土地类型研究和人地关系研究

第四节土地类型研究 一、土地的含义与土地分级 (一) 土地含义 土地与土壤是两个不同的概念。依据联合国粮农组织土地评价专门委员会的定义,“土地包含地球特定地域表面及其以上和以下的大气、土壤与基础地质、水文与植物,还包含这一地域范围内过去和现在人类活动的种种结果,以及动物就人类目前和未来利用土地所施加的重要影响。”我国地理学家普遍赞成土地是一个综合的自然地理概念。认为土地“是地表某一地段包括地质,地貌,气候、水文、土壤、植被等多种自然要素在内的自然综合体”,土地的性质“取决于全部组成要素的综合特点,而不从属于其中任何一个单独要素”,“大致从植被冠层向下到土壤母质层,就是土地的核心部分(赵松乔、陈传康等,1979)。还认为土地是地球最表层历史发展的产物(林超等,1980);作为农、业自然资源,土地也是人类过去和现在生产劳动的产物(石玉林,1980)。 概括国内外学者和研究机构关于土地的种种定义,不难发现以下共同点,即①土地是由各自然要素组成的自然地理综合体或自然地域综合体;②土地具有一定的范围和厚度,且两者均因地级别高低而异;③作为自然客体,土地必然受自然规律制约;④作为人类活动场所和重要的自然资源,土地也必然受人类影响。而分歧点则集中表现在多数学者总是针对某个特定地段使用土地概念,另一些学者却认为土地单位可以占据极广大的空间,以致其土地分类系统中出现了土地大区、土地区,土地带、土地省、土地亚省之类的名称,甚至还有学者明确主张,全球陆地就是最大的土地单位。弥合分歧尚需寸日。本书仅仅把土地看作景观内部地域分异的产物。景观及其以上,则是另一类自然地理综合体——自然区。 (二)土地的分级 土地分级是进行土地研究的基础和首要任务,目的在于通过地域系统方法自上而下逐级划分或自下而上逐级合并具体的土地单位。生产实践涉及的土地地段大小不同,客观上要求把这些地段划分为一定的等级,划分的单位就是土地分级单位,简称土地单位。显然,土地单位实际上是小区域内的地域个体单位。因为土地分级是土地的个体研究,所以有人比喻为“小区划”,甚至直称“景观内区划”。 土地是自然地理系统的低级单位,其本身也是一个多级系统,包括立地、土地单元与土地系统三级基本土地单位和若干过渡单位。 1.立地(site) 俄罗斯和独联体国家称为相、表成相、表成形态、单元景观、小景观、地方群落、生物地理群落、地理形态;澳大利亚学者称为“立地”或“土地成分”(land component);英国学者称为“土地素”(land element);德国学者称为“景观部分”(land schaftsteile)或“生态环境综合体”(ecotop complex),美国学者叫“地形素”(topographic element);日本学者叫“土地型”(land type);波兰学者叫自然群落。尽管名目繁多,实际上都是指最简单的自然地域单位即最低土地分级单位。 按照澳、英学者的解释,立地内的地貌、土壤、植被性质相同,为人类和生物提供了一个一致的环境,具有相似的土地利用可能性并存在相似的问题。换言之,立地是“景观的最简单部分,其岩性、地形、土壤和植被都一致”。独联体国家的学者更直截了当认为,相(立地)“在其整个空间范围内应当具有相同的岩性、一致的地形、并获得数量相同的热量和水分”,并且“必然以同一种小气候占优势,仅仅形成一个土种和分布一个生物群落”(H.A.宋采夫)。 立地的众多定义虽然表述方式不尽相同,但并不存在本质差别。学者们一致认同立地是最低级地域个体单位和自然地域划分的下限。