,, 张远嘱, 段世辉, 刘九缠, 曾泽, 曾思博西南大学地理科学学院 岩溶环境重庆市重点实验室,重庆 400715Spatial distribution and driving factors of karst rocky desertification based on GIS and geodetectors
WANG Zhengxiong, JIANG Yongjun,, ZHANG Yuanzhu, DUAN Shihui, LIU Jiuchan, ZENG Ze, ZENG SiboChongqing Key Laboratory of Karst Environment, School of Geographical Sciences, Southwest University, Chongqing 400715, China通讯作者:
收稿日期:2018-08-13修回日期:2019-02-18网络出版日期:2019-05-25
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Received:2018-08-13Revised:2019-02-18Online:2019-05-25
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作者简介 About authors
王正雄(1994-),男,湖北荆州人,硕士生,研究方向为资源环境与GISE-mail:
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Abstract
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王正雄, 蒋勇军, 张远嘱, 段世辉, 刘九缠, 曾泽, 曾思博. 基于GIS与地理探测器的岩溶槽谷石漠化空间分布及驱动因素分析. 地理学报[J], 2019, 74(5): 1025-1039 doi:10.11821/dlxb201905014
WANG Zhengxiong.
土地石漠化是不同时期在全球热带和亚热带喀斯特地区普遍发生的现象[1,2],在中国南方岩溶地区分布最为广泛、程度最为严重,受到国际岩溶学界的广泛关注[3]。石漠化不仅造成生态系统退化,而且被称之为“灾害之源、贫困之因、落后之根”,严重制约着经济社会的发展,尽管第一期（2006-2015年）石漠化治理工程取得明显效果,但问题依然不少[4]。中国西南地区根据地貌划分为中高山、断陷盆地、岩溶高原、岩溶峡谷、峰丛洼地、岩溶槽谷、峰林平原、溶丘洼地（槽谷）八大岩溶地貌类型,岩溶槽谷地貌是指在地质上表现为碳酸盐岩与碎屑岩相间分布,在地貌上表现为北东向脊垄条带状山岭与槽谷或长条形洼地平行分布的地貌[5]。岩溶槽谷区也是中国南方岩溶分布面积最大的“老、少、边、山、穷”地区[6]。遥感数据表明：2015年岩溶槽谷区的土地石漠化面积达21323.7 km2,比2000年增加了6.4%[7],但什么原因导致岩溶槽谷区土地石漠化仍在进一步扩展并恶化并不清楚。
近年来基于RS和GIS对石漠化的空间分布特征与影响因素研究有了很大的进展,国内****如张信宝等通过研究贵州石漠化空间分布与地貌、岩性、年均降水、坡度和人口密度的关系,指出石漠化景观及其等级的空间分布与下垫面的物质组成和降雨量的空间变化存在着密切的关系[8];李瑞玲基于GIS研究贵州土地石漠化形成的自然背景及其空间地域分异后指出,连续性碳酸盐岩是石漠化发生的主控因素,决定了土层厚度及土壤类型的分布[9];Jiang等利用GIS空间分析的方法研究云南南洞流域石漠化的空间分布与人口关系,发现大部分石漠化发育在距离人口4 km范围内[10];白晓永等通过研究贵州省石漠化的空间分布与人文因素后发现,石漠化的严重程度与人口密度,农村聚居的密集程度,及单位面积上的壮劳力有关[11]。这些研究揭示了流域或省域范围的岩溶土地石漠化的空间分布规律,并定性或半定量地分析了石漠化形成的驱动力,而对不同岩溶地貌类型区土地石漠化的空间分布与驱动力的定量研究尚未涉及。地理探测器是探测地理要素的空间分异性,以及揭示其背后驱动因子的一种新的空间分析模型[12,13,14,15,16],不仅能够定量的分析各个因子所占的权重,还能分析多因子之间的交互作用。该模型具有其他模型不能比拟的优势,既可以探测数值型数据,也可以探测定性数据。
因此,本文基于GIS的空间分析方法和地理探测器模型,对西南岩溶槽谷地区石漠化的空间分布及其驱动因子进行定量分析,尝试回答以下科学问题：① 岩溶槽谷区石漠化的空间分布具有什么特征?② 岩溶槽谷区石漠化的空间分布或石漠化形成的控制因素是什么?
1 研究区概况
西南岩溶槽谷区包括以贵州为中心的黔西北、川东、湘西、鄂西以及渝东南、渝中、渝东北的130个县,土地总面积为26.5万km2,其中岩溶面积为13.2万km2（图1）。2014年区域总人口为7415万人,平均人口密度为250人/km2,农业人口为5875万人,占总人口的79.2%,另外贫困人口为923万人,国家级贫困县有55个①(① 数据来源：2014年国家统计局网站及地方统计网站（http://www.stats.gov.cn/）。)。该区地处中亚热带到北亚热带,年均气温14 ℃~18 ℃,年均降雨量800~1600 mm,人均耕地面积为1.3亩。海拔在30~2500 m的范围内,土壤类型主要是黄壤,其次是石灰土和黄棕壤土。图1
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Fig. 1Geological situation of karst valley
2 数据来源
岩性与石漠化数据来源于2015年的中国科学院地球化学研究所（http://www.gyig.ac.cn/）,石漠化数据来源于Landsat-7ETM数据,空间分辨率为30 m。DEM数据来源于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台（http://www.gscloud.cn）,空间分辨率为30 m。降雨数据来源于中国气象局（http://www.cma.gov.cn/）,时间范围为1970-2013年,经过克里金插值处理得到西南地区多年平均降雨数据。土地利用数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心（http://www.resdc.cn）,时间为2015年,空间分别率为1 km。人口、第一产业生产总值等数据来源于2015年国家及地方政府统计局年鉴（http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/）。3 研究方法
3.1 代理变量的选择
图2代理变量图可以帮助理解变量选取的过程与机理,并且帮助解释统计结果[17]。由于坡度和海拔分类数据无法直接得到,所以基于DEM数据在GIS软件中通过坡度分析工具提取分析,分别得到每一个石漠化图斑所对应的坡度及海拔值属性。同理,人口密度数据是基于统计年鉴计算得到。图2
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Fig. 2Proxy variogram
3.2 数据分析
3.2.1 石漠化等级划分 根据已有的岩溶槽谷区石漠化资料及大量的野外实地考察,将槽谷区石漠化划分为轻度、中度、重度3个等级。3.2.2 岩性划分 按碳酸盐岩与碎屑岩在地层中的厚度差以及组合特征,岩性数据划分为4类：连续性灰岩、连续性白云岩、灰岩与白云岩互层以及碳酸盐岩夹碎屑岩。其中连续性灰岩主要是薄层灰岩夹中厚层灰岩、龟裂纹泥质灰岩、碳质灰岩、泥灰岩;连续性白云岩主要是厚至块状白云岩（娄山关组可达340~520 m）;灰岩与白云岩互层主要是灰岩和白云岩中夹少量砂岩以及燧石结核;碳酸盐岩夹碎屑岩主要是泥灰岩灰岩或白云质灰岩、白云岩灰岩夹较纯石英砂岩、砂页岩偶夹赤铁矿。
3.2.3 基于地形数据的坡度分析 将DEM数据镶嵌、裁剪和坡度分析后,按照平地、缓坡、缓陡坡和陡坡将坡度分为4类：0°~8°、8°~15°、15°~25°和> 25°。
3.2.4 基于DEM数据的海拔分析 根据前人研究结果和经验,将研究区范围内的海拔划分为4类：0~400 m、400~800 m、800~1200 m和> 1200 m。
3.2.5 气象数据分析 将1970-2013年间槽谷区44个国家级气象站降雨数据的多年平均值分为4个等级：800~1000 mm、1000~1200 mm、1200~1400 mm和> 1400 mm。
3.2.6 土地利用数据分析 剔除水域河流以及城市工业建设用地,分为耕地、林地、草地和未利用地4类。
3.2.7 人口密度和第一产业生产总值数据处理 通过收集整理西南槽谷区130个县的统计年鉴资料获取每个县级市的人口数量及第一产业生产总值经济属性数据,将人口密度分为4个等级：0~100人/km2、100~200人/km2、200~300人/km2和> 300人/km2;第一产业生产总值也分4个等级,分别为：0~10亿元、10亿~25亿元、25亿~50亿元和> 50亿元。
3.2.8 基于GIS的石漠化空间分布分析 将槽谷区不同等级石漠化与各因素分别进行叠加分析,得到不同等级石漠化在不同因子中的空间分布。
3.3 基于地理探测器的驱动因子分析
地理探测器的理论核心是通过空间异质性来探测因变量与自变量之空间分布格局的一致性,据此度量因变量对自变量的解释度即q值。首先,在ArcGIS中将石漠化图层与各个驱动因子图层进行空间叠加分析,并将因子做重分类处理得到类型变量。其中因变量Y值为数值量,代表每一个石漠化斑块的面积属性。自变量X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7为类型量,分别是岩性、坡度、海拔、年均降雨、人口密度、土地利用、第一生产总值的分类属性值。将X、Y数据代入到模型软件中运行得到q值结果,最后通过调节自变量X的分类标准可以得到最大q值。q的值域为[0, 1],值越大,说明这个因子对Y值的解释力越强。该软件的原理如下：因子探测器是用来定量检测某个地理因子是否影响某个指标值空间分布差异的原因,以及所占权重,交互式探测器分别计算和比较各单因子q值及两因子叠加后的q值,可以判断两因子是否存在交互作用以及交互作用的强度等,其模型如下：
式中：
4 结果分析
4.1 石漠化空间分布现状
岩溶槽谷区土地石漠化空间分布如图3所示。岩溶槽谷区土地石漠化总面积为21323.7 km 2,占槽谷地区土地总面积的8.3%,占槽谷区岩溶面积的16.1%。其中轻度、中度和重度石漠化面积分别为11894.8 km2、8615.8 km2和813.1 km2,分别占石漠化面积的55.8%、40.4%和3.8%。图3
新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT图3岩溶槽谷区石漠化空间分布
Fig. 3Spatial distribution of rocky desertification in karst trough area
4.2 石漠化在不同岩性中的空间分布
从表1中看到,西南岩溶槽谷石漠化主要分布于连续性灰岩中,其次分布于碳酸盐岩夹碎屑岩、灰岩与白云岩互层和连续性白云岩中,石漠化在连续性灰岩、碳酸盐岩夹碎屑岩、灰岩与白云岩互层和连续性白云岩中的分布面积分别为9906.8 km2、5625.2 km2、3193.4 km2,和2598.3 km2,占槽谷区石漠化面积的46.4%、26.4%、15.0%和12.2%;同时,各个岩性中石漠化的发生率存在明显的差异,连续性灰岩的石漠化发生率最高,达24.8%,且重度石漠化的比例也最高,其次是连续性白云岩,石漠化发生率为16.1%,灰岩与白云岩互层岩性中石漠化发生率为12.0%,而碳酸盐岩夹碎屑岩岩性中石漠化的发生率最低为11.4%,且重度石漠化的比例也最低。可知,纯碳酸盐岩包括连续性灰岩和白云岩是石漠化发生最主要的岩性。Tab. 1
表1
表1岩溶槽谷区石漠化在不同岩性的空间分布
Tab. 1
| 岩性类型 (面积/km2) | 轻度石漠化 (km2) | 中度石漠化 (km2) | 重度石漠 (km2) | 石漠化总面积(km2) | 发生率 (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 连续性灰岩(39995.2) | 4722.9(39.7%) | 4771(55.4%) | 412.9(50.8%) | 9906.8 | 24.8 |
| 连续性白云岩(19153.2) | 1383.3(11.6%) | 986.5(11.4%) | 228.5(28.1%) | 2598.3 | 16.1 |
| 灰岩与白云岩互层(23568.7) | 1860.8(15.6%) | 1250.5(14.5%) | 82.1(10.1%) | 3193.4 | 12.0 |
