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一、内容概述

1.成果简介

岩溶峰丛洼地石漠化区土地整理技术是国家科技支撑计划与国土资源部重点项目、中国地质调查局项目联合攻关形成的成果，主要针对我国西南峰丛洼地区石漠化严重、耕地破碎、土地质量差、生态环境脆弱而研制的特色土地整理技术体系，包括适宜该地区特点的立体生态农业模式，不同地貌部位的土地整理设计及技术方法、坡改梯及平地土地整理技术特点和指标要求，以及土地整理的配套措施，是合理高效利用岩溶峰丛洼地区有限的水土资源，改善区域生态环境的科学土地整理技术体系，已在广西典型峰丛洼地地区取得试验成功。

2.技术特点

根据景观生态学的原理和典型岩溶区生态土地优化配置原理，针对我国西南岩溶峰丛洼地地区缺水少土、地块破碎、裸岩率高、旱涝灾害频繁等关键问题，首先构建因地制宜的峰丛洼地立体生态农业模式，然后，根据模式的要求和现有的水土资源和生态环境特点，对峰丛洼地不同地貌部位进行微观土地整理设计，通过工程措施与生态措施结合，对整个峰丛洼地进行土地整理，土地整理后不但要提高耕地面积，更重要的是土地质量显著提高，生态环境明显改善，能为当地居民的生产带来好的经济效益和生态效益。因此，这是一套适宜于岩溶峰丛洼地石漠化区的生态型土地整理技术体系，在我国常规土地整理技术的基础上有明显的科技创新。

3.技术要点及指标

（1）岩溶峰丛洼地立体生态农业模式

峰丛洼地立体生态农业模式是既考虑生态环境，又考虑农业经济的发展，并保持水土和涵养水源的科学土地利用模式。其要点是根据峰丛洼地地貌结构和不同地貌部位生态环境的特殊性，发展不同的生态产业或农业。具体说来，就是在陡峭山峰地段，长期封山育林，重点发展水源林，涵养表层岩溶水；比较陡的山坡，主要发展水土保持能力强的植物；在峰丛垭口、山麓、平缓的山坡重点发展优质果树和经济林，间种药材；洼地底部作为主要为耕地，发展高效旱作粮食作物或经济作物。根据地貌特点该模式可分为单个峰丛洼地立体生态农业模式和复合型峰丛洼地立体生态农业模式，如广西平果果化，地貌单元结构多样，适宜建设多种农林牧复合型立体生态农业模式（图1）。

（2）不同地貌部位的土地整理方法

1）峰丛洼地上坡部位土地整理。峰丛洼地上坡位坡度陡，土壤极缺，只在石缝中见少量土，一般配置为生态用地。生态用地除造林种草外，尽量减少扰动，土地整理主要是封山育林，或见缝插针、或采用客土人工造林恢复植被。造林整地采取的措施：①石缝（石窝）土壤造林，首先采用浆砌块石或混凝土料石混合物堵住土壤可能流失的岩石裂缝或缺口，砌体厚5～10cm，在土壤周围有明显岩面产流冲蚀的岩面砌筑小型截水沟，截留岩面产流排出；②造林时尽量少扰动原位土壤，种树浇水后即采用草、圈肥、秸秆等有机肥覆盖5cm厚；③在无土的裸露基岩地段，采用客土填充溶窝、溶槽、岩石裂缝等溶蚀空间，或者爆破坑填充客土造林，爆破坑大小0.5～1.0m2，深30～50cm；④ 在填充客土之前，采用浆砌石堵住坑内大的裂缝和缺口，采用碎石堵塞细小裂缝，底层垫上草、秸秆、圈肥等有机肥后，填充客土，土层厚大于20cm，植树后用有机肥覆盖土表。

图1 广西果化岩溶峰丛洼地复合生态农业模式

2）中坡部位土地整理。中坡部位坡度相对较缓，但大多仍大于25°，通常优化配置为生态用地或农用地，农用地内以园地、草地、生产性林地为主。

生产性林地内可种植多年生牧草，实现林+草立体种植。种植方式：①在土壤斑块中间预留内径50cm左右的空地覆盖有机肥，围绕空地四周种植牧草，1～2年后再在空地上植树；②在土壤斑块四周种植藤本植物，中间种植多年生牧草。

优化配置为园地和牧草的土地，土地整理措施主要为：①石漠化中等的土地，土地整理前，岩坡面向下，每间隔5～8m，沿等高线方向修建梯形地地埂，地埂高约50～100cm，建成坡式梯地，在地埂内侧种植宽50cm左右的牧草、灌木、藤本植物条带，用作植物篱笆；②待植物篱笆基本形成后，爆破清除地块内的石芽、碎石，依据地形起伏特点，归并地块，分段求平采用浆砌块石建设梯形地，回填客土，平整土地；③回填客土前，用碎石垫底，铺上秸秆等有机肥；④小于1m2土壤斑块作园地时，爆破取石扩穴至大于2m2，碎石垫底，铺秸秆等有机肥，回填客土；⑤岩石裸露率高，难以客土整地的石缝地地段，采用浆砌块石堵塞大的裂缝及缺口后，种植类似金银花的藤本植物覆盖裸岩；⑥园地四周及果树间隔空地上，距离果树50cm，种植牧草。

