广西岩溶地区农业生态系统的分析评价，本文主要内容关键词为：岩溶论文,广西论文,生态系统论文,评价论文,地区论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
提要 广西岩溶面积较大，分布范围广。岩溶地区农业生态环境恶劣，土壤瘠薄，植被稀少，降雨分布不均，农用水源不足，加上农业生态系统内部结构失调，生态系统的物质和能量入不敷出，资源开发利用不当，导致生态环境条件进一步恶化，生态平衡失调，自然灾害加重，农业生态系统的稳定性和持续性下降，严重地影响岩溶地区农业生产和国民经济的发展。必须因地制宜地调整农业生产结构，在资源开发利用上扬长避短，切合实际地发展林业和恢复植被，加强环境保护治理工作，增加农业生态系统的物质和能量投入。岩溶地区大农业发展只有以解决本地温饱、与市场经济相协调、加快致富速度为前提，以多元化、立体化和长中短效益相结合的立体农业和生态农业为方向，才能从根本上恢复岩溶地区农业生态平衡，提高农业生态系统的稳定性和持续性，加快农业生产和国民经济发展。
关键词 农业生态系统 岩溶地区 广西
广西为中国主要岩溶省区之一，共有岩溶面积8.95万km[2]，占土地总面积（23.66km[2]）的37.8%，其中裸露石山面积为4.50km[2]，分布于73 个县（市），但集中于桂西南和桂西北。其中裸露石山面积占土地总面积30%以上或大于667km[2]的县（市）有27个。下面以27 个典型岩溶县（市）为例，对岩溶地区的农业生态系统进行分析评价。
1 岩溶地区农业生态系统的现状
农业生态系统是一个复杂的人工生态系统[1]。 它不仅有生物组成（动物、植物和微生物）和环境条件组成（光、热、水、气、土等），还包括人类生产活动和社会经济条件[2,3]。 农业生产是在农业生态系统中进行的，其生态系统的状况与农业生产的发展成熟尤其是持续发展有十分密切的关系[4]。因此，大农业中种植业、林业、牧业、渔业、副业及土地利用状况均是反映农业生态系统状况的指标。
1.1 岩溶地区农业生态环境概况
1.1.1 地理位置和地形地貌 27 个县（市）主要集中于广西西半部，地处北纬22°09′～25°37′，东经104°51′～110°40′，总面积7.69万km[2]，占广西总面积的32.5%。其中石山占36.64%， 多为峰丛洼地。少量峰林谷地，偶见溶蚀盆地，土山和半土半石山分别占33.92%和13.61%，平原台地和水面分别占12.90%和2.93%。
1.1.2 气候 本区属南—中亚热带季风气候，光照充足， 热量丰富，雨量充沛，干湿交替明显。年均温18.7～22.3℃， ≥10 ℃年积温6 000～7 900℃，年雨量1 100～1 750mm，但时空分布不均[5,6]， 旱季较长（5～7个月），干旱严重，年日照时数1 257～1 772h， 无霜期300～353d（表1）。
表1 岩溶地区基本情况
Tab.1 The basic situation of Karst region
*资料来源《广西统计年鉴》（1990）， 其余来源于《广西农业自然资源、农村经济基本情况数据资料汇编》。
1.1.3 土壤 本区土壤虽类型较多（29个亚类），但数量有限，土壤面积占土地总面积70%；山地土壤多（84.17%）， 平地土壤少（15.83%），耕地不足（9.76%），后备土壤资源缺乏（25.08%），土壤瘠薄，肥力低，障碍因子多[7,8]。
1.1.4 生物 多年来，本区植被遭受严重破坏，森林覆盖率由解放前≥35%下降到80年代12.9%，比广西平均水平（22.0%）低得多；但植物种类丰富，约4 000多种，许多植物开发前景很好。 动物种类也很丰富，有经济价值的种类不少，但数量有限；据统计，本区共有脊椎动物717种，经济昆虫2 677种，大型真菌82种。
1.1.5 水资源和水利状况 本区河流总长9 937.87km，年总径流量1 127.58亿m[3]，由左江、右江、红水河、柳江、黑水河、清水河、 漓江、郁江及部分季节性河溪组成，多数河床较陡窄，切割较深，落差大，农用难；地下水虽丰富，但埋藏深，难开发。 已建大小水库1 017个，总库容量226 418.68万m[3]，塘坝及引提水工程49 963处，总灌溉面积33.22万hm[2]，其中有效灌溉面积24.15万hm[2]。
