第三章土地類型結(jié)構(gòu)與演替

第三章土地類型結(jié)構(gòu)與演替我們在進(jìn)行土地類型研究時不可避免的會遇到下列問題：（1）不同的土地類型有那些組合或重復(fù)方式；（2）形成這種組合或重復(fù)的原因；（3）土地類型的組合或重復(fù)會有什么樣的變化；（4）這種自然的變化在我們進(jìn)行土地利用時會有那些有利和不利的影響等等。第三章土地類型的結(jié)構(gòu)與演替第一節(jié)土地類型結(jié)構(gòu)第二節(jié)土地類型演替第三節(jié)土地類型結(jié)構(gòu)與演替研究的意義1、土地類型結(jié)構(gòu)的概念土地類型結(jié)構(gòu)，簡稱土地結(jié)構(gòu)，是指在某一區(qū)域內(nèi)，各種土地類型在質(zhì)和量上的對比關(guān)系，以及它們組合而成的一定格局或圖式。第一節(jié)土地類型結(jié)構(gòu)一、土地類型結(jié)構(gòu)概念第一節(jié)土地類型結(jié)構(gòu)三個方面：A質(zhì)的對比關(guān)系：區(qū)域內(nèi)有哪些土地類型，它們的屬性差異如何；B量的對比關(guān)系：指每一種土地類型在該區(qū)域內(nèi)所占的絕對和相對面積比例；C格局或圖式：在一定區(qū)域范圍內(nèi)，同一級土地群體重復(fù)出現(xiàn)的組合關(guān)系，它既包括土地的空間結(jié)構(gòu)格局或圖式，也包括土地的質(zhì)和量的對比關(guān)系。2、土地結(jié)構(gòu)和土被結(jié)構(gòu)

上世紀(jì)初，俄國學(xué)者西比爾席夫提出“土壤復(fù)域”概念。道庫恰耶夫提出“土壤地形”概念。英國學(xué)者米爾恩1935年提出“土鏈”的概念。我國學(xué)者朱孝芳在上世紀(jì)六十年代制作了毛烏素沙區(qū)的土被結(jié)構(gòu)構(gòu)圖，為我國早期的土被結(jié)構(gòu)研究。上述土壤復(fù)域或土被結(jié)構(gòu)均指不同形狀的基本土域在空間上的分布規(guī)律，它們在發(fā)生上有不同程度的聯(lián)系，并行成一定的空間格局。土地結(jié)構(gòu)和土被結(jié)構(gòu)相比較：都研究土地或土壤類型的相互結(jié)合形式及其在空間上的格局。

不同之處：與土被結(jié)構(gòu)相比，土地結(jié)構(gòu)的研究范圍更廣，內(nèi)容更豐富，涉及土地結(jié)構(gòu)的組成成分，土地結(jié)構(gòu)的構(gòu)型、土地結(jié)構(gòu)的形成與演化、土地結(jié)構(gòu)類型的劃分、土地結(jié)構(gòu)的分析評價及制圖等等。3、土地結(jié)構(gòu)的研究意義

不同土地類型在空間上有規(guī)律地分布，有發(fā)生學(xué)聯(lián)系并形成一定空間格局，在一定區(qū)域內(nèi)具有相對穩(wěn)定性—區(qū)域特色。

（1）分析土地結(jié)構(gòu)的構(gòu)型、形成與演化，可進(jìn)行土地質(zhì)量差異的評價及制圖。

（2）土地類型之間的相互關(guān)系，形成具有一定物質(zhì)能量聯(lián)系的土地利用組合，土地利用總效益達(dá)到最優(yōu)。土地結(jié)構(gòu)的研究為土地利用規(guī)劃、管理奠定科學(xué)基礎(chǔ)。

土地結(jié)構(gòu)包括土地要素組成結(jié)構(gòu)、土地空間結(jié)合結(jié)構(gòu)、土地演替結(jié)構(gòu)、土地單位內(nèi)部結(jié)構(gòu)等不同類型。從科學(xué)、實用和簡明的角度出發(fā)，我們將土地類型結(jié)構(gòu)歸納為以下三類：空間結(jié)構(gòu)數(shù)量結(jié)構(gòu)演替結(jié)構(gòu)二、土地類型結(jié)構(gòu)的類別1、空間結(jié)構(gòu)：

土地類型的空間結(jié)構(gòu)，又稱土地的空間組合結(jié)構(gòu)，是指在某個區(qū)域內(nèi)，各類土地的空間位置及彼此間組合而形成一定的格局或者圖式。土地空間結(jié)構(gòu)是所有土地結(jié)構(gòu)類型中最直觀表現(xiàn)的形式，它反映出土地類型群體關(guān)系在空間上的有序性。

土地空間結(jié)構(gòu)根據(jù)其內(nèi)部土地類型的組合形式，可歸納為以下兩大類：

A遞變型組合指各種土地類型的空間分布按一定方向和方位發(fā)生依次變化，構(gòu)成一定的系列。如：丘陵或山地內(nèi)部自下而上的層狀組合；海積平原中沿海岸帶的條帶狀組合等等。

河谷或海岸

B重復(fù)型組合

土地類型的空間分布不按一定的順序更替，而是呈相間排列或斑塊狀等形式出現(xiàn)，構(gòu)成重復(fù)、分散的復(fù)區(qū)。如：遭受沖溝切割的臺地區(qū)，分布有淺凹地的草原等等。重復(fù)型結(jié)構(gòu)在實際研究中，常用一些形象化的名稱去對土地的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述和分類。比如梅成瑞在寧夏北部干旱區(qū)的研究中，根據(jù)土地類型的組合及地貌、土壤和水文條件的差異，在該區(qū)劃分出四種土地結(jié)構(gòu)：帶狀結(jié)構(gòu)、環(huán)狀結(jié)構(gòu)、扇狀結(jié)構(gòu)和樹枝狀結(jié)構(gòu)。

