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2024 , Vol. 44 >Issue 8: 1355 - 1366

DOI: https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.20230729

土地空间连续体解析及其尺度划分初探——以阜平县为例

  • 尹海魁 , 1, 2 ,
  • 王树涛 1 ,
  • 陈亚恒 1 ,
  • 周亚鹏 , 3, * ,
  • 陈雨琦 1 ,
  • 许皞 1
展开
  • 1.河北农业大学资源与环境科学学院，河北 保定 071001
  • 2.河北工程大学水利水电学院，河北 邯郸 056038
  • 3.河北农业大学国土资源学院，河北 保定 071001
许皞。E-mail:

尹海魁（1989—），男，河北武安人，博士研究生，讲师，主要研究方向为农业资源与环境、土地资源利用、思想政治教育等。E-mail:

收稿日期: 2023-08-01

  修回日期: 2023-12-11

  网络出版日期: 2024-07-26

基金资助

河北省重点研发计划项目(21373807D)

河北省重点研发计划项目(22327301D)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
收起

Preliminary exploration of connotation and scale division of land spatial continuum: Taking Fuping County as an example

  • Yin Haikui , 1, 2 ,
  • Wang Shutao 1 ,
  • Chen Yaheng 1 ,
  • Zhou Yapeng , 3, * ,
  • Chen Yuqi 1 ,
  • Xu Hao 1
Expand
  • 1. College of Resources and Environmental Sciences, Hebei Aricultural University, Baoding 071001, Hebei, China
  • 2. College of Water Conservancy and Hydroelectric Power, Hebei University of Engineering, Handan 056038, Hebei, China
  • 3. College of Land Resources, Hebei Agricultural University, Baoding 071001, Hebei, China

Received date: 2023-08-01

  Revised date: 2023-12-11

  Online published: 2024-07-26

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Key Research and Development Program of Hebei Province(21373807D)

Key Research and Development Program of Hebei Province(22327301D)

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摘要

针对当前存在的空间冲突、尺度划分失真、功能错位等土地资源利用所面临的问题，本文以山水林田湖草沙生命共同体理念为指导，通过归纳与演绎分析，探索性提出了土地空间连续体概念，并从概念辨析、哲学解释、分类学解释等方面开展了内涵解析。依托主导因素分析、DEM流域分析、图层叠加空间分析等方法建立了土地空间连续体尺度划分理论框架。结果表明：①土地空间连续体概念能够从土地系统科学视角全方面、多尺度表达土地单元组合体内涵，科学诠释了土地构成单元在空间上连续与间断的辩证关系。②以小流域、土壤、植被、土地现状利用方式为主导要素将阜平县土地空间连续体逐级划分为“小流域尺度−土地链尺度−土地段尺度−土地块尺度”4级尺度类型体系，其中一级小流域尺度包含7种类型单元，二级土地链尺度包含54种类型单元，三级土地段尺度包含140种类型单元，四级土地块尺度包含560种类型单元，为土地空间多尺度开发利用提供了理论与方法借鉴。③土地空间连续体各级尺度类型是从土地单元空间连续的视角考虑了多种主导因素的影响，是一种综合反映环境和土地系统特点的基本研究单元。研究成果可为后续开展特征尺度视角下的土地利用与评价研究提供新的思路和方法。

关键词： 土地空间连续体; 内涵解析; 尺度划分

本文引用格式

尹海魁 , 王树涛 , 陈亚恒 , 周亚鹏 , 陈雨琦 , 许皞 . 土地空间连续体解析及其尺度划分初探——以阜平县为例[J]. 地理科学, 2024 , 44(8) : 1355 -1366 . DOI: 10.13249/j.cnki.sgs.20230729

Abstract

In response to the current spatial conflicts, distorted scale division, and functional misalignment in land use. This article is guided by the concept of a life community of mountains, rivers, forests, fields, lakes, grasses, and sands. Through induction and deductive analysis, the concept of Land Spatial Continuity (LSC) is tentatively proposed, and connotation analysis is carried out from the perspectives of concept differentiation, philosophical interpretation, and taxonomic interpretation. A theoretical framework for LSC scale division has been established based on methods such as dominant factor analysis, DEM watershed analysis, and layer overlay spatial analysis, providing theoretical and methodological references for multi-scale development and utilization of land space. The results indicate that: 1) The concept of LSC can comprehensively and multi-scale express the connotation of land unit combination from the perspective of land system science, scientifically interpreting the dialectical relationship between continuous and discontinuous land constituent units in space.2) Taking small watersheds, soil, vegetation, and land use status as the main elements, the LSC in Fuping County is divided into a four level scale type system of “small watersheds scale-land chain scale-land segment scale-land block scale”. The first level small watersheds scale includes 7 type units, the second level land chain scale includes 54 type units, and the third level land segment scale includes 140 type units, The fourth level land block scale includes 560 types of units, provided theoretical and methodological references for multi-scale development and utilization of land space. 3) The various scale types of LSC consider the influence of various dominant factors from the perspective of land unit spatial continuity, and the analysis results are closer to actual observation values. It is a basic research unit that comprehensively reflects the characteristics of the environment and land system. The research results can provide ideas and methods for subsequent research on land use and evaluation from the perspective of feature scale.

