土地评价与管理第一章

第一章土地评价要素选择土地是一种最基本的自然资源，是农业、林业、牧业、副业和渔业生产最重要的物质基础，是人类进行生产的生产资料和劳动对象，也是人类一切活动的立足点和存在的源泉。在土地资源的形成和演变过程中，各要素以不同的形式和不同方面影响着土地资源的特性。土地质量与构成土地的全部自然因素和社会经济因素有关。因此，在研究土地资源时，既要从整体出发研究土地资源的综合特性，也要研究构成土地资源的各个要素。一、土地构成要素与其农业利用(一)气候因素气候是土地资源重要的形成因素。光、热、水与气在空间的差异和时间上的变化，深刻地影响着土地资源的利用方式，并使土地资源具有强烈的地域性。在气候因素中，光、热和水等对农作物的正常生长和发育起着非常重要的作用，它们不仅影响农作物的类型和利用方式，而且也左右着生产中采用的农业措施和科学技术的应用。1．光能条件光能是绿色植物进行光合作用和生物运动发展的主要能源。光能主要包括太阳辐射和日照时数两个方面。太阳辐射(solarradiation)常用辐射总量，是指直接辐射和散射辐射的总和。太阳辐射总量较大，但能被土地系统中绿色植物所利用的一般小于2％，平均仅0．4％。中国年太阳辐射总量为355～1003Id／cm2，东部平原区一般为502～544kJ／cm2，西北地区一般为586~670kJ／cm2；青藏高原高达670～837kJ／cm2，四川盆地则小于419kJ／cm2。不同作物对太阳辐射量的需要差异很大。一般情况下，强光照有利于植物的生殖生长，如棉花和谷类等；而弱光照有利于植物的营养生长，如茶叶和竹等。新疆是我国太阳辐射较大的地区之一，生产的作物千粒重大，棉花纤维长，瓜果糖分含量高。太阳辐射量随地域和季节变化较大，导致了土地利用的多样性和土地资源类型的多变性。日照(sunshine)是农作物生长发育的基本条件，常用日照时数来表示。日照时数分为可照时数和实照时数。可照时数相当于日出至日落时间间隔，其时间长短随纬度和季节变化而变化。实照时数受云雾、降水、大气透明度和地形等的影响，需在可照时数中扣除云雾遮挡时间。两者的百分比称为日照百分率，可表征天气的晴阴状况。日照时数的多少影响到作物光合产量的多少。同时，不同农作物对日照时数的感应各异。例如，油菜、小麦、大麦和豌豆等，要求经过一段较长的白天和较短的黑夜才能开花与结实，称为长日照作物；而玉米、棉花和水稻等，要求经过一段较长的黑夜和较短的白天方能开花与结实，称为短日照作物。因此，日照也成为影响土地资源利用的重要指标。根据光能条件地域变化特点，可将中国分为五个光能分布区(表1—1)。2．热量条件热量主要来源于太阳辐射。农作物的生长发育要在一定的温度下进行，而且需要一定数量的积温(accumulatingtemperature)才能完成其生育阶段获得产量。热量不足或某一阶段温度过高与过低都会导致减产乃至颗粒无收。热量与光和水条件配合好，则土地资源的潜力将会得到很好发挥。常用的积温指标有活动积温、有效积温和负积温等。活动积温(一般简称积温)，为一年中日平均气温大于某一临界温度值的总和，如大于等于O℃的活动积温和大于等于10℃的活动积温等。某种作物完成某一生长发育阶段或完成全部生长发育过程，所需的积温为一相对固定值。有效积温是扣除生物学下限温度(冷害)和上限温度(热害)后对作物生长发育有效的那部分温度的总和，其热量条件与作物生长发育更趋一致。负积温则表示冬季O℃以下的日平均温度的累加，表示严寒程度，用于分析越冬作物冻害。最常用的指标为日平均气温大于等于10℃的活动积温，常作为衡量土地资源对作物热量条件是否适宜的基本指标。大于等于10℃积温与农作物适宜性关系密切(表1—2)。中国的活动积温自北部的寒温带到南部的热带逐渐增加，为1500～10000℃。活动积温与熟制有直接的关系，作物从一年一熟制到两年三熟、一年两熟和一年三熟等(表1—3)。下列几条大于等于10℃积温等值线具有特殊的意义。