威宁县石漠化不同阶段动态演变特征研究.pdf

74Journal of Agricultural Catastrophology 2023,Vol.13 No.7威宁县石漠化不同阶段动态演变特征研究陈启贵，赵才万*威宁县石漠化防治中心，贵州威宁 553100摘要 不同时期石漠化的变化存在一定差异，20112021年间全县石漠化面积减少了470.14 km2，20112016年间石漠化减少面积小于20162021年间的339.08 km2，石漠化年变化率从-2.86%增长至-8.65%，石漠化减少趋势加快。轻度石漠化是内部变化面积最大的类型，各种类型石漠化主要转出到了无石漠化，治理工程对石漠化改善起到一定成效，但各石漠化等级内部转换反复，仍需关注其变化趋势。关键词 石漠化；动态演变；不同阶段中图分类号：S154 文献标识码：B 文章编号：20953305(2023)070074-04自开展石漠化治理以来，威宁县石漠化面积总体减少，但在不同治理阶段，石漠化演变存在一定的差异，为全面掌握不同阶段石漠化动态变化和内部转换特征，尤其是石漠化治理专项工程和其他营造林工程实施后不同阶段石漠化的演变特征，以2010年以来三期遥感影像以基础，综合运用“3S”技术，对威宁县喀斯特石漠化动态变化特征进行分析研究，以期为石漠化治理提供决策参考。1 数据源与监测方法研究采用坐标系为2000国家大 地坐标系，高斯克吕格投影，以SPOT(2010年)、高分一号(2015年)和高分一号(2020年)三期卫星影像为遥感动态监测数据源，利用经过几何精校正和增强处理后的最新遥感（RS）影像数据，参考国土三调数据库成果，按照图斑区划条件，根据判读标志，利用卫星影像的纹理、色调及其他解译标志，参照国家林业局石漠化监测等级划分系 统，逐一验证图斑基岩裸露率，确定石漠化等级。完成图斑区划与属性因子初步解译判读，对2020年成果图生成外业调查底图，采用带有全球定位系统和调查底图的数据采集器现地开展图斑界线修正、因子调查和照片采集，然后将外业采集数据导入地理信息系统软件进行检验与数据管理，统计汇总后获取本期石漠化的面积、分布及其他方面的信息，最后根据三期石漠化图进行叠加分析，掌握石漠化的动态变化和内部转换特征1-5。2 监测结果与分析2.1 石漠化现状分析2.1.1 石漠化现状威宁县国土总面积6 298.45 km2，其中，岩溶面积4 131.57 km2，占国土总面积的65.6%。根据2021年的遥感解译结果，威宁县无石漠化面积3 075.16 km2，占国土面积的48.82%；潜在石漠化面积611.29 km2，占国土面积的9.71%；石漠化面积445.12 km2，占国土面积的7.07%。石漠化以轻度石漠化为主，面积为269.73 km2、中度石漠化面积156.53 km2、重度和极重度石漠化面积较小，只有18.87 km2。总体来看，威宁石漠化面积不大，石漠化等级不严重，主要以轻中度石漠化为主。2.1.2 石漠化空间分布威宁县岩溶石漠化空间分布极不均匀，区域分布存在着明显的差异，呈现出中部集中分布，东、西部连续分布，其他地区零星分布的特点。石漠化程度呈现出东、西部严作者简介 陈启贵（1967），男，贵州黔西人，高级工程师，主要从事石漠化综合治理、退耕还林工程实施。*通信作者：赵才万（1982），男，贵州威宁人，工程师，主要从事石漠化综合治理、退耕还林工程实施,E-mail：。收稿日期 2023-04-20Study on Dynamic Evolution Characteristics of Rocky Desertification in Weining County at Different StagesChen Qi-gui et al(Weining Stone Desertification Control Center,Weining,Guizhou 553100)Abstract There are certain differences in the changes of rocky desertification in different periods.The area of rocky desertification in the whole county decreased by 470.14 km2 from 2011 to 2021,The reduced area of rocky desertification from 2011 to 2016 is less than 339.08 km2 from 2016 to 2021.The annual change rate of rocky desertification increased