帶狀結(jié)構(gòu)：分布于河套平原及清水河谷底。東起黃河，西至賀蘭山麓，自東向西依次出現(xiàn)淺色草原土土質(zhì)平原，中鹽化和重鹽化土質(zhì)平原，輕鹽化土質(zhì)平原和灌淤熟化土平地，草原淡灰鈣土土質(zhì)平原和沙質(zhì)平地，洪積沙礫戈壁等土地類型。銀川平原土地類型條帶狀結(jié)構(gòu)圖

環(huán)狀結(jié)構(gòu)：封閉洼地及小型山體周圍的典型土地結(jié)構(gòu)，物質(zhì)能量交換明顯地具有由高向低轉(zhuǎn)移的特征。例如興仁堡盆地，周圍低山丘陵區(qū)為丘陵半荒漠地，山麓為低鹽淡灰鈣土土質(zhì)平地，它們成環(huán)行帶狀分布，盆地中心為鹽湖。33221寧夏興仁堡盆地土地類型結(jié)構(gòu)示意圖1．鹽湖；2．底鹽淡灰鈣土土質(zhì)平地；3。丘陵半荒漠地

環(huán)狀結(jié)構(gòu)

扇狀結(jié)構(gòu)：見于賀蘭山東麓沿斷裂帶構(gòu)造線與平原交界處，地貌為100多個大小不一的洪積扇連接而成的洪積扇群。

樹枝狀結(jié)構(gòu)：低山丘陵土地類型組合的典型特征，由丘陵和溝谷兩種土地類型組合而成。應(yīng)當(dāng)注意的是：土地的空間結(jié)構(gòu)往往隨地而異，即具有明顯的地域差異。一般來說，平原地區(qū)的土地空間結(jié)構(gòu)往往不甚明顯。在丘陵山區(qū)，由于受地形和水系切割的影響，土地空間結(jié)構(gòu)則比較明顯，常?？梢愿鶕?jù)地形和水系的排列形式加以識別和判斷。2、數(shù)量結(jié)構(gòu)土地類型的數(shù)量結(jié)構(gòu)，是指在某個區(qū)域內(nèi)包含哪些土地類型，它們各占多大面積比例。土地類型的數(shù)量結(jié)構(gòu)實際上是指土地類型在質(zhì)和量上的對比關(guān)系。確切地說，土地類型的數(shù)量結(jié)構(gòu)是指同一級土地類型之間在數(shù)量方面的對比關(guān)系。在實際研究中，常常用一些指標(biāo)來表示這種對比關(guān)系。面積比面積比是指各土地類型的面積占區(qū)域或樣區(qū)的總面積的百分比。式中，Ki為某種土地類型的面積比；ai為該種土地類型的面積；A為區(qū)域或樣區(qū)土地總面積。

面積比適合于不同土地類型的圖斑面積有明顯差異的區(qū)域或樣區(qū)?？捎弥狈綀D表示，一目了然。2520151050

面積f（%）

ABCDEFGHJ土地類型頻率比頻率比是指各土地類型在區(qū)域或樣區(qū)內(nèi)的出現(xiàn)頻率，也稱為頻度。

式中，Pi為某個土地類型的出現(xiàn)頻率；mi為某個土地類型在區(qū)內(nèi)的圖斑數(shù)目；n為區(qū)內(nèi)各土地類型的圖斑總數(shù)。頻率比方法避免了煩瑣的面積量算，比較簡便和快捷，適合于不同土地類型的圖斑面積相差不大的區(qū)域或樣區(qū)?？捎弥狈綀D表示。面積比和頻率比可用直方圖來表示面積比和頻率比的具體做法：1）在研究區(qū)的不同地域選取若干具有代表性的樣區(qū)。為便于比較，各樣區(qū)的面積要盡可能相等；2）在各樣區(qū)內(nèi)分別量測各土地類型的面積或者出現(xiàn)的圖斑數(shù)；3）計算各土地類型的面積百分比或者出現(xiàn)的頻率；4）將計算結(jié)果繪制成面積比或頻率比的直方圖，并對其進(jìn)行分析。分異度分異度是指一個區(qū)域或樣區(qū)內(nèi)某種土地類型的面積與所有的土地類型平均面積之間的偏差率；分異度越大，土地類型的組合關(guān)系越復(fù)雜。

分異度

（i＝1，2，…，n）式中，D為分異度；Pi為某種土地類型的面積；P為所有土地類型的平均面積；K為土地類型數(shù)。D值越大，表示區(qū)域內(nèi)土地類型的組合關(guān)系越復(fù)雜。

多樣性指數(shù)多樣性指數(shù)是指在一個區(qū)域或樣區(qū)內(nèi)土地類型的多樣化程度。多樣性指數(shù)是量度土地類型豐富性和復(fù)雜性的一項指標(biāo)。

多樣性指數(shù)

式中，H為多樣性指數(shù)；Pi為土地類型i所占面積的比例；m為土地類型的數(shù)目。H值越大，表示區(qū)域內(nèi)土地類型的多樣性越大。優(yōu)勢度優(yōu)勢度表示一個區(qū)域或樣區(qū)內(nèi)一種或幾種土地類型支配該區(qū)域或樣區(qū)內(nèi)的土地類型的程度，它與多樣性指數(shù)成反比。對于土地類型數(shù)目相同的區(qū)域或樣區(qū)，多樣性指數(shù)越大，其優(yōu)勢度越小。優(yōu)勢度

