土地评价与规划第三章.ppt

土地评价与规划,第三章 土地类型的结构与演替,上一章我们讲了土地类型的概念，着重讲了土地分级以及土地分类的方法步骤，并叙述了土地分级、分类系统国内外发展简史。,我们在进行土地类型研究时不可避免的会遇到下列问题：（1）不同的土地类型有那些组合或重复方式；（2）形成这种组合或重复的原因；（3）土地类型的组合或重复会有什么样的变化；（4）这种自然的变化在我们进行土地利用时会有那些有利和不利的影响等等。,一 区域土地类型结构,（一）土地类型结构概念：土地类型结构，简称土地结构，是指在某一区域内，各种土地类型在质和量上的对比关系，以及它们组合而成的一定格局或图式。1 质的对比关系：区域内有哪些土地类型，它们的属性差异如何；2 量的对比关系：指每一种土地类型在该区域内所占的绝对和相对面积比例3 格局或图式：在一定区域范围内，同一级土地群体重复出现的组合关系，它既包括土地的空间结构格局或图式，也包括土地的质和量的对比关系。,一 区域土地类型结构,（二）土地类型结构的类别 土地结构包括土地要素组成结构、土地空间结合结构、土地演替结构、土地单位内部结构等不同类型。从科学、实用和简明的角度出发，我们将土地类型结构归纳为以下三类：空间结构 数量结构 演替结构,（二）土地类型结构的类别,1、空间结构：土地类型的空间结构，又称土地的空间组合结构，是指在某个区域内，各类土地的空间位置及彼此间组合而形成一定的格局或者图式。土地空间结构是所有土地结构类型中最直观表现的形式，它反映出土地类型群体关系在空间上的有序性。,（二）土地类型结构的类别,土地空间结构根据其内部土地类型的组合形式，可归纳为以下两大类：A 递变型组合 指各种土地类型的空间分布按一定方向和方位发生依次变化，构成一定的系列。如：丘陵或山地内部自下而上的层状组合；海积平原中沿海岸带的条带状组合等等。,（二）土地类型结构的类别,B 重复型组合 土地类型的空间分布不按一定的顺序更替，而是呈相间排列或斑块状等形式出现，构成重复、分散的复区（P37图32）。如：遭受冲沟切割的台地区，分布有浅凹地的草原等等。,（二）土地类型结构的类别,空间结构：在实际研究中，常用一些形象化的名称去对土地的空间结构进行描述和分类。比如梅成瑞在宁夏北部干旱区的研究中，根据土地类型的组合及地貌、土壤和水文条件的差异，在该区划分出四种土地结构：带状结构、环状结构、扇状结构和树枝状结构,（二）土地类型结构的类别,空间结构：梅成瑞宁夏分类 带状结构：分布于河套平原及清水河谷底。东起黄河，西至贺兰山麓，自东向西依次出现浅色草原土土质平原，中盐化和重盐化土质平原，轻盐化土质平原和灌淤熟化土平地，草原淡灰钙土土质平原和沙质平地，洪积沙砾戈壁等土地类型,（二）土地类型结构的类别,空间结构：梅成瑞宁夏分类 环状结构：封闭洼地及小型山体周围的典型土地结构，物质能量交换明显地具有由高向低转移的特征。例如兴仁堡盆地，周围低山丘陵区为丘陵半荒漠地，山麓为低盐淡灰钙土土质平地，它们成环行带状分布，盆地中心为盐湖,（二）土地类型结构的类别,空间结构：梅成瑞宁夏分类 扇状结构：见于贺兰山东麓沿断裂带构造线与平原交界处，地貌为100多个大小不一的洪积扇连接而成的洪积扇群,（二）土地类型结构的类别,空间结构：梅成瑞宁夏分类 树枝状结构：低山丘陵土地类型组合的典型特征，由丘陵和沟谷两种土地类型组合而成,（二）土地类型结构的类别,空间结构：应当注意的是：土地的空间结构往往随地而异，即具有明显的地域差异。一般来说，平原地区的土地空间结构往往不甚明显。在丘陵山区，由于受地形和水系切割的影响，土地空间结构则比较明显，常常可以根据地形和水系的排列形式加以识别和判断。,2、数量结构 土地类型的数量结构，是指在某个区域内包含哪些土地类型，它们各占多大面积比例。土地类型的数量结构实际上是指土地类型在质和量上的对比关系。确切地说，土地类型的数量结构是指同一级土地类型之间在数量方面的对比关系。在实际研究中，常常用一些指标来表示这种对比关系。,（二）土地类型结构的类别,（三）土地类型结构的定量分析指标1 数量指标（1）面积比 面积比是指各土地类型的面积占区域或样区的总面积的百分比。