基本信息
编辑推荐
本书适合于植物学、土壤学、生态学、环境学、喀斯特地理、区域规划与管理等领域的科研、教学、管理部门及研究生、本科生阅读参考。
内容简介
植被与环境的关系及其演变规律一直是生态学的重要研究内容，也是生态恢复与重建的重要理论基础。中国西南喀斯特地区与黄土、沙漠、寒漠并列为中国四大生态环境脆弱区，尖锐的人地矛盾导致了十分严重的石漠化现象，且呈不断扩张的态势，严重制约了该区域可持续发展，直接威胁到长江、珠江流域的生态安全。本书是一部系统研究西南喀斯特植被与环境的成果专著，介绍了作者所在课题组近年来系统研究西南喀斯特地区植被与环境的研究成果。全书共十二章，内容涉及中国西南喀斯特概况、植被与土壤时空分布、植物光合生理特性、凋落物特征、主要生态系统碳格局、石灰土有机碳稳定性机制、养分循环、脆弱生态系统运行的主控因子、植被与土壤的耦合关系、土地利用方式对生态系统运行的影响、退耕还林还草模式的优化等。这为西南喀斯特脆弱生态系统的生态恢复与重建提供依据和支撑。
目录
第一章中国西南喀斯特概况1
引言1
第一节自然地理概况3
一、地质与岩性3
二、地貌特征5
三、气候特征7
四、土壤13
五、植被16
六、水文特征22
第二节人文状况和社会经济26
一、人文状况26
二、社会经济27
第三节生态环境现状及退化发生机制31
一、生态环境现状31
二、生态系统退化发生机制47
第四节西南喀斯特退化生态系统的恢复与重建51
一、恢复与重建的目标51
二、生态恢复的原则与途径52
三、生态恢复与重建模式55
书摘
引言
全球喀斯特地貌面积约2200万km2，占世界陆地面积的12%左右，集中连片分布在全球的3个碳酸盐岩条带上：一是地中海沿岸的中南欧阿尔卑斯山直到法国中部高原，以及俄罗斯乌拉尔山地；二是中国西南喀斯特山区以及越南北部；三是美国中东部印第安纳州和肯塔基州喀斯特山区、古巴、牙买加以及澳大利亚南部一带。在喀斯特地区，居住着近10亿人口。中国境内碳酸盐岩类岩层纵横广，喀斯特现象普遍，类型繁多，形式多样，发育强烈。喀斯特面积为3444万km2，占国土面积的36%；裸露面积为907万km2，接近国土面积的1/10。西南喀斯特集中连片，地理坐标为102°～111°E，23°～32°N，北起秦岭山脉以南，南至广西盆地，西始于云贵高原，东南抵达南岭山脉，主要分布在滇、黔、桂、湘、鄂、川、渝、粤地区，以贵州为中心（图1.1），区域面积为115万km2，岩溶面积达55万km2，其中，石漠化面积达14万km2，横跨云贵高原和广西丘陵，地势总体上西高东低（图1.2），是世界三大岩溶集中连片区面积最大、岩溶发育最强烈的典型地区。岩溶分布县（市）：贵州75个，云南60个，广西44个，四川35个，湘西11个，鄂西8个（李阳兵等，2002）。西南喀斯特地区地处长江和珠江两大水系的上游，对中国半壁江山的生态安全影响巨大，在我国生态与经济建设的地位和战略意义巨大。有了西南喀斯特地区的可持续发展，才会有长江、珠江两大水系流域的可持续发展，才会有全国的可持续发展（杨庆媛，2003）。但该地区集“老、少、边、山、穷”于一体（中国科学院学部，2003），总人口近1亿，有壮族、苗族、布依族、侗族、瑶族、彝族等31个少数民族，少数民族人口在4000万以上，贫困人口相对集中。