式中，D為土地類型的優(yōu)勢度；Hmax為最大多樣性指數(shù)（Hmax＝ln（m））。

組成每種土地類型的圖斑有大小之分，形狀也不一致，它們與土地類型的結(jié)構(gòu)也有一定的關(guān)系。一般來說，平坦地區(qū)的土地類型圖斑面積較大，形狀也比較規(guī)則；山地、丘陵區(qū)的土地類型圖斑面積較小，形狀也比較復(fù)雜。廣義土地類型數(shù)量結(jié)構(gòu)研究也包括土地類型圖斑的大小和形狀。也用一些指標(biāo)來加以度量。比如平均面積、形狀指數(shù)、分割度等等。土地類型圖斑大小和形狀研究指標(biāo)1）平均面積

（i＝1，2，…，n）式中，P為某一種土地類型的平均面積；Pi為組成該土地類型的個體圖斑面積;N為組成該土地類型的個體圖斑數(shù)。2）形狀指數(shù)

式中，I為某種土地類型的某個圖斑的形狀指數(shù)；P為某種土地類型的某個圖斑的周長；A為與該土地類型圖斑等面積的圓的周長。一般來說I<1.3，表示形狀極簡單；I=1.3~1.7，表示圖斑形狀簡單；I＝1.7～2.3，表示形狀較簡單；I＝2.3～3.7，表示圖斑形狀較復(fù)雜；I＝3.7～5.5表示形狀圖斑形狀復(fù)雜；I>5.5，表示圖斑形狀極復(fù)雜。3）分割度式中，KP為分割度；S為土地類型圖斑的邊長；A為土地類型圖斑的面積；3.54為該圖斑的面積與圓周長換算的系數(shù)。KP值越大，圖斑的形狀越不規(guī)則。一、土地類型演替的概念是指在一定時段內(nèi)，一種土地類型向另一種土地類型演變的過程，或一種土地類型被另一種土地類型所替代的過程。

第二節(jié)土地類型的演替一.土地類型演替的概念它是指在一定時段內(nèi)，一種土地類型向另一種土地類型演變的過程，或一種土地類型被另一種土地類型所替代的過程。第二節(jié)土地類型的演替土地類型演替實質(zhì)上就是土地類型發(fā)生發(fā)展的動態(tài)過程。發(fā)展變化觀點：瞬間表現(xiàn)

目前所見的土地類型都是土地類型動態(tài)發(fā)展過程中的“瞬間”表現(xiàn)，既是過去演替的結(jié)果，又是未來演替的開始。系統(tǒng)觀點：本身結(jié)構(gòu)與功能的自組織

土地類型演替的本質(zhì)是土地類型結(jié)構(gòu)與功能的自組織。這種自組織是靠一定的地理過程來完成的。土地類型演替按演替性質(zhì)分按演替原因分按演替過程分時間演替空間演替自然演替人為演替節(jié)律性演替非節(jié)律性演替二.土地類型演替的類別按演替方向分

正向演替逆向演替

1）按演替性質(zhì)分時間演替：在同一地段，不同性質(zhì)土地類型沿時間序列有規(guī)律的更替；空間演替：沿一定方向各不同土地類型呈有規(guī)律更替

2）按演替的原因分自然演替：土地類型在自然狀態(tài)下的演替。比如黃褐土旱作丘陵地的自然演替（P58）。人為演替：指土地類型在受到人為因素干擾下發(fā)生的演替。

人為演替經(jīng)常表現(xiàn)在三個方面：A改變土地類型的要素結(jié)構(gòu)。例如增加或者改善土地上的植被覆蓋。B增加或減少土地系統(tǒng)的物質(zhì)和能量的輸入與輸出。例如人們有目的的、自覺的對土地進(jìn)行施肥、灌溉和施加各種管理措施，促使農(nóng)業(yè)土地類型向高功能類型演替。C改變土地類型的環(huán)境條件和空間組合結(jié)構(gòu)。例如毀林開荒，造成水土流失，土地類型向低功能類型演替。

3）按演替的方向分正向演替：又稱順向演替或進(jìn)化性演替，是指順應(yīng)自然規(guī)律和合理開發(fā)利用土地的前提下，土地類型向維持生態(tài)平衡方向發(fā)展的一種良性演化。逆向演替：又稱退化性演替，是指不合理開發(fā)利用土地，導(dǎo)致土地類型向破壞生態(tài)平衡方向發(fā)展的一種退化性演替，表現(xiàn)為土地質(zhì)量退化，土地結(jié)構(gòu)與功能變得愈益簡單，土地生產(chǎn)力逐漸下降。

牧、耕地穩(wěn)定或擴(kuò)大，沙漠減少正向進(jìn)化性在自然和人為因素作用下的演替逆向退化性牧、耕地減少，沙漠?dāng)U大

4）按演替的過程分節(jié)律性演替和非節(jié)律性演替節(jié)律性演替：又稱周期性演替，是一種正常進(jìn)行的土地類型的演替過程。比如亞高山暗棕壤云杉林土地類型，在云杉被伐掉后，一般會長出松林等，這種松林環(huán)境又特別適宜與云杉林的出現(xiàn)。那么土地類型經(jīng)過一定周期的發(fā)展又回到了原先的狀態(tài)。這就是所謂的節(jié)律性演替。

非節(jié)律性演替：即非周期性演替。例如由于人類的經(jīng)濟(jì)活動或自然災(zāi)害引起的災(zāi)難性土地類型的演替，它可能引起土地類型的形態(tài)和屬性產(chǎn)生徹底的變化或土地自然生產(chǎn)力的完全喪失。象常說的滄海桑田就屬于這種情況。