Key words： land spatial continuum; connotation analysis; scale division

土地是经济社会发展的物质基础和空间实体，构建优势互补国土空间体系，优化国土空间发展格局，已然成为中国高质量发展的必然要求[1]。土地科学现已发展为全球可持续性科学的重要组成部分[2]。2005年，全球土地计划（GLP）首次提出了土地系统概念，不仅包括土地覆盖与土地利用，还表征着土地通过与外界环境接触而产生的功能与效应[3]。土地作为山水林田湖草沙生命共同体的空间载体，包含着自然生态系统各个要素相互作用关系，是对自然资源普遍联系的高度概括[4]。当前，土地利用冲突、尺度划分失真、功能利用错位等土地利用不充分、发展不平衡的人地矛盾突出[5-6]。如何科学利用土地实现土地资源可持续利用，促进人与自然和谐共生，成为土地科学研究所面临的新挑战。生命共同体理念从哲学层面对土地科学研究提出了新的要求。
土地生态系统就是由土壤、植物、大气组成的一个地球陆地空间连续体[7]，其中物质流、能量流、信息流是以生物小循环和地质大循环为主要交互过程。解决当前土地科学遇到的问题，须将土地生态系统作为土壤植物大气连续体来研究，特征尺度视角理解自然地域系统的整体性和单元组合体之间的连续性。自然地域系统按研究尺度可划分为自然区划[8]、土地类型[9]、景观生态[10]3个方面。涉及中、小尺度划分及其研究多属于土地类型的研究范畴。由于可塑性面积单元问题的存在，不同尺度下土地功能会呈不同情况[11]。因此，当前土地科学需要以地球系统科学视野，从围绕单一尺度地块、土地类型的土地利用与管理研究向多尺度土地单元组合体利用的转变，统筹考量不同尺度土地单元在自然地域空间上的组合与利用。
国外关于土地类型的研究起步较早。1931年英国学者Bourne首次将土地划分为单元点、单元区域、地文区域3级[12]。英澳学派推动土地类型研究进入快速发展阶段。澳大利亚学者Christian提出土地单元是土地系统的组成部分，并将土地系统分为简单、复杂、复合3类[13]。美国、加拿大围绕土地资源的利用，从生态角度对土地类型进行了划分[14]。苏联、德国的土地分类突出景观的特点，苏联提出“地方−限区−相”的分类体系[15]。中国受景观学派影响较大，1979年赵松乔开始了中国1∶100万土地类型分类体系和制图规范的研究[16]。20世纪80年代以来，中国土地自然分类方面的研究基本停滞。绝大多数的学科将目光放在了LUCC、国土空间规划管理等方面[17]。进入21世纪，部分国内学者依托GIS空间分析等方法划分出不同尺度类型的土地单元，并对划分结果进行了一定应用研究。李晓亮对黑龙江省完成了三级土地类型单元的划分，强调土地类型划分更注重土地自然属性特征[18]。李潇将西峡县土地划分为14个土地类、299个土地亚类和570个土地单元，并基于划分成果开展了农用地适宜性评价研究[19]。
然而，当前研究土地大、中、小尺度划分标准暂未统一，支撑土地系统尺度划分、衔接等方法的基础理论相对欠缺。随着土地科学研究视角向土地系统科学延伸的现实需求，鉴于此，本文首次提出土地空间连续体概念，从物质连续和间断的角度解析土地空间单元组合体内涵，探索建立县域尺度划分理论分析框架，明晰土地单元之间的连续性、土地单元组合体的整体性，为开展多尺度土地利用与评价和自然资源管理提供理论支撑和实践参考，能够为今后土地多功能利用提供一定的理论指引。