from-2.86%to-8.65%,and the trend of rocky desertification reduction accelerated.Mild rocky desertification is the type with the largest internal change area.Various types of rocky desertification are mainly transferred to non-rocky desertification.The control project has played a certain role in the improvement of rocky desertification.However,the internal conversion of various rocky desertification grades is repeated,and the change trend still needs to be paid attention to.The research can provide scientific reference for the scientific prevention and control of rocky desertification in Weining County,Guizhou and other rocky desertification areas.Key words Rocky desertification;Dynamic evolution;Different stages75农业灾害研究 2023,13(7)重，中部、北部较轻的特点。叠加地质图分析发现，威宁县石漠化分布总体上受县域地质构造的影响，石漠化严重的区域主要集中在石灰岩出露岩性较纯的区域。同时，地貌存在一定相关性，中部平坦的区域，石漠化较少发生，而西部河谷深切的区域，石漠化程度 较深。2.1.3 石漠化土地利用构成从表1可以看出，威宁县石漠化与土地利用有很大相关性，发生石漠化的区域主要集中在旱地，面积为350.38 km2，比例高达78.7%。其次为灌木林地和其他林地，未利用地也占一定面积，其他土地利用类型石漠化较少。这与威宁县的土地利用结构有较大关系，威宁县基本没有水田，部分坡度较大的旱地开垦后水土流失形成石漠化，部分林地、草地由于土层薄、生境差，植被生长缓慢，林草覆盖度较低，基岩裸露形成石漠化。同时，土地利用状况与石漠化等级也存在一定关系，未利用地石漠化等级较高，林地石漠化程度较低，旱地石漠化程度以轻中度石漠化为主。表1 2021年各种石漠化等级土地利用构成类型无石漠化潜在轻度中度重度极重度合计旱地1 455.8662.04200.69140.189.500.001 868.27园地23.000.318.210.440.000.0031.96有林地927.13447.5116.360.820.000.001 391.82灌木林274.3594.6719.861.930.000.00390.81其他林地42.872.3511.858.351.070.4866.97草地20.132.116.101.220.010.0029.57水域50.740.000.000.000.000.0050.74建设用地242.520.000.000.000.000.00242.52其他未利用地38.572.296.663.576.401.4158.90合计3 075.19611.28269.73156.5116.981.894 131.562.2 石漠化动态变化分析2.2.1 动态变化概况2011年，国家启动石漠化综合治理工程，按照流域对石漠化进行综合治理，2015年后，实施了大量的产业工程，进一步推动了喀斯特区石漠化治理。除工程措施外，石漠化治理需要恢复区域林草植被覆盖度，石漠化程度变化是一个梯级变化过程，一般不会一蹴而就，因此在不同治理阶段，石漠化演变存在一定差异。统计数据表明，石漠化治理专项工程以后，20112016年，威宁县石漠化面积逐步缩小，5年间潜在石漠化、重度和极重度石漠化面积扩大，其他石漠化面积缩小，石漠化变化总面积减少，石漠化面积减少了131.06 km2。从总体特征来看，虽然石漠化总面积减少，但重度石漠化面积增加，石漠化呈现总体趋于好转但呈局部恶性加重态势，石漠化治理工程及其他生态工程效益还不明显，在一定程度上降低了石漠化程度，扭转了石漠化恶化趋势，但同时说明石漠化治理在较短时间内仍不能完成遏制石漠化，工程效益发挥还需要一定时间周期。20162021年，威宁县无石漠化、潜在石漠化和中度石漠化面积增加，其他各种石漠化等级面积减少，石漠化面积减少了339.08 km2，其中轻度石漠化面积减少最大，潜在石漠化面积最多。