三、土地類型演替的研究方法定位觀測和實驗的方法進(jìn)行定量、半定量研究和分析；宏觀分析法：怎樣演替；為什么這樣演替；演替如何調(diào)控（封山育林等）

研究案例：秦其明于晉西與晉西北地區(qū)（p60-63）

宏觀分析法步驟：

1）對各類土地類型演替的影響因素進(jìn)行分析，包括自然因素和人為因素，大致可以了解土地類型演替的成因。

2）進(jìn)行土地類型演替過程或機(jī)制的研究，分別對不同土地類型的演替過程、演替方向、演替系列及演替特點等進(jìn)行分析，這是土地類型演替研究的核心內(nèi)容。

3）根據(jù)上兩步的研究成果，對土地類型演替進(jìn)行調(diào)控。這是指為了實現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，根據(jù)土地類型演替規(guī)律，合理改造利用土地，并根據(jù)土地利用的信息反饋，定向控制土地類型演替的方向，使之向著有利于實現(xiàn)土地生態(tài)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、土地可持續(xù)發(fā)展演化。這是土地類型演替研究的目的。關(guān)于土地類型演替模式的表示，劉胤漢提出了一種簡便而又直觀的方法，即在實地調(diào)查和研究的基礎(chǔ)上，建立表示土地類型演替過程的框圖模式。如內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗北部風(fēng)沙區(qū)的演替模式（P60圖3－7）。該區(qū)主要是流動沙丘和固定、半固定沙丘之間的演替。影響因素：1、自然因素：風(fēng)沙化、土壤潛育化和鹽堿化等。2、人為因素：砍伐林灌和過度放牧，濫墾草地引起的土地沙化和草場退化等。另一方面，體現(xiàn)在種樹種灌草防風(fēng)固沙和治理鹽堿等?，F(xiàn)代黃河三角洲植被的演替模式黃河三角洲東部自然保護(hù)區(qū)土地類型演替為兩條演替系列：其一是鹽生植被演替系列，其二是草甸濕生化植被演替系列。

黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)植被類型分布結(jié)構(gòu)圖案例：秦其明于晉西與晉西北地區(qū)（P60-63）秦其明在晉西與晉西北地區(qū)的研究工作。該區(qū)位于呂梁山分水嶺至黃河中游峽谷之間，大部分屬于黃土高原。第一步，進(jìn)行土地類型演替影響因素分析。1）地貌在該區(qū)土地類型演替中起著主導(dǎo)作用。研究區(qū)在構(gòu)造地貌的控制下，自南向北高度逐漸增大，而黃河中游峽谷向東至呂梁山脈分水嶺地形逐漸增高。地貌形成的“分配效應(yīng)”以不同組合形式和形態(tài)特征對土地系統(tǒng)中的能量和物質(zhì)進(jìn)行再分配，以致控制土地分異及土地類型演替的方向和速率。2）地表組成物質(zhì)對土地類型的演替有深刻的影響。該區(qū)大部分被堆積的黃土和次生黃土所覆蓋，在現(xiàn)代流水作用和重力侵蝕作用下，因水土流失造成大量物質(zhì)輸出土地系統(tǒng)，因此加快了土地類型演替的速率；同時，沙黃土帶和黃土帶的黃土物質(zhì)特性和物理特性的差異，形成了不同的現(xiàn)代地理過程，誘發(fā)了不同方向的土地類型演替。紫金山以南，以水土流失為主，栗褐土殘塬地向黃綿土梁峁地演化；紫金山以北，風(fēng)蝕過程加強(qiáng)或者風(fēng)蝕、水蝕過程并重，淡栗鈣土峁地向風(fēng)沙峁地演化。因此，此區(qū)地表組成物質(zhì)對土地類型的演替速率和方向有著深刻的影響。3）人類活動對土地類型演替有明顯的作用。一是濫墾、濫伐和濫牧，破壞了地表植被和土體結(jié)構(gòu)，土體生產(chǎn)力下降，從而加快了土地類型的演替；二是誘發(fā)作用。濫墾誘發(fā)了以土地沙化為特征的土地類型演替；三是人類有目標(biāo)的采取各種生物措施和工程措施，調(diào)節(jié)和控制土地類型演替速率，在這些地方，客觀上延緩了土地類型的退化性演替，促進(jìn)了土地類型的進(jìn)化性演替。第二步，是研究和闡明土地類型的演替過程。具體內(nèi)容是分析土地類型演替機(jī)理、演替系列及演替原因。晉西與晉西北地區(qū)土地類型復(fù)雜多樣，按其發(fā)生的聯(lián)系性和分布地段的共軛性歸并為三種組合類型。1）塬梁峁土地類型演替系列指在晉西與晉西北黃土丘陵溝壑區(qū)和晉西南黃土高原溝壑區(qū)，在土地內(nèi)部的自然地理過程（如流水侵蝕過程）及人類改造自然的活動兩者共同作用下，所形成的塬梁峁土地類型演替過程。

塬梁峁黃土高原上溝谷密布，地表破碎，山不像山，梁不成梁。山頂平闊的高地叫塬，長條狀的丘陵稱梁，被溝谷分割的圓型土丘為峁。

黃土塬：在古盆地基礎(chǔ)上，由厚層黃土組成、面積較大的臺地。黃土塬頂面平坦，侵蝕作用微弱，是良好的耕作地區(qū)。塬周被溝谷環(huán)繞，流水及邊坡重力侵蝕作用強(qiáng)烈，塬邊參差不齊。塬面保存好，比較完整、平坦，塬面坡度是一般在8°以下的稱為平坦黃土塬。塬面被溝谷分割、殘蝕，比較破碎，塬面傾斜明顯的稱為傾斜黃土塬。