国家“八七扶贫攻坚计划”所确定的592个国家贫困县，就有224个分布在滇、黔、桂、川、渝、湘、鄂、粤八省（自治区、直辖市），而分布在这八省（自治区、直辖市）碳酸盐岩区的贫困县就有127个之多，占八省（自治区、直辖市）贫困县总数的567%（曹建华等，2005）。该地区人地矛盾非常突出，群众为了生存，不得不掠夺式的开发当地自然资源，导致水土流失、石漠化等生态环境问题严重，出现了以脆弱的生态地质环境为基础、以强烈的人类活动为驱动力、以植被减少为诱因、以土地生产力退化为本质、以出现类似荒漠化景观为标志的复合退化状态（彭晚霞等，2008），陷入了“环境脆弱—贫困—掠夺资源—环境退化—进一步贫困”恶性循环的“贫困陷阱”（蔡运龙，1996），一直以来是我国扶贫攻坚、生态恢复与重建的重点和难点。
图1.1西南喀斯特地区地理位置图（凡非得，2011）
图1.2中国南方主要喀斯特地区地貌剖面示意图
西南喀斯特植物与环境第一章中国西南喀斯特概况第一节自然地理概况
一、地质与岩性
中国大陆的岩溶，以发育在碳酸盐岩地区的为主，含裸露、覆盖、埋藏3个类型，碳酸盐岩古老坚硬，新生代大幅度抬升，未受末次冰期大陆冰盖刨蚀，与东亚季风区水热配套，而具有很大特色。
西南喀斯特地区碳酸盐岩属于扬子区、江南区、华南区、巴彦喀拉—秦岭区及藏北—滇西区中的滇西分区。主要以扬子区、江南区和华南区为主，不同地区碳酸盐岩出露面积的比例不同（图1.3）。
图1.3西南喀斯特地区碳酸盐岩出露面积比例图（曹建华等，2004）
西南岩溶地区可溶岩主要为三叠系以前古老的碳酸盐岩，包括震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系。总厚度为3000～10000m（姚长宏等，2001）。西南区北部和西部属于扬子准地台区，震旦纪以来沉积了数千米厚的碳酸盐岩系，上震旦统以白云岩为主，岩性均一，厚千米左右。寒武系川黔一带以白云岩类为主，川鄂一带以泥质石灰岩为主。奥陶系以石灰岩为主，岩性稳定，厚仅数百米。志留系为碎屑岩，泥盆系、石炭系在许多地方缺失。二叠系碳酸盐岩广泛分布，大多数为纯质石灰岩，三叠系为白云岩、石灰岩沉积，白云岩比例逐渐增大，过渡到碎屑岩。早在古生代及其以前的地层中很少有碳酸盐岩系，晚古生代以来广泛发育碳酸盐岩系地层；泥盆纪、石炭纪和二叠纪碳酸盐岩沉积厚度在广西几千米至万余米，湘中、粤北2000余米。滇东南、桂中、桂西下三叠统有数百米厚碳酸盐，桂西北中、上三叠统有巨厚碳酸盐岩沉积，湘中为泥质碳酸盐岩与灰岩互层（姚丙华和毛郁，2001）。滇西北、川西地区出露的碳酸盐岩绝大多数为三叠系地层。
西南喀斯特碳酸盐岩分为灰岩、灰岩夹层、灰岩与碎屑岩互层、灰岩与白云岩互层、白云岩、白云岩夹层、白云岩与碎屑岩互层、碎屑岩、碎屑岩夹层碳酸盐岩、碳酸盐岩夹碎屑岩、碳酸盐岩与碎屑岩互层11类（图1.4）。主要岩石类型有石灰岩、白云岩及沉积碎屑岩。碳酸盐岩地层与非可溶岩层的组合情况有两种基本类型，即互层型和连续型。互层型分布在本区中部、西部和北部的贵州、滇东、川南、鄂西一带。碳酸盐岩层总厚度可达3000～10000m，主要为寒武系—奥陶系及泥盆系—三叠系地层，并常夹有非可溶岩层，如砂岩、页岩和玄武岩等。连续型分布在西南喀斯特区东南部的广西、湘南一带，厚达3000m，为中泥盆统到中三叠统碳酸盐岩。有些地区，白云岩、白云质灰岩在中寒武统、中泥盆统、中石炭统或三叠系中占主要地位（袁道先，1992）。