1 数据与方法

1.1 研究区概况与数据来源

1.1.1 研究区概况

河北省阜平县位于太行山中北部，是河北省和山西省的交界处，被称为“冀晋咽喉”。该县地势由西北向东南倾斜，东西向相对高差达2196 m。包括8个镇，5个乡，209个行政村，1208个自然村，总面积约2400 km2，总人口是22.77万人[4]。阜平县地质古老，基底岩系为太古界，分为阜平群和五台群。阜平县的气候特征是温带半干旱大陆性季风气候，四季变化明显。年平均气温在12.6℃左右，年平均气温差为30℃[5]。全年的降水量分布不均衡。降水主要集中在每年的6—9月，降水量平均在547~620 mm之间。该县境内系海河流域大清河水系，主要河流包括大沙河、胭脂河等。雨水丰沛期，全县山谷雨水流经，堪称“九沟（河）遍及全县”（图1）。阜平县土壤类型有6土类、13亚类、35属、114种。从山顶到山谷，土壤依次变化为亚高山草甸土、棕壤、褐土、粗骨土、潮土。阜平境内分布着针叶树、阔叶树、灌木和草、亚高山草地等多种植被类型。
图1 阜平县行政区

Fig. 1 Administrative division map of Fuping County

县域空间是中国城乡交融最明显的地域空间，是国土空间规划的基本单元，同时也是经济社会发展和行政管理的基本单元[20]。县域空间范围的土地单元组合体成为承接山水林田湖草生命共同体理念转化、落地的最佳载体。本研究以阜平县为实践案例。

1.1.2 数据来源

①气象数据：从课题组气象观测站以及中国气象数据共享服务网（http://www.nmic.cn/）获取；②地形地貌数据：DEM数据通过地理空间数据云网站（https://www.gscloud.cn/）下载获取，主要包括高程、坡度、坡长；地层岩组类型、地层矿物、地层年代等是对政府有关部门提供相关图件经矢量后分析、提取而来；③流域数据：利用ENVI对DEM数据进行投影转换，借助ArcGIS平台水文分析功能完成流域水文特征参数的提取分析；④土壤数据：源于阜平县土壤类型图，通过在ArcGIS中矢量化后提取提取相关字段；⑤植被覆盖数据：通过2022年MODIS NDVI数据7—8月的平均值，裁剪出研究区域范围，获取归一化植被指数（NDVI）；⑥现状调查：2019年9月—2023年8月，完成对植被类型、土地现状用途等数据的调查与分析。

1.2 研究方法

1） 归纳与演绎法。从相关学科领域对土地概念及其内涵的分析、归纳，结合当前土地可持续利用实践，梳理、演绎出土地单元组合体概念、特性等，实现由一般到个别的认识与实践过程，解析特征尺度下的土地系统[5]。
2） 基于DEM （Digital Elevation Model，DEM）水文分析法。自然水系受到流域坡度、面积、河网密度分布等流域特征参数直接影响[21]。该方法综合遥感影像、矢量地形等资料可为流域分析提供地形、地貌及水文等多源基础信息。
3） 主导因素分析法。土地内部因素存在相对的一致性和绝对的变异性。需要选取能影响土地地域分异的主导因素，同时避免因多因素作用的重叠、抵冲，造成尺度划分结果的繁杂[22]。
4） 图层叠置空间分析法。基于ArcGIS软件平台，通过对气候、地貌、土壤、植被等专题类型图件综合分析[23]，实现对土地系统各级分类主导因素综合分析的目的。