3）下坡部位土地整理。中坡部位坡度较缓，大多小于25°，基本开垦成耕地，土地整理优化配置主要为耕地、园地、牧草地。具体土地整理技术下述的坡改梯或平地的土地整理工程技术。

4）洼地土地整理。洼地水肥条件较好，但旱涝灾害频繁，可优化配置为耕地，对于淹水时间短，短期内无法治理的低洼部位，优化配置为园地和牧草地。土地整理主要是清除石碓、石芽，归并地块，平整土地，建设排灌渠系和田间道路，改良土壤。

（3）坡改梯工程技术

坡耕地梯化主要是针对坡度8°～25°的坡耕地。对于强度石漠化坡耕地采用牧草或饲料灌木建设坡式梯地，中度石漠化坡耕地改造成隔坡梯地，轻度石漠化坡耕地整理成水平梯地。

水平梯地设计梯级间高差1～2m，梯地水平宽度分大于2.5m和小于2.5m两种，沿等高线分段修筑石坎梯地。对水平宽度小于2.5m的梯地或石旮旯地，清地块内的面积小于1.5m2石芽及碎石，保留面积大于1.5m2的石芽，但石芽四周种上类似金银花等藤本植物覆盖石芽，人均耕地面积低于0.4亩的区域，优先设计为旱作耕地，人均耕地面积大于0.4 亩的区域，优先设计为药材、林果、茶园梯地或牧草梯地；梯地内宽度大于2.5m的梯地，尽量清除地内碎石块和石芽，回填客土补坑，整理成水平梯地，根据用途设计为旱作梯地、经济作物梯地。

坡耕地梯化工程中，整个坡面的梯地逐台从下向上修，先将地坎修好后，在靠近梯埂内侧留出约10cm宽，梯埂内侧从下往上，沿等高线方向，随梯埂弯曲方向，结合分层挖沟法改良土壤，去除碎石和石芽用作梯坎修筑材料，以300kg/100m2的比例混硅质沙土，平整土地。

（4）平整土地工程技术

岩溶区平整土地主要是对坡度小于8°的耕地、中轻度石漠化耕地。对于坡地，根据土层厚度，在不破坏土层下主要基岩面的前提下，去除碎石和石芽，回填客土，以300kg/100m2的比例混硅质沙土，平整土地，局部低洼地段以秸秆、绿肥、有机肥垫底，表层盖土。

对于面积小于5亩的小型洼地，调整各地块的权属，尽量整理成单块面积大于1亩的土地，条件允许时将整个洼地底整理成一块土地，洼地四周沿山脚修排水沟，排水沟采用浆砌石，剖面宽深均为20cm左右。土地权属调整困难需分割成多个地块时，清除各地块间的石砍，以宽约20cm的牧草带分割各地块。

面积大于5亩小于100亩的中型洼地，在调整权属尽量整理单块面积大于1亩的大块土地，结合排水沟工程，尽量沿洼地中间修建连接落水洞的排水沟，排水沟剖面内径宽深均为50cm。

（5）土地整理配套措施

土壤改良。利用客土按1∶3的比例混少量沙土，增加土层厚度，改善土壤物理结构。梯地修平后应在挖方部位多施有机肥，质地黏的土，施用适量的硅质沙土，促进生土熟化。糖厂大量廉价的滤泥和甘蔗渣以及平原区的稻草秸秆是改良岩溶土壤的好材料。在进行土地整理时，将表层土壤翻到一边，挖沟约15～20cm，垫上秸秆，盖上底土与客土混合土，施上其他有机肥料，最后覆盖表层土壤，地面覆盖薄层秸秆或有机肥料，既改良土壤又防止新翻土壤的水土流失。

灌溉水源建设。在有表层岩溶泉出露的地区，依据泉水流量、灌溉耕地面积大小及灌溉需水量设计修建蓄水水柜，引泉蓄水。在地下水浅埋的岩溶地区，通过打井或利用竖井、天窗等地下水天然露头，修建提水站，将地下水提到高处储蓄，修建多个连接的蓄水水柜，形成灌溉水源。无表层岩溶泉出露且地下河深埋的岩溶区，可在自然汇水沟的坡麓地带修建截集水槽和蓄水池，截取坡面流和分散的表层岩溶带裂隙水，或者通过修建集雨水柜、集雨水池、塘堰等积蓄雨水，以解决峰丛山区部分农作物的灌溉。

