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土地类型研究的意义功能与学科发展方向

第29卷　第4期

2010年4月地　　理　　研　　究GEOGRAPHICAL　RESEARCHVol129,No14Apr1,2010　　收稿日期:

2009212215;修订日期:

2010202224

　　基金项目:

国家自然科学基金资助（40971063

　　作者简介:

申元村（19412,男,广东省兴宁市人,研究员。

主要从事综合自然地理研究。

现或曾担任中国地理

学会自然地理专业委员会副主任、中国治沙暨沙业学会常务理事以及中国自然资源学会土地资源专业

委员会、干旱区专业委员会、资源工程专业委员会副主任。

E2mail:

shenyc@igsnrr1ac1cn

土地类型研究的意义、功能与学科发展方向

申元村

（中国科学院地理科学与资源研究所,摘要:

整体的环境特征。

对促

。

文章总结了土地类型研究的学术意义与

功能,、确立区域土地结构、进行生态研究

、、灾害成因和防灾减灾研究的基

础性学科,指出当前该学科存在的关键学术问题是

土地类型划分的基本分级体系不确定,各级土地类型划分指标体系未建立,遥感与多元数据

计算机制图与分类指标体系未实现技术连接;从学科发展方向着眼,当前应通过遥感、地理

信息系统与野外考察相结合,通过典型区解剖方法,确立土地类型基本分级体系,建立各级

类型划分指标,以及遥感与多元数据计算机制图与分类指标体系的技术连接,并对未来需要

研究的课题作了展望。

关键词:

综合自然地理;土地类型;研究意义;发展方向

文章编号:

100020585（20100420575209

1　土地类型研究在综合自然地理学中的地位与意义

111　土地类型在综合自然地理学中的地位

　　自然地理学是研究地理环境的成分及各成分之间物质、能量交换及其地域差异的科学[1]。

综合自然地理学侧重研究自然地理各组成成分、要素及其相互作用形成的自然综合体的综合整体特征、相互间的结构功能、物质迁移、能量转换、动态演变和地域分异规律[2]。

依研究对象的差异,它包括综合自然区划研究、土地类型研究和自然综合过程研究等几部分[3]。

综合自然区划研究的特点是按地域分异规律对地球表层进行区域系统的划分,划分出的地域单元是彼此不重复出现的;土地类型研究的特点是按地段分异规律进行类型系统的划分,划分出的类型单元在地表是可重复出现的;自然综合过程研究包括现代物理过程（热量水分平衡、化学过程（化学元素迁移与平衡、生物过程（生物地理群落与生态平衡和时间过程（古地理过程等。

现代地理过程的综合结果展现了自然地理环境的现代特征,古地理过程的综合结果是自然地理的古环境。

现代自然地理环境是古地理环境演替的结果与延续（图1。

三个研究方向中,土地类型研究被视为综合自然地理研究的基本对象,有的学者把它看作是综合自然地理学研究的核心[4,5]。

576　地　　理　　研　　究29卷112　土地类型及类型图研究意义与功能

　　土地类型是一个综合的科学概念,它是地球表面某一地段包括地质、地貌、气候、水文、土壤、动植物等全部自然地理要素在内相互作用形成的自然综合体,也包括过去和现代人类活动在内的对地理环境的作用,反映的是区域内的地段分异规律[5]。

对自然综合体进行类型的划分便是土地分类[4],是:

11211　,我国从20世纪50年代末至今,已经有7[6~8],上述区划都是从上而下进行的区域划分,、植被和土壤,解析的是大尺度地带性分异规律。

而对区划内的中小尺度分异规律,,区内类型的空间分布格局及面积数量,[9]。

土地类型研究与制图正好克服自然区划的弱点,其揭示的地理分异规律是中小尺度的地段分异规律,能够回答自然区划内部的环境单元组成、分布格局和面积数量结构,并可以通过土地结构的区域差异划分出不同的区域而进行自然区划,因而是开展自下而上自然区划最有效的途径,由此确定的自然区划界线清晰,并可提升自然区划的科学性和应用价值,可以说,土地类型研究与制图,是今后自然区划获得突破性进展的关键[4,8~15]

