我国西南岩溶地区石漠化问题已非常严重，不仅受到了国内外专家、学者的关注，而且已经引起了党和国家的高度重视。2000年就已将“推进西南岩溶地区石漠化综合整治”列入我国“十五”计划。岩溶石漠化是岩溶环境的土地退化过程，其形成既有自然因素又有人为因素，石漠化的动态和趋势不但与地质背景密切相关，又在地质环境中有明显的反映，并对人类环境和发展有重要影响。而目前，究竟选择哪些地质指标来说明岩溶石漠化的情况和其环境的发展变化尚无系统研究。本项目拟结合国内外岩溶石漠化的研究进展，筛选出岩溶石漠化的主要地质指标，为科学评价岩溶石漠化环境并提出有效的治理对策服务。
一、形成条件与影响因素
袁道先从系统理论的观点出发，论述了岩溶生态系统的运行，受制于CO2-H2O-CaCO3 岩溶动力系统。岩溶石漠化形成的主要原因是可溶岩尤其是碳酸盐岩的造壤能力低和长期强烈的岩溶化作用造成的地表地下双重空间结构、地表干旱缺水，加之人类不适当的土地利用引起的水土流失，产生石漠化。坚硬的碳酸盐岩持水性低、大幅度的新生代抬升、缺乏大面积冰碛层或冰水堆积、水热季节变化极端的气候条件，也是形成石漠化的背景条件。水土流失与石漠化互为因果，水土流失导致石漠化，而石漠化是土壤侵蚀危害的极端表现形式，已到了无土可流的发展阶段，石漠化严重意味着生存环境的逐渐丧失。石漠化还导致环境灾害（如干旱、洪涝、滑坡等）频繁。石漠化环境恶性循环链的根源在于岩溶地质环境的脆弱性。不合适的人类活动是这一恶性循环的驱动力（图2-2）。
图2-2 石漠化环境恶性循环框图
（一）碳酸盐岩的溶蚀与成土过程
早在20世纪70年代许多学者，通过土壤的化学成分分析和岩石的溶蚀速度野外观测，进行碳酸盐岩溶蚀和成土过程的研究。碳酸盐岩溶蚀后，可溶物被带走，不溶物才形成土壤，碳酸盐岩的不溶物含量不超过10%，一般小于5%。柴宗新根据桂、黔、滇、湘、鄂及长江三峡碳酸盐岩区11个样品的平均溶蚀速度为0.0811mm/年，按岩石比重2.7t/m3、溶蚀模数为218.7 t/km2·年、不溶物含量为5%估算风化成土率为11 t/km2·年。袁道先等根据贵州红黄土及广西红色粘土的化学成分分析结果估算，形成1m土层需要剥蚀掉25m的岩层，需要25万～85万年。根据贵州省岩溶区主要河流的输沙量估算，贵州每年流失的成土物质总量约等于其60年的生成量。这是岩溶石山区土壤浅薄，土被不连续的主要原因。碳酸盐岩的溶蚀与成土过程研究为石漠化的形成机理研究奠定了基础。
国际对比表明：并非所有的岩溶区，碳酸盐岩的分布及双重空间结构都是不利的因素，在东南亚、中美洲等地的新生界碳酸盐岩，孔隙度高达16%～44%，具有较好的持水性，而且地壳抬升也较小。双重空间结构带来的负面效应小，石漠化不严重。在俄罗斯和西伯利亚平原区由于岩溶的双重空间结构反而有利于排除沼泽地过多的积水，碱性的碳酸盐岩也有利于缓解沼泽地的酸性水，碳酸盐岩区往往成为农业基地。
（二）特殊的水文生态过程
西南岩溶区气候暖湿，降水充沛、集中，多年平均降雨量1000～2000mm，短历时高强度的暴雨多，水土容易流失，加之长期强烈的岩溶化作用造成的地表地下双重空间结构，不仅导致地表水漏失，地下水深埋，枯季地表干旱缺水，而暴雨来临，地下管道来不及排泄，又造成洪涝灾害，以至于许多农田往往是旱涝交加。几百年的剥蚀作用使周围山坡上的岩石裸露，在洼地底部淤积了小片土壤，也因年年受淹而不宜植被生长。岩溶区，特别是大片的峰丛洼地区，常具有反向森林线（图2-3）。在有利的气候条件下，森林可在山坡中上部裸露岩石上发育，那里土壤很少，树木常用很深的根系从岩石缝中，甚至地下河中吸取水分营养（照片2-2）。
照片2-2 广西凤山县坡心地下河