| 碳酸盐岩夹碎屑岩(49402.8) | 3927.8(33.1%) | 1607.8(18.7%) | 89.6(11.0%) | 5625.2 | 11.4 |
| 总计(132119.9) | 11894.8(100%) | 8615.8(100%) | 813.1(100%) | 21323.7 | 16.1 |
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4.3 石漠化在不同坡度中的空间分布
岩溶槽谷区石漠化主要分布在坡度15°~25°的范围内,石漠化在该等级下发生率最高达到22.9%（表2）。不同程度石漠化在该坡度等级下的的比例分别占到48.6%、45.2%、60.9%（分母为该等级下石漠化总面积）。同时重度石漠化也主要分布在15°~25°的缓陡坡之间。然而在坡度> 25°的石漠化区却主要以轻度石漠化为主,重度石漠化只占4.8%。Tab. 2
表2
表2岩溶槽谷区石漠化在不同坡度中的空间分布
Tab. 2
| 坡度(°) (面积/km2) | 轻度石漠化 (km2) | 中度石漠化 (km2) | 重度石漠 (km2) | 石漠化总面积 (km2) | 发生率 (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0~8(21096.1) | 1048.5(8.8%) | 765.1(8.9%) | 47.8(5.9%) | 1861.4 | 8.8 |
| 8~15(36956.2) | 3520.4(29.6%) | 2584.2(30.0%) | 230.9(28.4%) | 6335.5 | 17.1 |
| 15~25(44495.3) | 5780(48.6%) | 3899.9(45.2%) | 495(60.9%) | 10174.9 | 22.9 |
| > 25(29572.3) | 1545.9(13.0%) | 1366.6(15.9%) | 39.4(4.8%) | 2951.9 | 10.0 |
| 总计(132119.9) | 11894.8(100%) | 8615.8(100%) | 813.1(100%) | 21323.7 | 16.1 |
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4.4 石漠化在不同海拔中的空间分布
从表3中看到,槽谷区石漠化在不同海拔中存在显著差异。岩溶槽谷区石漠化主要分布在400~800 m的海拔范围内,石漠化面积为9786.3 km2,占槽谷区石漠化总面积的45.9%,在400~800 m海拔范围内石漠化的发生率最高达到35.3%。不同程度石漠化在该等级海拔上所占的比例分别是44.6%、45.5%、63.3%。在> 1200 m海拔以上的地区,石漠化面积仅有2247.6 km2,占总石漠化面积的6.5%。Tab. 3
表3
表3岩溶槽谷区石漠化在不同海拔的空间分布
Tab. 3
| 海拔(m) (面积/km2) | 轻度石漠化 (km2) | 中度石漠化 (km2) | 重度石漠 (km2) | 石漠化总面积 (km2) | 发生率 (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0~400(51526.7) | 2048.6(17.2%) | 865.1(10.0%) | 47.8(5.9%) | 2961.5 | 5.7 |
| 400~800(27745.2) | 5299.6(44.6%) | 3922.9(45.5%) | 563.8(63.3%) | 9786.3 | 35.3 |
| 800~1200(35672.4) | 3520.5(29.6%) | 2642.2(30.7%) | 165.6(20.4%) | 7586.0 | 21.3 |
| > 1200(17175.6) | 1026.1(8.6%) | 1185.6(13.8%) | 35.9(4.4%) | 2247.6 | 13.1 |
| 总计(132119.9) | 11894.8(100%) | 8615.8(100%) | 813.1(100%) | 21323.7 | 16.1 |
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4.5 石漠化在不同降雨量地区中的分布
从表4中看到,槽谷区石漠化在不同年均降雨量地区中存在显著差异。岩溶槽谷区石漠化主要分布在年均降雨量为1200~1400 mm范围内,石漠化面积为8010.3 km2,占槽谷区土地总面积的28.0%,在该范围内石漠化的发生率最高为25.0%。不同程度石漠化在该年均降雨等级上所占的比例分别是48.6%、23.3%、27.3%。Tab. 4
表4
表4岩溶槽谷区石漠化在不同降雨量下的空间分布
Tab. 4
| 降雨量(mm)(面积/km2) | 轻度石漠化 (km2) | 中度石漠化 (km2) | 重度石漠化 (km2) | 石漠化总面积 (km2) | 发生率 (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 800~1000(31708.4) | 1605.8(13.5%) | 1852.4(21.5%) | 158.6(19.5%) | 3616.8 | 11.4 |
| 1000~1200(47564.1) | 2533.6(21.3%) | 3325.6(38.6%) | 289.5(35.6%) | 6148.7 | 12.9 |
| 1200~1400(32011.4) | 5780.9(48.6%) | 2007.5(23.3%) | 221.9(27.3%) | 8010.3 | 25.0 |
| > 1400(20835.9) | 1974.5(16.6%) | 1430.2(16.6%) | 143.1(17.6%) | 3547.8 | 17.0 |
| 总计(132119.9) | 11894.8(100%) | 8615.8(100%) | 813.1(100%) | 21323.7 | 16.1 |
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4.6 石漠化在不同土地利用类型中的空布
从表5中看到,槽谷区石漠化在不同土地利用方式下中存在显著差异。岩溶槽谷区石漠化主要分布在耕地中（其中绝大部分为山地旱地）,石漠化面积为10165.6 km2,占槽谷区石漠化总面积的47.7%,其中轻度、中度和重度石漠化在耕地中的比例分别为49.6%、55.7%和20.1%,耕地中的石漠化发生率为38.1%;在未利用地中土地类型中,石漠化面积为5267.4 km2,占槽谷区石漠化总面积的24.7%,不同程度石漠化在该土地利用类型中所占比例分别为17.1%、24.8%和11.6%,石漠化发生率为33.0%;草地中石漠化面积为3162.2 km2,占槽谷区石漠化总面积的14.8%,其中轻度、中度和重度石漠化比例分别为17.5%、11.6%和10.5%,石漠化发生率为4.9%;林地中石漠化面积小,石漠化的发生率也低,仅为1.9%。Tab. 5
表5
表5岩溶槽谷区石漠化在不同土地利用方式下的空间分布
Tab. 5
| 土地利用方式 (面积/km2) | 轻度石漠化 (km2) | 中度石漠化 (km2) | 重度石漠化 (km2) | 石漠化总面积 km2 | 发生率 (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 耕地(28515.8) | 5900.4(49.6%) | 4795.6(55.7%) | 164.2(20.1%) | 10165.6 | 38.1 |
| 林地(61669.1) | 1881(15.8%) | 683.3(7.9%) | 469.6(57.8%) | 2728.5 | 1.9 |
| 草地(29009.1) | 2080.2(17.5%) | 996.7(11.6%) | 85.3(10.5%) | 3162.2 | 4.9 |
| 未利用地(12925.9) | 2033.2(17.1%) | 2140.2(24.8%) | 94.1(11.6%) | 5267.4 | 33.0 |
| 总计(132119.9) | 11894.8(100%) | 8615.8(100%) | 813.1(100%) | 22141.7 | 16.8 |
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4.7 石漠化在不同人口密度中的分布
从表6中看到,槽谷区石漠化在不同人口密度中存在显著差异,但是与人口密度并不呈线性正相关关系。岩溶槽谷区石漠化主要分布在100~200人/km2的地区中,石漠化面积为9864.5 km2,占槽谷区石漠化总面积的46.3%,其中轻度、中度和重度石漠化在100~200人/km2地区中的比例分别为47.5%、44.9%和42.0%,石漠化发生率最大,为25.7%;其次为0~100人/km2,石漠化面积为5800.1 km2,占槽谷区石漠化总面积的27.2%,其中轻度、中度和重度石漠化在0~100人/km2的比例分别为23.5%、33.3%和17.4%,石漠化发生率为15.7%;200~300人/km2中石漠化面积为3766.3 km2,占槽谷区石漠化总面积的17.7%,其中轻度、中度和重度石漠化比例分别为16.0%、20.4%和12.6%,石漠化发生率为9.5%;在> 300人/km2中石漠化面积小,石漠化的发生率也低,仅11.0%。Tab. 6
表6
表6岩溶槽谷区石漠化在不同人口密度下的空间分布
Tab. 6
| 人口密度(人/km2) (面积/km2) | 轻度石漠化 (km2) | 中度石漠化 (km2) | 重度石漠化 (km2) | 石漠化 总面积 | 发生率 (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0~100(36993.6) | 2789.3(23.5%) | 2869.2(33.3%) | 141.5(17.4%) | 5800.1 | 15.7 |
| 100~200(38314.8) | 5654.8(47.5%) | 3868.4(44.9%) | 341.3(42.0%) | 9864.5 | 25.7 |
| 200~300(39636.0) | 1905.4(16.0%) | 1758.1(20.4%) | 102.8(12.6%) | 3766.3 | 9.5 |
| > 300(17175.6) | 1545.3(13.0%) | 120.0(1.4%) | 227.5(28.0%) | 1892.8 | 11.0 |
| 总计(132119.9) | 11894.8(100%) | 8615.8(100%) | 813.1(100%) | 21323.7 | 16.1 |
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4.8 石漠化与第一产业生产总值
从表7中看到,槽谷区石漠化在不同第一产业总值中存在显著差异。岩溶槽谷区石漠化主要分布在> 50亿元范围中,在该范围内的石漠化面积为7871.2 km2,占槽谷区石漠化总面积的36.9%,其中轻度、中度和重度石漠化在> 50亿元范围中的比例分别为32.4%、42.3%和44.8%,石漠化发生率最大为28.0%;其次为25亿~50亿,石漠化面积为5416.8 km2,占槽谷区石漠化总面积的25.4%,其中轻度、中度和重度石漠化在25~50亿的比例分别为25.5%、26.6%和11.7%,石漠化发生率为24.7%;10亿~25亿中石漠化面积为4874.5 km2,占槽谷区石漠化总面积的22.9%,其中轻度、中度和重度石漠化比例分别为24.6%、19.5%和33.2%,石漠化发生率为10.8%;在0~10亿中石漠化面积小,石漠化的发生率也低,仅为6.7%。Tab. 7
表7
表7岩溶槽谷区石漠化在不同第一产业总值下的分布
Tab. 7
| 第一产业总值(亿元) (面积/km2) | 轻度石漠化 (km2) | 中度石漠化 (km2) | 重度石漠化 (km2) | 石漠化 总面积 | 发生率 (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0~10(47260.2) | 2080.2(17.5%) | 996.7(11.6%) | 84.3(10.3%) | 3161.2 | 6.7 |
| 10~25(45223.8) | 2921.6(24.6%) | 1683.3(19.5%) | 269.6(33.2%) | 4874.5 | 10.8 |