黃土梁：我國西北黃土地區(qū)條狀延伸的嶺岡。有的由黃土塬經(jīng)侵蝕分割而成；有的在黃土堆積前即為條狀延伸的嶺岡，黃土堆積后，仍具有嶺岡起伏形態(tài)。頂面比較平緩，兩側(cè)為溝谷和沖溝所切割。黃土峁：我國西北黃土地區(qū)的一種黃土丘陵，呈穹狀和饅頭狀的黃土丘陵。頂面多渾圓，斜坡較陡，可達(dá)15°～25°。平面呈圓形或橢圓形。多連續(xù)分布。按其相對高度分為低黃土峁（高度一般小于100米），高黃土峁（高度大于100米）。源梁峁土地類型演替規(guī)律是：褐土旱作殘塬地與栗鈣土旱作殘塬地在流水侵蝕作用下形成黃綿土旱作殘塬地，近一步變成草灌黃綿土塬坡地；栗褐土旱作寬平梁地受土壤侵蝕與人類活動雙重影響，形成栗褐土旱作窄斜梁地，進(jìn)而演替成黃綿土窄斜梁地，棄耕撂荒后成為黃綿土草灌窄斜梁地；栗褐土旱作峁地和間荒峁梁地，在土壤侵蝕和不合理利用下，演替為黃綿土草灌峁地和黃綿土覆草山地峁地；晉西北的風(fēng)沙土草叢緩平梁地，在人類不合理利用下形成風(fēng)沙土旱作長梁地，進(jìn)一步演替成為風(fēng)沙土間荒梁地，直至形成雛形沙丘。

2）平地臺地土地類型演替系列主要分布在晉西北神池與五寨的山地向黃土丘陵溝壑區(qū)過渡地帶，基本的地貌類型是黃土臺地和黃土傾斜平地。風(fēng)蝕水蝕過程加劇，是傾斜平地和黃土臺地發(fā)生干草地向農(nóng)田再向沙丘的演替；在河流溯源侵蝕與流水的切割下，傾斜平地和黃土臺地的土地類型則向黃土源梁峁和溝谷地土地類型演替系列轉(zhuǎn)化；近年來，隨著對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視，造林、種草以及調(diào)整農(nóng)林牧用地結(jié)構(gòu)，土地生態(tài)條件的改善促使部分土地呈現(xiàn)由沙丘或疏草臺地向草原臺地的演替。(P62圖3－9)

3）山地土地類型演替主要是在呂梁山分水嶺西側(cè)，其土地類型演替主要是通過植物群落和土壤類型的變化表現(xiàn)出來。

縱向：演替規(guī)律是亞高山地中山地低山地

丘陵地；

橫向：基巖亞高山、基巖中山、基巖低山和土石低山，各有兩個不同的演替系列。

以基巖中山為例,

其進(jìn)化性演替為：粗骨土草叢中山地棕壤草灌中山地棕壤灌叢中山地棕壤針葉林中山地；其退化性演替過程：棕壤針葉林中山地棕壤灌叢中山地棕壤草灌中山地粗骨土草叢中山地。

第三步，是進(jìn)行土地類型演替的調(diào)控對土地結(jié)構(gòu)演替的研究的主要目的就是是土地類型向進(jìn)化性演替方向發(fā)展，保證土地的可持續(xù)發(fā)展。1）黃土塬梁峁地演替的調(diào)控途徑按小流域進(jìn)行綜合治理，采取生物措施和工程措施（如打壩修溝）相結(jié)合的途徑促使土地退化性演替發(fā)生逆轉(zhuǎn)；塬地，實行園田林網(wǎng)化，精耕細(xì)作，改土培肥。以林草鑲邊，草灌護(hù)坡，布設(shè)插柳谷坊，控制溝頭前進(jìn)和溝谷擴(kuò)張；黃土梁峁地，擴(kuò)大植被覆蓋，大力營造灌木林和多年生牧草。

2）黃土臺地和傾斜平地演替的調(diào)控途徑大部分已開墾為農(nóng)田，應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)田基本建設(shè)，引水灌溉，精耕細(xì)作。將沙化臺丘地和風(fēng)沙土臺地退耕還牧。采用飛播牧草和人工種草灌方法加快棄耕地向牧草地的進(jìn)化性演替速率。

3）山地土地類型演替的調(diào)控途徑山地土地類型演替的調(diào)控途徑，一是積極更新闊葉雜木林，營造華北落葉松，擴(kuò)大森林覆蓋率。在遠(yuǎn)山積極營造水源涵養(yǎng)林，近低山則加速種植草被和灌叢，促進(jìn)土地類型的進(jìn)化性演替；二是在森林嚴(yán)重被毀地區(qū)實施封山育林，促使植被自然繁衍，逐步恢復(fù)土地生態(tài)功能，使土地類型演替向正向、進(jìn)化性發(fā)展。第三節(jié)土地類型結(jié)構(gòu)與演替研究的意義一、土地類型結(jié)構(gòu)與大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局一個地區(qū)的的大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成，即農(nóng)、林、牧、副、漁等生產(chǎn)構(gòu)成，主要取決于以下兩個條件：區(qū)域的水熱條件：水熱條件決定了大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成的方向，包括最適宜發(fā)展的作物組合，最適宜飼養(yǎng)的牲畜種類及其品種組合等等。也就是說，一定的水熱條件下總有其最適宜發(fā)展的作物或林木、牲畜種類。土地類型結(jié)構(gòu)：土地類型結(jié)構(gòu)使由水熱條件決定了的大農(nóng)業(yè)生成構(gòu)成方向更加具體化。在相同的水熱條件下一般存在多種不同的土地類型，而不同的土地類型適宜于不同的生產(chǎn)門類。水熱條件和土地類型結(jié)構(gòu)兩者結(jié)合起來，可以科學(xué)、合理地確定一個地區(qū)具體的大農(nóng)業(yè)構(gòu)成。一般說來，平原地區(qū)土地類型結(jié)構(gòu)比較單一，常形成比較集中的專門化生產(chǎn)；而在地貌變化較大的丘陵山區(qū)，土地類型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不易形成集中優(yōu)勢，可進(jìn)行具有一定農(nóng)業(yè)構(gòu)成的專門化趨勢的綜合發(fā)展，或采取綜合發(fā)展的集約多元化發(fā)展。土地類型結(jié)構(gòu)對大農(nóng)業(yè)各門類的內(nèi)部構(gòu)成也有一定影響。如，適于耕作業(yè)的土地類型的面積比例較大，耕作業(yè)在大農(nóng)業(yè)構(gòu)成中的比重也大；適于牧業(yè)的土地類型面積比較較大，牧業(yè)生產(chǎn)在大農(nóng)業(yè)構(gòu)成中的比例也就越大等等。