2 土地空间连续体解析

2.1 概念提出

地球表层系统是岩石、大气、水体、土壤、生物和人类相互联系、相互作用而形成，是人类赖以生存和发展的自然地理环境。地球表层与周围的其他圈层之间存在物质和能量交换关系，是一个复杂性和开放性的巨系统[24]。
土地类型研究包括土地分级和土地分类。土地分级是对土地组成要素通过自下而上归并或自上而下划分，区分出等级有高低、复杂程度有差异的土地单位等级系统。土地类型主要是对土地自然属性的抽象概括和归纳。土地资源类型是广义的土地类型，根据土地所具有的资源利用价值或功能的差异而进行类型划分，土地类型往往是土地资源分类的基本单元。
空间、国土、国土空间、土地空间。空间是与时间相对的一种物质客观存在形式，不同实体之间的位置差异度量称为空间，具体由面积、体积、容积等表达。国土的概念包含了政治、要素、空间范围等特性，指国家主权与主权权利管辖范围内的地域，包括海、陆、空3种地域类型。国土空间更强调要素组成、空间范围和空间关系，国土要素结构、空间格局等都属于空间关系的内容[25]。土地空间主要是地球表层一定地段的自然综合体，属于国土空间的子集。
景观是由不同生态系统组成的地表综合体，通常表现为不同的土地利用或土地覆被类型，主要特征是可辨识性、空间重复性和异质性[26]。地理学把景观理解为个体区域单位，相当于区划等级系统中最低一级的自然地理区。20世纪30年代，Troll把生态学引进土地类型学，后来发展成为景观生态学[27]。
土地。林超等众多学者对土地的概念分别提出了自己的观点[5]。整体有以下几方面：①土地是一个自然综合体。土地是包含了地球表层内气候、地形地貌、岩石、土壤、水文、植被等多种自然要素相互作用的自然综合体，土地的性质取决于构成要素的综合作用。②土地具备一定的三维立体空间，可分为地上层、地表层和地下层，包括地貌、土壤、植被的全部，以及直接影响生物生存的水文、表层岩石及水热交换的气候要素。一般认为土地的垂直范围从土壤母质层上至植被冠层及其附近的一部分大气对流层。土地三维立体空间也是自然地域系统过程作用最活跃的场所。③土地是一个自然−经济−社会综合体，土地是自然产物，也具有社会经济属性，受到过去和现在人类活动的影响。
土地空间连续体。在一定时空尺度范围内各级土地组成单元通过能量流动、物质循环、信息传递等方式交互联系，依托具备连续介质条件土地要素（如河流、山脉等）的空间显化作用，形成连续分布的土地单元组合体（图2）。
图2 土地空间连续体（局部）平/剖面概念示意

Fig. 2 Conceptual model of LSC plane and section

2.2 有关哲学解释

运动是时间和空间的本质，表达这个本质的基本概念即为连续性和间断性。渐变和突变都属于事物运动的基本状态。马克思主义哲学认为，连续和间断是表征物质结构及其发展过程时空矛盾的一对范畴，是现实现象和过程普遍具有本质联系、关系的一种表现形式，是人们认识事物和过程的相互联系与区别的一种客观依据[28]。土地空间连续体组成单元间是连续性和间断性的统一。

2.2.1 时间与空间

时间是为了记录某种事物的变化，是对一定时间内所有空间变化的记录。因物质变化的客观存在产生了时间。变化是客观的，时间是人为定义。土地空间连续体变化的客观呈现就是空间，比如面积、组成要素数量、构成单元单元、地块位置等，都是随着变化展现出来的空间属性。时间与空间源于物质的变化，时间与空间一起构成了紧密联系不可分割的时空，时空属性与土地空间连续体构成的是一个统一而连续的整体。

2.2.2 渐变与突变

量变亦称“渐变”，质变亦称“突变”，属事物运动两种基本状态。渐变表现为事物在自身范围内微小的、不显著的变化，是事物存在、发展的表现，体现着事物存在和发展的连续性。突变是事物运动渐进过程的中断，是事物根本性质的变化。突变是渐变长期积累的结果，是事物质的飞跃。突变是事物发展的决定性环节，也是造成世界上千差万别的事物及其丰富个性的根据[29]。土地空间连续体的发展是渐变和突变的统一，在时空尺度框定下会出现渐变与突变的运动状态，具体通过土地要素、组成单元所携带物质、能量、信息的变化得以表征。

2.2.3 连续与间断

土地空间连续体作为一个开放的系统，随着时空观察尺度的不同，单元组合体会呈现出连续和间断两种状态。土地空间连续体的连续性指组成单元间绝对连续的状态，主要包括构成要素以物质、能量、信息形式不断循环的过程以及多尺度土地单元排列组合连续分布的状态。间断性指相对静止状态，是绝对连续下的相对间断状态。客观上土地空间连续体是一个无限连续的整体，局部尺度会有间断的状态，每个间断范围中包含的连续性要素又是无限的。在宏观尺度特征上表现出土地的连续状态，在局部尺度上存在土地的间断状态。

2.3 有关分类学解释

分类学是研究连续性事物间断形态的科学理论。将分类学理论引入土地空间连续体内涵解析中，能够解决土地空间连续体在整体连续中局部间断的问题，即从土地空间连续体发展的间断性现象着手，以阐明个体类型的系统关系、空间格局、形成机制等，最终证实土地空间连续体的绝对连续性。分类学应用在土地空间连续体上解决的是区域土地的尺度问题。按照分类学的可分性，通过时空尺度的框定可将土地空间连续体划分出多个分级单元。