在其内部,各自然地理要素具有最大的一致性,土地利用适宜性与限制性相同,存在历史最短,抵御外来影响的能力最弱因而稳定性最差, 空间范围则与各要素的最小单位相当。 划分立地必须首先确定各自然地理要素的最小单位。陈传康等(1993)认为,地貌最小单位为地貌面。陆地任一地段只有坡度和坡向相同才能构成一个地貌面,如河床面、河漫滩面、阶坡面、阶地面、山麓面、谷坡面、山坡面、山脊面等。一个立地只能占据一个地貌面,划分立地必须以划分地貌面为前提。岩性与土质的最小单位,当基岩接近地表时,可按基岩对上覆风化物机械组成和pH值的影响划分,当地表为厚层疏松沉积物时,则应依据其沉积年代和固结程度的差别划分,即要求岩性、土质或风化壳厚度与分层相同。土壤、植被的最小单位是土壤变种和植物群丛。水文最小单位依据排水条件划分,气候最小单位为近地面层小气候。 立地由点、线、面二种形态要素组成。植株。植丛、陷穴,巨砾等属于点要素;纹沟、细沟、灌渠、地埂等属于线要素:小群丛、成片基岩、田块等属于面要素。它们呈均匀状态、镶嵌状态或斑状分布,而平地的边界可以是平直的,也可呈锯齿状、镶嵌状、断片状。 2.土地单元(land unit) 土地单元是中级土地单位。亦称为限区、土地片(land facet)、土地类型(land type)、中区(nauturaumlicher haupteuheil)、土地系列(land series),由与某种特定地形有关、组合形式相同,因而相互联系的一组立地构成。例如,阶地由阶面和阶坡构成,冲沟由沟坡和沟底构成,沙丘由迎风坡与背风坡构成。 一个土地单元内,水的运动、固体物质的搬运和化学元素的迁移方向均应相同,应具有一个初级地貌形态、—个小气候组合、土壤变种组合和植被群丛组合,潜水条件也应相同,因而整体自然特征保持非常明显的相对一致性。土地单元分布范围与初级地貌形态相当。小丘、沙丘、蛇形丘,垅岗、冲沟,浅平洼地,阶地等由地貌面组成、并具有一定成因的简单地貌形态,都是初级地貌形态。划分土地单元应以此为依据,还应考虑土质的水物理性质、松散沉积物下伏基岩深度和蓄水性,碳酸盐含量,与距河谷远近相关联的潜水埋深与排水条件,湿润状况,土壤与植被变化等因素。 某些初级地貌形态,如冲沟和黄土碟,发育伊始,仅具有雏形,比立地复杂而又暂时不构成土地单元。有人称之为环节或雏形限区,也就是雏形土地单元。土地单元还有简单与复杂之分,由一两个立地组成的是简单土地单元,由多个立地组成,或如澳大利亚学者所主张,由简单土地单元组成的则是复杂土地单元。陈传康认为,应把雏形土地单元和复杂土地单元看作土地单元向下和向上的过渡单位,只有简单土地单元才是基本土地单位。 3.土地系统(land system) 又称地方、亚区(subsection)、土地类型群(land type group)、中区群(gruppen nauturaumlicheir haupteuheil)和土地组合(land association)等,是由地貌上有关联且重复出现的土地单元集合而成的高级土地分级单位。不仅地貌,同一土壤和植被也重复出现。换言之,土地系统是在地貌剖面上具有明显独特性的土地单元综合体,是相关土地单元的有规律的结合。但从本质上说,则是景观内部地质地貌分异的产物。在自下而上研究土地分级单位时,土地系统由土地单元结合而成,以及土地单元复域分布的观点得到普遍认同。一些学者还指出,范围较大的土地单元(限区)因遭受切割而复杂化,或岩性-地貌组合特点发生变化,也可形成土地系统即地方(林超,1983)。 