长期强烈的岩溶化作用造成的地表地下双重空间结构，不仅导致地表水漏失，地下水深埋，地表干旱缺水，这使表层岩溶水显得尤为重要，其不但可以延缓降雨入渗水在表层带停留的时间，使其更多为植被所利用，并可形成表层间歇泉（图2-4），支撑起其上覆的生态系统，并与生态系统一起对岩溶水文系统进行调蓄。而且，表层如具有良好植被和土壤层覆盖时，还能有效增加降雨入渗补给量。在许多岩溶区虽然土被不完整或者是岩石大面积裸露，大量的风化残余物存在于表层岩溶带中，留存于石沟、石缝、石槽中的土壤肥力水平高，如果表层岩溶带能提供足够的水分营养，植物根系可以在这些裂隙中生长，甚至形成茂盛的喀斯特森林，从而形成良好的生态系统。
图2-3 在中国南方岩溶区形成反向森林线
图2-4 表层岩溶带及岩溶管道二元结构示意图
（三）土壤侵蚀和质量降低
岩溶山区特殊的土体剖面结构加剧了斜坡上的水土流失和石漠化。岩溶山区土壤剖面中通常缺乏C层（过渡层），在基质碳酸盐母岩和上层土壤之间，存在着软硬明显不同的界面，使岩土之间的粘着力与亲和力大为降低，一遇降雨激发便极易产生水土流失和石漠化。西南岩溶区有数量众多的地下河、洞穴，因此除了坡面侵蚀外，水土还通过落水洞向地下河流失。
一般认为，土壤抗蚀性能与有机质含量有关，有机质含量越低，土壤抗蚀性越弱。由于石灰土表层集中了土体绝大部分的有机质，表层以下土壤有机质含量迅速降低，一旦发生植被破坏和土壤侵蚀，富含有机质和植物养分的表土层被剥蚀，良好的土壤结构受到破坏，土壤水稳性指数和结构系数降低，土壤抗蚀抗冲能力明显下降，土壤侵蚀加剧。
石漠化的过程实质上就是土地退化的过程。土壤的分布、厚度、养分含量和组成以及土壤的结构都直接影响了植被的种类和演化，土壤是维系岩溶生态环境良性循环的关键。通过典型样地调查和土壤岩样分析对石漠化过程中土壤的物理性质和化学性质进行研究，结果表明，随着石漠化的发展，土壤粘性增强，容重增加，孔隙度降低，坚实度加大，保蓄水肥能力和通透度降低，结构恶化。同时，侵蚀和淋溶程度加强，生物富集作用减弱，土壤中全氮、腐殖质、阳离子交换量降低，土壤肥力下降，生产能力逐渐丧失。
另一方面，不同土地利用方式下的土壤物理性状有明显的差异。随着岩溶地区土地由自然林地向草坡地、人工林地、菜地、耕地转换时，土壤沙化严重，土壤的容重增加，总的孔隙度降低。而随着岩溶地区土地由菜地、耕地向撂荒地转换时，土壤的各项物理指标都有所改善。
（四）岩溶植被与演化
森林生态系统在维持岩溶生态系统平衡方面具有重要作用。一方面通过对水资源的调蓄，保证有限的水资源得以利用；另一方面，使土壤抗侵蚀能力增强，加速石山区的风化成土过程。岩溶石山区的植被多为喜钙的岩生性种群，群落生态稳定性差，食物链易受干扰而中断，黔南荔波县茂兰岩溶地区森林与湘南莽山花岗岩地区森林统计对比（表2-2），两者面积都约20万hm2，位于相同的纬度，气候条件也相似，前者的蕨类植物、裸子植物的种属数和森林的积蓄量都只有后者的20%～50%。
表2-2 黔南茂兰岩溶地区森林与湘南莽山花岗岩地区森林统计对比
在这种缺土甚至无土的不良条件下，常常靠苔藓、藻类植被先行，岩面苔藓的最大持水率可达650.35%，其水分吸收或释放能力可以高于裸岩的3～15倍，在碳酸盐岩表面造成持水层，帮助灌木、乔木发展。在天然条件下，树木在这样的薄含水层上可以生长和发展成森林。但是，一旦遭受破坏是很难恢复的。如果森林覆盖率低，生态系统将无法抵御外界的干扰，失去自我调控及自我恢复能力。石漠化将不可避免。
王德炉等通过对贵州安顺、普定、关岭、荔波等地的样地调查，认为植被的种类在退化过程中变化较大，高大的乔木逐渐被典型的小灌木取代，并随着环境干旱程度的加剧向旱生化发展，土地生产力的衰退是以乔木树种的衰退为主要标志，群落的生物量随着石漠化的进程急剧降低（表2-3）。试验证明，在岩溶石漠化山区，实行严格的封山育林，一般在1～2年后可见草坡，5年后可见灌木，15～30年后可形成森林植被。