图1.4西南喀斯特区域地质岩性图（凡非得，2011）
贵州除在东南部的江南古陆为元古宙轻变质岩基底构造层大片出露，形成一片侵蚀-剥蚀丘陵山地地貌外，其余地区均沉积了震旦系至三叠系的浅海相碳酸盐岩为主的沉积盖层，碳酸盐岩层分布面积占全省面积的73%，最大厚度达12000m，占盖层总厚度的80%以上（焦树林和梁虹，2002）。广西碳酸盐岩层分布面积为97万km2，占广西土地面积的42%，其中，石漠化面积为22万km2，主要分布在广西西部。
石灰岩的矿物组成主要是方解石、白云岩与黏土矿物、石英，石灰岩的溶蚀风化过程主要是CaCO3与MgCO3的淋溶而将部分含Fe、Al的黏土矿物残留下来的过程，残留量一般为1～3g kg-1，随酸不溶物含量而变。
二、地貌特征
（一）中国大陆喀斯特地貌
中国大陆除西藏地区有较多的侏罗系、白垩系碳酸盐岩外，大多为三叠系以前古老坚硬的碳酸盐岩。各时代石灰岩孔隙度都在2%以下，白云岩的孔隙度一般不到4%，抗压强度在1000kg cm-2以上。这种有别于世界其他岩溶地区的碳酸盐岩物理学性质特点，给岩溶发育和岩溶形态以重要影响。在地表造成了南方平地拔起的峰林地形，在地下则为上千条地下河和巨大的地下洞厅提供了坚硬的支撑骨架。
中国大陆的西部由于新生代以来大幅度抬升，不但造成了雄伟的岩溶地形，而且使得各个时代发生的岩溶形态被陆续抬升到不同的高度上，加上岩石坚硬，保存了历史跨度最长、连续性最好的岩溶系列。中国大陆东北新华夏系构造隆起带和沉降带相间分布的基本格局，也对中国岩溶有重要影响。它造成了中国东部裸露型岩溶与埋藏型岩溶（埋藏在非可溶基岩下的岩溶）和覆盖型岩溶（被松散沉积物覆盖的岩溶）交替分布的特点，并对碳酸盐岩油气田分布有重要影响。在贵州高原东北部及四川盆地东南部的裸露型岩溶区，由于北东向紧密褶皱，加上碳酸盐岩中常有非可溶岩夹层，以致各种岩溶形态，包括峰林、洼地、落水洞、地下河、洞穴等，都呈北东向分布或延伸，成为我国一个独具特色的岩溶区（图1.5）。
图1.5中国西南部岩溶和类型分布图（袁道先，2002）
1裸露型岩溶；2覆盖型岩溶；3埋藏型岩溶；4非可溶岩
全球喀斯特地貌面积约2200万km2，占世界陆地面积的12%左右，集中连片分布在全球的3个碳酸盐岩条带上：一是地中海沿岸的中南欧阿尔卑斯山直到法国中部高原，以及俄罗斯乌拉尔山地；二是中国西南喀斯特山区以及越南北部；三是美国中东部印第安纳州和肯塔基州喀斯特山区、古巴、牙买加以及澳大利亚南部一带。在喀斯特地区，居住着近10亿人口。中国境内碳酸盐岩类岩层纵横广，喀斯特现象普遍，类型繁多，形式多样，发育强烈。喀斯特面积为3444万km2，占国土面积的36%；裸露面积为907万km2，接近国土面积的1/10。