大的土地系统面积可以千平方千米计,小的则仅有数十平方千米,因此土地系统也可分为简单的、复杂的和复合的三类。简单土地系统所含土地单元数较少,边界清楚,但仍具有复域分布格局。复杂土地系统由两个或更多在地貌成因上相关联的简单土地系统构成,面积较广且发育历史较长。复合土地系统由两个及两个以上没有地貌成因联系的简单土地系统构成。 土地系统自然条件的复杂程度远甚于土地单元,物质运动不具有共同方向,其空间范围 相当于一个中等地貌形态综合体和一个地方气候区、水文复区、土壤复区和植被复区,土地单元则在土地系统内呈复域分布。 上列基本土地分级单位,很难充分完善地反映土地分级的连续性和多级别特点,因此确定了许多过渡单位作为补充。前苏联学者认为,相与限区之间至少存在两级过渡单位,即环节和相组。如前所述,环节是相由简单到复杂的发展过程中虽已发生分异,却不足以形成限区时的产物。相组则是同—地貌面中各个占有同一地貌部位。起源方式与现代特征相同的相的组合。英国的介于土地片与土地素之间的土地块(land clump)与土地亚片(land subfacet),德国的介于中区与生态环境综合体之间的小区(fliesen gefiugeon),也都是低于土地单元、高于立地的过渡单位,此外,前苏联的亚地方,英国的土地链(Land catena)也多少具有过渡单位性质(图8—12)。 土地单位区划单位图8—12 土地单位相互关系示意图 二、土地的分类 土地分类的首要步骤是.针对任务要求确定分类和制图对象。在以立地为分类对象时,成图比例尺不应小于1:1万,土地单元类型图为1:1万到1:20万,土地系统类型图则在1:20万到1:100万之间。土地分类是对同级土地单位的类型划分。每级土地各有一个分类系列,多级土地单位必然形成多个系列,如立地的种、属,科,土地单元的种、屑、科,以及土地系统的种、属,科、目、纲等。 确定分类对象后,应划分其个体单位,再选择一定的标志,按其特征的共同性分别归人某一类型。类型命名一般采用当地习惯称谓,避免繁琐的二名法或三名法。 土地类型的地域性极强。干旱区的土地类型,如沙丘、丛草沙堆、戈壁、风蚀残丘、干沟、剥蚀低山、洪积倾斜平原等,一般不出现于湿润区;黄土高原常见的土地类型如塬、梁、峁、陷穴、黄土沟壑等,也不可能在多碳酸盐岩的云贵高原找到同类;青藏高原的冰碛堤、冻融泥流、热融湖塘、多级古夷平面、冻胀丘、河冰椎等土地类型更不可能出现在亚马孙平原。因此,土地分类通常应在一个自然地带或亚地带内进行。 (一)立地(相)的分类 从人类影响程度看,立地可分为三类,即天然立地(原生相)、衍生立地(衍生相)和人源立地(文化相)。天然立地受人类影响最小,衍生立地除地质基础与地貌无显著变化外,水文、气候、生物特征都已发生变化,但停止干扰仍可恢复原貌;人源立地全部自然要素都已发生变化并深深打下了人类活动的烙印。但无论人类影响多深,立地仍然是一种自然地域综合体,并将永远受自然规律制约。 立地种(相种)要求地貌面、岩性或土质、土壤变种、植物群丛全面一致。立地属由同类地貌面上的立地种合并而成。立地科(相科)则由在地形剖面上相互联系,水文与外动力条件具有共同性的立地属组合而成。 (二)土地单元(限区)的分类 土地单元的分类,须首先考虑地表切割及正负地貌分布状况,其次考虑地貌发展过程并以水分状况、沉积物分布状况、土壤。植被标志作为补充。某些典型土地单元,如黄土沟谷和喀斯特峰林,数量极多,分布密集,但每一个体发育程度差别很大,整体上可归并为一个高级分类单位,其微观差别则可作为低级分类的依据: 土地单元种(限区种)要求具有相同的基质和植被,土地单元属(限区属)由初级地貌形态相同的单元种组成,土地单元科(限区科)则由水文条件和初级地貌形态特征相同的属组成。 (三)土地系统(地方)的分类 土地系统分类应从研究土地单元的复域分布人手,并以此为依据。中等地貌形态组合、岩性、土质、土壤、植被组合特征相同的土地系统归属同一个种,地貌类型及土壤植被相同的土地系统种(地方种)归人同一属,地貌、岩性、土质相同的属可合并为一个土地系统科(地方科),地貌类型相同的科可归并为一个土地系统目(地方目),所有山地目和平地目可分别归属山地土地系统纲和平地土地系统纲(地方纲),地带性特征相同的纲则归入同一土地系统门(地方门)。 三、土地评价 在土地类型研究基础上,根据特定生产目的对土地质量、适用性和生产潜力进行的评估,称为土地评价或土地分等。联合国粮农组织和包括中国在内的许多国家都积极开展了此项工作。 1.土地评价对象 土地类型及其质量是土地评价的对象。土地单位的多级性与土地类型的多系列特点,决定了土地评价应针对适当级别的土地类型进行,且评价单位应与制图单位保持一致,即评价单位为土地系统或土地单元时,土地类型图亦应以土地系统或土地单元为制图单位。土地评价既可为农业生产服务,也可为城市规划、水土保持、环境保护、交通建设与旅游开发服务。 2.土地评价的原则 具有普遍意义的原则有:①土地的适宜性和限制性原则。适宜性是指在土地属性不致退化甚至恶化的前提下,土地对一般或特殊利用方式的适宜程度;限制性原则指土地在某些不利因素影响下,不适宜某种利用方式的程度。全面分析土地的上述两种性质,有助于保证评价的客观性。②效益与投入比较原则。效益好而投入少为好地,效益差而投入高为坏地。③多用途比较及综合评价原则。要求比较多宜性土地的各种用途,确定最佳利用途径并综合评定土地质量。④永续利用原则。要求从长远利益考虑土地利用方式和强度,重视保护生态与环境。⑤因地制宜原则。指既要考虑制约土地质量的自然因素,也须顾及当地劳力、市场、资金等社会经济因素。 3.土地评价方法 定性方法、定量方法、平行法和两段法、土壤诊断—土地潜力分等法是目前应用较广的方法。定性方法指以土地的自然条件和生产潜力为依据,同时考虑其社会经济背景、凭借知识与经验进行土地评价,一般只在研究范围较广时应用。定量方法须把自然条件和社会经济指标数量化,计算不同土地利用方式下的投入产出比、纯收入及其他经济效益,以便用最小投入换取最大收益。常用定量方法有层次分析法、回归分析法、聚类分析法、多元分析法、模糊数学法等。平行法与两段法实质上是操作程序问题。同时应用定性与定量方法进行土地的自然条件与社会经济分析为平行法,先定性而后进行定量评价为两段法。 土壤诊断-土地潜力分等法,近20年逐渐流行。这种方法以土地组成要素之一的土壤生长作物的潜力为衡量标准。依据①可耕地持续生产一般作物的潜力与限制性因素;②不宜耕土地生长天然植物的潜力与限制性因素;③不合理利用导致土壤破坏的可能性等,划分土壤潜力级、亚级和单元。潜力级共8个,均以罗马字表示:I级土地质量好,适宜性广,农林牧皆宜,Ⅷ级土地完全不宜农林牧,多指戈壁、沙漠、苔原等(图8—13).。 土地评价的最终结果都是进行土地分等。农用土地分等以土地类型适宜性广窄程度、水土保持能力及其对农业生产的影响、地貌特点及其对耕作方式的影响、利用方式及采取后提高质量的可能性、利用水利设施的可能性等为依据。城市土地评价则以土地类型的小尺度地域分异与区位差异为基础。