目前,地质—生态环境的特性,是在以往演化的格局上,重叠上人工的开发效应,而进一步发生变化。
(一)中国300 万年来地质—生态环境演化区域特征
第三纪末至近代,近300 万年来中国地质—生态环境随着全球的演化而不断演化,地质—生态环境特征的一些重要现象,也在不断地变化。反映地质—生态环境特征的主要界限是:最南部森林与草原(或荒原)的界限;最北部森林与草原的界限;最大荒漠界限;青藏高原强烈隆起的界限与影响范围。从4 个界限的演化上,可以相应地进行有关地质—生态环境演化的类型分区,如图3-24所示。
图3-24 300 万年来地质—生态环境演化类型与有关界线分布图
1—最南部森林与草原(或荒漠)界线;2—最北部森林与草原界线;3—最大荒漠界线;4—青藏高原最大界线;5—地质-生态环境相对稳定演化类型分布区;6—地质-生态环境波动性演化类型分布区;7—地质-生态环境不稳定演化类型分布区;8—地质-生态环境剧变演化类型分布区符号5、8 叠置表示双属性过渡地区
1.地质—生态相对稳定演化类型分布区
华南、华中以及东南地区,多数属于300 万年来地质—生态环境相对稳定的地区。西南的东部地带,包括贵州、滇东、重庆及川东地区,也属于这一类型地区,但是西南西部,包括滇西、川西等地,则处于与青藏高原密切影响的地区,所以在本区中属相对不稳定的地带。
2.地质—生态环境波动性演化类型分布区
华北和东北地区及西北陕西东部,300 万年来森林、草原及荒漠的环境在本区往复波动变化,气候以半干旱、温带为主,也有过亚热带或较湿热的气候条件。本区也是脆弱不稳定地区,在地质—生态环境上可由湿热条件变为干旱的荒漠。本区受东南季风影响,常发生严重的土壤侵蚀及风蚀等灾害。
3.地质—生态环境不稳定演化类型分布区
新疆至内蒙古一带,包括陕西西部、甘肃及宁夏等地,以及目前要大开发的西北地区,多数属于这种类型分布地区。本地区基本上属于干旱、半干旱气候条件,300 万年来主要发生草原—荒漠的往复演化。当然,一个高山地区也有森林植被,但总的环境特性与南方以森林植被为主的地区存在着明显的差异。本区因不稳定的气候条件,尤其是干旱条件,易于产生荒漠地带,也是沙尘暴现象的发源地,相应土壤侵蚀及滑坡、崩塌、泥石流和风蚀灾害及冰雪灾害等也较多发生。
4.地质—生态环境剧烈演化类型分布区
青藏高原强烈上升,使地质—生态环境不断急剧演化,这是喜马拉雅山运动的结果。目前,除西藏南部有良好的森林外,青藏高原多数是高寒、干旱气候条件下造成的高原荒漠及草原。300万年来,特别是近100 多万年来青藏高原的急剧上升,使高原上湖水盐化或干缩为盐湖。高原腹地内陆湖泊与河流的荒漠化现象也在发展的,包括湖水盐化及荒漠扩张与生态环境恶化,高原边缘地带大型滑坡和强地震灾害较多发生。
从地质—生态环境的发展史看,目前西部大开发主要地区处在地质—生态环境演化不稳定(新疆、甘肃、宁夏、陕西部分)及地质—生态环境剧烈演化(青海、西藏、川西、滇西)的地区,也是地质—生态环境比较脆弱的地区。滇西、贵州、川东及重庆地区,虽然属于地质—生态环境相对稳定演化类型分布区内,但由于受青藏高原强烈隆起的影响,加上这些地区岩溶广泛分布,在这片相对稳定区内,构成地质—生态环境较为脆弱的地区。
要进行西部大开发,首先应当从地质—生态环境的演化过程,来认识所涉及地区的地质—生态环境的特征,特别是要了解其脆弱性,以免不当或过度开发,使地质—生态环境恶化,造成不良效应。
(二)地质—生态环境质量恶化,石漠化加剧
目前地质—生态环境质量恶化,其评判的主要标示现象有多个方面,这里强调水土流失—石漠化问题。
1.水土流失—石漠化(岩漠化)的强烈发展
由于构造上升,必然会带来水流的侵蚀作用,而侵蚀作用带走土壤,造成水土流失,英文为Soil erosion,也就是土壤侵蚀作用。在自然界,水土流失是自然现象,但是,由于对森林的滥砍滥伐、开荒破坏自然植被,以及各种工程活动进行开挖基础的结果,使水土流失加剧,就造成了灾害。据宜昌水文站观测,年总径流量达4510亿m3,含沙量为1.21kg/m3,几十年前年输沙量就已达5.45 亿t,三斗坪坝址为5.3 亿t,相当于其上游每年有372 万亩良田被流失掉10cm 的种植土。实际上,每年都要因水土流失而损失好耕地约100 万亩。金沙江含沙量为1.85kg/m3,嘉陵江为2.3kg/m3。各地水库的淤泥损率为1.6%~72.5%,就是说—个山谷中小型水库的寿命,由于强烈的水土流失,只需几年至几十年则可淤满,个别仅1年多就淤满。乌江渡水电站,坝高165m,原设计50年后水库在坝前淤积高程为646m,但水库自1979年开始蓄水后,不到10年的时间,就已淤积到654m,超过50年后设计淤积高程8m,这主要是由于设计至施工这段时间过程中,上游水土流失加重的结果。目前,在三峡大坝中考虑了水工建筑的排沙措施,但是最根本的防治途径,需从整个地质—生态环境质量上来考虑,所以水土流失仍是极重要的问题。