| 25~50(20294.3) | 3033.2(25.5%) | 2288.6(26.6%) | 95(11.7%) | 5416.8 | 24.7 |
| > 50(19341.6) | 3859.8(32.4%) | 3647.2(42.3%) | 364.2(44.8%) | 7871.2 | 28.0 |
| 总计(132119.9) | 11894.8(100%) | 8615.8(100%) | 813.1(100%) | 20323.7 | 16.10 |
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5 讨论
5.1 岩溶槽谷区石漠化空间分布与形成的单一驱动因子分析
因子探测器分析结果如表8所示,各因子对石漠化空间分布的影响权重分别为：岩性（q = 0.58）>土地利用（q = 0.48）>坡度（q = 0.42）>第一产业（q = 0.37）>人口密度（q = 0.36）>海拔高度（q = 0.31）>年均降雨量（q = 0.28）。Tab. 8
Tab. 8The results by factor detector
| 岩性 | 坡度 | 海拔高度 | 年均降雨 | 人口密度 | 土地利用 | 第一产业总值 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| q值 | 0.58 | 0.42 | 0.31 | 0.28 | 0.36 | 0.48 | 0.37 |
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5.1.1 岩性因子对石漠化形成与分布的影响 与其他岩性相比,连续性灰岩中方解石含量大于95%,酸不溶物低,比溶蚀度高（值越高表征岩性越纯,越容易发育成岩溶地貌）：石灰岩>白云岩>泥灰岩。白云岩中方解石含量小于5%,白云石含量大于95%,酸不溶物多于连续性灰岩,比溶蚀度低于连续性灰岩,较之连续性灰岩不易被侵蚀。正是因为有这样的特性导致在连续性灰岩地区石漠化发育程度高。对比非岩溶地区,岩溶地区本身成土速率慢,其受控于成土母质的影响,形成1 m厚土层需要25万~85万年的时间,相当于同纬度非岩溶区的10~40倍[18]。张信宝等通过研究贵州石漠化与岩性,降雨量及人口密度的关系后,指出易溶蚀的碳酸盐岩是石漠化发育的基础[8]。在相同的水动力条件下,石灰岩纯度越高,碎屑岩比例越低的岩性地层更容易被水溶蚀,进而发育石漠化景观[19,20]。
5.1.2 土地利用因子对石漠化分布的影响 岩溶槽谷区的地貌以中低山为主,决定了当地的土地利用类型以山地旱地为主,槽谷底部中间少许的平坦土地被厂房、城市和农村居民点所利用,岩溶槽谷区相比较于中高山石漠化治理区和岩溶高原石漠化综合治理区而言,山体坡度较为平缓,绝对海拔相对较低,不同土地利用类型决定了土壤的肥力,土壤抗侵蚀性,土壤颗粒组成,水稳定团聚体以及地表植被,这些因子和人类的耕作活动共同决定了石漠化发育的方向和程度。李阳兵等通过研究峰丛洼地的石漠化与土地利用关系后发现,连续性灰岩上的坡耕地更容易发生石漠化景观[21,22]。坡耕地发生石漠化的原因实质是人口原因,耕地资源数量不足,迫使农民“春种一坡,秋收一箩;越垦越穷,越穷越垦”,部分****甚至认为农户对土地的粗放式经营才是石漠化形成的本质原因。岩溶槽谷区重度石漠化主要分布在疏林地中,植被破坏较严重,当植被覆盖条件从有林地—疏林地—灌木林转化的时候,就会驱动水土流失最后导致石漠化景观。张信宝等通过研究农耕对坡地石质化后指出农耕能促进土壤流失间接驱动石质化形成,耕作疏松土壤,有利土壤和水分的接触,和非岩溶地区相比,更易引起土壤的强烈流失[23]。Peng等发现不同土地利用方式下的产流产沙差异显著,总体上表现为受人类干扰强度越大,径流场的产流产沙强度越大[24];Wang等也发现了相同的规律[25,26]。
5.1.3 坡度对石漠化分布的影响 较大的坡度一方面促进土壤发生蠕移和渗漏,另一方面增加了坡面流水的侵蚀力,加大岩溶槽谷区的水土流失。对比槽谷底部,坡腰地带由于在较大的坡度情况下,岩石风化后产生的酸不溶解物质难以附着在地表,在缺乏植物根系固结且又有适当的降雨情况下比较容易往山脚迁移,较大的降雨促进坡面径流携带大量的侵蚀泥沙从岩溶裂隙,管道,落水洞和地下暗河转移到地下,从而加剧石漠化景观的发育过程。李瑞玲等提出在坡度大于18°的地区,石漠化的发生率随着坡度的增大而增大[27]。李阳兵等基于RS与GIS的技术来研究贵州高原上王家寨小流域的坡度与石漠化的相关关系后指出该流域石漠化最主要发育在15°~25°的坡度范围内[28]。
5.1.4 第一产业与人口密度对石漠化分布的影响 石漠化发育的另一个非常重要的因素是不合理的人类活动,人口是石漠化诸因素中最活跃,最复杂,最积极的因子[29,30]。一方面岩溶槽谷区的人口数量大,人口自然增长率高,已经大大的超出了区域资源环境的承载能力,尤其是土地资源。另一方面西南地区是中国贫困人口的聚居区之一,农业人口比例高,农业生产方式落后,人们为了生存加大对森林、土地的虐夺式开发,使本身就脆弱的岩溶地区植被和土壤极易遭到破坏,低承载力的土地资源在高强度的人类活动干扰下使土地生产力迅速下降,从而逼迫人类寻求更肥沃的土壤,导致毁林开荒,陡坡开垦。这一恶性循环的最终结果就是导致石漠化面积不断增加,石漠化程度不断加剧[31,32,33]。据国家林业检测局显示人类不合理的活动主要表现为4类：陡坡开垦、过度乔采、过度放牧、不合理的经济建设,造成的石漠化比例分别是36.2%、44.9%、8.2%、10.7%。白晓永等指出石漠化分布与人口指标密切相关[11],Zhang等也发现相同的规律,他指出人口因素是驱动石漠化最重要的因子之一[34]。
人类不合理的活动归根结底其目的在于获取更高的经济收入,基于县市尺度,分析第一产业生产总值与石漠化面积之间的叠加关系后发现,西南岩溶槽谷区的石漠化面积与第一产业生产总值具有较为显著的正相关关系,分析其原因可能表明,一个县的第一产业生产总值越大,农业人口数量越多,耕种土地面积越大,对土地的人为干扰活动越剧烈,相对应地越容易发育石漠化景观。值得注意的一点是：由于人为因素对石漠化的作用具有双重性,既可以通过各种不合理的活动加速石漠化进程,也可以通过综合治理措施改善石漠化进程,所以关键在于如何正确发挥人的主观性[35,36]。
5.1.5 海拔因子对石漠化分布的影响 海拔高度决定了坡度,坡长,土壤厚度以及植被类型,从更小尺度上来看,还决定了土壤温度湿度,以及微生物生境。另外最重要的一点是决定了农耕地的上限,在山麓顶端由于坡度大,土壤层薄,再加上距离居民点远,最终导致受人类活动影响比较小,保持了较为原始的生态环境,石漠化发育程度较轻。400~800 m海拔范围内主要分布着三叠系石灰岩,易溶蚀的岩性因子再加上此海拔人类活动频繁,两种因子叠加作用造成该海拔范围内容易发育石漠化。岩溶槽谷地区相较于川西地区中高山石漠化治理区和云南横断山脉地区的高山峡谷石漠化治理区而言海拔相对较低,增加了人类活动的范围,人们往往翻山越岭寻找优质土地开垦为农田,果园和经木林地。在海拔高度< 400 m的范围内,各个等级下的石漠化比例都是最低的,尤其是重度石漠化,这可能是由于在< 400 m的范围内土地利用类型主要是河流,湖泊以及农村城市建设用地,所以不易发生石漠化。张信宝等在研究西南岩溶地区农耕驱动石漠化的机制后指出,山顶石质坡多为次生林和裸地,山腰土石质坡地和山麓土质坡地多为农耕地[23]。
5.1.6 多年平均降雨因子对石漠化分布的影响 岩溶槽谷区年均降水充沛,年均降雨量在1000~1400 mm,为石漠化的形成提供了侵蚀动力和溶蚀条件。岩溶地区岩溶作用随着温度的升高而增强,加上降雨集中在温度较高的4-9月份,适宜的温度和降水共同促进化学风化作用的进行。Eyal等通过对比研究实验发现在相同的降雨条件下,当外界温度条件不同时土壤随着温度的上升侵蚀量具有增加的趋势[37]。夏季雨水充沛且暴雨集中还提供了强大的侵蚀动力条件,最终导致土壤易被侵蚀,形成石漠化景观。岩溶槽谷区降雨特征不仅表现在降雨量充沛,还表现为季节性分配不均,降雨量多集中在夏季且多暴雨。降雨是影响水土流失的重要因素,是降雨溅蚀、坡面径流、地下漏失的主要动力。雨水可以充当可溶性养分的溶剂,当降雨量超过产流阈值形成坡面径流后,雨水又是携带其他形态养分的介质,在这个过程中雨水又能充当润滑剂的作用,促进土壤通过蠕动转移到地下裂隙和岩溶管道,所以降雨特征（历时,强度,雨量等）是岩溶坡地产流产沙及元素流失的重要影响因素[38,39,40,41]。
5.2 岩溶槽谷区石漠化形成与分布的因子组合驱动分析
借助地理探测器的交互式探测器模块,本文评估驱动因子X1和X2共同作用时是否会增加或者减少对因变量Y的解释力。值越大越能说明其共同作用比单个驱动因子对Y的影响程度要大。据表9,可以得到解释力较大的两个交互式驱动因子分别是岩性∩土地利用（q = 0.85）、坡度∩土地利用（q = 0.75）。Tab. 9
表9
表9交互式探测器结果(q值)
Tab. 9
| 岩性 | 坡度 | 海拔高度 | 年均降量 | 人口密度 | 土地利用 | 第一产业总值 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 坡度 | 0.21 | 0 | |||||
| 海拔高度 | 0.47 | 0.27 | 0 | ||||
| 年均降雨 | 0.15 | 0.14 | 0.32 | 0 | |||
| 人口密度 | 0.35 | 0.34 | 0.27 | 0.15 | 0 | ||
| 土地利用 | 0.85 | 0.75 | 0.26 | 0.34 | 0.32 | 0 | |
| 第一产业总值 | 0.14 | 0.19 | 0.15 | 0.18 | 0.34 | 0.28 | 0 |
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结合因子探测器的结果和交互式探测器的结果（表9）,可以看到岩性、坡度、以及土地利用3个驱动因子无论是单个因子还是相互组合因子,其q值都大于其他单个因子或者组合因子。岩性与土地利用组成的交互式驱动因子其值最大为0.85,这说明在脆弱的地质基础上（广泛分布的碳酸盐岩）由于人类的不合理活动（陡坡开垦等不合理的耕作方式）是造成石漠化形成的首要原因。而适当的坡度条件加速了坡面侵蚀过程,导致地表土壤更容易被坡面径流侵蚀和搬运。
5.2.1 岩性及土地利用与石漠化空间分布和形成 根据不同土地利用及岩性中石漠化的分布（表10）可以看出,耕地主要分布在连续性灰岩中,面积为15302.7 km2,石漠化发生率仅次于未利用地为19.9%;林地主要分布在碳酸盐岩夹碎屑岩中,面积为29712.9 km2,石漠化发生率为0.1%;草地主要分布在连续性灰岩中,面积为13094.1 km2,石漠化发生率为19.1%;未利用地主要分布在连续性灰岩中,面积为6936.5 km2,石漠化发生率最大达到20.1%。4类岩性中石漠化发生率由高到低分别是：未利用地>耕地>草地>林地。
Tab. 1
表1
表10 岩溶槽谷区不同土地利用及岩性中石漠化的分布
Tab. 1
| 岩性 | 土地利用 (km2) | 轻度石漠化 (km2) | 中度石漠化 (km2) | 重度石漠化 (km2) | 总计 (km2) | 石漠化 发生率(%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 连续性灰岩 | 耕地(12024.1) | 1216.3(16.4%) | 1629.2(13.5%) | 196.9(1.6%) | 3042.4 | 31.6 |
| 林地(10288.7) | 23.1(0.2%) | 5.9(0.1%) | 0.1(0%) | 29 | 0.3 | |
| 草地(12232.1) | 1977.8(9.9%) | 960.5(7.9%) | 39.0(0.3%) | 2977.2 | 18.1 | |
| 未利用地(5450.4) | 1121.3(20.6%) | 258.9(4.8%) | 16.6(0.3%) | 1396.8 | 25.6 | |
| 小计 | 39995.2 | 4338.4(36.5%) | 2854.4(33.1%) | 252.6(31.1%) | 7445.4 | 15.7 |
| 连续性 白云岩 | 耕地(4133.9) | 1548.3(37.5%) | 960.5(23.2%) | 98.5(2.4%) | 2607.3 | 17.0 |
| 林地(8940.1) | 75.5(0.6%) | 5.8(0.1%) | 1.7(0.2%) | 83 | 0.3 | |
| 草地(4205.3) | 441.8(10.5%) | 213.0(5.1%) | 29.0(3.6%) | 683.7 | 4.4 | |