土地結(jié)構(gòu)對土地利用方式、作物和牲畜種類、農(nóng)田水利措施和田間工程種類、農(nóng)業(yè)機(jī)械配套等也有一定的制約和影響。

基于以上原因，在區(qū)域水熱條件基礎(chǔ)上，根據(jù)其土地類型結(jié)構(gòu)，合理確定當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)發(fā)展方向，并采取與之相適應(yīng)的利用、改造和保護(hù)措施，將會大大促進(jìn)該區(qū)生產(chǎn)建設(shè)的生態(tài)保護(hù)。

例子：陜西的北部本區(qū)屬森林草原地帶，地貌上則屬于黃土丘陵溝壑區(qū)。從水熱條件看，本區(qū)農(nóng)林牧業(yè)都有發(fā)展條件，也有限制因素。從土地類型上看，該區(qū)具有“一川、二溝、三坡、四峁梁”的土地類型結(jié)構(gòu)特點。其中“川”地宜農(nóng)，但須有一定的田間工程措施，防治水土流失；“坡”地和“峁梁”地目前水土流失已較嚴(yán)重，如果開墾耕種，勢必導(dǎo)致更嚴(yán)重的水土流失?？梢姡搮^(qū)的土地類型結(jié)構(gòu)中適于農(nóng)業(yè)的少，適于種植牧草地的坡丘地較多，部分還適于造林。因此陜西北部地區(qū)的生產(chǎn)建設(shè)方向應(yīng)該以牧為主，農(nóng)林牧綜合發(fā)展。

二、土地類型結(jié)構(gòu)和演替與土地生態(tài)設(shè)計

(一）土地生態(tài)設(shè)計的含義1）概念

在研究土地類型結(jié)構(gòu)和演替規(guī)律的基礎(chǔ)上，根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)原理，從促進(jìn)土地向正向演替的角度出發(fā)，建立由人工調(diào)控的自然、社會和經(jīng)濟(jì)復(fù)合的土地生態(tài)系統(tǒng)，并在其運轉(zhuǎn)過程中使自然結(jié)構(gòu)、社會結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)相互促進(jìn)，從而可以合理地不斷從土地取得更多的物質(zhì)財富。

2）起源土地生態(tài)設(shè)計就是景觀生態(tài)設(shè)計的核心內(nèi)容，它運用的就是景觀生態(tài)設(shè)計的原理和方法。景觀生態(tài)學(xué)的研究非常重視景觀生態(tài)建設(shè)。前捷克斯洛伐克科學(xué)院實驗生物和生態(tài)研究所曾從土地生態(tài)評價入手，進(jìn)行景觀生態(tài)建設(shè)和景觀生態(tài)規(guī)劃；前東德德累斯頓工業(yè)大學(xué)E.納夫也曾明確提出：“生態(tài)學(xué)必須向生態(tài)設(shè)計發(fā)展”；荷蘭自然管理研究所馮.萊文發(fā)表了《從生態(tài)系統(tǒng)到生態(tài)設(shè)計》的論文，對生態(tài)設(shè)計的原理和方法進(jìn)行了闡述。

3）做法在進(jìn)行土地生態(tài)設(shè)計之前，首要的任務(wù)是，要將土地的自然結(jié)構(gòu)與現(xiàn)狀、土地利用結(jié)構(gòu)加以比較和分析，目的在于查明土地的現(xiàn)狀利用結(jié)構(gòu)是否合理，借以總結(jié)經(jīng)驗，找出弊端。找準(zhǔn)問題后，在土地生態(tài)設(shè)計中明確目的，擬準(zhǔn)戰(zhàn)略方針和提出正確的措施。

(二）土地生態(tài)設(shè)計幾個例子1)1998年，劉黎明在黃土高原持續(xù)土地利用設(shè)計模式中指出：土地系統(tǒng)生態(tài)設(shè)計是在土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式的前提下，根據(jù)不同作物的生態(tài)適宜性特點，按照一定的原則，合理設(shè)計各土地利用方式的時空組合形式，實現(xiàn)土地利用空間面積分配，主要包括：①土地利用鑲嵌模式；②不同間輪作方式。農(nóng)業(yè)∶林業(yè)∶牧業(yè)=1.00∶1.13∶0.912)中國科學(xué)院地理所的劉彥隨研究案例中國科學(xué)院地理所的劉彥隨于1999、2000年以陜西秦嶺山地為例,進(jìn)行了土地類型的結(jié)構(gòu)分析,根據(jù)山地類型結(jié)構(gòu)格局的空間層次性、結(jié)構(gòu)多級性和功能多元性的特點,提出了不同空間尺度下山地土地利用配置的模式及其優(yōu)化利用方案。(1)山地土地類型的分異具有時空特殊性。在空間尺度上,隨著海拔高度的變化,產(chǎn)生土地類型群聚體的垂直分異,從而引起土地類型結(jié)構(gòu)格局的帶層性系列變化;在時間序列上,由于自然環(huán)境的持續(xù)變化和人類經(jīng)濟(jì)活動的顯著影響,形成土地類型互逆性演替序列。時空特殊性為山地土地利用的動態(tài)優(yōu)化配置提供了理論基礎(chǔ)。