1.2 岩溶地区的大农业结构及土地利用
1.2.1 大农业结构
1.2.1.1 种植业 主要在农田生态系统中进行，以水稻、 玉米、大豆、红薯等粮食作物为主，其播种面积约占作物播种总面积85%[8]；经济作物较少，仅占15%。种植业是岩溶地区大农业的支柱，其产值占农业总产值的53.37%，耕地生产率为2 988元/hm[2]（表2）。
1.2.1.2 林业 林业为森林生态系统的主要内容。 岩溶地区森林覆盖率低，森林面积99.29万hm[2]，其中用材林75.71万hm[2]，经济林12.42hm[2]，防护林6.27万hm[2]，薪炭林4.83万hm[2]，总蓄积量2 970.2万m[3]。 但林业产值仅占农业总产值的4.33%，生产率低，仅62.5元/hm[2]。
1.2.1.3 牧业 岩溶地区牧业产值占农业总产值的28.36%，但以养猪业为主，其收入占牧业的80%以上；本区虽有草地120.44万hm[2]，但多为天然草场，人工草场极少，草被以禾本科为主，豆科牧草少，属碳型牧场[10,12]。这些草场是本区牛、羊、 马等的主要饲料来源。本区共有牛和马227.3万头，但多为役用，肉用仅占1.94%；有羊60多万只。可见，草食畜牧业并未在牧业中占太大比例，家禽饲养虽普及，但数量不多，商品率低。
表2 岩溶地区大农业中的产业结构及用地比例（1990）
Tab.2 The production structure and land using ratio ofagriculture in Karst region(1990)
1.2.1.4 渔业 渔业都为淡水养殖业。本区共有水域14.1万hm[2]，占土地总面积1.83%。目前养鱼面积为3.23万hm[2]，占土地总面积23.05%，且投资少，技术落后，管理水平低，故生产率不高，仅为1 8483元/hm[2]。
1.2.1.5 副业 本区副业在大农业中占有一定地位（占12.59%），但以采集野生动植物资源为主（占79.80%），家庭手工业仅占20.20%[11]。
1.2.2 土地利用状况
土地资源开发利用是农业生态系统的主要成分。从表3可见，岩溶地区土地利用状况不合理， 五业产值比与所占土地的比例失调，土地利用率低，布局不当，用养失调等[7]。
表3 岩溶地区土地利用现状
Tab.3 The current situation of land utilization in KarstRegion
*“不可利用地”指裸露的石山
2 岩溶地区农业生态系统中存在的问题
本区农业生态系统中存在的问题主要有如下六方面：
第一，农业资源数量有限，质量不高，人口与资源之间的矛盾日益突出。主要表现为：①岩溶地区人均土地、人均耕地、人均森林、人均牧地和人均水面分别为0.75hm[2]、0.074hm[2]、0.097hm[2]、0.12hm[2]和0.018hm[2]，除人均森林和人均牧地外，其余略高于广西平均水平（0.59hm[2]、0.064hm[2]、0.13hm[2]、0.20hm[2]和0.012hm[2]）[21]， 但与全国和世界人均水平相比[22]，数量又少得多。②土地质量差，石多土少，其中有28.01 %为“不可利用”的裸露石山；山地平地少，坡度大，利用困难，而且多数地方土壤瘠薄，肥力低，作物产量低，而且易旱易涝[6-8,5]。 森林多为稀疏矮小的次生林，经济效益差，防风固土、涵养水源等生态效益低。牧地结构单一，多为碳型，营养综合价值不高，且易退化。水源虽不少，但特殊的岩溶地质条件限制了地表水和地下水的有效开发利用，故农业水源极缺。以上资源条件的劣势，成了限制岩溶地区大农业发展和农业生态系统生产率提高的主要因素。③人口增长较快，从1956年到1990年，人口增加了480.68万，人均资源量则不断减少，人均土地、人均耕地和人均森林分别从1956年的1.42hm[2]、0.15hm[2]和0.19hm[2]减少到1990年的0.75hm[2]、0.074hm[2]和0.097hm[2]。可见，人口与资源的矛盾日益突出。