式中，Ki为某种土地类型的面积比；ai为该种土地类型的面积；A为区域或样区土地总面积。,一 区域土地类型结构,数量结构：（1）面积比 面积比适合于不同土地类型的图斑面积有明显差异的区域或样区。可用直方图表示，一目了然。,（三）土地类型结构的定量分析指标,（2）频率比 频率比是指各土地类型在区域或样区内的出现频率，也称为频度。式中，Pi为某个土地类型的出现频率；mi为某个土地类型在区内的图斑数目；n为区内各土地类型的图斑总数。频率比方法避免了烦琐的面积量算，比较简便和快捷，适合于不同土地类型的图斑面积相差不大的区域或样区。可用直方图表示。,（三）土地类型结构的定量分析指标,面积比和频率比可用直方图来表示,面积比和频率比的具体做法：1）在研究区的不同地域选取若干具有代表性的样区。为便于比较，各样区的面积要尽可能相等；2）在各样区内分别量测各土地类型的面积或者出现的图斑数；3）计算各土地类型的面积百分比或者出现的频率；4）将计算结果绘制成面积比或频率比的直方图，并对其进行分析。,（三）土地类型结构的定量分析指标,（3）分异度 分异度是指一个区域或样区内某种土地类型的面积与所有的土地类型平均面积之间的偏差率；分异度越大，土地类型的组合关系越复杂。,（三）土地类型结构的定量分析指标,（3）分异度（i1，2，n）式中，D为分异度；Pi为某种土地类型的面积；P为所有土地类型的平均面积；K为土地类型数。D值越大，表示区域内土地类型的组合关系越复杂。,（三）土地类型结构的定量分析指标,（4）多样性指数 多样性指数是指在一个区域或样区内土地类型的多样化程度。多样性指数是量度土地类型丰富性和复杂性的一项指标。,（三）土地类型结构的定量分析指标,（4）多样性指数 式中，H为多样性指数；Pi为土地类型i所占面积的比例；m为土地类型的数目。H值越大，表示区域内土地类型的多样性越大。,（三）土地类型结构的定量分析指标,（5）优势度 优势度表示一个区域或样区内一种或几种土地类型支配该区域或样区内的土地类型的程度，它与多样性指数成反比。对于土地类型数目相同的区域或样区，多样性指数越大，其优势度越小。,（三）土地类型结构的定量分析指标,（5）优势度 式中，D为土地类型的优势度；Hmax为最大多样性 指数（Hmaxln（m）。,（三）土地类型结构的定量分析指标,组成每种土地类型的图斑有大小之分，形状也不一致，它们与土地类型的结构也有一定的关系。一般来说，平坦地区的土地类型图斑面积较大，形状也比较规则；山地、丘陵区的土地类型图斑面积较小，形状也比较复杂。广义土地类型数量结构研究也包括土地类型图斑的大小和形状。也用一些指标来加以度量。比如平均面积、形状指数、分割度等等。,（三）土地类型结构的定量分析指标,2 土地类型图斑大小和形状研究指标 1）平均面积（i1，2，n）式中，P为某一种土地类型的平均面积；Pi为组成该土地类型的个体图斑面积;N为组成该土地类型的个体图斑数。,（三）土地类型结构的定量分析指标,2）形状指数式中，I为某种土地类型的某个图斑的形状指数；P为某种土地类型的某个图斑的周长；A为与该土地类型图斑等面积的圆的周长。一般来说I5.5，表示图斑形状极复杂。,（三）土地类型结构的定量分析指标,3）分割度 式中，KP为分割度；S为土地类型图斑的边长；A为土地类型图斑的面积；3.54为该图斑的面积与圆周长换算的系数。KP值越大，图斑的形状越不规则。,（三）土地类型结构的定量分析指标,一 区域土地类型结构,（四）土地结构与农业构成1 影响地区农业构成的因素：a 区域水热条件：决定了该区农业构成的基本方向。b 区域的土地结构：地区农业构成取决于当地的土地类型组合结构的特征。水热条件和土地类型结构两者结合起来，可以科学、合理地确定一个地区具体的大农业构成。,（四）土地结构与农业构成,2 土地结构对农业布局的影响 生产构成基本方向更加具体化：土地结构影响了当地的大农业各种内部构成,例子：陕西的北部 本区属森林草原地带，地貌上则属于黄土丘陵沟壑区。从水热条件看，本区农林牧业都有发展条件，也有限制因素。从土地类型上看，该区具有“一川、二沟、三坡、四峁梁”的土地类型结构特点。