。

图1　自然地理综合研究树状图

Fig11　Treeoftheintegratedphysicalgeographystudy

11212　是确立地域结构的基本依据　区域研究一直是地理科学最基本的研究对象,核心是地域结构。

所谓地域结构是指区域内的成分构成、面积比例和质量对比关系及排列组合特征。

土地类型包含了自然地理各成分的构成关系和综合特征,因而土地类型结构处于地

　4期申元村:

土地类型研究的意义、功能与学科发展方向577　域结构研究的中心位置。

不论是自然区划区域还是经济区划区域,都是由区域内的自然成分或经济成分而构成的,研究区域内各构成成分的质量、数量、分布和变化,是地域结构研究的基本内容[11,16,17]。

地域结构之所以成为区域研究的核心,是因为其能回答研究区内研究对象的成分构成、本质和分异规律。

而掌握区域成分（要素的本质和分异规律是进行区域开发和设计区域可持续发展规划的依据和基础性工作。

区域的空间实体,反映区域内土地本底特征。

些土地类型构成,空间上如何分布,数量比,结构最基础工作[9,12,15,18]。

掌握了土地类型结构,、资源的、社会经济的家底[12],。

11213　　土地类型的基本特点是类型的综合性,。

以土地类型为单元进行生态研究,比单从地理要素（成分、土壤生态研究、植被生态研究、气象与气候生态研究、水文生态研究动物生态研究等更具有综合性、整体性,更能综合反映生态类型及其综合特征,具有比其他自然要素（成分更能反映环境特征全貌,更能揭示自然环境形成、分异、功能和演化规律,是人类认识环境类型综合整体特征和进行生态地理分区和进行生态设计的基础性学科[16,19~24]。

11214　是进行农林牧合理用地与用地结构调整的基础性学科,也是专项土地利用设计及新农村建设布局的基础性学科　土地是人类进行物质生产的对象,因地制宜进行农业生产是基本原则。

因地制宜的核心是对土地进行类型的划分,而后依据土地的生产属性对类型进行适宜性评价和开发利用[18,25]。

土地类型作为基础性学科,一直是因地制宜研究的基础和适宜性评价对象,是构建农林牧合理用地布局的科学依据[12,19,24,25,26]。

土地类型提供的各要素（成分的信息,能为其他专项土地利用[27,28,29]和社会经济活动用地设计提供依据,因而土地类型在农业用地结构调整、新农村建设用地布局等方面,具有比其他自然地理要素（成分更好的应用价值[25]。

11215　是灾害成因和防灾减灾研究的基础性学科　土地类型作为反映自然环境特征的基础性学科,包含了许多灾害发生机理的信息,如坡度是水土流失产生的信息,地貌成因和陡坡是滑坡、泥石流产生的信息,类型区位与地段特征的研究是旱涝发生机制的信息,土地干燥度和地表质地组成特征是分析风沙成因与危害的信息,土壤盐分及湿地类型是分析盐渍化发生的信息等等,均能揭示自然灾害的成因并能为防灾设计提供科学依据[21~23,30~34]。

11216　土地类型图的科学意义和价值　土地类型图是全面反映土地生态和资源特征的高度综合的专业图件[4]。

编制该图的意义在于:

能综合反映土地生态类型及其综合特征的空间格局,具有比其他自然要素（成分图件更能反映环境特征全貌,更能揭示自然环境形成、分异、功能和演化规律,是人类认识环境类型综合整体特征和进行生态地理分区的有效图件;该图是分析土地质量状况的基础图件,因而是进行农林牧合理用地空间布局和确定综合开发方向的科学依据,是确立区域合理用地结构的基础性图件;该图又是综合分析不利自然条件（如旱涝、风沙、盐、碱、水土流失产生机理与危害程度的基础图件,因而是制定沙漠化防治、水土流失、盐碱、滑坡、泥石流等灾害防治的基础资料[24,32]。

由土地类型图构建的土地空间信息库和属性数据库,可以为国家与地区开展环境—资源开发利用保护战略提供基本地理图件。

578

　地　　理　　研　　究29卷2　学科研究现状与存在问题

211　国内研究现状与亟待研究的科学问题

　　我国是世界上最早对土地类型进行调查与研究的国家。

据记载,远在2500年前的“周礼”一书,就把全国土地划分为五大类（山林、川泽、丘陵、坟衍,战国时代编写的《管子・地员篇》,

划分为三大类（平原、丘陵、山地,

早的全国性土地类型划分系统。

类型划分,并制成“土地册”,[4],对土地进行类型划分是我们民族的科学传统。

　　50年代末,在中国科学院自然区划工作委员会完（”后,依据自下而上论证自然区划和发展地理科学及国家经济建设的需要,尤其是发展农业的需要而促进了土地类型研究的快速发展。