第二，大农业结构失调，生产率低，未能充分发挥当地自然条件和自然资源的优势。从表2和表3可见，岩溶地区大农业结构极不合理。首先表现为结构单一，种植业占53.37%； 其次是产业结构与用地比例不协调，占地53.05%的林业产值仅占4.33%，而占地9.78 %的种植业的产值却占53.37%，且各产业的生产率均低于广西平均水平[9]。再者，各产业的内部结构亦有不少问题，表现为：①种植业耕作制度不合理，作物布局不当，种类单纯，复种指数低。据1989年统计，岩溶地区粮食作物播种面积占总播种面积（142.71万hm[2]）的77.90%， 经济作物及其它占22.10%；复种指数190%，低于广西平均水平（192%）[9]。②林业中用材林比例太大（76.25%），经济林和防护林太少（12.51%和6.31%），薪炭林不足（4.92%）；且多数地方林木稀疏矮小， 种群结构不合理，木材蓄量低，生态调节功能差。③牧业以猪为主，产肉量占96.4%[11]。但饲养技术落后，投资多，效益差，且粮食不足也限制了养猪业的发展。大面积的草地及许多牲畜可食的植物茎叶是发展牛、羊、马饲养业的好资源，但利用率低，经营方式落后，管理水平差，从而限制了食草牧业的发展，产肉量仅占3.56%[11]。④渔业以淡水养殖草鱼、鲤鱼、鲢鱼为主，放养结构单一，管理技术差，效益不高。⑤副业产值虽占农业总产值的12.59%，但以采集野生动植物资源为主， 系统持续性差。
第三，资源开发不当，造成环境条件恶化，生态平衡失调，农业生态系统的稳定性和持续性下降。表现为：①植被破坏严重。50年代以来，因人口迅速增长，对粮食、能源、建筑等需要相应增加，加上政策失调，导致了严重的乱砍滥伐，森林植被遭受毁灭性破坏，覆盖率由解放前≥35%剧减到80年代12.9%，比广西平均水平低9.1百分点； 纯石山的森林覆盖率更低，有的仅0.47%。森林破坏后，涵养水源的能力下降，气温调节力差，土壤蒸发严重，空气湿度小，原有森林易退化，新栽林木难成活，逐渐形成恶性循环，导致生态环境更加恶化，生态平衡失调，自然灾害和水土流失加重[6]。据统计，1981～1983年， 岩溶地区水土流失面积达4.7万hm[2]，占广西水土流失面积的72.3%， 且近年来情况有所加重。②用而不养和重用轻养的掠夺式生产方式给耕地资源带来了毁灭性破坏。至今，许多地方仍采用刀耕火种的原始生产方式，有机肥和化肥施用量严重不足，化肥平均用量为628kg/hhm[2]， 比广西平均水平少338kg/hm[2]，且化肥施用上重N轻P少K或无K。另外，养地作物大大减少，耗肥作物不断增加，作物桔秆也因能源紧张而无法返田，致使土壤肥力下降，特性恶化。③山地土壤开发不当，水土流失和土壤退化严重。据调查，大面积毁林开荒、陡坡（＞25°）垦殖管理不当，不但导致森林破坏，水源减少，自然灾害和水土流失加重，土层变得更浅溥，土中石砾更多，而且造成土壤退化，如肥力下降、砂化、板结、荒漠化等。④草地只牧不管，放牧过度，造成品种和草质退化，水土流失。本区牧地多为天然的荒山草地，无人管理，且经常长期集中在一处放牧，导致草被减少，土壤裸露[14]，水土流失，一些优良牧草种类也逐渐消失。
第四，农业生态环境污染严重。表现为：①河水和农用水中重金属和其他有毒物质含量增加。据有关资料[15,16]，左江、右江、 柳江、红水河、郁江、浔江、桂江等河流均不同程度地遭到砷、汞、镉、氰化物、铵态氮、酚和硫化物的污染，出现超标现象，许多地方的灌溉水源中重金属和有毒物质也超标。②水田土壤污染严重，如阳朔县土壤中镉含量达17.2×10[-6]，德保县铜矿附近的土壤中砷含量达18.32×10[-6]～3482.19×10[-6][16]。③大气中硫化物和尘粒含量增加，形成酸雨降落于农田。