3 尺度划分理论框架

3.1 尺度等级描述

开展土地空间连续体多尺度划分是识别土地系统的重要方法工具。按照地带性划分出带−地带−亚地带−次亚地带尺度等级，按照非地带性划分出的尺度等级范围为大区−地区−亚地区−州。地理学科从宏观到微观将土地划分出多个尺度。全球尺度，土地空间连续体研究中最大的尺度单元，其空间范围可达1×1014m2以上，时间跨度可达千年；区域尺度，区域一般属于中尺度范畴，其空间范围在1×109~1×1012m2。中尺度土地空间连续体是一个由不同中小尺度单元组成的等级体系，是自然地理环境的一部分；区段尺度，区段是由各土地类型或景观相互作用形成的土地空间连续体区间。区段是综合地带性和非地带性所形成相对一致性的空间范围，介于1×106~1×108m2；地块尺度，作为相对低级、简单的土地空间连续体个体单位，表现为一致的小气候、微地形、土壤发生过程等。
本文在对全球范围尺度等级描述基础上，结合实际研究目标和可操作性，提出了适应于县域范围的尺度划分理论框架，可作为今后建立全球范围尺度划分工作的实践和尝试。

3.2 相关理论依据

1） 参照流域范围确定土地空间连续体尺度。连续介质是流体力学或固体力学研究的基本假设之一，流体或固体的质点在空间中是连续分布的，同时也是空间和时间的连续函数。依托DEM水文分析法，将河流作为土地空间连续体基本要素水文代表，是其连续介质的首要选择可作为一种连续介质。河流影响范围可以由流域范围间接确定，流域单元在国土规划领域属于分水岭界线的自然水流汇聚区域，是一个具备独立生态系统结构的土地开发单元[30]。已有研究以浙江省安吉县青石山红壤小流域为基本规划单元，将GIS技术应用到小流域农业生态系统中，开展土地适宜性评价研究[31]。
2） 结合土地分级理论完成土地空间连续体多级尺度划分。土地分级的实质是对地表空间尺度区分。流域范围确定一定范围土地空间连续体相对高级尺度边界，代表着一定连续区域的综合自然特征。土地空间连续体尺度和地理学空间解析水平同属一类问题，尺度可以间接确定事物内部详细程度、制图比例尺等问题。土地分级能够解决中、小尺度范围内土地空间连续体所处结构层次的问题，土地类型研究中土地分级有关理论和方法具有一定的适用性。

3.3 主导因素选择

土地空间连续体尺度划分主导因素的选择可借鉴土壤学、土地类型等研究成果[32-33]。水平地带性与大地貌组合是土地地域分异的基础因素，地方性气候、垂直地带和中地貌组合是分异的高级因素，岩性、小地貌是分异的直接因素。气候是对区域土地影响最直接且作用最持久的因素，影响着地表物质合成与分解。降水影响地表物质的迁移与流动，在很大程度上决定着土地的空间分布、属性特征等。流域特征参数是水文学与地貌学的交叉产物，具有非常重要的气候和地形地貌意义，综合反映土地下垫面空间分异规律。基于DEM的流域分析综合考量着气候、地形地貌、水文等因素。土壤亚类是土类的续分，诠释着一定的附加成土过程，综合表达着土壤属性特征。植被作为土地生态系统中最为活跃的组成部分，也是形成景观多样性的直接原因。此外，人类活动对土地现状利用方式也有重要影响，土地覆被反映了土地利用现状的适宜程度及适宜种类，代表了其现实条件[34]。故将土地利用现状分类列为尺度划分的参考指标。
在前人研究成果基础上[18,35-36]，结合课题组在阜平的科研实践，本文最终选定流域、土壤、植被、土地现状用途等作为划分阜平县土地空间连续体尺度的主导因素。选择景观法、参数法等[36]对土地空间连续体尺度开展划分，尺度类型的命名既考虑科学性，也考虑实用性。按照“小流域+土壤+植被+现状用途”的命名法，本文将阜平县土地空间连续体划分小流域、土地链、土地段、土地块4级尺度，形成阜平县土地空间连续体尺度划分体系（表1）
表1 阜平县土地空间连续体尺度划分体系