地质地貌、水文与水文地质、土质土壤与小气候差异使得不 同地段具有不同的坡度、地貌破碎程度、地基承载力、工程病害、采光条件、通风条件等,据此可划分良好建筑用地、需做工程处理的适宜建筑用地、不宜建筑用地等。商用土地则尤须考虑区位特点、公共交通状况等一系列因素。 第五节人地关系研究 一、人类对地理环境的影响 人类通过生产劳动对地理环境产生影响。从早期的被动适应到后来的主动抗争,人类与地理环境的冲突H趋尖锐。尽管一些思想先驱者很早就提出了人类不合理利用自然条件和自然资源必将招致大自然报复的警告,直到20世纪后期,人与自然的协调发展才真正成为大多数人的共识。 从总体上看,人类对地理环境的影响是积极的。这表现在: 1)通过垦殖和养殖活动把大量天然生态系统改变为农业生态系统,把可食用野生植物培育成农作物,把可役使、食用和观赏的野生动物驯化为饲养动物,满足了迅速增加的人口日益增长的需要,而天然生态系统绝无此种可能。 2)在长期的耕作中培育了性状和肥力都优于天然土壤的各种农业土壤。这些土壤生长的粮食、蔬菜、瓜果、花卉等保证了对人类需求的供给。 3)人类对地表和近地表物质的机械搬运使地貌发生了变化,但这种改变为农业生产、采矿、水利和交通建设所必须。 4)水利建设改变了地表水的时空分布,保证了航运和灌溉,同样功不可没。中国京杭大运河、巴拿马运河和苏伊士运河,是便利航运的典范。遍布世界各国的水利工程则多有灌溉与防洪之利。 但是上述每一项成就几乎都同时具有负面影响。例如,农业开发必然破坏森林和草原;猎捕、毒杀、采集动物与人为改变其生活环境加速了物种灭绝;破坏原有地貌通常将导致地表稳定性减弱和侵蚀强度增加;不合理灌溉与耕作造成土壤次生盐渍化、改变土壤孔隙度和渗透能力、加剧土壤侵蚀和土地荒漠化;破坏水源涵养林引起突发性洪流、盲目抽取地下水导致区域性地下水位下降,河流上游超量用水导致下游断流等等。特别值得关注的是人类对大气圈与气候的影响。燃烧化石燃料使大气二氧化碳浓度急剧增加,造成氧平衡失调并可能波及地理环境中的生命过程;人为增加大气固体微粒含量改变了到达地表的太阳辐射量导致气温变化;排放氟利昂严重破坏臭氧层。至于从陆地到水体,从大气到土壤和生物的污染,就更是人类对地理环境的最消极的影响了。 二、地理环境对人类不合理行为的反馈 部分物种灭绝,水土流失,土壤盐渍化,土地荒漠化,气候变迁都是自然过程。不合理的人类活动往往不是抑制,而是促进不利于人类本身的过程加速发展,反过来损害甚至毁灭人类文明。 例如,20世纪物种的加速灭绝已使生物多样性的丧失达到空前的程度,灭绝物种竟有100万种以上。据估计,21世纪现有物种的1/3也将灭绝,几乎相当于过去数百万年正常灭绝物种的总和。而大多数物种的灭绝将对科学和人类本身造成严重危害。驯养动物和栽培植物种数有限,没有也不可能改变物种灭绝的总趋势。又如近200年来,全球森林面积至少减少了40%,寒温性针叶林,热带、亚热带森林被大面积砍伐,开辟为永久性农田。草原也未能幸免而被破坏,20世纪全球草原面积已减少近半。绿色植物的急剧减少破坏了大气氧平衡,已经和必将继续造成全球性生态灾难。 滥垦、滥牧、过度樵采等掠夺性土地利用方式导致了水土流失加剧和部分地区的荒漠化。仅以后者而论,20世纪70年代后期,全球每年即有500万-700万hm2土地成为荒漠化土地,7亿人口、100个国家和占全球陆地面积1/4的35.92X108hm2土地受荒漠化影响。1984—1991年的7年中,荒漠化土地的年增长幅度猛增至16x106hm2,到20世纪末, 全球已损失可耕地1/3。 