总体来看，石漠化呈现全面趋于好转的态势，高等级石漠化面积明显减少，降低更低等级的石漠化类型，促使中度石漠化面积略有增加，而轻中度石漠化区域转变了无石漠化或者潜在石漠化区域，石漠化等级降低，面积减小。从总体来看，潜在石漠化面积连续增加，轻度和极重度石漠化面积连续减少，无石漠化、中度石漠化面积减少后再增加，重度石漠化增加后减少（表2）。对比分析威宁县2011年和2016年石漠化分布，发现石漠化变化较为明显，其中，中部区域轻度石漠化转为潜在石漠化较多，而西部区域石漠化有一定增强，东部区域石漠化程度降低，轻中度石漠化区域转换成无石漠化或轻度石漠化。20162021年间，西部区域石漠化整体降低明显，中强度石漠化区域等级明显降低，中部和东部区域石漠化因产业项目实施林草覆盖度有一定降低，石漠化程度增强。总体来看，零星石漠化区域整体趋于等级降低，无石漠化和潜在石漠化分布更为连续，但是布局区域因产业项目实施后林草覆盖度降低，石漠化有一定程度的增强，区域更趋于连片。总体来看，虽然全县石漠化整体面积减少，但是20112016年石漠化零星发展趋势明显，20162021年间，零星恶化趋势得到扭转，高等级石漠化程度明显降低，石漠化分布更趋于区域性集中分布。不同时期石漠化的变化存在较大差异，统计数据表明，石漠化治理专项工程以后，20112016年，石漠化强弱呈两极分化趋势，得到改善的区域总体大于石漠化加重区域的面积，但明显改善的面积较小，主要是一些工程措施新增的无石漠化，因治理工程时间较短，改善主要为石漠化等级降低一个等级的轻微改善，石漠化改善效果并不明显，同时，局部石漠化恶化现象并没有得到扭转，轻微加重的面积仍很大，明显加重的面积甚至大于明显改善的 面积。表2 20112021年威宁县石漠化动态变化类型2011年2016年2021年面积/km2占比/%面积/km2占比/%面积/km2占比/%非岩溶2 166.8834.402 166.8834.402 166.8834.40无石漠化2 981.0747.332 985.1747.403 075.1648.82潜在石漠化235.233.73362.195.75611.299.71轻度石漠化753.8711.97617.169.80269.734.28中度石漠化124.491.98122.741.95156.522.49重度石漠化15.720.2523.160.3716.990.27极重度石漠化21.180.3421.140.341.890.03合计6 298.44100.006 298.44100.006 298.44100.0076Journal of Agricultural Catastrophology 2023,Vol.13 No.720162021年，石漠化得到改善区域的面积明显大于石漠化加重区域的面积，石漠化治理效果逐步显现，石漠化改善面积达到751.04 km2，而恶化面积只有496.06 km2，特别是明显加重的石漠化面积只占1.6%，明显改善的面积比例达到2.2%，均优于20112016年间值。总体来看，石漠化治理有一定周期，叠加其他驱动力影响，20162021年，石漠化改善效果更加明显（表3）。表3 20112021年威宁县石漠化的强弱变化年份明显改善轻微改善未变化轻微加重明显加重合计20112016年51.75487.813 162.93368.3760.704 131.5620162021年91.33659.712 884.46428.8267.244 131.5620112021年46.58573.463 274.23213.0024.294 131.562.2.2 动态变化分析统计石漠化年变化率可以客观评价石漠化的变化速度。统 计 数 据 表 明，20112016年，威 宁县潜在和重度石漠化年变化率较大，潜在石漠化年变化率最高，变化率达10.79%，其次是重度石漠化，其他几种石漠化类型年变化率不大，变化率最小的类型为极重度石漠化-0.03（表4）。20162021年，极重度石漠化和潜在石漠化年变化率最大，其中极重度石漠化-18.22%快速消失，潜在石漠化快速增加。总体来看，极重度石漠化年变化率最大，轻度石漠化其次，极重度石漠化和轻度石漠化快速减少，而潜在石漠化面积增加。由于各种石漠化面积基数不同，变化率高的类型只是变化快的类型，并不一定是区域变化的主要类型，虽然变化率最高的是潜在石漠化，但20112021年威宁县石漠化变化面积最大的类型是轻度石漠化。2.2.3 石漠化演变类型为研究各种等级石漠化的内部变化及发展趋势，在地理信息系统的支持下，将威宁县2011年和2016年石漠化图进行空间分析，研究监测时段各个图斑石漠化等级的演变情况，分析石漠化发生变化的区域特征，统计分析各图斑石漠化的转移规律。