造成环境污染的主要原因是：①工厂排放的大量废物未能妥善处理，如仅河池市氮肥厂和金城江冶炼厂自1976～1986年所排放的污水就使龙江发生6次死鱼事件，每次死鱼3万kg以上；河池市各厂矿排放的SO[,2]每天平均浓度达0.47mg/m[3]，名列全国前茅[17]。②矿山开采管理不当， 如靖西县锰矿年排废水11.52万t，尾矿1 400t，污染农田55hm[2]，年减粮食10.14万kg[17]。③农药施用太多，方法不当。据统计， 岩溶地区农药使用量比50年代增加约700倍，有的地方农药施用量达90～165kg/hm[2]·a），污染十分严重，如宜山、来宾等县的灌溉水中立方六六六检出率达96.2%，含量达0.0029—0.1431%mg/1(17)。环境污染的结果，使作物及农副产品受到严重污染，从而影响人畜健康和安全。据有关资料[16 —17]，阳朔、大新、河池、南丹、来宾等县的稻谷和蔬菜中，汞、 镉、砷的检出率均达30%—75%，鱼、蛋和肉类中上述元素检出率达30%—96%。
第五，自然灾害十分严重。岩溶地区地形地貌特殊，降雨分布不均，加上植被破坏严重，生态平衡失调，自然灾害日趋严重，发生频率高，影响面广，损失大，尤以旱涝为严重[6]（表4）。如1983年受灾面积达24.76万hm[2]，占耕地的32.01%，比1970年增加250%，其中旱、 涝和病虫分别点受灾总面积的41.23%，16.22%和46.55%， 分别占广西旱、涝和病虫灾害面积的33.66%，44.23%和44.91%， 近年来自然灾害发生的频率，程度有增无减。
第六，农田生态系统的投入小于支出，系统稳定性和持续性下降。农田是一个开放性的生态系统，受人为活动的支配和制约，其物质和能量的投入和产出反映出系统的功能。据研究，岩溶地区农业生态系统的物质和能量平衡都出现入不敷出的现象，如罗城县桥头乡榕木村农田生态系统中，N、P[,2]O[,5]和K[,2]O输入与输出盈亏率分别为—4.28%、+20.56%和—58.34%，能量平衡为—15.66%[18]。
表4 岩溶地区自然灾害发生情况（万hm[2]）
Tab.4 Information of natural disasters in Karst region
年份水灾 旱灾 水旱灾合计 虫害 风灾 雹灾 共计
1970～1972 2.49 5.29
7.78 6.34
0.42 0.64 15.18
1973～1975 2.51 5.81
8.32 14.15 0.06 0.37 22.90
1976～1978 3.22 13.04
16.2617.31 2.17 0.52 36.26
1979～1981 4.30 13.10
217.40
14.74 1.11 0.81 34.06
1982～1984 4.89 8.48
13.7216.79 2.21 1.15 33.87
3 岩溶地区农业生态系统的调控
第一，因地制宜地调整大农业结构，发挥自然条件和自然资源的优势，发展生态农业。调整大农业结构必须以解决温饱为基点，以市场经济为导向，与外向型经济相结合，改变过去以粮为一的单一结构，使五业平衡发展。因此，首先应调整林业和牧业的比例，使本区山地资源的优势得以充分发挥；其次是进一步发展副业，特别是手工业和小型加工业，使其他产业的产品有去路；只有使大农业的发展逐渐走上生态农业的道路，才能获得最佳经济、生态和社会效益。据我们研究预测，调整后大农业的结构见表5。
表5 岩溶地区大农业结构预测调整结果（%）
Tab.5The forecasting results
for
rdgulatingagricultural production in Karst region(%)
种植业 林业 牧业 副业 渔业
1986
56.95 5.77 20.06 16.32 0.87
1995
42.75 10.18 26.74 19.38 1.13
2000
36.08 16.28 27.24 19.16 1.25
注：以1986年数据为基础。