| 未利用地(1873.9) | 870.1(7.3%) | 750.4(8.7%) | 59.4(7.3%) | 1679.9 | 24.2 | |
| 小计 | 19153.2 | 2935.8(15.3%) | 1929.7(10.1%) | 188.5(1.0%) | 5054 | 10.7 |
| 灰岩与白云岩互层 | 耕地(5086.9) | 1396.7(11.7%) | 1015.9(11.8) | 120.3(14.8%) | 2533 | 18.1 |
| 林地(11001.1) | 0.8(0%) | 5.1(0.1%) | 1.9(0.2%) | 7.8 | 0.0 | |
| 草地(5174.9) | 524.2(4.4%) | 203.8(2.4%) | 13.4(1.6%) | 741.4 | 5.8 | |
| 未利用地(2305.9) | 757.7(6.4%) | 338.5(3.4%) | 84.7(10.4%) | 1181 | 20.7 | |
| 小计 | 23568.7 | 2679.4(22.5%) | 1563.3(18.1%) | 220.4(27.1%) | 4463.1 | 9.3 |
| 碳酸盐岩夹碎屑岩 | 耕地(10662.8) | 1054.9(9.9%) | 923.3(8.7%) | 82.9(0.8%) | 2061.2 | 19.3 |
| 林地(23059.5) | 18.1(0.2%) | 12.1(0.1%) | 0.0(0%) | 30.2 | 0.1 | |
| 草地(10847.2) | 397.9(3.3%) | 419.5(4.9%) | 28.4(3.5%) | 845.8 | 6.1 | |
| 未利用地(4833.3) | 470.3(9.7%) | 913.5(18.9%) | 40.2(0.8%) | 1424 | 22.9 | |
| 小计 | 49402.8 | 1941.2(3.9%) | 2268.4(4.6%) | 151.6(0.3%) | 4361.2 | 8.8 |
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5.2.2 坡度及土地利用与石漠化空间分布和形成 根据不同土地利用及坡度中石漠化的分布（表11）可以看出,在0°~8°坡度范围内,林地面积最大为19275.6 km2,占该范围内总面积的45.5%,石漠化发生率最高是未利用地达到17.6%;在8o~15o范围内林地面积最大为37476.9 km2,占该范围内总面积的50.5%,石漠化发生率最高的是未利用地,达到21.8%;在15°~25°范围内林地面积最大为32002.3 km2,占该范围内总面积的47.0%,石漠化发生率最高,是未利用地达到24.3%;在> 25°范围内林地面积最大,为27522.6 km2,占该范围内总面积的46.4%,石漠化发生率最高的是未利用地,达到17.9%,其次是耕地用地类型,石漠化发生率为15.5%。
Tab. 1
表1
表11 岩溶槽谷区不同土地利用及坡度中石漠化的分布
Tab. 1
| 坡度 | 土地利用 (km2) | 轻度石漠化 (km2) | 中度石漠化 (km2) | 重度石漠化 (km2) | 总计 (km2) | 石漠化 发生率(%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0~8° | 耕地(4591.7) | 334.1(7.3%) | 82.5(1.8%) | 17.0(2.1%) | 758.3 | 9.4 |
| 林地(9602.7) | 151.6(1.6%) | 156.5(1.8%) | 4.9(0.6%) | 547.7 | 0.3 | |
| 草地(4666.3) | 167.9(2.2%) | 101.1(1.2%) | 7.2(0.9%) | 583.1 | 5.9 | |
| 未利用地(2235.3) | 265.4(2.2%) | 175.1(2.0%) | 39.8(1.3%) | 789.4 | 17.6 | |
| 小计 | 21096.1 | 919.1(7.7%) | 515.2(6.0%) | 100.7(12.4%) | 2678.5 | 7.0 |
| 8°~15o | 耕地(7752.5) | 580.5(7.5%) | 327.1(4.2%) | 38.4(0.5%) | 1653.5 | 12.2 |
| 林地(18670.2) | 212.6(1.1%) | 181.3(1%) | 16.6(0.1%) | 717.1 | 1.9 | |
| 草地(7914.9) | 539.6(4.7%) | 342.3(4.0%) | 72.0(8.9%) | 1663.5 | 10.5 | |
| 未利用地(2618.5) | 411.3(3.5%) | 219.4(2.5%) | 26.2(3.2%) | 1148.3 | 21.8 | |
| 小计 | 36956.2 | 1744.0(14.7%) | 1070.2(12.4%) | 153.3(18.9) | 5182.4 | 7.0 |
| 15°~25o | 耕地(10786.7) | 981.2(9.1%) | 667.3(6.2%) | 31.0(0.3%) | 2938.9 | 15.6 |
| 林地(17952.9) | 411.5(3.5%) | 556.8(6.5%) | 19.1(2.3%) | 1726.4 | 4.1 | |
| 草地(10976.8) | 496.5(4.2%) | 294.7(3.4%) | 15.4(1.9%) | 1411.5 | 7.2 | |
| 未利用地(4778.9) | 564.5(4.7%) | 581.0(6.7%) | 59.7(7.3%) | 2104.1 | 24.7 | |
| 小计 | 44495.3 | 2453.8(20.6%) | 2099.8(24.4%) | 125.1(15.4%) | 8180.9 | 9.2 |
| 坡度 | 土地利用 (km2) | 轻度石漠化 (km2) | 中度石漠化 (km2) | 重度石漠化 (km2) | 总计 (km2) | 石漠化 发生率(%) |
| > 25° | 耕地(1525.0) | 679.7(6.1%) | 430.0(5.2%) | 30.5(0.2%) | 1994.3 | 15.5 |
| 林地(17185.3) | 307.0(1.8%) | 209.4(1.2%) | 10.2(0.1%) | 921.4 | 3.1 | |
| 草地(6154.0) | 424.6(3.6%) | 299.8(3.5%) | 20.9(2.6%) | 1303.2 | 10.0 | |
| 未利用地(3707.3) | 249.9(2.1%) | 306.3(3.6%) | 54.2(6.7%) | 1062.9 | 17.9 | |
| 小计 | 28571.6 | 1661.2(14.0%) | 1245.5(9.5%) | 115.8(14.2%) | 5281.9 | 8.9 |
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6 结论
西南岩溶槽谷区因其特殊的地貌构造单元,石漠化的驱动因子更具复杂性。结合GIS空间分析工具和地理探测器模型,得到以下结论：（1）GIS工具为地理探测器模型提供了空间数据,地理探测器模型的优势在于可以不受自变量数据类型的限制,q值具有明确的物理意义。
（2）岩溶槽谷区总石漠化面积为21323.7 km2,占研究区土地面积的8.3%,其中轻度、中度和重度石漠化面积分别是11894.8 km2、8615.8 km2和813.1 km2,分别占石漠化面积的55.8%、40.4%和3.8%。
（3）轻度石漠化,中度石漠化,重度石漠化都主要分布在400~800 m海拔范围内。这与岩溶槽谷区主要分布的是中低山地貌有关。
（4）地理探测器的因子探测器揭示了岩性（q = 0.58）、土地利用（q = 0.48）和坡度（q = 0.42）3个因子是槽谷区石漠化形成的主要驱动因子,交互式探测器进一步揭示了岩性与土地利用类型（q = 0.85）、坡度与土地利用类型的组合（q = 0.75）共同驱动槽谷区石漠化的形成。
参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子
[本文引用: 1]
[本文引用: 1]
DOI:10.1016/j.earscirev.2014.01.005URL [本文引用: 1]
Rocky desertification, which is relatively less well known than desertification, refers to the processes and human activities that transform a karst area covered by vegetation and soil into a rocky landscape. It has occurred in various countries and regions, including the European Mediterranean and Dinaric Karst regions of the Balkan Peninsula, Southwest China on a large scale, and alarmingly, even in tropical rainforests such as Haiti and Barbados, and has had tremendous negative impacts to the environment and social and economic conditions at local and regional scales. The goal of this paper is to provide a thorough review of the impacts, causes, and restoration measures of rocky desertification based on decades of studies in the southwest karst area of China and reviews of studies in Europe and other parts of the world. The low soil formation rate and high permeability of carbonate rocks create a fragile and vulnerable environment that is susceptible to deforestation and soil erosion. Other natural processes related to hydrology and ecology could exacerbate rocky desertification. However, disturbances from a wide variety of human activities are ultimately responsible for rocky desertification wherever it has occurred. This review shows that reforestation can be successful in Southwest China and even in the Dinaric Karst region when the land, people, water, and other resources are managed cohesively. However, new challenges may arise as more frequent droughts and extreme floods induced by global climate change and variability may slow the recovery process or even expand rocky desertification. This review is intended to bring attention to this challenging issue and provide information needed to advance research and engineering practices to combat rocky desertification and to aid in sustainable development.