1)大兴安岭北麓1700℃等值线，该线以南适宜耐寒和喜凉作物生长；2)长城一线约3500℃等值线，该线为冬小麦生长的北界，可一年一熟；3)秦岭一淮河一线约4500℃等值线，该线以北可一年一熟或两年三熟；4)南岭一线约为6500℃等值线，可一年二熟到一年三熟。以上四条积温等值线基本决定了中国土地利用方式的宏观格局。日均温大于等于O℃的持续期、大于等于5℃的持续期及大于等于15℃的持续期也常用来表示温度状况，它们在安排土地上农作物的种植时期和类型等方面有重要意义。在一般情况下，日平均气温大于O℃以上时，土壤开始解冻，田间作业开始。所以日平均气温大于等于0℃以上的时期称为农耕期。在温带地区，日均温大于等于5℃的日期，几乎与越冬作物和大多数林木的复苏相符合。所以日均温大于等于5℃的持续期称为生长期。日均温大于等于15℃的持续期则称为栽培喜温作物(花生和棉花等)的适宜生长期。另外，无霜期与多年极端低温等也是衡量热量状况的重要指标。无霜期(frost—freeperiod)是每年终霜期与初霜期之间的无霜天数。一般说来，无霜期为100天，农作物生长受严格限制；100～130天者，可以种植喜凉作物。中国东北的三江平原到黄淮海平原地区，无霜期可达180～200天，洞庭湖区250～300天，南岭以南则可大于300天，西双版纳、广东沿海及海南岛则全年无霜。多年极端低温可分为杀伤性低温和抑制性低温等，其对农作物的影响与极端低温出现的频率和持续时间长短等有关，也与小气候条件有关；特别是在一些过渡性地区(如亚热带和寒温带等)，对这种气候条件要特别加以注意和研究。3．降水条件水是土地资源最根本的因素之一，土地系统中生物的生长和物质的转化都需要水的参与。降水是农业用水的主要来源。一个地区降水的多少，降水季节的分配、降水的强度和降水的变化情况都直接影响土地资源的生产潜力和土地的利用方式。表征降水特征的变量有降水量、降水强度和降水变率。在相同的降水量条件下，降水强度大，容易引发水土流失和洪涝灾害；在相同的年均降水量下，降水变率越大，则洪涝灾害越频繁，作物生产的稳定性越低。衡量区域降水多少常用降水量、湿润指数或干燥度来表示。湿润指数(moistureindex)与干燥度(aridity)互为倒数。湿润指数为年降水量与年蒸发量之比。湿润指数大于1，为湿润地区，种植旱作物稳定；湿润指数为1．0～0．6的为半湿润地区，种植旱作物基本稳定；湿润指数为0．6～0．3的为半干旱地区，种植旱作物不稳定；湿润指数小于0．3的为干旱地区，没有灌溉就没有农业。对于后两个地区，没有灌溉，就没有稳定的农业生产。中国的400mm和800mm等降水量线对土地资源和土地利用有重要的意义。400mm等降水量线北从大兴安岭起，经通辽、张北、呼和浩特、榆林、兰州、玉树和那曲至日喀则附近。此线以西以北，降水量较少，气候由半干旱逐渐向西过渡到200mm以下的干旱荒漠区，没有灌溉就没有农业，是中国主要的牧区；此线以东以南，属于季风区，雨量充沛，光、热和水配合较好，为湿润和半湿润区，是中国主要的旱作农业区。800mm等降水量线位置大致为长江和黄河两大流域的分界线。此线以北是华北和东北区，土壤的矿质淋溶适中，旱作农业发达；以南的华东和华南地区土壤往往偏酸性，以水田农业为主。(二)地形因素地形对中小范围内水热状况的再分配和物质的迁移起着重要的作用，在很大程度上决定着土地资源的利用、农业措施的实施、土地改良的方法和土地资源开发的方向。1．地貌类型地貌一般分为山地、丘陵、平原、高原和盆地等类型，各类型在土地质量性状方面表现出极大的差别。山地和丘陵地势较高，土层较薄，往往形成土地的垂直分异，在土地利用上也有垂直分异；土地质量较差，对农业生产的限制性较大。平原地区土层深厚，地形平坦，水源充足，土地质量较好，是重要的农区。高原和盆地由于内部构造和自然条件上的独有特征，其土地资源也明显不同于其他地貌条件下的土地资源。2．海拔海拔主要影响土地的水热条件，决定土地利用类型和农业生产的熟制。