(2)通過土地類型結(jié)構(gòu)格局分析可以揭示區(qū)域土地類型結(jié)構(gòu)與功能的異質(zhì)性和有序性,為山地土地利用配置模式的設(shè)計提供重要依據(jù)。

(3)山地土地利用優(yōu)化配置,遵循景觀生態(tài)學(xué)原理和可持續(xù)發(fā)展準(zhǔn)則,其模式是對山地土地利用結(jié)構(gòu)特征和功能屬性的抽象概括。在空間尺度上,可包括宏觀地域模式、中觀產(chǎn)業(yè)模式和微觀經(jīng)營模式。土地利用優(yōu)化配置方案是優(yōu)化配置模式的具體化和綜合反映,主要是依據(jù)各種土地類型的適宜性,著眼于中觀尺度產(chǎn)業(yè)用地結(jié)構(gòu)與布局的優(yōu)化,對農(nóng)林牧各業(yè)現(xiàn)狀利用的方式進(jìn)行合理調(diào)整,同時,強(qiáng)調(diào)微觀土地經(jīng)營方式的優(yōu)化設(shè)計,因此在土地利用實踐中具有較好的適用性與可操作性。優(yōu)化配置模式秦嶺山地的生態(tài)環(huán)境脆弱且地域差異明顯,考慮山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中生態(tài)持續(xù)性的重要性,其宏觀配置模式,應(yīng)突出山區(qū)環(huán)境持續(xù)性與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地域差異性,立足不同垂直帶層土地生態(tài)適宜性,科學(xué)設(shè)計山地資源的立體專業(yè)化利用與保護(hù)的地域格局;中觀配置模式,主要著眼于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的空間布局與調(diào)整,通過土地利用結(jié)構(gòu)格局分析,將現(xiàn)狀土地利用適宜性與土地類型的適應(yīng)性匹配狀況,同進(jìn)行土地利用系統(tǒng)的改造決策有機(jī)地結(jié)合起來,走生態(tài)基地型和集約專業(yè)化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路;微觀配置模式,側(cè)重于具體土地利用方式的優(yōu)化設(shè)計,強(qiáng)調(diào)可操作性。主要目的是在農(nóng)林牧各業(yè)內(nèi)部因時因地制宜地設(shè)計多熟制作物種植、市場型林特生產(chǎn)、生態(tài)林草防護(hù)與適度開發(fā)利用等模式。模式主要依據(jù)土地類型適宜性評價結(jié)果,對每一種土地類型的現(xiàn)狀利用方式與其適宜性進(jìn)行匹配分析,鑒定出不宜利用的類型及其適宜利用的調(diào)整方向,從而提出面向山地產(chǎn)業(yè)用地結(jié)構(gòu)與布局優(yōu)化的動態(tài)方案。該方案以土地類型進(jìn)化性演替為前提,以適宜性為依據(jù),強(qiáng)調(diào)山地開發(fā)利用的生態(tài)適應(yīng)性及其多種經(jīng)營的經(jīng)濟(jì)特殊性,保證基本口糧田,優(yōu)先安排林用地,大力發(fā)展林牧果業(yè)?？紤]到山地環(huán)境脆弱性和水土流失等自然災(zāi)害的嚴(yán)重性,陡坡地逐步實行退耕還林還牧,即在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上使林地、牧草地分別增加614.78km2和130.09km2,林牧業(yè)復(fù)合用地面積增加182.72km2,農(nóng)林混合用地減少243.22km2,未利用地適度還林草28km2。在海拔高度1000～1300m的低山地,農(nóng)林牧用地交錯布局,例如,褐土低山坡耕地目前為農(nóng)林混作用地。雖然此高度已是耕作業(yè)一年一熟的臨界適宜區(qū),但考慮到山區(qū)人均糧食消費的巨大壓力,在5～10年內(nèi)尚可部分用于糧食生產(chǎn),然而著眼于長遠(yuǎn)生態(tài)目標(biāo),應(yīng)逐步向林用地轉(zhuǎn)換。此外,優(yōu)化配置方案的落實還重視對微觀土地經(jīng)營方式的優(yōu)化設(shè)計。例如,在不同的垂直帶層或不同地段,通過實施糧、林(經(jīng)果林)間作和林草復(fù)合等形式,逐步實現(xiàn)基地布局、專業(yè)化生產(chǎn),提高土地利用的效率和效益,以促進(jìn)山區(qū)自然、經(jīng)濟(jì)和社會的協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展。針對三峽庫區(qū)自然與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點及其生態(tài)環(huán)境

建設(shè)的總體要求，土地生態(tài)設(shè)計包括3個層次：

即要素調(diào)控設(shè)計、地段生態(tài)設(shè)計和系統(tǒng)模式設(shè)計。對典型生態(tài)樣地生態(tài)要素調(diào)控從土肥條件、生物

種類、生態(tài)目標(biāo)等自然生態(tài)要素和投入水平、政策引導(dǎo)、

戰(zhàn)略決策等社會經(jīng)濟(jì)要素的調(diào)控入手，尋求多種生態(tài)