其中“川”地宜农，但须有一定的田间工程措施，防治水土流失；“坡”地和“峁梁”地目前水土流失已较严重，如果开垦耕种，势必导致更严重的水土流失。可见，该区的土地类型结构中适于农业的少，适于种植牧草地的坡丘地较多，部分还适于造林。因此陕西北部地区的生产建设方向应该以牧为主，农林牧综合发展。,第三章 土地类型的结构与演替,二 土地类型的演替（一）土地类型演替的概念是指在一定时段内，一种土地类型向另一种土地类型演变的过程，或一种土地类型被另一种土地类型所替代的过程。土地类型演替实质上就是土地类型发生发展的动态过程。发展变化观点：瞬间表现系统观点：本身结构与功能的自组织,（二）土地类型演替的类别 从不同的角度来看，土地类型演替的类别可以归纳如下。1）按演替性质分 时间演替：在同一地段，不同性质土地类型 沿时间序列有规律的更替；空间演替：沿一定方向各不同土地类型呈有规律更替,二 土地类型的演替,2）按演替的原因分 自然演替：土地类型在自然状态下的演替。比如黄褐土旱作丘陵地的自然演替。人为演替：指土地类型在受到人为因素干扰下发生的演替。,二 土地类型的演替,2）按演替的原因分 人为演替经常表现在三个方面：A 改变土地类型的要素结构。例如增加或者改善土地上的植被覆盖。B 增加或减少土地系统的物质和能量的输入与输出。例如人们有目的的、自觉的对土地进行施肥、灌溉和施加各种管理措施，促使农业土地类型向高功能类型演替。C 改变土地类型的环境条件和空间组合结构。例如毁林开荒，造成水土流失，土地类型向低功能类型演替。,二 土地类型的演替,3）按演替的方向分 正向演替：又称顺向演替或进化性演替，是指顺应自然规律和合理开发利用土地的前提下，土地类型向维持生态平衡方向发展的一种良性演化。逆向演替：又称退化性演替，是指不合理开发利用土地，导致土地类型向破坏生态平衡方向发展的一种退化性演替，表现为土地质量退化，土地结构与功能变得愈益简单，土地生产力逐渐下降。,二 土地类型的演替,4）按演替的过程分 节律性演替和非节律性演替 节律性演替：又称周期性演替，是一种正常进行的土地类型的演替过程。比如亚高山暗棕壤云杉林土地类型，在云杉被伐掉后，一般会长出松林等，这种松林环境又特别适宜与云杉林的出现。那么土地类型经过一定周期的发展又回到了原先的状态。这就是所谓的节律性演替。,二 土地类型的演替,4）按演替的过程分 节律性演替和非节律性演替 非节律性演替：即非周期性演替。例如由于人类的经济活动或自然灾害引起的灾难性土地类型的演替，它可能引起土地类型的形态和属性产生彻底的变化或土地自然生产力的完全丧失。象常说的沧海桑田就属于这种情况。,二 土地类型的演替,三 土地类型与土地资源类型的关系,（一）土地资源类型的概念性质或质量相对均一或利用现状潜力和适宜性相对一致，并占有一定空间位置的土地资源单元。（二）土地类型与土地资源类型的关系：土地类型以研究土地自然属性为主，而土地资源类型具有自然和经济的双重性。,四 土地生态规划设计,（一）概念是以土地利用方式为中心，以土地生态条件为基础，以土地生态适宜性和土地生态潜力为依据，结合当地经济社会发展规划及各部门发展要求，对土地利用结构和空间配置进行合理的安排和布局。,起源,土地生态设计就是景观生态设计的核心内容，它运用的就是景观生态设计的原理和方法。景观生态学的研究非常重视景观生态建设。前捷克斯洛伐克科学院实验生物和生态研究所曾从土地生态评价入手，进行景观生态建设和景观生态规划；前东德德累斯顿工业大学E.纳夫也曾明确提出：“生态学必须向生态设计发展”；荷兰自然管理研究所冯.莱文发表了从生态系统到生态设计的论文，对生态设计的原理和方法进行了阐述。,四 土地生态规划设计,（二）内容1 土地生态条件与社会经济条件2 土地利用现状分析 3 土地生态类型与土地生态评价4 土地生态规划设计方案的编制5 制定规划实施的措施,(三）土地生态设计几个例子 1)1998年，刘黎明在黄土高原持续土地利用设计模式中指出：土地系统生态设计是在土地利用结构优化模式的前提下，根据不同作物的生态适宜性特点，按照一定的原则，合理设计各土地利用方式的时空组合形式，实现土地利用空间面积分配，主要包括：土地利用镶嵌模式；不同间轮作方式。