西南区域性年水土流失率在正常条件下,应当平均在300~500t/km2以下,但是目前多数在1500t/km2 以上,严重的达1万~2 万t/km2。贵州全省水土流失面积已超过5万多km2,占全省面积的30%,为耕地面积的一半。毕节、普定和黔南等地,大河切割深度大,水土流失更严重,对地质—生态环境影响也更为强烈。
2.石漠化系数
水土强烈流失,主要是人工破坏植被的结果,使土壤被侵蚀而流失的强度,比自然状况下要大许多倍。美洲、亚洲与非洲每年森林的破坏率为0.61%~0.63%。本区大巴山地区,平均森林覆盖年降低率也曾达到0.44%~0.94%(表3-34)。
表3-34 大巴山一些地带森林覆盖率降低系数(www.daowen.com)
森林覆盖率降低,反映出地质—生态环境的恶化,覆盖率因人工因素而降低,必然导致土壤侵蚀的加剧。近些年大力发展植树的结果,全国森林覆盖率由12.0%(1987年)上升为13.40%(1992年),平均增长0.28%。目前,全国森林覆盖率为17%,岩溶石山地区的覆盖率多在10%以下,有的只有6%~8%。
森林植被情况,可作为土壤侵蚀或水土流失的一个间接指标,最直接指标当然还是水土流失率(或土壤侵蚀率),再与当地自然状态下的产土率进行对比,就可以获得当地石漠化系数(或岩漠化系数)Rf。
式中,Rf 为岩漠化系数;Fei为i带年均水土流失率,103kg/km2;Pei为i带年均岩溶产土率103kg/km2;Rr j为j段碳酸盐岩溶蚀残余物,%;Kj 为j 段碳酸盐岩溶蚀速率,mm/年;rRj为j段溶蚀残余物的容量,103kg/km3;Cm 为换算系数,Cm=1000;M 为计算的段数。
本区一些地带岩漠化系数计算结果见表3-35。
表3-35 本区年产土率与岩漠化系数对照表
石漠化系数愈高,表示存在的石漠化危险性愈大。在鄂西及川西北等地,其石漠化的危险性比桂东北地区要大得多。
3.土壤抗侵蚀年数
根据年产土率和年水土流失速率的情况,可对照出产生石漠化的危险性,但是当地土壤层的目前厚度情况,和土壤流失率相对照,又可得出土壤抗侵蚀的年数指数,这也是反映石漠化危险及目前现状的一个重要指数。马蔼乃曾提出土壤抗侵蚀年限的概念,以表示潜在的危险性,这是很有意义的一个参数。所谓土壤抗侵蚀年限Y,为可侵蚀土层的有效厚度与侵蚀深度(年侵蚀土壤厚度)的商值,即
式中,Y为土壤抗侵蚀年限;S 为土层有效厚度,mm;E 为年侵蚀土层深度m m。
本区一些岩溶地带年侵蚀深度可达0.5~7 mm。若以整个土层计算,抗侵蚀年限有很大的变化幅度,可达百多年至千年以上,但是,若以最有利于农业的土壤层而言,可抗侵蚀的年限,有的只有几十年,当然这数值是大概平均值。前面已论述过,每年在长江上游(三峡以上)因为水土流失而损失的土地可达百万亩以上。
本区岩溶石山地带有关土壤侵蚀等方面的系数见表3-36。
表3-36 本区岩溶石山地带有关土壤侵蚀系数对照表
在贵州、湘西、滇东和桂西岩溶山区的种植土抗蚀年限,也与鄂西地区,特别是岩溶洼地与谷地中的种植土壤层相似,以目前侵蚀速度而言,只需几十年时间就可大量损失其种植的适宜性。根据上述石漠化系数及抗侵蚀的年限,表明本区存在着严重水土流失,而使岩溶山区存在成为少植被及无植被,不适宜发展林业与种植业,失去耕种价值,而变为光秃的岩石遍布的山岗的危险性。石漠化特性与沙漠化不同,沙漠地带也有少量耐干旱植物,而石漠化地带是为裸露嶙峋的岩层与岩块所分布。
岩溶地区土壤侵蚀强度类型可进行5 级划分,如表3-37所示。
表3-37 岩溶山区土壤侵蚀强度类型划分表
表3-37中有关土壤侵蚀率Fei(或水土流失速率)的数据,是反映整个岩溶地区的水土流失率。实际上,岩溶地区的土层主要分布在负态岩溶地貌景观,如洼地、谷地中,而正态地貌景观上,土层就较少。但是,负态岩溶景观的面积一般在溶丘洼地—峰丛洼地这些岩溶类型中,只占整个岩溶地区面积的20%~40%。所以,负态岩溶景观的土壤侵蚀率要比包括正态岩溶景观面积而计算的数据大1~5 倍。同理,在正态岩溶景观上,土层抗侵蚀的年限更要低得多,上列所计算的抗侵蚀年限及种植土抗侵蚀年限主要是以负态岩溶景观上土层的厚度计算的。
根据土壤侵蚀及石漠化发展情况,表明在开发过程中,由于缺乏对环境的保护,目前西南地区地质—生态环境的演化趋势属于不良倾向的占很大比例。
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