表2-3 石漠化过程中典型植物群落与生物量数据表
（五）地貌类型与地形坡度对石漠化的影响
地史上多次造山运动致使西南岩溶区褶皱断裂发育，构成了地势高低悬殊的峰丛洼地、峰林谷地、岩溶峡谷、断陷盆地、峰林平原交错镶嵌的独特地貌形态。加之岩性和地质构造等因素的影响，地貌类型极其复杂，地势高低悬殊，为石漠化提供了动力潜能。随着坡度的增加，坡面径流加快，坡面上的土壤稳定性降低，水土流失加剧。如在贵州省，石漠化土地多集中在构造活动强烈的河流上游及河谷地带。
不同地貌类型区石漠化发生率存在明显的区别，地貌类型对石漠化的影响主要是因为地貌类型控制了表层岩溶带的发育及地形坡度。图2-5表明，在峰丛洼地、峰林洼地、岩溶断陷盆地区，石漠化发生率较高。地形相对平缓的岩溶丘陵、岩溶平原区石漠化相对较轻。不同的地貌部位，表层岩溶带发育的规模也不同。
图2-5 各岩溶地貌类型中石漠化发生率
地形相对平缓的地段，如峰丛山区的垭口、洼地底部、峰顶均是表层岩溶带发育较好的部位，石漠化相对也较轻。而在岩溶峡谷地带，石漠化发生率较低一方面可能是由于地势陡峻，人类活动较少。另一方面可能是统计误差造成的，由于地势陡峻，而石漠化发生率是根据平面投影面积统计的，不能代表纵向剖面上的真实情况。
（六）石漠化的人为原因
岩溶生态环境是一种对人类活动敏感的脆弱环境，土地宜耕地资源不足，承受自然灾害能力低，土地质量差，势必造成人口承载力低。随着人口的增长，对土地掠夺式经营，主要是陡坡种植（＞25°）和过度的放牧。乱砍滥伐、铲草皮、挖树根、烧秸秆等在西南山区经常发生，不少地区尤其是交通不便的偏远山区，在1990年以前普遍存在着“刀耕火种，烧山种地”的现象，造成了严重的水土流失和土地石漠化。此外，西南岩溶山区1/3的旱耕地仍采用落后的顺坡耕种方式，加剧了水土流失和石漠化。近来发展较快的乡镇企业、修路等富民、便民工程等等，尽管以矿业开发为代表的新兴经济取得了一定的经济与社会效益，但由于规模小、管理差，大多以牺牲环境为代价，加速了本已脆弱的岩溶区的森林植被的破坏及水土流失，并形成生态破坏的恶性循环链。
此外，对石漠化影响比较大的是矿山、冶炼厂等的有毒有害废弃物的排放。云南省的蒙自、个旧、开远、文山等为重度石漠化分布最广泛的地区，黑色和有色金属矿采选冶业对石漠化的影响极为严重，选冶过程中排放的废弃物含有大量的铅、锌、砷、汞和二氧化硫等有毒有害成分，特别是二氧化硫等酸性气体，造成企业周围较大范围高强度酸雨，如个旧市，酸雨出现的频率为56%，酸雨pH值范围为2.95～5.58。严重影响区内业已脆弱的林木、灌丛、藻类、苔藓等植物的生长。在极端的情况下，大范围内的碳酸盐岩表面随着藻类和苔藓的死亡而呈白色。在这种严重的坡地退化状态下，生态恢复在破坏因子消除后至少还需要20年。
二、发育程度
据调查区339个县、市统计，石漠化比重大于60%的县、市2个，比重50%～60%的5个，比重40%～50%的14个（图2-6、图2-7）。石漠化比重居前10位的依次是云南省的曲靖市（77.3%）、广西壮族自治区的大化瑶族自治县（60.23%）、贵州省的黔西县（58.92%）、贵州省的安顺县（53.26%）、云南省的文山县、广西壮族自治区的靖西县（51.69%）、贵州省的平坝县（50.58%）、贵州省的长顺县（49.29%）、云南省的开远市（49.02%）和云南省的砚山县（46.86%）。
图2-6 调查区县、市个数与石漠化比重统计图
图2-7 西南岩溶县石漠化发生率分布图