农业林业牧业=1.001.130.91,四 土地生态规划设计,(1)山地土地类型的分异具有时空特殊性。在空间尺度上,随着海拔高度的变化,产生土地类型群聚体的垂直分异,从而引起土地类型结构格局的带层性系列变化;在时间序列上,由于自然环境的持续变化和人类经济活动的显著影响,形成土地类型互逆性演替序列。时空特殊性为山地土地利用的动态优化配置提供了理论基础。(2)通过土地类型结构格局分析可以揭示区域土地类型结构与功能的异质性和有序性,为山地土地利用配置模式的设计提供重要依据。,2)中国科学院地理所的刘彦随研究案例 中国科学院地理所的刘彦随于1999、2000年以陕西秦岭山地为例,进行了土地类型的结构分析,根据山地类型结构格局的空间层次性、结构多级性和功能多元性的特点,提出了不同空间尺度下山地土地利用配置的模式及其优化利用方案。,2)中国科学院地理所的刘彦随研究案例,(3)山地土地利用优化配置,遵循景观生态学原理和可持续发展准则,其模式是对山地土地利用结构特征和功能属性的抽象概括。在空间尺度上,可包括宏观地域模式、中观产业模式和微观经营模式。土地利用优化配置方案是优化配置模式的具体化和综合反映,主要是依据各种土地类型的适宜性,着眼于中观尺度产业用地结构与布局的优化,对农林牧各业现状利用的方式进行合理调整,同时,强调微观土地经营方式的优化设计,因此在土地利用实践中具有较好的适用性与可操作性。,2)中国科学院地理所的刘彦随研究案例,优化配置模式 秦岭山地的生态环境脆弱且地域差异明显,考虑山区经济发展中生态持续性的重要性,其宏观配置模式,应突出山区环境持续性与经济发展的地域差异性,立足不同垂直带层土地生态适宜性,科学设计山地资源的立体专业化利用与保护的地域格局;中观配置模式,主要着眼于产业结构的空间布局与调整,通过土地利用结构格局分析,将现状土地利用适宜性与土地类型的适应性匹配状况,同进行土地利用系统的改造决策有机地结合起来,走生态基地型和集约专业化的产业发展道路;微观配置模式,侧重于具体土地利用方式的优化设计,强调可操作性。主要目的是在农林牧各业内部因时因地制宜地设计多熟制作物种植、市场型林特生产、生态林草防护与适度开发利用等模式。模式主要依据土地类型适宜性评价结果,对每一种土地类型的现状利用方式与其适宜性进行匹配分析,鉴定出不宜利用的类型及其适宜利用的调整方向,从而提出面向山地产业用地结构与布局优化的动态方案。,2)中国科学院地理所的刘彦随研究案例,该方案以土地类型进化性演替为前提,以适宜性为依据,强调山地开发利用的生态适应性及其多种经营的经济特殊性,保证基本口粮田,优先安排林用地,大力发展林牧果业。考虑到山地环境脆弱性和水土流失等自然灾害的严重性,陡坡地逐步实行退耕还林还牧,即在现状基础上使林地、牧草地分别增加 614.78km2和130.09km2,林牧业复合用地面积增加182.72km2,农林混合用地减少 243.22 km2,未利用地适度还林草28km2。在海拔高度10001300m的低山地,农林牧用地交错布局,例如,褐土低山坡耕地目前为农林混作用地。虽然此高度已是耕作业一年一熟的临界适宜区,但考虑到山区人均粮食消费的巨大压力,在510年内尚可部分用于粮食生产,然而着眼于长远生态目标,应逐步向林用地转换。此外,优化配置方案的落实还重视对微观土地经营方式的优化设计。例如,在不同的垂直带层或不同地段,通过实施粮、林(经果林)间作和林草复合等形式,逐步实现基地布局、专业化生产,提高土地利用的效率和效益,以促进山区自然、经济和社会的协调与可持续发展。,2)中国科学院地理所的刘彦随研究案例,针对三峡库区自然与社会经济发展特点及其生态环境建设的总体要求，土地生态设计包括 3 个层次：即要素调控设计、地段生态设计和系统模式设计。对典型生态样地生态要素调控从土肥条件、生物种类、生态目标等自然生态要素和投入水平、政策引导、战略决策等社会经济要素的调控入手，寻求多种生态要素的最佳组合方式。如土肥控制要点：土地整理、修田兴水、耕翻、灌溉与排水；施肥、杀虫灭草与改良土壤；平衡施肥技术。