[本文引用: 1]
[本文引用: 1]
[本文引用: 1]
[本文引用: 1]
DOI:10.3321/j.issn:1001-7410.2003.06.009URLMagsci [本文引用: 1]
<p>喀斯特石漠化是青藏高原隆升在其东南翼所诱发的重要地质生态灾害问题,是制约中国西南地区社会经济发展的关键因素.它不是一种纯自然过程,而是与人类活动密切相关,不仅造成土地资源丧失,干旱缺水,生态系统退化,而且使该区的贫困问题加剧,具有明显的自然和社会学属性.本文着重从地质和生态的角度,阐述喀斯特石漠化的形成特点和演化方式,及其对综合治理的指导意义.对西南岩溶山地而言,土壤和植被是生态环境中最为敏感的自然环境要素,与非岩溶区相比,具有明显的脆弱特征.它们在干扰下发生迅速演替,诱发地表水文条件的改变,导致石漠化的形成.文中特别强调岩溶山区碳酸盐岩基底岩性的不同、生态环境类型与植被演替的方式和进程的多样性对于岩溶生态系统的影响作用.基于上述认识,对石漠化地区的土地利用方式和生态恢复过程以及可能发展的方向提出了一些建议和看法.</p>
DOI:10.3321/j.issn:1001-7410.2003.06.009URLMagsci [本文引用: 1]
<p>喀斯特石漠化是青藏高原隆升在其东南翼所诱发的重要地质生态灾害问题,是制约中国西南地区社会经济发展的关键因素.它不是一种纯自然过程,而是与人类活动密切相关,不仅造成土地资源丧失,干旱缺水,生态系统退化,而且使该区的贫困问题加剧,具有明显的自然和社会学属性.本文着重从地质和生态的角度,阐述喀斯特石漠化的形成特点和演化方式,及其对综合治理的指导意义.对西南岩溶山地而言,土壤和植被是生态环境中最为敏感的自然环境要素,与非岩溶区相比,具有明显的脆弱特征.它们在干扰下发生迅速演替,诱发地表水文条件的改变,导致石漠化的形成.文中特别强调岩溶山区碳酸盐岩基底岩性的不同、生态环境类型与植被演替的方式和进程的多样性对于岩溶生态系统的影响作用.基于上述认识,对石漠化地区的土地利用方式和生态恢复过程以及可能发展的方向提出了一些建议和看法.</p>
DOI:10.11932/karst20160504URL [本文引用: 1]
文章通过分析西南岩溶地区石漠化面积遥感调查结果和相关统计资料,揭示了21世纪以来石漠化时空演变特征和影响因素。2015年,我国西南岩溶地区石漠化总面积降至9.2万km~2,石漠化演变的总趋势由21世纪以前的加剧变化为21世纪的逐渐减缓,而且,西南岩溶区石漠化程度显著变轻,由21世纪初的以重、中度石漠化为主演变为以轻、中度石漠化为主,危害最大的重度石漠化面积比例由38.08%降至15.31%,说明石漠化趋势得到有效遏制。但石漠化演变存在较大的区域差异,主要与国家实施植被修复工程力度、影响植被恢复的岩溶地貌类型、地下水开发程度、雨水资源以及区域经济条件密切相关。植被建设规划面积与石漠化减少面积成正比,生态经济条件相对较好的峰林平原和溶丘洼地石漠化治理效果最好,地下水开发和比较丰沛的雨量可有力促进植被恢复和经济发展,居民贫困化可使石漠化恶化。
DOI:10.11932/karst20160504URL [本文引用: 1]
文章通过分析西南岩溶地区石漠化面积遥感调查结果和相关统计资料,揭示了21世纪以来石漠化时空演变特征和影响因素。2015年,我国西南岩溶地区石漠化总面积降至9.2万km~2,石漠化演变的总趋势由21世纪以前的加剧变化为21世纪的逐渐减缓,而且,西南岩溶区石漠化程度显著变轻,由21世纪初的以重、中度石漠化为主演变为以轻、中度石漠化为主,危害最大的重度石漠化面积比例由38.08%降至15.31%,说明石漠化趋势得到有效遏制。但石漠化演变存在较大的区域差异,主要与国家实施植被修复工程力度、影响植被恢复的岩溶地貌类型、地下水开发程度、雨水资源以及区域经济条件密切相关。植被建设规划面积与石漠化减少面积成正比,生态经济条件相对较好的峰林平原和溶丘洼地石漠化治理效果最好,地下水开发和比较丰沛的雨量可有力促进植被恢复和经济发展,居民贫困化可使石漠化恶化。
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本次研究从地貌发育的角度揭示了贵州省石漠化景观及其等级的空间分布与下垫面的物质组成和气候(降雨量)的空间变化存在着密切的联系,而与现今人类活动强度(人口密度)的空间分布不存在关联性。具体体现为:(1)贵州溶蚀为主地貌类型区和纯碳酸盐岩分布区基本一致,区内的峰丛(林)地貌主要分布于年降水量≥1200mm的威宁-毕节-贵阳-凯里一线以南的溶蚀为主地貌类型区,随着降水量由北向南逐渐增加,塔状峰丘增多;溶丘,峰丛(林)不发育地貌主要分布于年降水量≤1100mm的威宁-毕节以北的黔西北溶蚀为主地貌类型区和毕节-贵阳-凯里一线以北的溶蚀侵蚀地貌类型区,(2)贵州石漠化程度与喀斯特地貌类型空间分布的耦合关系较好,与人口密度空间分布的耦合关系不好。峰丛(林)地貌发育的威宁-毕节-贵阳-凯里一线以南的溶蚀为主地貌区,黔中地区人口密度为300～400/km2,该区一些县的石漠化,远不如黔西南地区人口密度为200～300/km2或黔南地区人口密度为100～200/km2的严重。历史时期森林植被的全面破坏是贵州喀斯特地区石漠化的主要驱动力,除荔波茂兰喀斯特森林保护区等少数地区,贵州喀斯特地区的原始森林无论是现在人口密度高的地区,还是低的地区,历史时期均已遭受全面的破坏。喀斯特坡地次生植被的恢复状况在很大程度上取决于坡地的岩土组成,现代石漠化严重程度的区域差异,主要受下垫面地面物质组成的控制,也就是"石山"的多寡。
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本次研究从地貌发育的角度揭示了贵州省石漠化景观及其等级的空间分布与下垫面的物质组成和气候(降雨量)的空间变化存在着密切的联系,而与现今人类活动强度(人口密度)的空间分布不存在关联性。具体体现为:(1)贵州溶蚀为主地貌类型区和纯碳酸盐岩分布区基本一致,区内的峰丛(林)地貌主要分布于年降水量≥1200mm的威宁-毕节-贵阳-凯里一线以南的溶蚀为主地貌类型区,随着降水量由北向南逐渐增加,塔状峰丘增多;溶丘,峰丛(林)不发育地貌主要分布于年降水量≤1100mm的威宁-毕节以北的黔西北溶蚀为主地貌类型区和毕节-贵阳-凯里一线以北的溶蚀侵蚀地貌类型区,(2)贵州石漠化程度与喀斯特地貌类型空间分布的耦合关系较好,与人口密度空间分布的耦合关系不好。峰丛(林)地貌发育的威宁-毕节-贵阳-凯里一线以南的溶蚀为主地貌区,黔中地区人口密度为300～400/km2,该区一些县的石漠化,远不如黔西南地区人口密度为200～300/km2或黔南地区人口密度为100～200/km2的严重。历史时期森林植被的全面破坏是贵州喀斯特地区石漠化的主要驱动力,除荔波茂兰喀斯特森林保护区等少数地区,贵州喀斯特地区的原始森林无论是现在人口密度高的地区,还是低的地区,历史时期均已遭受全面的破坏。喀斯特坡地次生植被的恢复状况在很大程度上取决于坡地的岩土组成,现代石漠化严重程度的区域差异,主要受下垫面地面物质组成的控制,也就是"石山"的多寡。
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DOI:10.1007/s12665-009-0083-8URL [本文引用: 1]
Karst rocky desertification is a typical type of land degradation in the Southwest China. An attempt was made to study quantitatively the relationships between rocky desertification and spatial pattern of land use through applying spatial analysis of Geographical Information System in Nandong underground river system, a typical karst area, Southwest China. The spatial distribution of rocky desertification and spatial pattern of land use were obtained from interpreting Landsat Images in Nandong area in 2007 by supervised classifications, and verified and rectified through field survey. The results indicate that: (1) the total land deserted area covers 378.302km 2 , or 23.4% of the total area, of which intense, moderate and slight rocky desertification covers 269.46, 54.2, and 54.6302km 2 , respectively, in Nandong area. (2) There is an obvious effect of spatial pattern of land use on rocky desertification. With the increase of elevation and slope, there is a higher occurrence ratio of rocky desertification in the cultivated land and grass land. Also, more than half of total rocky desertification was dominated within the areas of 402km from the construction land, and 97% of total rocky desertification was dominated within the areas of 1002km from the construction land in Nandong area. And what can be known from the data is that the primary effect distance of human on rocky desertification from the construction land is 402km, and the farthest effect distance of human on rocky desertification from the construction land is 1002km in Nandong area.
DOI:10.3969/j.issn.1008-2786.2006.02.019URL [本文引用: 2]
利用喀斯特石漠化生态脆弱区2004年的ASTER遥感影像,在GIS操作平台上获取了研究区喀斯特石漠化景观和人口分布信息,用数学方法定量分析了石漠 化比重与人口指标的相互关系,并建立起与之相应的数学模型.结果表明:石漠化的严重程度只与人口密度、农户居住的聚集程度及单位面积上的壮劳动力数量等3 个人口指标有密切关系,与其他人口指标关系不大,且不同强度石漠化的人口影响因子不同,数学关系迥异.在石漠化严重的地区,人口密度、农户居住的聚集程 度、单位面积上的劳动力数量等人口指标相对较低.人口主要集中分布在石漠化面积比例相对较小的地区,但这些区域的潜在石漠化比例却相对较高,这是值得引起 重视的.
DOI:10.3969/j.issn.1008-2786.2006.02.019URL [本文引用: 2]
利用喀斯特石漠化生态脆弱区2004年的ASTER遥感影像,在GIS操作平台上获取了研究区喀斯特石漠化景观和人口分布信息,用数学方法定量分析了石漠 化比重与人口指标的相互关系,并建立起与之相应的数学模型.结果表明:石漠化的严重程度只与人口密度、农户居住的聚集程度及单位面积上的壮劳动力数量等3 个人口指标有密切关系,与其他人口指标关系不大,且不同强度石漠化的人口影响因子不同,数学关系迥异.在石漠化严重的地区,人口密度、农户居住的聚集程 度、单位面积上的劳动力数量等人口指标相对较低.人口主要集中分布在石漠化面积比例相对较小的地区,但这些区域的潜在石漠化比例却相对较高,这是值得引起 重视的.
DOI:10.11821/dlxb201701010URL [本文引用: 1]
空间分异是自然和社会经济过程的空间表现,也是自亚里士多德以来人类认识自然的重要途径。地理探测器是探测空间分异性,以及揭示其背后驱动因子的一种新的统计学方法,此方法无线性假设,具有优雅的形式和明确的物理含义。基本思想是:假设研究区分为若干子区域,如果子区域的方差之和小于区域总方差,则存在空间分异性;如果两变量的空间分布趋于一致,则两者存在统计关联性。地理探测器q统计量,可用以度量空间分异性、探测解释因子、分析变量之间交互关系,已经在自然和社会科学多领域应用。本文阐述地理探测器的原理,并对其特点及应用进行了归纳总结,以利于读者方便灵活地使用地理探测器来认识、挖掘和利用空间分异性。
DOI:10.11821/dlxb201701010URL [本文引用: 1]
空间分异是自然和社会经济过程的空间表现,也是自亚里士多德以来人类认识自然的重要途径。地理探测器是探测空间分异性,以及揭示其背后驱动因子的一种新的统计学方法,此方法无线性假设,具有优雅的形式和明确的物理含义。基本思想是:假设研究区分为若干子区域,如果子区域的方差之和小于区域总方差,则存在空间分异性;如果两变量的空间分布趋于一致,则两者存在统计关联性。地理探测器q统计量,可用以度量空间分异性、探测解释因子、分析变量之间交互关系,已经在自然和社会科学多领域应用。本文阐述地理探测器的原理,并对其特点及应用进行了归纳总结,以利于读者方便灵活地使用地理探测器来认识、挖掘和利用空间分异性。
DOI:10.1016/j.envsoft.2012.01.015URL [本文引用: 1]
Human health is affected by many environmental factors. Geographical detector is software based on spatial variation analysis of the geographical strata of variables to assess the environmental risks to human health: the risk detector indicates where the risk areas are; the factor detector identifies which factors are responsible for the risk; the ecological detector discloses the relative importance of the factors; and the interaction detector reveals whether the risk factors interact or lead independently to disease. [All rights reserved Elsevier].