第二，发展林业，恢复植被，调节和改良生态环境，减免自然灾害，提高农业生态系统的稳定性和持续性。发展林业、恢复植被是改良岩溶地区生态环境，减免自然灾害的根本措施。森林是生态最稳定、生物量最大的生物系统，是保持自然生态平衡的关键，具净化空气、调节气候和径流、涵养水源、防风固土等多种生态功能[19]。据测，每公顷林地比每公顷裸地多蓄积降雨1 290m[3]，如把27个县的138.07 万hm[2]宜林荒地全部绿化成林，其森林蓄水量相当于建成1 781座100万m[3]容量的水库。而且，林地水分蒸发量比裸地高20倍，故林地及周周空气湿度大，夏凉冬暖，成雨机会多，利于抗旱。发展林业要因地制宜，适地适树，实现多目的、多层次、多种经营。具体措施是：①石山坡中上部石多土少，土薄易干，造林成活率低，林业发展应以封山育林为主，适当植树造林，成林后应积极保护；石山坡中下部、洼地及土山丘陵等土层稍厚的地方，应人工栽培用材林（如香椿、苦楝等）、薪炭林、经济林（油桐、八角、竹子等）和果树，以求从山顶到平地形成水源林或生态林→用材林或薪炭林→经济林或果树的布局，既增加了森林覆盖，保持水土，又可增加农民收入和解决能源问题，从而获得良好的经济效益和生态效益。②在峰丛洼地地区，应重点发展林业，且以封山育林为主，逐渐达到以林保农、以林养农的目的；在峰林谷地或岩溶盆地地区，则应以农林混合农业为发展方向，做到地边、村周、山上有林，以求农林并举，生态和经济效益同具。③增加林业投资，减少木材砍伐量。④优化林木结构，培育和推广速生、优质、丰产的种类。⑤重视林副产品加工和销售，最大限度地提高林业产品的价值。⑥采取多种途径开发能源，减少森林消耗：一是推广节柴灶和太阳能集热器。二是推广沼气。岩溶地区气候温和，沼气资源丰富，据不完全统计，每年人畜粪尿和作物桔秆等达16.96亿m[3]，相当于355.6万t标准煤，如将其中的50 %用于发展沼气，则可满足80万个家用沼气池， 解决岩溶地区农村能源的一半， 节柴112万t，相当于保护了15万hm[2]以上的森林。
第三，合理利用和保护天然草场，因地制宜地发展人工草场，发展草食牧业。同时充分利用农业下脚料，发展生猪和家禽饲养业。本区共有荒山草场120.44万hm[2]，多以禾本科牧草为主，粗蛋白含量较低（2 %～4%），但粗脂肪和无氮浸出物等有效营养成分较高（41.45 %～54.97%），高于内蒙古干草原牧草中有效营养成分含量（38.25%～45.92%）[12]，生长茂盛，年干草量达6 000～9 000kg/hm[2][13]。 因此，极有利于发展草食牧业，必须合理开发。利用上应改变只牧不管的传统落后放牧方式，实行轮牧轮休，科学管理；对一些劣质低产的草场，应人工引种一些优良牧草，变天然牧场为人工牧场，以提高牧草产量和质量。另外，岩溶地区种植业生产出许多玉米和水稻桔秸、花生和红薯藤及作物种壳等，是发展生猪、家禽和牛养殖业的好饲料，应充分合理利用，以增加农民收入，为种植业发展提供大量有机肥。从总的布局上，峰丛洼地应以牛羊牧业为主，适当发展生猪和家禽饲养；峰林各地和岩溶盆地则应以生猪和家禽饲养为主，牛马牧业为辅。饲养和管理方法应科学，加强防病工作，以求获得最佳效益。
第四，增加系统投入，维持出入平衡，提高农业生态系统的生产率。增加系统投入、改善生产条件，是提高岩溶地区农业生态系统、特别是农田生态系统的生产率、稳定性和持续性必不可少的措施。首先应增加科技投资，通过引进科技人才、派出或就地培训农民科技人员等手段，提高农业生产者的科技水平，培育和引进良种，引进先进的生产、加工和管理技术及产品专利等，加快自然资源和农业产品的开发[5,7,8]，发展商品性产业，与市场经济和外向型经济相接轨；其次是加强农田基本建设和水利工程设施的投资，以改善农业生产的环境条件，为农业生产提供保障；再次是增加肥料投入，在增加有机肥和化肥用量的同时，调整肥种结构，特别是钾肥比例[8]。在林、牧、渔、 副业上的科技和资金投入也必不可少，只有五业投资结构合理，才能平衡发展，获得最佳效益。