Table 1 Scale division system of land spatial continuum in Fuping County

级别 尺度名称 主导因素 主导因素表征指标
一级 小流域 小流域

 流域：大沙河流域、葛家台流域、平阳河流域、板峪河流域、鹞子河流域、沙河上游流域、胭脂河流域
二级 土地链 小流域、土壤 土壤类型：潮土、潮褐土、褐土、褐土性土、石灰性褐土、淋溶褐土、酸性粗骨土、钙质粗骨土、棕壤、棕壤性土、草甸土
三级 土地段 小流域、土壤、植被 植被类型：高山草甸、针阔叶混交林、疏林灌丛、灌草丛、作物
四级 土地块 小流域、土壤、植被、
土地现状		 土地现状利用方式：建设用地、农用地、草地、林地、河流

4 结果与分析

4.1 土地空间连续体基本特性

4.1.1 整体性

土地空间连续体作为一种系统，整体性是系统最鲜明、最为基本的特征之一[37]。首先整体性体现在土地空间连续体的要素构成上。由岩石、土壤、水体、植物和动物以及社会经济等多种要素之间的相互作用也是非线性和多方向的，对外表现的综合属性是整体作用的结果；其次土地空间连续体是具有多层次结构的立体空间，包括水平结构和垂直结构。在水平方向上，土地景观之间、土地类型之间、土地区段之间连续分布。由于纬向地带性和经向地带性的分异，垂直方向上又具有明显的区域分布特征。

4.1.2 空间性

土地空间连续体是地球表层的基底，空间是土地的第一功能，空间是连续的，土地也是连续的。所谓土地的“界限”是人为主观划定的。土地空间连续体的分异特征基于构成要素的单元组合上，地上层有气候、植物、微生物和动物等。地表层的水文、土壤、浅层地下水、植物﹑动物和微生物、人类活动结果等。地下层有岩石和深层地下水等。

4.1.3 连续性

自然界中的物质均是以实物和场的形式存在，实物是间断形态，场是连续形态。土地空间连续体层次结构统一于系统发展的间断性与连续性。就单个土地类型或个体一定尺度呈现间断的状态，多个相邻土地类型或个体在更大的尺度上便呈现出连续的状态。其连续性一是体现在构成要素的空间关系和综合属性，具体表现为空间格局整体的连续。二是体现在随时间不断发展和演进，时间是连续的，变化也是连续的，空间分异和综合属性充分体现着量变到质变的连续特征[38]。某一时刻的土地单元组合体仅是运动和发展过程中的一个即时状态。比利时物理学家普利高津创立的耗散结构理论能够解释土地空间连续体动态变化的原因[39]。

4.1.4 尺度性

土地空间连续体的层次结构性决定了尺度效应的存在。尺度用于观察或研究的物体或过程的空间分辨度和时间单位，暗示着对细节了解的水平[40]。尺度是科学认识土地的工具，需要扩大或缩小研究土地的尺度[41]。土地空间连续体的自然过程和约束随尺度选择的变化而变化，不同尺度下土地空间连续体功能可能呈不同变化情况[11]。尺度的多寡是当前争论的主要内容，理论上土地空间连续体的尺度划分是永无止境的（表2）。但在实际操作中划分的尺度满足需求即可。
表2 时间和空间相关尺度类型

Table 2 Scale types related to time and space

划分依据 尺度类型
空间范围 全球尺度、区域尺度、地方及以下尺度
空间周期 长程型、中程型、短程型、非重现型
空间相关 关联型、弱关联型、随机型
时间长短 地质时间尺度、时间尺度、年际尺度、年及以下尺度
时间特性 周期性、阵发型、随机型
时间相关 依存型、弱依存型、随机型