西南喀斯特集中连片，地理坐标为102°～111°E，23°～32°N，北起秦岭山脉以南，南至广西盆地，西始于云贵高原，东南抵达南岭山脉，主要分布在滇、黔、桂、湘、鄂、川、渝、粤地区，以贵州为中心（图1.1），区域面积为115万km2，岩溶面积达55万km2，其中，石漠化面积达14万km2，横跨云贵高原和广西丘陵，地势总体上西高东低（图1.2），是世界三大岩溶集中连片区面积最大、岩溶发育最强烈的典型地区。岩溶分布县（市）：贵州75个，云南60个，广西44个，四川35个，湘西11个，鄂西8个（李阳兵等，2002）。西南喀斯特地区地处长江和珠江两大水系的上游，对中国半壁江山的生态安全影响巨大，在我国生态与经济建设的地位和战略意义巨大。有了西南喀斯特地区的可持续发展，才会有长江、珠江两大水系流域的可持续发展，才会有全国的可持续发展（杨庆媛，2003）。但该地区集“老、少、边、山、穷”于一体（中国科学院学部，2003），总人口近1亿，有壮族、苗族、布依族、侗族、瑶族、彝族等31个少数民族，少数民族人口在4000万以上，贫困人口相对集中。国家“八七扶贫攻坚计划”所确定的592个国家贫困县，就有224个分布在滇、黔、桂、川、渝、湘、鄂、粤八省（自治区、直辖市），而分布在这八省（自治区、直辖市）碳酸盐岩区的贫困县就有127个之多，占八省（自治区、直辖市）贫困县总数的567%（曹建华等，2005）。该地区人地矛盾非常突出，群众为了生存，不得不掠夺式的开发当地自然资源，导致水土流失、石漠化等生态环境问题严重，出现了以脆弱的生态地质环境为基础、以强烈的人类活动为驱动力、以植被减少为诱因、以土地生产力退化为本质、以出现类似荒漠化景观为标志的复合退化状态（彭晚霞等，2008），陷入了“环境脆弱—贫困—掠夺资源—环境退化—进一步贫困”恶性循环的“贫困陷阱”（蔡运龙，1996），一直以来是我国扶贫攻坚、生态恢复与重建的重点和难点。
图1.1西南喀斯特地区地理位置图（凡非得，2011）
图1.2中国南方主要喀斯特地区地貌剖面示意图
西南喀斯特植物与环境第一章中国西南喀斯特概况第一节自然地理概况
一、地质与岩性
中国大陆的岩溶，以发育在碳酸盐岩地区的为主，含裸露、覆盖、埋藏3个类型，碳酸盐岩古老坚硬，新生代大幅度抬升，未受末次冰期大陆冰盖刨蚀，与东亚季风区水热配套，而具有很大特色。
西南喀斯特地区碳酸盐岩属于扬子区、江南区、华南区、巴彦喀拉—秦岭区及藏北—滇西区中的滇西分区。主要以扬子区、江南区和华南区为主，不同地区碳酸盐岩出露面积的比例不同（图1.3）。
图1.3西南喀斯特地区碳酸盐岩出露面积比例图（曹建华等，2004）
西南岩溶地区可溶岩主要为三叠系以前古老的碳酸盐岩，包括震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系。总厚度为3000～10000m（姚长宏等，2001）。西南区北部和西部属于扬子准地台区，震旦纪以来沉积了数千米厚的碳酸盐岩系，上震旦统以白云岩为主，岩性均一，厚千米左右。寒武系川黔一带以白云岩类为主，川鄂一带以泥质石灰岩为主。奥陶系以石灰岩为主，岩性稳定，厚仅数百米。志留系为碎屑岩，泥盆系、石炭系在许多地方缺失。二叠系碳酸盐岩广泛分布，大多数为纯质石灰岩，三叠系为白云岩、石灰岩沉积，白云岩比例逐渐增大，过渡到碎屑岩。早在古生代及其以前的地层中很少有碳酸盐岩系，晚古生代以来广泛发育碳酸盐岩系地层；泥盆纪、石炭纪和二叠纪碳酸盐岩沉积厚度在广西几千米至万余米，湘中、粤北2000余米。滇东南、桂中、桂西下三叠统有数百米厚碳酸盐，桂西北中、上三叠统有巨厚碳酸盐岩沉积，湘中为泥质碳酸盐岩与灰岩互层（姚丙华和毛郁，2001）。滇西北、川西地区出露的碳酸盐岩绝大多数为三叠系地层。