20世纪80年代前,进行了理论、实践、方法的探索和人才的培养,地理学界分别在广东省鼎湖山、中山县,四川省马尔康王家寨沟,甘肃省嘉峪关,陕西省西安白麓塬,浙江省杭州近郊,内蒙古毛乌素,北京的怀柔进行大比例尺制图实践,以及我国荒漠地带,广东汕头专区,佛山专区,珠江三角洲,秦岭山地,呼伦贝尔,三江平原进行中比例尺制图实践[4,6,17]。

这一时期的主要进展是在地理学界统一了土地类型的学科定位和研究对象的确立,即:

土地类型是综合自然学的基础科学,研究对象是地球表层各自然地理要素综合作用形成的自然类型综合体,研究方法和制图上确立了综合分析法和制图综合法,为其后开展土地类型系统研究打下了良好基础。

　　20世纪70~80年代在国家制定的1978~1985年全国自然科学发展规划和全国基础科学发展规划中,要求全国编制1∶100万比例尺土地类型图,并得到国家自然科学基金委员会资助。

中国科学院地理研究所为主持单位,组成了由赵松乔任主编,全国46个科研、教学、管理部门、300余位专家参加的研究队伍,成立了1∶100万土地类型图编委会,开展了全国1∶100万土地类型图编研工作。

这一时期,土地类型研究与制图取得重大成果。

至1986年制定完成了“中国1∶100万土地类型图制图规范”;出版了8幅（按国际分幅1∶100万彩色土地类型图;审定、打样了14幅图[35]。

在中国1∶100万土地类型图编研任务的带动下,各省区开展了省区与重点地区不同比例尺土地类型图的编制[6]。

这一时期的主要进展是∶土地类型的理论走向成熟,遥感新技术得到普遍应用,在农业区划、农林牧合理用地布局与土地利用结构调整、水利建设、土地规划、区域规划中发挥了重要作用[3,5,6,10]。

队伍建设上锻炼出了一大批综合自然地理专家。

人才培养上培养了大量硕士、博士学位研究生。

存在问题是:

①只在1∶100万土地类型图尺度上进行了土地类型的分类与制图规范的实践,未进行其下分级的规范研究,未进行按分级体系为对象的类型划分,高级土地类型的分类单位与中级类型的分类单位及中级与低级类型的分类单位之间未建立起与比例尺相关联的匹配关系。

个别案例虽进行过土地系列制图的探讨,如刘胤汉的陕北延安黄土丘陵区土地系列制图研究[36],仅局限于按黄土地貌形态划分出6个等级,不具普遍性。

建立规范的土地类型分级与制图比例尺匹配关系,在理论上回答土地类型应分多少基本级才能表现区域内中小尺度分异规律,在实践上每一分级的类型与相应比例尺图件表现何种功能,服务对象如何确定?

仍然是至今为止阻碍土地类型深入和服

　4期申元村:

土地类型研究的意义、功能与学科发展方向579　务功能提高的障碍;②在土地类型分级指标体系研究方面,各级指标应突出选择何种成分（要素,各成分因子的选择精度,要素和因子的定性与定量指标如何界定等指标体系的建立,更是土地类型研究的薄弱环节;③遥感影像解译技术虽广泛得到应用,但遥感与制图中得到的多源数据在计算机上如何实现跨尺度制图与转换仍然没有解决。

利用计算机技术待解决的问题。

　　20世纪90年代至今,,并取得了重要进展,针对土地变化机制、“三北”防护林体系建设、、农田防护林布局、土地生态功能评价等方面成[23,27,32],法上对遥感制图与数字制图也进行了探索[27,37,38],、多元土地类型资料如何应用计算机技术去。

212　

　　国外土地类型研究从其发展历史来看,1931年是一个重要年份[40]。

依其学派,大致有原苏联的景观学派和澳英的土地系统学派。

原苏联景观学派,虽其学说传起于德国的地理学家S・帕萨格（Passarge,他从综合观点出发,1913年发表《景观学的基础》一书,在苏联得到了发展。

苏联地理学家П・С・贝尔格、B・B・道库恰耶夫、C・B・卡列尼克、П・Г・拉孟斯基、H・A・宋采夫、B・H・苏卡乔夫、A・T・伊萨钦科等以景观为述语,对景观进行了定义:

“所谓自然景观是指在地形形态的、一定的、有规律的、重复的综合体或群体”,还有“自然景观是这样的地区,在这里地形、气候、植被和土被的特征汇合为一个统一的、和谐的整体,典型地重复出现于地球上的一定地带内”。

可见,景观学派的这一学术思想体现了地理综合体的学术观点。

景观学派在分级体系上一般分为“三级”:

地方—限区—相。

在综合景观思想指导下,原苏联于20世纪70年代以“地方”为单位完成了1∶400万分之一的景观图,仍然没有完成类型分级体系及制图比例尺匹配的科学问题,不同级别的划分指标与指标体系同样也未建立。

与原苏联景观学派形成发展几乎同期,欧、英的土地系统学派也开始形成。

从土壤出发进行土地类型划分的支派有美国土壤地理学家J1O1微奇1930年发表的《土地的自然地理划分》专文,把土地定义为“自然土地类型由土壤类型和地形特征的各种组合所构成”的观点,强调地貌与土壤的综合特征。

在土地分级上,美国地理学家R・波纳1931年发表《区域调查和大英帝国农业资源估计的关系》专文,认为有必要把地球表面划分为具有一致特征的自然区域,并认为有三种大小不同等级的土地（地文区、单元区、单元点。

无疑这是美英最早进行土地类型分级的著作。

1935年,英国土壤学家G・米纳发表《分类与制图单位的建议,针对东非的土壤》专文,强调土壤与地形的密切关系,实际上是一个综合的土地概念,特点是提出了土地的制图概念。

从地貌学观点进行土地类型研究的早期科学家如英国伦敦大学教授S1W1伍德里治,1932年提出把平地和斜坡作为地形最小和最基本土地单位的观点,这一观点在英国牛津军事工程实验处（MEXE推动下进一步发展,并为澳、美、英等其它国家广泛采用[39]。

经过20世纪30年代的探索,土地类型是地表综合自然体的观点已经确立,并在分级上进行了探讨。

从20世纪40年代起,由于资源开发和社会经济发展需要,许多国家以土地类型为对象开展大规模土地调查,影响最大的是1946年澳大利亚成立联邦科学与工业研究组织,设立土地研究处,开展了全国以土地系统为单位的土地调查。

至

　580地　　　　　　理研究29卷20世纪70年代,完成澳大利亚全国770多万km2的土地调查[40]。

在此基础上,1953年地单元术语。

提出了土地的基本三级分类体系:

土地系统、土地单元、土地点的观点,但仍然未进行分级体系与制图比例尺的匹配研究。

目前除原苏联以外的西方国家都使用这些术语和基本分级体系[40]。

　　面对人口膨胀和土地利用的压力,国际上1968年成立了国际土地类型调查与制图委员会,全面推进土地类型调查与制图工作。

其他国家,如英国20世纪60年代设立国家级土地资源开发中心,采用土地单元这一级别,在非洲、亚洲、中南美国家开展土地调查,至20世纪80年代初,完成了100多万km2的土地类型制图[40];与此同时,墨西哥成立国家级土地委员会,完成了197万km2的1∶100万土地资源图;美国则利用地球资源卫星资料和计算机技术,完成了其国土面积930万km2的1/3的1∶万比例尺土地覆被与25土地利用图件;加拿大则于1976年成立生态土地分类委员会（CCELC,在局部地区开展土地类型制图工作[4];荷兰开展了1∶万全国土地类型填图;德国、英国等西欧国家1差不多都完成本国土地类型制图,欧洲1∶250万的土地类型图编制也已完成;而日本、印度、巴西等国家也相继开展了土地类型调查与制图工作[4]。

原苏联则采用地方这一级别完成了全境1∶万比例尺的景观制图工作。

400213　国内外土地类型研究面临的共同学术问题　　纵观世界各国的土地类型研究与制图实践,虽然原苏联将土地类型称为景观,澳、英等西方国家称土地系统,但研究对象均为地表自然综合体。