DOI:10.11821/dlxb201701011URL [本文引用: 1]
热带北界一直是中国综合自然区划研究中争议较大的问题之一,不同****基于不同区划指标和方法等划定的中国热带北界界线差异较大。基于空间分异性的综合自然区划思想,依托最新的基于统计学原理的地理探测器模型,以气候要素为主导指标,辅以土壤类型与作物熟制等,探讨中国陆地热带北界的界线。结果表明:1依据地理探测器模型所确定的中国陆地热带北界,自西向东依次经过滇、桂、粤和闽的临沧、思茅、玉溪、个旧、百色、马山、贵港、梧州、肇庆、广州、惠州、河源、梅州、漳州、泉州和莆田等地附近,其与最冷月均温12℃等温线、赤红壤与红壤界线及双季稻或双季稻连作喜温旱作与单(双)季稻连作喜凉旱作的分界线等基本吻合;2利用地理探测器确定的中国陆地热带北界新界线的各项指标决定力q值的均值为0.40,分异明显,满足层内同质性和层间异质性最大的区划原则,完全达到了热带与亚热带的区域空间异质性要求,其划分结果合理可信,表明地理探测器模型可为综合自然区划提供良好的技术支撑。
DOI:10.11821/dlxb201701011URL [本文引用: 1]
热带北界一直是中国综合自然区划研究中争议较大的问题之一,不同****基于不同区划指标和方法等划定的中国热带北界界线差异较大。基于空间分异性的综合自然区划思想,依托最新的基于统计学原理的地理探测器模型,以气候要素为主导指标,辅以土壤类型与作物熟制等,探讨中国陆地热带北界的界线。结果表明:1依据地理探测器模型所确定的中国陆地热带北界,自西向东依次经过滇、桂、粤和闽的临沧、思茅、玉溪、个旧、百色、马山、贵港、梧州、肇庆、广州、惠州、河源、梅州、漳州、泉州和莆田等地附近,其与最冷月均温12℃等温线、赤红壤与红壤界线及双季稻或双季稻连作喜温旱作与单(双)季稻连作喜凉旱作的分界线等基本吻合;2利用地理探测器确定的中国陆地热带北界新界线的各项指标决定力q值的均值为0.40,分异明显,满足层内同质性和层间异质性最大的区划原则,完全达到了热带与亚热带的区域空间异质性要求,其划分结果合理可信,表明地理探测器模型可为综合自然区划提供良好的技术支撑。
DOI:10.1080/13658810802443457URL [本文引用: 1]
DOI:10.1016/j.ecolind.2016.02.052URL [本文引用: 1]
Spatial stratified heterogeneity, referring to the within-strata variance less than the between strata-variance, is ubiquitous in ecological phenomena, such as ecological zones and many ecological variables. Spatial stratified heterogeneity reflects the essence of nature, implies potential distinct mechanisms by strata, suggests possible determinants of the observed process, allows the representativeness of observations of the earth, and enforces the applicability of statistical inferences. In this paper, we propose aq-statistic method to measure the degree of spatial stratified heterogeneity and to test its significance. Theqvalue is within [0,1] (0 if a spatial stratification of heterogeneity is not significant, and 1 if there is a perfect spatial stratification of heterogeneity). The exact probability density function is derived. Theq-statistic is illustrated by two examples, wherein we assess the spatial stratified heterogeneities of a hand map and the distribution of the annual NDVI in China.
DOI:10.11821/dlxb201409007URL [本文引用: 1]
随着地理空间观测数据的多年积累,地球环境、社会和健康数据监测能力的增强,地理信息系统和计算机网络的发展,时空数据集大量生成,时空数据分析实践呈现快速增长。本文对此进行了分析和归纳,总结了时空数据分析的7类主要方法,包括:时空数据可视化,目的是通过视觉启发假设和选择分析模型;空间统计指标的时序分析,反映空间格局随时间变化;时空变化指标,体现时空变化的综合统计量;时空格局和异常探测,揭示时空过程的不变和变化部分;时空插值,以获得未抽样点的数值;时空回归,建立因变量和解释变量之间的统计关系;时空过程建模,建立时空过程的机理数学模型;时空演化树,利用空间数据重建时空演化路径。通过简述这些方法的基本原理、输入输出、适用条件以及软件实现,为时空数据分析提供工具和方法手段。
DOI:10.11821/dlxb201409007URL [本文引用: 1]
随着地理空间观测数据的多年积累,地球环境、社会和健康数据监测能力的增强,地理信息系统和计算机网络的发展,时空数据集大量生成,时空数据分析实践呈现快速增长。本文对此进行了分析和归纳,总结了时空数据分析的7类主要方法,包括:时空数据可视化,目的是通过视觉启发假设和选择分析模型;空间统计指标的时序分析,反映空间格局随时间变化;时空变化指标,体现时空变化的综合统计量;时空格局和异常探测,揭示时空过程的不变和变化部分;时空插值,以获得未抽样点的数值;时空回归,建立因变量和解释变量之间的统计关系;时空过程建模,建立时空过程的机理数学模型;时空演化树,利用空间数据重建时空演化路径。通过简述这些方法的基本原理、输入输出、适用条件以及软件实现,为时空数据分析提供工具和方法手段。
DOI:10.3969/j.issn.0368-6396.2010.02.010URL [本文引用: 1]
岩溶又称喀斯特，是石灰岩地区的一系列溶蚀作用过程和产物的总称，其分布面积约占地球陆地面积的10％～15％。20世纪初，岩溶成为一门独立的学科．在其发展过程中．人们对岩溶环境脆弱性的认识不断深入。
DOI:10.3969/j.issn.0368-6396.2010.02.010URL [本文引用: 1]
岩溶又称喀斯特，是石灰岩地区的一系列溶蚀作用过程和产物的总称，其分布面积约占地球陆地面积的10％～15％。20世纪初，岩溶成为一门独立的学科．在其发展过程中．人们对岩溶环境脆弱性的认识不断深入。
DOI:10.3321/j.issn:1000-2383.2006.03.021URL [本文引用: 1]
碳酸盐岩溶解的速率控制过程包括：（1）岩石表面上的非均相化学反应;（2）离子从岩石表面通过扩散向溶液中的传输;（3）CO2向H＋和HCO-3的转换.通常是这3个过程中的最慢过程决定着碳酸盐岩的溶解速率.然而,实验和理论分析发现,在条件相似的情况下,白云岩的初始溶解速率不仅只有灰岩的1/3～1/60,而且灰岩和白云岩的溶解呈现出不同的速率控制机理.如对灰岩而言,在实验中加入能催化CO2转换反应的生物碳酸酐酶（CA）后,其溶解速率增加出现在CO2分压＞100 Pa的区域,最高可达10倍;而对白云岩,其溶解速率增加出现在CO2分压＜10 000 Pa的区域,且增加仅3倍左右.此外,虽然2类岩石的溶解也均受水动力条件（旋速或流速）的控制,且主要出现在CO2分压＜1 000 Pa的区域,但灰岩的溶解对水动力条件的变化比白云岩溶解更敏感.这些发现在解释和揭示自然界白云岩和灰岩岩溶发育及其相关资源环境问题的差异方面具有重要意义.
DOI:10.3321/j.issn:1000-2383.2006.03.021URL [本文引用: 1]
碳酸盐岩溶解的速率控制过程包括：（1）岩石表面上的非均相化学反应;（2）离子从岩石表面通过扩散向溶液中的传输;（3）CO2向H＋和HCO-3的转换.通常是这3个过程中的最慢过程决定着碳酸盐岩的溶解速率.然而,实验和理论分析发现,在条件相似的情况下,白云岩的初始溶解速率不仅只有灰岩的1/3～1/60,而且灰岩和白云岩的溶解呈现出不同的速率控制机理.如对灰岩而言,在实验中加入能催化CO2转换反应的生物碳酸酐酶（CA）后,其溶解速率增加出现在CO2分压＞100 Pa的区域,最高可达10倍;而对白云岩,其溶解速率增加出现在CO2分压＜10 000 Pa的区域,且增加仅3倍左右.此外,虽然2类岩石的溶解也均受水动力条件（旋速或流速）的控制,且主要出现在CO2分压＜1 000 Pa的区域,但灰岩的溶解对水动力条件的变化比白云岩溶解更敏感.这些发现在解释和揭示自然界白云岩和灰岩岩溶发育及其相关资源环境问题的差异方面具有重要意义.
DOI:10.3969/j.issn.1000-3665.2007.01.018URL [本文引用: 1]
在RS、GIS支持下,利用2004的TM遥感影像数据研究重庆市黔江区石漠化现状及形成原因。结果表明:黔江区7.21%的土地发生石漠化,其中轻度、中度、强度石漠化分别占总面积的3.06%、3.41%、0.74%,潜在石漠化占总面积的4.84%;石漠化的分布与地层、高程、坡度及土地利用等因素密切相关;石漠化的形成与发展是人类不合理的经济活动叠加于脆弱的生态地质环境背景上综合作用的结果。
DOI:10.3969/j.issn.1000-3665.2007.01.018URL [本文引用: 1]
在RS、GIS支持下,利用2004的TM遥感影像数据研究重庆市黔江区石漠化现状及形成原因。结果表明:黔江区7.21%的土地发生石漠化,其中轻度、中度、强度石漠化分别占总面积的3.06%、3.41%、0.74%,潜在石漠化占总面积的4.84%;石漠化的分布与地层、高程、坡度及土地利用等因素密切相关;石漠化的形成与发展是人类不合理的经济活动叠加于脆弱的生态地质环境背景上综合作用的结果。
DOI:10.3321/j.issn:0375-5444.2006.06.007URL [本文引用: 1]
Based on land rocky desertification and land use data (scale: 1:50000) in 2004, the distribution law of land use types with different lithologies and occurrence ratios of rocky desertification relating to different land use types in typical fengcong (peak cluster) rocky desertified area located in central-southern part of Panxian county of Guizhou province were researched quantitatively. The results indicate that there is a high ratio of difficult to use land with exposed basement rocks in homogenous limestone, limestone interbedded with clastic rock, mixed dolomite/limestone assemblages. There is relationship among different grades of rocky desertification and land use types and rock types, such as the cultivated land on slopes has a higher occurrence ratio of slight rocky desertification in homogenous limestone, and then the limestone interbedded with clastic rock. Slight rocky desertified land was dominated by shrub land, and sloping cropland accounts for 11.67%, moderate rocky desertification was dominated by moderate coverage grass slopes, intense rocky desertification was dominated by rocky dryland which is difficult to use. From 1995 to 2000, the rate of intense and highly intense rocky desertification in moderate coverage grass slopes and difficult to use land increased. Finally, the further classification of rocky desertified land by land cover was made according to the above-mentioned researches, and the forming processes and taming emphases of karst rocky desertification in the study area was also pointed out in this paper.
DOI:10.3321/j.issn:0375-5444.2006.06.007URL [本文引用: 1]
Based on land rocky desertification and land use data (scale: 1:50000) in 2004, the distribution law of land use types with different lithologies and occurrence ratios of rocky desertification relating to different land use types in typical fengcong (peak cluster) rocky desertified area located in central-southern part of Panxian county of Guizhou province were researched quantitatively. The results indicate that there is a high ratio of difficult to use land with exposed basement rocks in homogenous limestone, limestone interbedded with clastic rock, mixed dolomite/limestone assemblages. There is relationship among different grades of rocky desertification and land use types and rock types, such as the cultivated land on slopes has a higher occurrence ratio of slight rocky desertification in homogenous limestone, and then the limestone interbedded with clastic rock. Slight rocky desertified land was dominated by shrub land, and sloping cropland accounts for 11.67%, moderate rocky desertification was dominated by moderate coverage grass slopes, intense rocky desertification was dominated by rocky dryland which is difficult to use. From 1995 to 2000, the rate of intense and highly intense rocky desertification in moderate coverage grass slopes and difficult to use land increased. Finally, the further classification of rocky desertified land by land cover was made according to the above-mentioned researches, and the forming processes and taming emphases of karst rocky desertification in the study area was also pointed out in this paper.