三、人地关系的协调发展 19世纪初,全世界人口总数不过10亿,20世纪初达到16亿,而20世纪末已猛增到60亿:人口的爆炸性增长已经成为人地关系中首要的和最严峻的问题。 20世纪50年代初,全世界人均占有耕地0.57 hm2;70年代中期降为0.39 hm2,90年代初进一步减至0.28hm2,2000年更降至0.25hm21耕地缺乏必然导致粮食不足。目前全世界共有100余个国家需要粮食援助就是证据。 人口迅速增长还导致人均占有淡水量逐渐减少-作为富水行星的地球虽然拥有13.7x 10。km3水量,而淡水仅占其中的3%.淡水的可利用性是与全球水循环相联系的,陆地除降水(10.6x104km3)外.可利用淡水只是入海地表径流(3.7x 104km3)中的一小部分和本来就很少的内陆地表径流,总共不过0.9x 104 km3-20世纪全球淡水消耗量增长了数十倍;过量用水巴导致河流水量减少、断流,湖泊缩小,海水入侵河口段等一系列恶果。 能源与矿产趋于枯竭是又一全球性问题。以目前的生产水平衡量,石油和天然气将在21世纪中期开采殆尽。2000年全世界一半人口缺乏薪柴。21世纪初叶,除铁和铝外,其余所有主要金属矿产的保有储量都将下降到微不足道的地步。 环境污染空前严重,新污染源和污染物不断增加,污染范围日益扩大:环境污染造成的后果已明显威胁到人类自身的生存与发展。 严峻的现实赋予自然地埋学以全新的使命,即为了人与自然的协调发展与人类社会的可持续发展,重新审视人地关系,建立科学的、综合的区域开发理论。自然地理学从来不是“无人类的”地理学,在探索人地关系过程中经历了地理环境决定论的悲观与无奈,或然论的彷徨无定,以及人定胜天论的浮躁之后,终于找到厂人类与自然协调发展的真理。这一学科从地理环境整体特征与要素间相互联系为研究对象的固有优势,在人地关系研究中也得到充分发挥。 自然地理学已经认识到,人类活动包括生产活动,消费活动和人类本身的发展,必须适应自然地理环境的承受力和容量;人类所谓”改造”和“征服”自然的行动,必须以自然地理环境整体,而不是以其个别组成要素为出发点;人类活动必须遵循,而不能违背自然地理环境的发展规律;总之,必须根除人勺自然对抗,树立两者协调发展的观念,也就是可持续发展观念。 可持续发展,要求人们开发利用自然条件和自然资源时,兼顾当代人和后代人的权利,即兼顾眼前和长远利益-按照我们的理解,还应兼顾局部人群和区域的利益与全人类和整体地理环境的利益。简言之,就是兼顾人与自然的利益。自然界的利益或许是一个比较新的命题,但是值得加倍重视,地球在百万之一机率下成为拥有独特地理环境,发育生命与人类的幸运的行星,可谓来之小易、珍惜地理环境应该是人类的天职。 自然地理综合研究,如自然条件与自然资源综合评价、应用性自然区划、自然保护、景观生态设汁,区域开发,国土整治,以及本书中涉及的地域分异规律研究、土地类型研究等,归根结底都是为实现人地关系协调发展及可持续发展这一总目标服务的。 主要参考书1.M.H.市迪科.地表面热量平衡.北京:科学出版社,1960·383 · 伍光和田连恕胡双熙王乃昂编著,高等学校教材自然地理学,高等教育出版社,2000年07月第3版,第383页 2.M.C.马克耶夫.自然地带与景观.北京:科学出版社,1963 3.C.B.卡列斯尼克.普通地理学原理.北京:地质出版社,1963 4.黄秉维等.现代自然地理.北京:科学出版社, 1999 5.赵松乔等.现代自然地理.北京:科学出版社,1988 6.倪绍祥.土地类型与土地 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