我国是将地表自然综合体称为土地类型最悠久的国家,“中国的综合自然地理学比欧美学派的土地系统研究和俄罗斯学[42派的景观学,具有更丰富的内涵,在科学和社会中起着更大的作用”]。

我国科学家因而一直采用土地类型术语。

　　纵上所述可知,国内外关于土地类型研究与制图依然存在突出的科学问题,归结起来有:

①土地类型的分级问题仍待实践,虽然从事土地类型研究的国内外科学家基本主张分为三级,但学术界并不统一,如英国的军事工程实验处（MEXE将土地分为7级,C1W1米彻尔1978年将土地分为10级（包括连续分级的三个自然区划级与7个土地类型级;此外分级的空间概念和制图比例尺的匹配看法也大相庭径。

如澳大利亚划分出的高级土地类型—土地系统的制图单元,制图面积大的类型可达数千km2、小的只有几十km2,制图比例尺的跨度达到1∶万～1∶25100万,显而易见,其制图精度太粗略;而二级土地类型—土地单元的制图比例尺却为1∶万到1∶15万[40],显然,一级与二级之12间精度间隔过大,尺度转换难于实现。

中国1∶万土地类型图编委会[35]也把土地类型100分为三级—土地类、土地型、土地组,只确立了1∶100万土地类型图土地类的指标,土地型和土地组的适用比例尺仍未进行试验而有待确定。

开展土地类型科学分级的研究,建立较为完备的分级体系,是土地类型科学急于解决的问题。

②土地类型各级划分指标各国差异很大。

景观学派着重从地貌形态成因与相应植被研究,命名以地貌类型与植被景观命名,指标只选到高级类型地方这一级,而且只限于俄罗斯局部区域;澳、英土地系统学派着重从土壤与地貌形态选择划分指标,土地系统级突出地貌为骨架去进行分类,土地单元级以土壤指标去进行类型的划分,土地系统级的地貌指标与土地单元级的土壤指标之间的匹配关系不明确;加拿大的生态土地学派强调按植被生态与地貌地段的关系去进行土地分级,但对各级土地的划分指标未进行定位,未建立起完整的土地分级划分指标体系,显[41C1S1克里斯琴等发表《KatherineDarwin地区的调查报告》],首次采用土地系统和土

　期4申元村:

土地类型研究的意义、功能与学科发展方向　581然,规范的土地分级体系与划分指标的确定在国内外仍然是普遍的薄弱环节。

3　当前及未来亟待研究的课题　　由于土地类型研究对象是地表自然综合体,揭示的是中小尺度的地理分异规律,涉及自然地理所有组成要素及其相互作用过程,应用领域广泛,因而是国家和区域可持续发展和区域开发研究的重要学科。

就学科发展和应用需求而言,当前和未来亟待研究的问题有如下方面。

311　当前亟待研究的课题　　虽然土地类型在为国民经济建设服务等方面发挥了重要作用,但在科学问题上仍然存在诸多问题,并会阻碍其功能的发挥。

31111　土地类型等级的划分与制图比例尺的匹配研究　土地类型主要反映一定地域内中小尺度地域分异规律,在科学上则要将土地分出不同的级别,在制图上则体现为比例尺的不同。

国内外在土地类型分级上虽普遍承认基本级别为三级,但仅仅停留在理论上,并没有经过实践论证。

土地类型级别究竟应该分为多少级,每一级相应制图比例尺是多大,是土地类型研究服务于科研需要和应用需求亟待解决的问题,应作为当前研究的基本内容。

应通过实践研究回答其分级体系以及每一级土地类型相应的适宜制图比例尺。

这方面亟待开展的工作是通过遥感解译并编制不同比例尺土地类型图来实现。

31112　土地类型等级划分指标体系的研究　土地类型反映的是地球表层自然综合体类型,体现的是综合整体特征,但选择指标上,不同部门与不同学者间差异很大。

应通过典型区不同级别土地类型与制图比例尺匹配研究,回答不同级别宜选择的主导成分（要素、表达精度,包括定量精度,构建形成完整的指标体系。

反映不同级别的土地类型指标由于地域空间不同和制图尺度要求不同会有很大差别,高级单位土地类型,如1∶100万土地类22（10km×,具有高度概括型图,图上1cm的面积在地域空间的实际面积为100km10km性,所选指标只能选取划分成分的高级单位,如地貌只能选大地貌,植被只能选群系