三、主要危害
（一）水土流失严重
据水利部门 1999年调查资料，以岩溶石漠化区为主的红水河上中游流域水土流失面积占土地总面积的 25%以上，红水河河水含沙量为 0.726 kg/m3，流域土壤年均侵蚀模数1622 t/km2。持续不断的大量泥沙淤积，正成为制约沿河水电工程发挥综合效能的严重障碍，直接威胁着下游珠江三角洲地区和港澳特区的生态安全。
（二）耕地面积减少，人地矛盾加剧
据对乌江流域近年来的遥感观测：该流域 89%的新增石漠化面积是由陡坡旱耕地演变而来的。石漠化的加剧，使耕地质量下降并被破坏，可耕地面积因此减少。如位于黔中的普定县现人均拥有耕地仅0.04 hm2，而每年新增严重石漠化面积就达 500 hm2。由于新增的石漠化主要发生在陡坡耕作区，相当于全县每年人均减少耕地 0.0016 hm2，即人均耕地年平均减少4%，人地矛盾日趋突出。
（三）加剧了人畜饮水和灌溉用水的困难程度
由于岩溶地区的漏斗、裂隙及地下河网发育，地表径流又能较快地汇入地下河系而流走，加上石漠化地区地表土层流失殆尽，植被生长困难，地表土壤植被系统的贮水保水功能大幅度降低，导致地表可方便利用的水资源极度匮乏，大部分石漠化地区都不同程度地存在人畜饮水困难。虽经近年的渴望工程解决了相当部分的人畜饮水问题，但目前西南岩溶石山地区还有1700万人饮水困难。并且大面积的地表干旱，滇、黔、桂3省（区）有 168万hm2耕地受旱。
（四）生物多样性程度低
石漠化地区植物种群结构的垂直结构和水平结构不明显。从植物群落来看，正常的生长型类植物群落应该是：木本植物（乔木、灌木、竹类、藤本植物、附生木本植物、寄生木本植物）、半木本植物（半灌木、小半灌木）、草本植物（多年生草本植物、一年生草本植物、寄生草本植物、腐生草本植物、水生草本植物）、叶状体植物（苔藓及地衣、藻菌）等。但由于森林植被被严重破坏，植物群落结构已变得非常简单，随之而来的是生物遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性的消失，很多物种灭绝。
在石漠化地区，绿色植物的严重破坏导致生物之间的食物链关系和食物网关系越来越简单，层次越来越单一，生态系统能量流动严重受阻。
农业产业以种植业为主，种植业中又以粮食种植为主，主要种植玉米、红薯、大豆等旱地作物。农产品以低产、低质、低效产品为主，农产品单产低。
（五）生态环境持续恶化，旱涝自然灾害频繁
在石漠化地区，由于地表植被破坏，形成“地表水贵如油，地下水滚滚流”和“三天无雨地冒烟，一日大雨半月涝”的现象。在干旱的时候，不仅生产无法正常进行，而且造成人畜的饮水用水的严重困难。而一旦出现强降雨，又会形成大面积内涝，干旱、洪涝等自然灾害轮流使灾区人民的财产遭受巨大损失，生命安全也受到严重的威胁。据不完全统计，黔、桂、滇3省（区）200个县中，1999年遭受旱、涝等自然灾害，农作物受灾430万hm2，损坏耕地6万hm2，因灾减产粮食300万t，直接经济损失121亿元。
（六）居民生活贫困，经济、文化落后
石漠化地区已成为我国农村贫困程度最深、社会经济发展严重滞后的地区，目前西南岩溶区有经济重点扶持的贫困县152个，约1000万人没有越过温饱线，约占全国贫困人口的一半。贵州省48个国家级贫困县中有39个集中分布在石漠化较突出的喀斯特山区，2000年底全省有贫困人口 313多万人，其中大部分分布在石漠化地区。
石漠化地区生产和生态效率低，居民生产生活设施差，文化层次低品味，生活质量低。居民饮水难、行路难、用电难、听看广播电视难，居民世世代代长期生活于超稳定、超封闭和超自然经济的社会环境中，形成了低品味的文化层次，物质文化消费和精神文化消费的低层次、文化心理愚昧和思维方式以及价值观念的低层次的长期混合积淀并发挥作用。