从理论上讲，海拔每升高100m，气温降低0．6℃；降水量则随海拔增高而增加，但从一定高度往上又趋减少。海拔不同，土壤、植被和作物的生长季长短等也有明显差异，从而影响到土地的质量和生产率。3．地面坡度坡度对土地质量有很大的影响，它直接影响农业机械化生产和建设用地的适宜性，同时对于排灌、农机具的应用和土壤侵蚀都有直接的影响。根据农业利用和采取的农业措施，坡度可做如表1—4所示的划分。不同土地利用的临界坡度见表1-5。4．地面坡向坡向对土地质量也有一定的影响，通过制约光照、温度和湿度因素间接地影响土地对作物的适种性和生长发育。一般来说，阳坡日照时数多，温度较高，但水分蒸发强烈；阴坡则相反。另外，同一山体，迎风坡的降水量大于背风坡。因此要根据坡向来种植喜阴或喜阳的作物，以及喜湿或耐旱的作物。(三)土壤因素土壤是土地资源不可分割的一部分，它位于土地的上部，含有有机质和腐殖质，能够提供和协调植物生长需要的水分、养分、气体和热量。土壤质量的好坏对土地资源的质量起着举足轻重的作用(表1—6)。土壤类型、有效土层厚度、土壤质地、土体构成、障碍层次、有机质和各种营养元素的数量及酸碱度等对土地资源特性、适宜性和生产力有很大的影响。土壤类型可以综合地反映土壤的肥力水平和自然生产力。有效土层是植物根系能自由伸展的土层厚度。对于多年生作物来说，最佳土层厚度为150cm以上，临界厚度约75cm。土壤质地是土粒组成的体现，直接影响植物根系生长发育及水分与养分的吸附和释放。土壤肥力是指土壤能够供应和协调植物生长发育所必需的水肥气热和其他生活因素的能力。不同作物进行正常的生命活动都需要适宜的酸碱度(表1—7)。中国土壤类型多样。东部湿润地区，热量的地带性差异是引起土壤地带性分异的主要原因，由南向北依次为砖红壤、砖红壤性红壤、红壤和黄壤、黄棕壤、棕壤、暗棕壤及漂灰土等类型。北部暖温带和温带地区，距海远近导致的水热分布的差异是引起土壤经度省性分异的主要原因。温带地区自东向西依次分布着暗棕壤、黑土、灰黑土、黑钙土、栗钙土、棕钙土、灰漠土和灰棕漠土等类型；而在暖温带地区，自东向西则依次分布着棕壤、褐土、黑垆土、灰钙土和棕漠土等类型(图1-1)。(四)水文及水文地质因素土地资源的水文因素主要指地表水状况，是影响土地质量和开发潜力的重要因素之一。水文状况不仅影响生活，而且也影响土地生产力。水文要素中水系的分布和水利灌溉设施关系到区域水资源对人类活动或植物生长发育的供给及其满足程度。水文状况除水的数量外，还包括水的质量。水污染将直接影响土地质量，危及人类生存、植物生长的健康状况和食品安全，乃至土地系统的稳定性。水文地质因素主要指地下水状况。地下水的深度、矿化度大小及补给与排泄状况在土地资源开发中有着重要的地位。地下水位过高，会造成渍水和沼泽化，过低又可能导致水的不足。地下水矿化度过高，土地利用受限制，而且还可能造成盐渍化及土地改良上的困难。与土地评价关系更大的是土地的潮湿状况。在降水量多且较均匀以及地势较平坦的地区，土地评价必须考虑排水状况(排水状况越差，潮湿度越大)。此类地区不同排水状况的等级及其对土地质量的影响可分为以下情况。1)排水过度。土壤质地粗，有效水容量小，仅在大雨期间或其后才出现水分饱和；过量水分很快流失；地下水位明显低于土体。2)排水良好。90cm内的任何土层很少出现水分饱和。3)排水中等良好。大雨之后，上部90cm内的土层内部分水饱和，50cm内的土层水分饱和时间较短。4)排水不良。50cm以上有部分土壤的水分饱和期可长达几个月。5)排水差。50cm内土壤的水饱和期在6个月以上，但25cm以上在生长季的大部分时间内不饱和。6)排水极差。25cm以内的土壤有一部分水分饱和期超过6个月；在60cm内的土壤的某些部分出现永久性积水。土壤剖面内的有效水容量也是评定土壤水分状况的重要指标，是指有效土层厚度内可供利用的土壤水分含量。可根据土壤质地和土层厚度推算土壤有效水容量。例如，假定土壤质地为壤土，每l0cm土层内的有效水分含量为