要素的最佳組合方式。如土肥控制要點：土地整理、

修田興水、耕翻、灌溉與排水；施肥、殺蟲滅草與改良

土壤；平衡施肥技術(shù)。途徑與措施是落實土地規(guī)劃與建設(shè)基本

農(nóng)田；坡改田；測土施肥。地段生態(tài)設(shè)計是根據(jù)土地適宜性和產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，劃出一定區(qū)位空間內(nèi)占據(jù)優(yōu)勢的人工生態(tài)樣地，在質(zhì)量、功能及其樣地間組合的合理結(jié)構(gòu)和布局過程。其對象是具有不同形態(tài)格局的土地單元（地段），為特定區(qū)域產(chǎn)業(yè)用地模式設(shè)計服務(wù)。如高效生態(tài)農(nóng)業(yè)示范區(qū)、園藝種植區(qū)、庭院周邊土地利用配置。土地系統(tǒng)模式設(shè)計著眼于宏觀區(qū)域，以各層次生態(tài)設(shè)計為基礎(chǔ)，通過對土地利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征和功能屬性的抽象概括與描述，來揭示土地系統(tǒng)的區(qū)域性、整體性及其內(nèi)在聯(lián)系性。分為宏觀、中觀與微觀等3個層次.土地利用優(yōu)化配置：根據(jù)近10年來各類用地單位面積效益的統(tǒng)計與調(diào)查數(shù)據(jù)，并進(jìn)行變化的數(shù)理分析和模擬預(yù)測，得出平均的價值向量。據(jù)此，構(gòu)建了如下的目標(biāo)函數(shù):S(X)=5685X1＋8742X2＋225X3＋6645X4＋2468500X5＋98240X6＋3615420X7＋55400X8＋62000X9＋1935X10＋X11S(X)反映的是滿足生態(tài)環(huán)境建設(shè)、耕地保護(hù)和勞動力就業(yè)等約束條件下的經(jīng)濟(jì)總量最大化目標(biāo)。

X1——X11為優(yōu)化后的面積。

通過Mathematical4.0軟件運行求解，得出各類用地優(yōu)化配置結(jié)果(下表).

用地類型現(xiàn)狀利用優(yōu)化結(jié)果增減(%)面積(hm2)所占比例(%)面積(hm2)所占比例(%)X1耕地148512926.8283458715.07-11.75X2園地127136.52.303129705.653.35X3林地2336689.242.19299068654.011.81X4牧草地101943.21.84129727.62.340.50X5城鎮(zhèn)用地24865.50.45251220.460.01X6農(nóng)村用地218489.43.952095763.78-0.17X7工礦用地20167.50.36275620.500.14X8特殊用地2498.70.053462.70.060.01X9交通用地57980.61.0562452.41.130.08X10水域189687.83.432577834.651.22X11未用地973719.917.56684378.612.36-5.20

合計5538307.31005538307.31000.0吉林省中西部的沙地是溫帶亞濕潤地區(qū)的沙地.有三個自然特點:(1)沙地上的水分條件比平地優(yōu)越降水比較少,降水降落在持水量低滲水性高的沙地,大部分形成壤中水而極少形成地表徑流.在加上沙地毛管水微弱,土壤蒸發(fā)耗水量少,所以亞濕潤地區(qū)的沙地比平地更為濕潤.沙地上適于造林,草地適于種草.(2)沙地形態(tài)多樣,異質(zhì)性強(qiáng),為多種利用提供了基礎(chǔ).(3)沙地上平地多,這些沙平地是沙地水、肥較好的地帶,開發(fā)潛力比較大.3)東北師范大學(xué)景貴和教授吉林省中西部沙地研究案例對沙地資源利用存在的問題分析(1)自然生產(chǎn)潛力得不到充分發(fā)揮沙地上種植旱作,由于廣種薄收,莖稈加籽粒的年產(chǎn)量僅為1.5-3T/hm2.a.遠(yuǎn)低于10-15T/hm2.a的生產(chǎn)潛力;沙地上的草地,多是耕地撂荒后形成的,不僅草產(chǎn)量低,而且草質(zhì)差.(2)沙地上農(nóng)林爭地、農(nóng)牧爭地的矛盾一直得不到解決農(nóng)民在沙地上開墾種田,畜牧部門主張種草,林業(yè)部門主張造林,結(jié)果是除了一部分沙地成功地營造了人工林外,更多的是廣種薄收的旱田、輪耕地及撂荒地.(3)沙化面積逐漸擴(kuò)大26年中,沙地面積增加了20.4%,平均每年增長0.78%.景貴和根據(jù)沙地的自然特點及對沙地資源利用狀況,設(shè)計了以下幾種比較合理的土地利用模式:

(1)網(wǎng)格狀林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模式針對大沙垅頂部平地及大的沙丘間平地.合理的建設(shè)方案是建成網(wǎng)格狀林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),可保證達(dá)到以林護(hù)田、以牧養(yǎng)農(nóng)、以農(nóng)促牧,是農(nóng)林牧相互促進(jìn)各得其所的目的(P66圖3-10).

(2)平行結(jié)構(gòu)林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模式針對沙垅邊緣與甸子地交界處的長條形的沙緣沙平地.在沙垅頂部沙平地與沙垅斜坡交錯帶布設(shè)林帶,保護(hù)農(nóng)田.形成平行結(jié)構(gòu)林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模式(P67圖3-11).(3)鑲嵌式結(jié)構(gòu)林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模式針對孤立分散的小沙丘與丘間沙平地交錯地帶.采取鑲嵌式結(jié)構(gòu)建立林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),因地制宜地充分利用自然資源(P68圖3-12).(4)島狀森林生態(tài)系統(tǒng)模式針對吉林省中西部沙地集中分布區(qū)的東部邊緣和北部邊緣的孤立沙丘.可以按等高種植方式,建立白城楊-沙棘人工群落,采取喬木與灌木登高間作的形式,使沙丘迅速變成森林島(P69圖3-13).(5)林草田、麻稻葦復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)模式

吉林中西部的沙地,許多地方是閉流區(qū),無排水出口。選擇既有經(jīng)濟(jì)價值又能迅速省長的植物品種,在沙垅上建立林草田復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),在常洼地可以種植水稻、紅麻和蘆葦?shù)茸魑?充分利用自然資源.

三土地類型結(jié)構(gòu)與自然區(qū)劃(一）自然區(qū)劃概念與意義自然區(qū)劃是