四、发展趋势
石漠化演变总体上呈严重恶化趋势。石漠化面积达11.35万km2。占总面积的22.6%，并以每年1.86%增长率增加，如果不能及时治理，西南岩溶区石漠化面积将在30年左右翻一番。届时在西南岩溶区将有1/3的国土面积演变为石漠化区。
五、防治对策
20世纪80年代以来，在西南岩溶区开展了很多项目，如实施了“八七”扶贫攻坚计划，退耕还林工程、“长防”和“长治”工程、“珠治”试点工程，以及国土资源大调查、国家科技攻关、世界粮食计划、世界银行贷款和澳大利亚、新西兰的援助项目等，在石漠化治理方面已经取得了不少经验。
（一）以治水为龙头的岩溶流域综合治理
岩溶石山区特殊的双层水文地质结构，造成地表严重干旱缺水，而丰富的地下水资源又未能充分利用，加上土少地薄，粮食产量低，导致上山开荒毁林，进一步加剧了水土流失和石山的石漠化。这一恶性循环链的始端是未能有效利用岩溶水资源。因此应以流域为单元，重点解决水的问题，然后开展综合治理。“六五”以来，湖南洛塔在位置较高但有隔水层的岩溶盆地进行堵洼成库，建设小水电和水力灌溉渠道；然后，对整个岩溶盆地进行山、水、田、林、路综合治理，取得了成功经验。“十五”期间，通过开展国家科技攻关课题，在广西平果果化和环江古周峰丛洼地以及贵州花江岩溶峡谷建立了石漠化环境生态重建示范区，在解决干旱缺水、生态脆弱、居民贫困等方面均取得了显著效果，成为石漠化综合治理的新样板。“珠治”试点工程，是2003年开始实施的以治水为龙头的岩溶流域综合治理的典型工程，两年来，已在贵州的关岭、晴隆、兴义、兴仁等县取得显著成效。国土资源大调查计划中2003年以来实施的西南岩溶水开发示范项目，在云南的小江流域、贵州的大小井流域、广西的刁江流域和湖南的新田河流域等取得了地下水开发并带动区域经济发展的成功例子。
（二）“养殖—沼气—种植”三位一体
以沼气为纽带，发展林果业和养殖业，把发展沼气同退耕还林、封山育林及发展养殖业结合起来，也是遏制石漠化的成功经验。广西恭城县就是一个样板。以发展果园和庭院经济为主来代替传统的农业，以养殖业为支撑的沼气为主要能源，不但农民的收入显著提高，石山区的植被覆盖率由1988年的54.3%提高到1998年的74.4%。
（三）发展立体生态农业
发展立体生态农业，既能够有效利用土地资源又不毁坏其脆弱的生态环境。立体农业的具体内容根据各自的地貌特点和地质特点因地而异，如20世纪90年代在广西马山弄拉建立的峰丛洼地立体生态农业模式，耕地主要在洼地底部，以旱作粮食作物为主，山麓、平缓的山坡重点发展优质果树和经济林、用材林，间种药材；峰丛垭口和比较陡的山坡主要发展金银花等藤本植物，有土地段适当发展竹林；陡峻山峰地段则长期封山育林，重点发展水源林，涵养表层岩溶水。“十五”期间，在广西平果果化，根据当地峰丛洼地的地形特点，又发展成为复合型立体生态农业模式。贵州摸索的一套简单易行的措施，如“山顶带帽子”（封山育林）、“山腰系带子”（砌墙保土、坡改梯）、“山脚盖被子”（推广农用薄膜及大搞农田基本建设、建立稳产高产农田）也是石漠化治理成功的范例。
（四）生态移民
对石漠化非常严重的地区，移民也是石漠化治理的一项非常有效的措施，它能够减轻人口对岩溶生态环境的压力，封山育林，生态环境恢复效果显著。20世纪90年代以来，广西环江县建立肯福、城北等移民开发区，建立了一整套的林（果）—草—畜（牧）—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，成功安置从岩溶山区移出的居民7万多人，2004年人均纯收入2000多元，成为居民环境明显改善、生活富裕的移民新村。