DOI:10.3321/j.issn:1007-7588.2006.02.011URLMagsci [本文引用: 1]
基于黄平县2004年的石漠化和土地利用数据，定量研究了黄平县各区不同等级石漠化土地中土地利用类型的分布规律和不同土地利用类型的石漠化发生率。结果表明，不同等级石漠化与不同土地利用类型存在着相关性，石漠化土地中以灌木林地、低覆盖度草地、未利用地、山区旱地、石质旱地等土地利用类型占较大比例。轻度石漠化土地中以低覆盖度草坡和中密度草坡为主，中度石漠化土地以未利用地和低、中覆盖度草坡和石质旱地为主，强度石漠化土地以石质旱地和未利用地为主。灌木林地中中度石漠化最高可占4.17%，低覆盖度草地中轻度石漠化比例最高为62.09%，未利用地中中度石漠化比例最高可达56.95%、强度石漠化比例可达5.43%，山区旱地中中度石漠化比例可达5.21%，石质旱地中中度石漠化比例可达56.78%。在研究区，土地利用和石漠化的这种空间关联因区域而异，土地利用和石漠化的相关性受岩性等因子的控制，在岩性以连续性白云岩为主的区域，石漠化发生比例大于研究区其它岩类，连续性白云岩区存在的大面积草山草坡均以已发生不同程度的石漠化。
DOI:10.3321/j.issn:1007-7588.2006.02.011URLMagsci [本文引用: 1]
基于黄平县2004年的石漠化和土地利用数据，定量研究了黄平县各区不同等级石漠化土地中土地利用类型的分布规律和不同土地利用类型的石漠化发生率。结果表明，不同等级石漠化与不同土地利用类型存在着相关性，石漠化土地中以灌木林地、低覆盖度草地、未利用地、山区旱地、石质旱地等土地利用类型占较大比例。轻度石漠化土地中以低覆盖度草坡和中密度草坡为主，中度石漠化土地以未利用地和低、中覆盖度草坡和石质旱地为主，强度石漠化土地以石质旱地和未利用地为主。灌木林地中中度石漠化最高可占4.17%，低覆盖度草地中轻度石漠化比例最高为62.09%，未利用地中中度石漠化比例最高可达56.95%、强度石漠化比例可达5.43%，山区旱地中中度石漠化比例可达5.21%，石质旱地中中度石漠化比例可达56.78%。在研究区，土地利用和石漠化的这种空间关联因区域而异，土地利用和石漠化的相关性受岩性等因子的控制，在岩性以连续性白云岩为主的区域，石漠化发生比例大于研究区其它岩类，连续性白云岩区存在的大面积草山草坡均以已发生不同程度的石漠化。
URL [本文引用: 2]
论文介绍了西南喀斯特地区坡地岩土组构与产流产沙的特点,系统阐明了农耕促进土壤地表、地下流失和生物流失,间接驱动坡地石质化的机制,和犁耕运移土壤,直接驱动坡地石质化的机制.分析了石质坡地和土质坡地的农耕驱动土地石质化的主要方式,并给出了相应的防治对策.坡腰土石质土地是西南喀斯特丘陵坡地加速石质化发生的主要地段,要痛下决心,彻底改变坡腰土石质土地的农业利用方式,尽可能退耕还林、还灌、还草,尽量避免犁耕运移土壤和扰动土壤.
URL [本文引用: 2]
论文介绍了西南喀斯特地区坡地岩土组构与产流产沙的特点,系统阐明了农耕促进土壤地表、地下流失和生物流失,间接驱动坡地石质化的机制,和犁耕运移土壤,直接驱动坡地石质化的机制.分析了石质坡地和土质坡地的农耕驱动土地石质化的主要方式,并给出了相应的防治对策.坡腰土石质土地是西南喀斯特丘陵坡地加速石质化发生的主要地段,要痛下决心,彻底改变坡腰土石质土地的农业利用方式,尽可能退耕还林、还灌、还草,尽量避免犁耕运移土壤和扰动土壤.
DOI:10.1016/j.catena.2011.11.001URL [本文引用: 1]
78 Surface runoff and soil loss on the karst hill slopes were very small. 78 Runoff and soil loss were affected by land use, land cover and rainfall regimes. 78 Antecedent precipitation could promote runoff and soil loss on limestone slopes. 78 Due to the low soil formation rates, soil erosion risk was quite high.
DOI:10.1002/ldr.592URL [本文引用: 1]
Abstract Karst rocky desertification is a process of land degradation involving serious soil erosion, extensive exposure of basement rocks, drastic decrease in soil productivity, and the appearance of a desert-like landscape. It is caused by irrational, intensive land use on a fragile karst geo-ecological environment. The process is expanding rapidly, and it is daily reducing the living space of residents and is the root of disasters and poverty in the karst areas of southwestern China. The tectonic, geomorphic and environmental background to karst rocky desertification is analysed. Population pressure and the intensive land use that have led to this serious land degradation are described. Although the problem concerns the Chinese Government and some profitable experience in the partial restoration or reconstruction of the ecological environment has been gained, effective remedial action has not been achieved on a large scale. Copyright 2004 John Wiley & Sons, Ltd.
DOI:10.11821/xb201207002URL [本文引用: 1]
喀斯特地区的水土流失资料很缺乏,传统的研究方法很多不适用,为 科学地认识喀斯特石漠化治理区水土流失的特征与变化规律,制定符合喀斯特环境的防治对策,2006-2010年间,结合石漠化治理工程,对鸭池、红枫湖、 花江典型示范区进行了长期的水土流失定位监测,结果显示,总体上各研究区在生态及工程治理后土壤侵蚀量明显下降,地貌类型从宏观上控制着各区域的侵蚀特 征,高原山地土层厚,大量陡坡开垦,水土流失严重；高原盆地自然条件较好,发展生态畜牧和生态农业,侵蚀量较小；高原峡谷经历早期的剧烈流失后,现阶段几 近无土可流,侵蚀量极低.生态修复是石漠化治理的核心,水保林、封禁治理的生态效益好,草地畜牧业和经济林模式能带来良好经济与水土保持效益.不同等级石 漠化的坡度与土被组合特征差异显著,对土壤侵蚀量有强烈的控制作用,今后应根据石漠化等级细化喀斯特地区的水土流失分级和制定合适的治理措施.地下流失受 研究深度所限,目前尚无法准确判断其在地表—地下水土流失总量中的贡献率,对落水洞等关键部位进行工程防治能大大降低其危害性.
DOI:10.11821/xb201207002URL [本文引用: 1]
喀斯特地区的水土流失资料很缺乏,传统的研究方法很多不适用,为 科学地认识喀斯特石漠化治理区水土流失的特征与变化规律,制定符合喀斯特环境的防治对策,2006-2010年间,结合石漠化治理工程,对鸭池、红枫湖、 花江典型示范区进行了长期的水土流失定位监测,结果显示,总体上各研究区在生态及工程治理后土壤侵蚀量明显下降,地貌类型从宏观上控制着各区域的侵蚀特 征,高原山地土层厚,大量陡坡开垦,水土流失严重；高原盆地自然条件较好,发展生态畜牧和生态农业,侵蚀量较小；高原峡谷经历早期的剧烈流失后,现阶段几 近无土可流,侵蚀量极低.生态修复是石漠化治理的核心,水保林、封禁治理的生态效益好,草地畜牧业和经济林模式能带来良好经济与水土保持效益.不同等级石 漠化的坡度与土被组合特征差异显著,对土壤侵蚀量有强烈的控制作用,今后应根据石漠化等级细化喀斯特地区的水土流失分级和制定合适的治理措施.地下流失受 研究深度所限,目前尚无法准确判断其在地表—地下水土流失总量中的贡献率,对落水洞等关键部位进行工程防治能大大降低其危害性.
DOI:10.3969/j.issn.1000-288X.2006.04.021URL [本文引用: 1]
喀斯特石漠化从本质上来讲是喀斯特地区的成土速率远小于水土流失的速率而造成的土地生产力的退化过程.坡度起伏决定着地表现代侵蚀作用的强弱,影响着水土流失的强度;坡度越大,地表物质的不稳定性就越强,土壤越容易遭受侵蚀而变薄.在前期工作中,构筑了贵州省岩溶地区1∶500 000坡度分级图和石漠化分布图,对岩溶地区坡度图和石漠化图进行空间叠加分析,研究坡度与石漠化形成的相关关系.贵州省岩溶地区坡度主要集中于10°～25°之间,不同程度石漠化分布最集中的地区是＞25°的坡地区;在坡度＞18°的地区,石漠化的发生率基本随着坡度的增大而增大,强度石漠化的表现尤为明显;＜18°的坡地区石漠化程度主要以轻度和中度为主.
DOI:10.3969/j.issn.1000-288X.2006.04.021URL [本文引用: 1]
喀斯特石漠化从本质上来讲是喀斯特地区的成土速率远小于水土流失的速率而造成的土地生产力的退化过程.坡度起伏决定着地表现代侵蚀作用的强弱,影响着水土流失的强度;坡度越大,地表物质的不稳定性就越强,土壤越容易遭受侵蚀而变薄.在前期工作中,构筑了贵州省岩溶地区1∶500 000坡度分级图和石漠化分布图,对岩溶地区坡度图和石漠化图进行空间叠加分析,研究坡度与石漠化形成的相关关系.贵州省岩溶地区坡度主要集中于10°～25°之间,不同程度石漠化分布最集中的地区是＞25°的坡地区;在坡度＞18°的地区,石漠化的发生率基本随着坡度的增大而增大,强度石漠化的表现尤为明显;＜18°的坡地区石漠化程度主要以轻度和中度为主.
URLMagsci [本文引用: 1]
以2005年2月4日1:1万SPOT5影像(空间分辨率2.5 m)为基本数据源,在获取该流域喀斯特各级石漠化分布格局信息的基础上,探讨喀斯特石漠化强度与坡度的空间尺度关系.王家寨小流域石漠化集中分布在15°～25°坡度范围内,簸箩地区轻度、中度、强度集中分布在<5°、15°～25°的坡度范围.而大尺度研究发现石漠化发牛率最大的是>25°的坡地,研究尺度越大,则石漠化集中分布的坡度范围也越高.因此,大尺度分析得出的结论不能指导小尺度石漠化土地的防治工作.
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以2005年2月4日1:1万SPOT5影像(空间分辨率2.5 m)为基本数据源,在获取该流域喀斯特各级石漠化分布格局信息的基础上,探讨喀斯特石漠化强度与坡度的空间尺度关系.王家寨小流域石漠化集中分布在15°～25°坡度范围内,簸箩地区轻度、中度、强度集中分布在<5°、15°～25°的坡度范围.而大尺度研究发现石漠化发牛率最大的是>25°的坡地,研究尺度越大,则石漠化集中分布的坡度范围也越高.因此,大尺度分析得出的结论不能指导小尺度石漠化土地的防治工作.