4.2 尺度划分结果

1） 尺度一：小流域尺度。小流域尺度划分的主导因素包括气候、地形地貌、水文等。通过DEM的流域分析法将阜平县划分为葛家台流域、板峪河流域、鹞子河流域、平阳河流域、胭脂河流域、沙河上游流域、大沙河流域7个小流域尺度（图3）。① 葛家台流域面积达162.59 km2，占比6.57%。无单独水系，但由于分水岭存在，雨水旺季地表水自成水系，形成葛家台流域。非常年有径流。土壤类型为潮土、褐土、褐土性土、酸性粗骨土、棕壤性土等，植被类型包括灌草丛、疏林灌草、作物等；② 板峪河流域面积达181.34 km2，占比7.33%，发源于阜平江河坡，总落差405 m，河道平均纵坡11.1‰，常年有径流。土壤类型为潮褐土、潮土、钙质粗骨土、褐土性土、淋溶褐土、酸性粗骨土、棕壤、棕壤性土等，植被类型包括灌草丛、疏林灌草、作物、针阔混交林等；③ 鹞子河流域面积达216.81 km2，占比8.77%，发源于口子头，总落差288 m，河道平均纵坡8.1‰，常年有基流。土壤类型为潮土、褐土性土、石灰性褐土、酸性粗骨土、棕壤、棕壤性土等，植被类型包括灌草丛、疏林灌草、作物、针阔混交林等；④ 平阳河流域面积达254.48 km2，占比10.29%，发源阜平白石台，总落差322 m，河道平均纵坡8.1‰，常年有径流。土壤类型为潮土、钙质粗骨土、褐土性土、泥质石质土、酸性粗骨土、棕壤、棕壤性土等，植被类型包括灌草丛、疏林灌草、作物等；⑤ 胭脂河流域面积达573.32 km2，占比23.18%，发源于阜平咆前泉厂岭，总落差519 m，河道平均纵坡8.6‰，常年有径流。土壤类型为草甸土、潮褐土、潮土、褐土、褐土性土、石灰性褐土、酸性粗骨土、棕壤、棕壤性土等，植被类型包括草甸、灌草丛、疏林灌丛、针阔混交林、作物等；⑥沙河上游流域面积达330.24 km2，占比13.35%，沙河上游发源于山西省繁峙白坡头；⑦大沙河流域面积达754.54 km2，占比30.51%，常年有径流。大沙河发源于阜平长城岭，常年有径流。整个沙河水系河长约100.6 km，横跨东西。沙河上游土壤类型为草甸土、潮土、钙质粗骨土、褐土性土、石灰性褐土、酸性粗骨土、棕壤、棕壤性土等。植被类型包括草甸、灌草丛、疏林灌丛、针阔混交林、作物等；大沙河土壤类型为草甸土、潮褐土、潮士、钙质粗骨土、褐土、褐土性土、淋溶褐士土、石灰性褐土、酸性粗骨土、棕壤、棕壤性土等。植被类型包括草甸、灌草丛、疏林灌丛、针阔混交林、作物等。
图3 阜平县土地空间连续体小流域尺度类型

Fig. 3 Scale type of LSC small watershed in Fuping County

2） 尺度二：土地链尺度。土地链尺度是在小流域尺度基础上的进一步划分，划分土地链的主导因素包括气候、地形地貌、水文、土壤等。土地链尺度内的土地类型沿地形剖面形成重复分布格局。土地链尺度包括大沙河流域棕壤、板峪河流域钙质粗骨土等54个尺度类型单元，为便于结果分析，整理出面积和占比前75%的11个类型单元分布情况（图4）。土地链之间在气候、地形地貌、水文等属性特征具备一定的相似性，差异性主要在土壤类型。大沙河流域酸性粗骨土类型面积达482.19 km2，占比19.57%在平阳镇、王林口镇、阜平镇、天生桥镇、龙泉关镇皆存在，分布面积最为广泛。大沙河流域潮土47.11 km2，占比1.91%，主要分布在阜平镇、王林口镇沙河的南北两侧耕地上。胭脂河流域酸性粗骨土面积为408.79 km2，占比16.45%，主要分布在大沙河流域南部，以胭脂河为中心向两侧分布。平阳河流域酸性粗骨土面积为192.97 km2，占比7.76%，分布在平阳镇、台峪乡。随着阜平西北部海拔的提高，大沙河流域棕壤性土类型面积达99.87 km2，占比4.05%，主要分布在龙泉关镇南、北、西3个方位。沙河上游流域棕壤性土为92.29 km2，占比43.71%。土地链由更小尺度土地段、土地块等组合而成，范围内的土壤、植被、现状用途等景观相对一致，并随尺度的变化呈规律性的分布。
图4 阜平县土地空间连续体土地链尺度类型

图中显示的是面积和占比前75%的类型单元，空白处为占比后25%的类型单元

Fig. 4 LSC land chain scale type of Fuping County

3） 尺度三：土地段尺度。土地段尺度是在土地链尺度基础上的进一步细分，增加了植被要素的影响。土地段尺度范围内的由土地生态系统、土壤类型、植被类型组成的类似景观重复性出现。土地段尺度共划分出葛家台流域潮土灌草丛、大沙河流域草甸土草甸、平阳河流域钙质粗骨土作物、板峪河流域潮土针阔混交林、鹞子河流域褐土性土疏林灌丛、沙河上游流域潮土作物、胭脂河流域酸性粗骨土作物等140个尺度类型单元，面积和占比前70%的16个类型单元分布图（图5）。其中大沙河流域类型较丰富，面积最大的为大沙河流域酸性粗骨土灌草丛面积达355.29 km2，占比14.29%。大沙河流域酸性粗骨土疏林灌丛为129.86 km2，占比为5.22%。大沙河流域还有棕壤性土疏林灌丛、棕壤性土针阔混交林、潮褐土作物等类型。森林植被垂直代谱为太行山山脉最具代表性的地段，很大程度上代表了太行山区域的森林植被分布特点。区域植物类型多样性的变化可以指示出土地类型的演替方向。
图5 阜平县土地空间连续体土地段尺度类型