二、应用范围及应用实例

本土地整理技术适宜于整个西南岩溶峰丛洼地区，可为该类区域12万多平方千米的国土整治、石漠化治理、生态重建、水土保持等项目和生产建设提供技术参考。

典型应用案例：广西平果果化石漠化治理示范区火龙果果园土地整理

果化石漠化治理示范区是典型的岩溶峰丛洼地，石漠化严重，土被裸露石芽分割，厚薄分布极不均匀，地块坑洼不平。2001年以来，岩溶所等单位在广西平果果化示范区引进了火龙果，实施了适合火龙果发展又充分利用土地资源的土地整理。该项技术的核心主要包括：清除地块内零碎的裸露石芽；充分利用裸石资源浆砌成柱，用作火龙果的攀岩体；对于相对低洼的地块或者因清除石芽而导致的石坑，采用客土回填；平整洼地地块；改良土壤；采用浆砌块石作地埂；火龙果与牧草、蔬菜等立体种植（图2）。土地整理后的火龙果产量高、品质好，平均每亩产值12000多元，成为当地的支柱生态产业。

图2 广西平果岩溶洼地土地整地后火龙果与牧草、蔬菜的立体种植

三、推广转化方式

技术培训、科普宣传、项目合作、技术咨询、现场服务、技术转让等。

四、技术依托单位

技术依托单位名称：中国地质科学院岩溶地质研究所

联系人：王珽蒋忠诚

通讯地址：广西省桂林市七星路50号

邮政编码：541004

联系电话：，

电子邮箱：，

中国地质科研院岩溶地质研究所联系电话：地 址：广西桂林市七星路50号中国地质科学院岩溶地质研究所人事教育处 邮 编：541004电子邮箱：

一、内容概述

岩溶塌陷的产生在时间上具突发性，在空间上具隐蔽性的特点，常规的地面变形测量手段往往难以达到对岩溶塌陷监测预报的目的，正因为如此，长期以来，岩溶塌陷的监测预警问题一直是国际上极具挑战性的课题。本成果从岩溶塌陷发育的机理研究入手，明确了岩溶水的动态变化是工作区塌陷的触发因素，即当岩溶管道裂隙系统的水（气）压力变化速度、幅度或作用于第四系底部土层的水力坡度达到某一定值时，第四系土层就会发生破坏，进而产生地面塌陷。以此为基础，首次提出了以岩溶管道系统水（气）压力变化和第四系孔隙水压力变化监测为主，地质雷达、光纤传感监测为辅的岩溶塌陷监测技术与方法，初步形成了岩溶塌陷预测预报技术方法体系。该技术包括以下几个方面：

1.岩溶塌陷发育的动力学判据测试技术

在岩溶塌陷形成演化过程中，岩溶地下水运动是最为关键的触发条件。当岩溶管道裂隙系统的水（气）压力变化速度、幅度或作用于第四系底部土层（岩溶充填物）的水力坡度达到某一定值时，第四系底部土层就会发生破坏，形成土洞，进而产生地面塌陷。将岩溶管道裂隙系统中水（气）压力的变化速度和作用在基岩面附近土体的水力坡度两个参数作为触发岩溶塌陷发育的临界条件指标。这些数值可以通过模型试验（图1）和渗透变形试验获得。为此，建立了以大型物理模型试验和不同类型原状土样渗透变形试验为代表的岩溶塌陷临界条件分析测试成套技术。

2.岩溶塌陷动力监测技术

通过孔隙水压力传感器和数据采集系统技术的应用，实现对岩溶管道裂隙系统的水（气）压力的实时监测，获取监测区岩溶管道裂隙系统水（气）压力变化速度、幅度和第四系底部土层（岩溶充填物）的水力坡度等数据，通过综合分析，预测岩溶塌陷的危险性。（图2）

3.岩溶土洞形成分布式监测

包括光纤传感包括BOTDR（布里渊光时域反射）、OTDR（光时域反射）和同轴电缆时域反射（TDR），把光纤（同轴电缆）沿测线埋设在土体中，土体的变形、破坏将会引起光纤（电缆）发生相应的应变甚至断点，因此通过测量光纤（电缆）不同位置的应变量或断点位置，就可以计算出相应位置土体的变形量或破坏位置、规模，达到对岩土体变形破坏连续监测的目的，通过综合分析，获取测线不同位置的土体变形量，进而确定潜在塌陷的位置和规模。

4.岩溶土洞地质雷达监测技术

用地质雷达沿固定测线定期扫描，通过结果比对，直接圈定异常区，可实现对埋深10m以内、直径1m以上土洞或土层（图3）。

图1 岩溶塌陷模型试验

图2 岩溶塌陷动力监测

图3 岩溶土洞地质雷达监测

二、应用范围及应用实例

应用范围：本项目成果具有广阔的推广应用前景，所建立的岩溶塌陷监测预报理论、技术和方法可推广到城市岩溶塌陷地质灾害监测预警、工程场地岩溶塌陷危险性定量评价、岩溶区地下水资源安全开采监控、岩溶大水矿区岩溶塌陷监测预警等工作中。

应用实例：广西桂林岩溶塌陷监测站、广州市岩溶塌陷监测示范站、广西贵港西二线岩溶土洞监测站。

已制作电视专题片《预警岩溶塌陷》。

三、推广转化方式

主要包括：宣传报道、会议交流、人员培训、技术咨询。

四、技术依托单位

技术依托单位名称：中国地质科学院岩溶地质研究所

联系人：王珽雷明堂

通讯地址：广西省桂林七星路50号

邮政编码：541004

联系电话：，

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