西南喀斯特碳酸盐岩分为灰岩、灰岩夹层、灰岩与碎屑岩互层、灰岩与白云岩互层、白云岩、白云岩夹层、白云岩与碎屑岩互层、碎屑岩、碎屑岩夹层碳酸盐岩、碳酸盐岩夹碎屑岩、碳酸盐岩与碎屑岩互层11类（图1.4）。主要岩石类型有石灰岩、白云岩及沉积碎屑岩。碳酸盐岩地层与非可溶岩层的组合情况有两种基本类型，即互层型和连续型。互层型分布在本区中部、西部和北部的贵州、滇东、川南、鄂西一带。碳酸盐岩层总厚度可达3000～10000m，主要为寒武系—奥陶系及泥盆系—三叠系地层，并常夹有非可溶岩层，如砂岩、页岩和玄武岩等。连续型分布在西南喀斯特区东南部的广西、湘南一带，厚达3000m，为中泥盆统到中三叠统碳酸盐岩。有些地区，白云岩、白云质灰岩在中寒武统、中泥盆统、中石炭统或三叠系中占主要地位（袁道先，1992）。
图1.4西南喀斯特区域地质岩性图（凡非得，2011）
贵州除在东南部的江南古陆为元古宙轻变质岩基底构造层大片出露，形成一片侵蚀-剥蚀丘陵山地地貌外，其余地区均沉积了震旦系至三叠系的浅海相碳酸盐岩为主的沉积盖层，碳酸盐岩层分布面积占全省面积的73%，最大厚度达12000m，占盖层总厚度的80%以上（焦树林和梁虹，2002）。广西碳酸盐岩层分布面积为97万km2，占广西土地面积的42%，其中，石漠化面积为22万km2，主要分布在广西西部。
石灰岩的矿物组成主要是方解石、白云岩与黏土矿物、石英，石灰岩的溶蚀风化过程主要是CaCO3与MgCO3的淋溶而将部分含Fe、Al的黏土矿物残留下来的过程，残留量一般为1～3g kg-1，随酸不溶物含量而变。
二、地貌特征
（一）中国大陆喀斯特地貌
中国大陆除西藏地区有较多的侏罗系、白垩系碳酸盐岩外，大多为三叠系以前古老坚硬的碳酸盐岩。各时代石灰岩孔隙度都在2%以下，白云岩的孔隙度一般不到4%，抗压强度在1000kg cm-2以上。这种有别于世界其他岩溶地区的碳酸盐岩物理学性质特点，给岩溶发育和岩溶形态以重要影响。在地表造成了南方平地拔起的峰林地形，在地下则为上千条地下河和巨大的地下洞厅提供了坚硬的支撑骨架。
中国大陆的西部由于新生代以来大幅度抬升，不但造成了雄伟的岩溶地形，而且使得各个时代发生的岩溶形态被陆续抬升到不同的高度上，加上岩石坚硬，保存了历史跨度最长、连续性最好的岩溶系列。中国大陆东北新华夏系构造隆起带和沉降带相间分布的基本格局，也对中国岩溶有重要影响。它造成了中国东部裸露型岩溶与埋藏型岩溶（埋藏在非可溶基岩下的岩溶）和覆盖型岩溶（被松散沉积物覆盖的岩溶）交替分布的特点，并对碳酸盐岩油气田分布有重要影响。在贵州高原东北部及四川盆地东南部的裸露型岩溶区，由于北东向紧密褶皱，加上碳酸盐岩中常有非可溶岩夹层，以致各种岩溶形态，包括峰林、洼地、落水洞、地下河、洞穴等，都呈北东向分布或延伸，成为我国一个独具特色的岩溶区（图1.5）。
图1.5中国西南部岩溶和类型分布图（袁道先，2002）
1裸露型岩溶；2覆盖型岩溶；3埋藏型岩溶；4非可溶岩