从转换矩阵表可以分析出（表5），20112016年，从转出面积来看，除潜在石漠化转为无石漠化面积为39.89 km2 外，其他各种类型都是转为潜在石漠化面积最大，其中，以轻度石漠化转为潜在石漠化面积最大，为326.9 km2，说明潜在石漠化增加明显。从转入来源来看，轻度石漠化由无石漠化转入的面积最大，中度和重度石漠化由轻度石漠化转入面积最大，无石漠化和潜在石漠化都是轻度石漠化转入面积最大。总体来看，轻度石漠化是变化面积最大的类型，石漠化转换主要集中在等级程度较低的类型，重度、极重度石漠化转变面积较小，威宁县石漠化治理的重点为石漠化等级较轻的类型。潜在、轻度石漠化主要向着程度降低的趋势发展，而重度石漠化没有明显的变化，说明高等级石漠化治理需要一定时间周期。20162021年，从转出面积来看，除无石漠化转为潜在石漠化面积166.58 km2外，其他各种类型都是转为无石漠化面积最大，其中，以轻度石漠化转为无石漠化面积最大，为254.33 km2，说明各种石漠化类型主要转出为无石漠化。从转入来源分析，轻度石漠化由无石漠化转入的面积最大，中度和重度石漠化由无石漠化转入面积最大，无石漠化和潜在石漠化都是轻度石漠化转入面积最大。总体来看，轻度石漠化是变化面积最大的类型，在各项工程综合治理下，威宁县石漠化发生根本变化，石漠化面积开始减少、等级降低。中、强度石漠化面积明显减少，石漠化程度减弱，石漠化治理取得成效。从转出面积分析，主要类型从20112016年的转出为潜在石漠化到20162021年间转出为无石漠化，转出的类型更低（表6）。20112021年，从转出面积来看，除无石漠化转为轻度石漠化面积189.8km2 外，其他各种类型都是转为无石漠化面积最大，其中，以轻度石漠化转为无石漠化面积最大，为217.92km2，说明各种石漠化类型主要转为无石漠化（表7）。从转入来源分析，轻度石漠化、中度和重度石漠化由无石漠化转入面积最大，无石漠化和潜在石漠化都是轻度石漠化转入面积最大。转出面积最表4 20112021年威宁县石漠化的年变化率年份轻度中度重度极重度无潜在20112016年-3.63-0.289.46-0.030.0310.7920162021年-11.265.50-5.33-18.220.6013.7620112021年-12.845.151.61-18.220.6331.97表5 威宁县20112016年石漠化的转移矩阵石漠化程度轻度中度重度极重度无潜在合计轻度石漠化211.1573.034.690.12137.98326.90753.87中度石漠化13.2536.802.130.3322.6249.37124.49重度石漠化1.102.215.640.092.284.4115.72极重度石漠化1.361.790.971.1512.423.4821.17无石漠化30.6320.412.330.172 859.9567.582 981.07潜在石漠化12.2422.291.220.0339.89159.56235.23合计269.73156.5316.981.893 075.14611.284 131.56表6 威宁县20162021年石漠化的转移矩阵石漠化程度轻度中度重度极重度无潜在合计轻度石漠化79.8348.925.380.10254.33228.59617.16中度石漠化10.9616.552.120.3953.9838.75122.74重度石漠化1.400.830.800.0116.124.0023.16极重度石漠化1.361.790.971.1512.393.4821.14无石漠化136.6959.186.310.172616.24166.582 985.17潜在石漠化39.4929.251.400.06122.09169.90362.19合计269.73156.5216.991.893 075.16611.294 131.56km2km2%km277农业灾害研究 2023,13(7)大的石漠化类型为轻度石漠化，其转入面积最大的为无石漠化，其次为轻度石漠化和潜在石漠化，总体来看，低等级类型石漠化转变较为频繁。2.2.4 石漠化状况及程度分土地利用变化原因叠加威宁县实施的石漠化治理专项工程、退耕还林工程、植被恢复等工程，分析工程治理区与非工程治理区石漠化变化差异，工程措施主要包括人工造林和封山育林，将工程区分为人工造林区和封山育林2种类型，统计不同治理区域石漠化变化特征。从表8可以看出，封山育林和人工造林区明显改善的面积比例稍高于非工程治理区，说明工程治理措施有一定成效，封山育林轻微改善面积比例明显大于非工程区和人工造林区，但人工造林区域轻微改善的比例低于非工程区。