途径与措施是落实土地规划与建设基本农田；坡改田；测土施肥。,2)中国科学院地理所的刘彦随研究案例,地段生态设计是根据土地适宜性和产业发展要求，划出一定区位空间内占据优势的人工生态样地，在质量、功能及其样地间组合的合理结构和布局过程。其对象是具有不同形态格局的土地单元（地段），为特定区域产业用地模式设计服务。如高效生态农业示范区、园艺种植区、庭院周边土地利用配置。土地系统模式设计着眼于宏观区域，以各层次生态设计为基础，通过对土地利用系统结构特征和功能属性的抽象概括与描述，来揭示土地系统的区域性、整体性及其内在联系性。分为宏观、中观与微观等 3 个层次.,2)中国科学院地理所的刘彦随研究案例,土地利用优化配置：根据近 10 年来各类用地单位面积效益的统计与调查数据，并进行变化的数理分析和模拟预测，得出平均的价值向量。据此，构建了如下的目标函数:S(X)=5685X18742X2225X36645X42468500X598240X63615420X755400X862000X91935X10X11 S(X)反映的是满足生态环境建设、耕地保护和劳动力就业等约束条件下的经济总量最大化目标。X1X11为优化后的面积。通过 Mathematical 4.0软件运行求解，得出各类用地优化配置结果(下表).,吉林省中西部的沙地是温带亚湿润地区的沙地.有三个自然特点:(1)沙地上的水分条件比平地优越 降水比较少,降水降落在持水量低渗水性高的沙地,大部分形成壤中水而极少形成地表径流.在加上沙地毛管水微弱,土壤蒸发耗水量少,所以亚湿润地区的沙地比平地更为湿润.沙地上适于造林,草地适于种草.(2)沙地形态多样,异质性强,为多种利用提供了基础.(3)沙地上平地多,这些沙平地是沙地水、肥较好的 地带,开发潜力比较大.,3)东北师范大学景贵和教授吉林省中西部沙地研究案例,对沙地资源利用存在的问题分析(1)自然生产潜力得不到充分发挥 沙地上种植旱作,由于广种薄收,茎秆加籽粒的年产量仅为1.5-3T/hm2.a.远低于10-15T/hm2.a的生产潜力;沙地上的草地,多是耕地撂荒后形成的,不仅草产量低,而且草质差.(2)沙地上农林争地、农牧争地的矛盾一直得不到解决 农民在沙地上开垦种田,畜牧部门主张种草,林业部门主张造林,结果是除了一部分沙地成功地营造了人工林外,更多的是广种薄收的旱田、轮耕地及撂荒地.(3)沙化面积逐渐扩大 26年中,沙地面积增加了20.4%,平均每年增长0.78%.,3)东北师范大学景贵和教授吉林省中西部沙地研究案例,景贵和根据沙地的自然特点及对沙地资源利用状况,设计了以下几种比较合理的土地利用模式:(1)网格状林草田复合生态系统模式 针对大沙垅顶部平地及大的沙丘间平地.合理的建设方案是建成网格状林草田复合生态系统,可保证达到以林护田、以牧养农、以农促牧,是农林牧相互促进各得其所的目的(P50图3-9).(2)平行结构林草田复合生态系统模式 针对沙垅边缘与甸子地交界处的长条形的沙缘沙平地.在沙垅顶部沙平地与沙垅斜坡交错带布设林带,保护农田.形成平行结构林草田复合生态系统模式(P51图3-10).,3)东北师范大学景贵和教授吉林省中西部沙地研究案例,(3)镶嵌式结构林草田复合生态系统模式 针对孤立分散的小沙丘与丘间沙平地交错地带.采取镶嵌式结构建立林草田复合生态系统,因地制宜地充分利用自然资源(P52图3-11).(4)岛状森林生态系统模式 针对吉林省中西部沙地集中分布区的东部边缘和北部边缘的孤立沙丘.可以按等高种植方式,建立白城杨-沙棘人工群落,采取乔木与灌木登高间作的形式,使沙丘迅速变成森林岛(P53图3-12).,3)东北师范大学景贵和教授吉林省中西部沙地研究案例,(5)林草田、麻稻苇复合生态系统模式 吉林中西部的沙地,许多地方是闭流区,无排水出口.可以选择既有经济价值又能迅速省长的植物品种,在沙垅上建立林草田复合生态系统,在常洼地可以种植水稻、红麻和芦苇等作物,充分利用自然资源.需要注意的是,有关土地生态设计涉及的内容非常多,有关其理论和方法的研究尽管很热,但还不很成熟,有待于进一步探索和研究.,3)东北师范大学景贵和教授吉林省中西部沙地研究案例,