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利用1990年TM、2000年ETM^＋,2010年HJ-01A 3期遥感影像数据和1981－2009年气象要素数据分析研究区近20年石漠化变化特征，以及石漠化变化速率（K）与气温和降水之间的响应特征，结果表明：近20年间研究区石漠化面积变化比较剧烈，石漠化强度变化最大的是潜在石漠化，1990－2000年减少了151．96km^2，2000－2010年面积减少了112．22km^2。1981－2009年研究区气温年际变化整体呈波动上升的趋势，降水呈波动减少趋势。石漠化变化速率（K）与气温和降水的相关性较弱。通过分析可以看出，石漠化对气候变化的响应不敏感，存在一定的滞后性，石漠化的产生和演化更多的是受人为因素的影响。
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利用1990年TM、2000年ETM^＋,2010年HJ-01A 3期遥感影像数据和1981－2009年气象要素数据分析研究区近20年石漠化变化特征，以及石漠化变化速率（K）与气温和降水之间的响应特征，结果表明：近20年间研究区石漠化面积变化比较剧烈，石漠化强度变化最大的是潜在石漠化，1990－2000年减少了151．96km^2，2000－2010年面积减少了112．22km^2。1981－2009年研究区气温年际变化整体呈波动上升的趋势，降水呈波动减少趋势。石漠化变化速率（K）与气温和降水的相关性较弱。通过分析可以看出，石漠化对气候变化的响应不敏感，存在一定的滞后性，石漠化的产生和演化更多的是受人为因素的影响。
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喀斯特环境脆弱是石漠化的自然基础条件,人们长期以来主要从自然驱动的角度研究石漠化演化问题。结合RS,GIS技术对广西都安县石漠化空间分析研究发现,石漠化的数量、强度与区域人口密度、经济密度、土地利用程度呈正相关关系,而与距居民点距离呈明显的负相关关系,喀斯特石漠化的人文驱动机制有基本的规律性,但人文驱动过程也具有复杂性。
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喀斯特环境脆弱是石漠化的自然基础条件,人们长期以来主要从自然驱动的角度研究石漠化演化问题。结合RS,GIS技术对广西都安县石漠化空间分析研究发现,石漠化的数量、强度与区域人口密度、经济密度、土地利用程度呈正相关关系,而与距居民点距离呈明显的负相关关系,喀斯特石漠化的人文驱动机制有基本的规律性,但人文驱动过程也具有复杂性。
DOI:10.1007/s00254-008-1425-7URL [本文引用: 1]
Rocky desertification, a process of land degradation characterized by soil erosion and bedrock exposure, is one of the most serious land degradation problems in karst areas, and is regarded as an obstacle to local sustainable development. It is well known that human activities can accelerate rocky desertification; however, the effects of climate change on rocky desertification in karst areas are still unclear. This study focused on the effects of temperature and precipitation changes and human activities on rocky desertification in karst areas to determine the impacts of climate change and human disturbances on rocky desertification. Areas of different level of rocky desertification were obtained from Landsat TM (1987) and Landsat ETM+ (2000) images. The results show that, although the total desertification area increased by only 1.27% between 1987 and 2000, 17.73% of the slightly desertified land had degraded to a moderate or intense level, 2.01 and 15.71%, respectively. Meanwhile, between 1987 and 2000, the air temperature increased by 0.7 C, and precipitation increased by 170 mm. Statistical results indicate that the increase in precipitation was caused by heavy rainfall. In addition, under the interactive influences of heavy rainfall and temperature, the average karst dissolution rate was about 87 m 3 km 2 a 1 during the 14 years in the study area. Further analysis indicated that rocky desertification was positively related with the increase in temperature and precipitation and especially with the heavy rainfall events. Climate change accelerated rocky desertification in the karst areas.
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Rocky desertification is one of the most serious eco-environmental problems.It is necessary to identify the most sensitive region and to offer scientific foundation to tackle rocky desertification.Based on the studies on rocky desertification and correlative eco-environmental problems,four leading factors,namely,lithology,precipitation,slope and vegetation were identified to be accountable for rocky desertification,with their influence on sensitivity classified.The integrated assessment of rocky desertification sensitivity in Southwestern China was proposed which could reflect the fact on the whole.The central,south and west of Guizhou,west and east of Guangxi,and east of Yunnan are the most sensitive areas to rocky desertification,while it is relatively less harmful in Sichuan and Chongqing.
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Rocky desertification is one of the most serious eco-environmental problems.It is necessary to identify the most sensitive region and to offer scientific foundation to tackle rocky desertification.Based on the studies on rocky desertification and correlative eco-environmental problems,four leading factors,namely,lithology,precipitation,slope and vegetation were identified to be accountable for rocky desertification,with their influence on sensitivity classified.The integrated assessment of rocky desertification sensitivity in Southwestern China was proposed which could reflect the fact on the whole.The central,south and west of Guizhou,west and east of Guangxi,and east of Yunnan are the most sensitive areas to rocky desertification,while it is relatively less harmful in Sichuan and Chongqing.
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This paper evaluated the sensitivity of soil erosion,stony desertification and environmental sensitivity. The evaluation on soil erosion sensitivity mainly considered the factors of the force of precipitation erosion,topography,soil texture and land covers. The evaluation on stony desertification sensitivity mainly considered the factors of topography,geomorphology and vegetation cover. The evaluation on environmental sensitivity mainly considered species richness and species quantity protected by the nation or Yunnan province. The results showed that the areas slightly sensitive and moderate sensitive to soil erosion make up 35.61% and 41.30% of the province (3.84 105km2),respectively. The regions not sensitive and sensitive to stony desertification comprise about 65.09% and 34.91% of the province,respectively. The areas with no,high and extreme environmental sensitivity make up 41.50%,39.69% and 14.25% of the province.
DOI:10.1002/ldr.2682URL [本文引用: 1]
Abstract The effect of raindrop temperatures on runoff generation and erosion on clayey soil was investigated in sprinkling experiments with a laboratory rotating disk rain simulator. The experiments were applied to Rhodoxeralt (Terra Rossa) soil with two pre-prepared moisture contents: hygroscopic and field capacity. For each moisture content three rainfall temperatures were applied: 2, 20, and 35 C. Erosion was generally lower in the pre-wetted soil than in the dry soil (12.5 and 24.4 g m-2 per 40 mm of rain, respectively). Whereas there was no significant effect of raindrop temperature on the dry soil the soil that was pre-moistened to field capacity was affected by rainwater temperature: runoff and erosion were high when the temperature difference between rainfall and soil surface was high, sediment yields were 13.9, 5.2, and 18.3 g m-2 per 40 mm of rain, for rain temperature of 2, 20, and 35 C, respectively. It is reasonable to conclude that thermophoresis caused by thermal gradients within the soil solution reduces the stability of aggregates and then increase the soil losses. This article is protected by copyright. All rights reserved.
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本文采用乌江流域中上游地区1951～2008年的逐日降雨资料,分析26个气象站点年雨量、连续3日、5日、7日无雨日次数、最大日降雨统计特征,以及日降雨集中度指数CI,并利用非参数Mann-Kendall检验分析日降雨集中程度以及降雨统计特征变化趋势。结果表明,近58年以来,虽然该地区年雨量变化趋势不明显,但各站日降水量集中度呈现加大的趋势,且77%站点增加趋势显著。研究也表明,连续3日、5日、7日无雨日次数以及最大日降雨量也呈现增加趋势,日降水量集中度与最大日雨量相关程度高,说明该地区暴雨和干旱发生频率增加趋势明显。
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本文采用乌江流域中上游地区1951～2008年的逐日降雨资料,分析26个气象站点年雨量、连续3日、5日、7日无雨日次数、最大日降雨统计特征,以及日降雨集中度指数CI,并利用非参数Mann-Kendall检验分析日降雨集中程度以及降雨统计特征变化趋势。结果表明,近58年以来,虽然该地区年雨量变化趋势不明显,但各站日降水量集中度呈现加大的趋势,且77%站点增加趋势显著。研究也表明,连续3日、5日、7日无雨日次数以及最大日降雨量也呈现增加趋势,日降水量集中度与最大日雨量相关程度高,说明该地区暴雨和干旱发生频率增加趋势明显。
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DOI:10.1016/j.iswcr.2015.10.001URL [本文引用: 1]
Soil erosion processes during a storm are strongly affected by intra-storm variations in rainfall characteristics. Four storm patterns, each with a different rainfall intensity variation were separated. The storm patterns were: (1) increasing rainfall intensity (2) increasing then decreasing intensity (3) decreasing intensity (4) decreasing then increasing intensity. After each erosive rainfall (12 events), Runoff and suspended sediment samples were collected in each plot壮s tank which is located on hillslopes of the basin of Khamsan. Main storm characteristics and soil losses were plotted and equation of the line of best fit were selected. Analysis of variance (ANOVA) was used to determine response of runoff and soil erosion to storm patterns. Results showed that in lower rainfall intensities a linear function fits the relationship between soil loss and rainfall intensity whereas this function tends to be non-linear at higher intensities. Also a strong non-linear relationship was found between different quartiles of storm and soil loss. Statistical analysis revealed significant differences in total runoff, soil loss and sediment concentration across four storm patterns (P<0.001) but no differences in the runoff coefficient. In particular, storms with increasing rainfall intensity yielded highest quantities of eroded sediments, total runoff and highest sediment concentrations followed by increasing then decreasing, decreasing then increasing and decreasing intensity, respectively.
DOI:10.1016/j.geomorph.2010.02.014URL [本文引用: 1]
The effect of a repeated burning on soil hydrology and erosive parameters was studied on a Mediterranean forest soil (Rendzic leptosol) with the aim of identifying the effects of the fire and climatic parameters related to the post-fire runoff and soil loss. The study was carried out in an Experimental Permanent Field Station (La Concordia), close to Valencia (Spain). This field station is located on a calcareous hillside facing SSE, and is composed of nine erosion plots (20 × 4 m). Firstly, experimental fires were performed in June 1995 with two fire treatments (T1 or high severity fire and T2 or moderate severity fire) and a control one (unburnt, T3). The repeated fire (low severity) was carried out in July 2003. The studied period was focused from 18 months before the repeated fire (July 2003) until 18 months after it. Rainfall characteristics of each single event were recorded, which allowed us to statistically distinguish four time periods according to the rainfall intensity and duration: periods I (March 2002 to May 2003) and III (December 2003 to early May 2004) with low intensity and long duration rainfalls, and periods II (June 2003 to November 2003) and IV (late May 2004 to December 2004) with high intensity and short duration rainfalls. Before the 2003 fire, the partial recovery of soil and vegetation from the previous burning in 1995 led to a diminution in the runoff rates (6.5 L m 61 2 in burned plots and 1.8 L m 61 2 in unburnt ones). Six months later (period II), runoff increased in one order of magnitude (23.9 L m 61 2 in burnt plots and 1.1 L m 61 2 in the unburnt ones) due, in part, to the short time elapsed from fire until high intensity rainfalls. These differences in runoff production were maintained during the whole post-fire period. Fire effects were reflected in the erosion rates. Soil losses prior to the 2003 fire, in both fire treatments and in the control one, were scant relative to post-fire levels. However, six months after the repeated fire (period II) and almost one year later (period IV), soil losses increased into two orders of magnitude coinciding with the post-fire bare soil augment. The repeated fire impact and rainfall intensity magnified runoff and soil loss. Significant linear relationships between rainfall intensity, runoff and soil loss, were obtained for the burned plots. In the burned areas, rain intensities increased to 20 mm h 61 1 augmenting the runoff and soil loss in one and two orders of magnitude, respectively.
