时极少发生跳跃性演化。但是,当有人类活动参与的情况下,极易发生逆向跳跃性演化,而人类积极活动引起的顺向跳跃性演化规模却很小。石漠化演化是递变性与跳跃性演化同时存在的复杂过程。判断石漠化程度最直接的两个指标是植被覆盖率和土被覆盖率。土被覆盖率与土层厚度是成正比的,在喀斯特山区,地势起伏,没有较厚的土层,就不可能有较高的土被覆盖率,没有植被覆盖的裸地,但只要有较高的土被覆盖率,仍属于无石漠化土地。在长期的演化过程中,存在无土或土层极为浅薄但发育较好的森林,仍视为无石漠化或潜在石漠化。茂兰森林自然保护区便是一个典型实例,喀斯特森林生长在几乎无土的喀斯特石山上,所形成的枯枝落叶垫积层,覆盖充填表层喀斯特裂隙带,由于有良好的吸水功能,不仅减弱了地表径流,而且还形成了喀斯特森林滞留水层,虽然其补给径流路径短,水量小,但动态稳定,排泄点多,泉水密集分布,水流长年不断,便于利用,且是最好的补给下层喀斯特水的水源之一,起到明显改善喀斯特地下水补给、径流排泄条件的作用,也使大气降水、地下水、地表水相互转化,相互调节产生良性循环,很少出现裸露喀斯特无林山区常见的生境恶劣旱涝交加的不良生境。然而,在广大的喀斯特区域,由于土层浅薄,坡度较大,植被发育差,多中度以上石漠化。如果人为大量破坏植被,就发生由喀斯特森林植被→石漠或藤刺灌丛→石漠的跳跃性演化。这种演化对人类来说,可能是突发性和灾难性变化,带来的消极影响在短期内无法消除,生态环境恶化的后续负效应将持续到几代人,也就是说,当代人种下的环境恶果,不仅当代人得到饱尝,子孙后代也逃不脱它的“恩惠”。

(5)逆向演化的人为主导性:人为活动是石漠化加速演化的根本原因。无人为活动的纯自然条件下,由于喀斯特生态环境特殊的地域背景,在各自然因子的综合驱动下,也会发生顺向和逆向演化。尤其是顺向演化在光、热、水、土等形成的良性循环下,可能是一个较快的过程。逆向演化则是在突发性自然灾害(如滑坡、泥石流)下的局部性退化,对区域环境的影响并不大。但人为活动的参与,除了对已有的森林、土地资源的大规模破坏外,还极大的改变了石漠化正向演化的驱动因子,使得原本较快的演化速度急速减慢甚至停止,而逆向过程却加速进行,区域环境迅速恶化。从相关分析结论可知,9个主导因子中,自然因子有喀斯特面积、河网密度、平均海拔高程、≥25。坡地面积,对石漠化贡献率之和为45%,而人为因子有植被覆盖率(受人为影响的)、未利用地、耕地、土地垦殖率和草地,对石漠化贡献率之和为55%,而人为因子主要以其破坏性作用使石漠化逆向演化,故人为因子在石漠化逆向演化中起主导作用。在喀斯特环境中,生态系统的能量转换途径脆弱而敏感,如一旦森林遭受破坏,生态系统的物质、能量交换即会暂时中断,生态平衡发生突变,甚至造成失去人类生存的恶劣环境出现,喀斯特森林-土壤层是维系生态环境良性循环的关键,植被一旦破坏,土地石漠化,恢复是极为困难的,即导致生态链物质、能量交换平衡的失调,正反馈良性效应中断,正熵突增,而且造成的无序性后果远较非喀斯特常态森林植被区严重,石漠实质上就是石漠化逆向演化的顶级阶段,人类已经不可能在这种环境中继续生存下去。

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