第五，增加环保意识，改善和保护生态环境。农业生态系统的稳定性和持续性[1]受环境因素影响很大。 目前岩溶地区农业生态环境恶劣，生态平衡失调，农业生态系统的稳定性和持续性较差，必须采取如下措施改变这种状况：①保护和发展森林植被，恢复生态平衡。②以生物措施和工程措施、传统方法和先进的科学技术相结合，综合治理环境，防治水土流失和自然灾害[6]。③控制和消除污染源， 综合治理生活污水和工矿废物，科学用肥用药，防治环境污染[15,16,20]，提高环境质量，保障农业生产。
来稿时间：1995年2月。
ANALYSIS AND EVALUATION OF THE AGRICULTURAL ECOSYSTEM IN KARST REGIONS OF GUANGXI
Lan Fushen Mo Quanhui
(Guangxi lnstitxde of Botany,Gialin 541006)
Key words:Agricultural ecosystem; Karst region; Guangxi
Abstract
Karst areas make up about 37.8% of the total area ofGuangxi, which are characterized by their
deterioratedecological environments with poor and thin soils, sparsevegetation, unevenly ditributed rainfall and short waterresources.Meanwhile,the interior structure of agriculturalecosystem is unreasonable,the input of nutrition and energyis less than the output,and the irra tional exploitation ofnatural resources results in
further
deterioration
ofecological environments,the dislocation of ecological balance,the increase of natural disasters,and the decrease of thestability and continuity of agricultural ecosystem. Thosehave affected the development of agricultur al production andnational economy,and people's life and existance in Karstregions. It is neces sary to regulate reasonablly thestructure of agricultural production,to develop forestry inline with local conditions,
to
enhance
environmentalprotection and harnessing,to increase the input of nutritionand energy in agricultural ecosystem. The authors considerthat the development of agriculture in the regions shouldpresuppose the solution of food and clothing problems for thelocal people and the coordination with market economy, andshould follow the direction of eco-agri culture and stereo-agriculture in order to achieve both long term and shortterm benefits.
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