同时，封山育林和人工造林轻微加重和明显加重的面积比例都高于非工程区，主要原因是人工挖坑等会损坏一定林草植被覆盖，加上威宁海拔较高植被生长较为缓慢，导致的工程区石漠化略有加重。从总体来看，威宁县工程区石漠化治理成效并不明显，主要因为威宁县海拔高植被生长缓慢，同时反映出治理工程对石漠化治理成效并不是一蹴而就的。表7 威宁县20112021年石漠化的转移矩阵石漠化程度轻度中度重度极重度无潜在合计轻度石漠化342.6324.894.540.00217.92163.89753.87中度石漠化19.8243.960.800.0041.6118.29124.49重度石漠化2.582.100.930.009.270.8315.72极重度石漠化0.000.000.0021.140.040.0021.18无石漠化189.8043.8216.280.002 653.1378.042 981.07潜在石漠化62.327.980.600.0063.20101.14235.23合计617.16122.7423.1621.142 985.17362.194 131.56表8 威宁县石漠化治理措施统计表类型封山育林人工造林非工程区面积/km2比例/%面积/km2比例/%面积/km2比例/%明显改善2.110.803.890.8824.290.71轻微改善73.0827.6653.8212.21447.8313.07未变化167.7263.48336.2376.262 781.9881.19轻微加重18.897.1541.979.52154.114.50明显加重2.390.915.011.1418.230.53合计264.20100.00440.92100.003 426.45100.003 结论2021年遥感监测数据表明威宁县石漠化面积445.12 km2，占国土面积的7.07%。石漠化以轻度中度石漠化为主，面积为269.73 km2、中度石漠化面积156.53 km2、重度和极重度石漠化面积占比很小。威宁县岩溶石漠化空间分布极不均匀，呈现出中部集中分布，东、西部连续分布，其他地区零星分布的特点。石漠化分布总体上受县域地质构造和地貌格局的总体影响。威宁县石漠化与土地利用有很大相关性，发生石漠化的区域主要集中在旱地，面积为350.38 km2，比例高达78.7%，其次为灌木林地和其他林地，未利用地也占一定面积，其他土地利用类型石漠化 很少。20112021年，威宁县潜在石漠化面积连续增加，轻度和极重度石漠化面积连续减少，无石漠化、中度石漠化面积减少后再增加，重度石漠化增加后减少。10年间，威宁石漠化面积从2011年的915.26 km2减少至2021年的445.12 km2，减少了470.14 km2，轻度石漠化面积减少484.14 km2，是石漠化面积减少面积最大的类型。总体来看，极重度石漠化年变化率最大，为-18.22%，轻度石漠化-12.84%次之，石漠化发展趋势得到有效遏制，石漠化面积快速减少。不同时期，石漠化的变化存在一定差异，20162021年石漠化快速减少，20112016年间石漠化面积减少了131.06 km2，明显小于20162021年的339.08 km2。20162021年，轻度石漠化、中度石漠化和极重度石漠化减少的年变化率都高于20112016年，无石漠化和潜在石漠化增长的年变化率也高于20112016年间。从石漠化的内部转换矩阵分析，轻度石漠化是变化面积最大的类型，各种类型石漠化主要转出为无石漠化，同时部分无石漠化和潜在石漠化转为轻度石漠化，甚至转为更高等级石漠化。石漠化治理并不能立竿见影，受区域立地条件等因素的影响，威宁县封山育林和人工造林区明显改善的面积比例稍高于非工程治理区，但封山育林和人工造林轻微加重和明显加重的面积比例都高于非工程区。与非工程区相比，工程治理区石漠化治理成效并不明显，石漠化治理工作任重而道远。参考文献1 Sweeting M M.Reflections on the development of karst geomorphology in Europe and a comparison with its development in ChinaM.Berlin:Borntraeger,1993:127-136.2 熊康宁,黎平,周忠发,等.喀斯特石漠化的遥感GIS典型研究M.北京:地质出版社,2002.3 李 挺 宇.我 国 石 漠 化 土 地5年 减 少1/6J.生态经济,2019,35(2):9-12.4 兰安军,张百平,熊康宁,等.黔西南脆弱喀斯特生态环境空间格局分析J.地理研究,2003,22(6):732-740.5 余梦,李阳兵,罗光杰.中国西南岩溶山地石漠化演变趋势J.生态学报,2022,42(10):4267-4283.责任编辑：黄艳飞km2