图中显示的是面积和占比前70%的类型单元，空白处为占比后30%的类型单元

Fig. 5 Scale type of LSC land section in Fuping County

4） 尺度四：土地块尺度。土地块尺度是在土地段尺度基础上的进一步细分，增加了土地现状利用要素的影响。土地区段尺度下共划分出葛家台流域潮土灌草丛建设、大沙河流域草甸土草甸建设、沙河上游流域酸性粗骨土作物河流、鹞子河流域棕壤性土疏林灌丛林地、平阳河流域潮土灌草丛草地、胭脂河流域酸性粗骨土灌草丛林地等560个类型单元，面积和占比前65%的23个类型单元分布见下图（图6）。其中面积最大的为胭脂河流域酸性粗骨土灌草丛林地209.43 km2，占比8.43%，其次为胭脂河流域酸性粗骨土灌草丛林地195.82 km2，占比7.88%。土地块作为土地空间连续体较低级的土地尺度单位，立地条件、土壤类型、植被类型、土地现状利用等众多要素的相似性较强，不仅体现在土地自然特性一致上，在此尺度范围内土地的生产潜力或利用上适宜性也有相似之处。土地利用现状是人类长期干预土地的结果，一般呈现为现状覆被景观。同一地块构成要素自然特征、内部性质高度一致，地块面积大小可以有差别。
图6 阜平县土地空间连续体土地块尺度类型

图中显示的是面积和占比前65%的类型单元，空白处为占比后35%的类型单元

Fig. 6 Scale typeof LSC land block in Fuping County

5 结论与讨论

5.1 结论

本文以阜平县为研究对象，围绕土地空间连续体内涵和尺度划分理论框架探析，得出以下结论：①通过文献综述法、逻辑分析法，探索性提出了土地空间连续体概念。从概念辨析、哲学解释、分类学解释等方面剖析了土地空间连续体内涵和基本特性，促进了土地科学研究视野向土地系统科学转变，为土地空间单元组合体多尺度开发利用奠定了一定的理论基础。②依托主导因素分析、DEM流域分析、图层叠加空间分析等方法建立了土地空间连续体尺度划分理论框架。从小流域、土壤、植被、土地现状利用方式4个维度将阜平县土地空间连续体划分为“小流域尺度−土地链尺度−土地段尺度−土地块尺度”4级尺度类型体系，其中一级小流域尺度包含7种土地类型单元，二级土地链尺度包含54种土地类型单元，三级土地段尺度包含140种土地类型单元，四级土地块尺度包含560种土地类型单元。不同尺度土地空间连续体的异质性明显，从高级别尺度到低级别尺度，土地空间连续体内部差异性逐步减小，相似性、同一性逐步增大。③土地空间连续体尺度类型的划分从土地单元空间连续的视角考虑了多种主导因素的影响，是一种能够综合反映环境和土地系统特点的基本研究单元。分析结果更接近观测值，为后续开展特征尺度视角下的土地利用与评价研究提供思路和方法，是土地科学研究向土地系统科学转变的具体实践。

5.2 讨论

土地空间连续体是基于人类发展需求和土地系统开发利用实践而提出，是土地系统科学研究由概念到具体行动的有益尝试，概念的提出和应用是一种方法学上的考量，同前人提出的概念既有联系也有延伸，绝对的脱离土地也实属困难，土地空间连续体内涵解析尚需接下来的深入研究。土地空间连续体包括自然与非自然两大子系统。本文将人类作为土地自然状态下的一种要素来处理，土地的非自然系统主要是以权属为核心内容，该内容不在本文考虑之列。其次，县域土地空间连续体尺度类型划分成果可应用在一定范围内土地适宜性评价、综合农业区划等，但在服务更微观的土地整治工程、耕地质量评价等，尚需根据研究目的适当增减尺度划分的过渡单位，这也是接下来需要进一步完善和深入的地方。

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