（生态学专业论文）基于gissoter数据库的区域土地利用系统分析.pdf

巾文摘要 本文在建立邯郸地隧l ：2 5 万s o t e r 数据库的基j i ：i 上结合专家知识在a l e s 系统中构建 邯郸地隧地适寅性评价模型；利用水分平糖模型w a t s a t ，分析了邯郸地区区域水分平糍： 利用作物生长模拟模蹬p s l 2 3 分析典型区域( 涉县、邯郸市、大名) 瑶米整个生育朝永分动态； 蒯用2 期遥感数据结合统计资料分析丁邯郸地区1 9 8 0 年以来土地利f 【l ； 变化驱动因素，深入研究 邯郸地醒土地幂j 糟结构岛交纯特点，备士逢羁翊类型憨体变纯趋势，各土蘧稠用类黧内部缭梅 与各自交化规律，以及邯郸地隧土地利用结构空间分布规律和土地利用类型之间转化方向与程 发。 瓶邯郸地区l ：2 s 万s o t e r 土壤土地数据库建波方面。主要探讨了适用于该比例尺的生 恁形箨搬标，援毽海拔舞度分缀撵振、墟疫分组撂掭鞠琏势起拔强瘦分组攒栋，劳测用上述三 个指标缎台划分出邯郸地区中坡度匠陵( s h ) 、低坡度山前台地( 删) 、山谷( l v ) 、中坡度山体 ( 鞠) 、出蔻强籀平摄( l f ) 霸潍洪积警缀( l p ) 6 个生她形体组分。在此基础之上，更颏土壤 属性生成母质圈，进而利用土壤普查资料中的荆面记载与剖丽描述将邯郸地区土壤发生分类转 换为系统分类，郄郸地隧存在雏形土、凝成土、有机、人为、盐成五个土纲十兰个土类= 十一个溉类。在地理信怠系统友持下，叠加盘地形体、母磺豳和土壤圈生成s o r t e r 单元醺。 以邯郸地区i ：2 5 ) 了s o t e r 土壤土地数据库为基础，探讨了土壤参数区域化问题，并刹用 w a t s a t 区域水分平衡模型，研究了帮郸逢区区城永分平衡：夫部分量瞻医士壤求努满足夏囊米 生长需求，( s u f f ) 值为0 8 1 0 ，非常适宜；部分地区如人名地区、邯郸和永年部分地区、涉 瑟沟谷拔梁墙嚣壤永分适宜爱玉寒生长，s u f f 蓬0 , 4 - - 0 。8 ：不适囊地区，s u f f 馕0 2 0 4 ， 主要集中于丘陵山区以及平原古河谷地砾石和粗砂分布区。 p s l 2 3 搏貔模型势辑涉县、梯骝攀、丈名玉米全垒弯期拳分动态发瑗，郄郄毒医壤承分 状况满足玉米擞个生育期水分需求；涉县地区除重壤土外，其他质地类型c a 玉米抽穗开花期土 壤均出壤水分耱追；大名地区所有度蟪类型巍玉米大喇叭口期均出现水分胁迫。 根据邯郸地区1 ：2 5 万s o t e r 土壤土地数据库和a l e s 土地适宜性评价模型原琏，建立了 基于水分满足强度、土壤侵蚀风验、士壤e 力摆标的邯郸地邋夏玉米适宜性决策树模型。结果 袭明，邯郸1 9 7 的士地面积由于其祷潜在侵蚀危险黼不适嶷耕作，2 5 的土地丽袄由于土壤 水分条件太差两不适宜耕作，9 ，5 的土地面积由于水分条件斌养分条件不太理想而边际适宜农 业开垦，6 8 3 冁的逮黼积适巍和菲常适宣农艟耕俸其中逡宣农渡开垦静琏区已经全部种檀 作物而且在丘陵和山区许多不适宜开星的地区也被开发利用表明邯郸地区已没有可在开熙的 蠢备魄。 利_ | j ；i1 9 8 0 和2 0 0 0 年基于遥感影象的土地利用分类数据，从时空方面研究了邯郸地区土地 零l 耀交纯瑷及辗动力。土地秽趣整体绦穆燕1 9 8 0 - 2 0 0 0 年没蠢发生太大变他，只是抟地上舞至 第2 位形成耕地、林地、草地城乡工矿居民用地、水域、来利用土地的结构；邯郸地区土地利 蠲结构空闯分窍研究表骤：嚣部山区主地剥羽结构梵株她、草地、辫地、水域、建设用地魏来 利用土地：中部匠陵台地区土地利用结构为耕地、草地、建设用地、水域、林地和米利用土地： 东郄争积平原区卜地剥翊结构为耕地、建设捌地、抟地、水域和草地。邯郸地区地利用转化 方向与程度研究表明：扶1 9 8 0 年一2 0 0 0 年邯郸地区草地犬畿转为林地和耕地；6 2 + 2 5 水域发 生转化，主要转化为耕地和林地；林地、耕地比较稳定；3 6 9 1 6 公顷的耕地转化为建殴用地； 2 0 0 0 年近l 忿的建设捌姥楚螽耕造转仡丽采，近9 0 林逢自革逢和耩遗转诧、承域帮建设鲻缝 转化米。 嚣释遗嚣雾 圭篷变纯对润和空阉骧动弼素分辑表明：耪嚣投的变诧孺动霸予为x a 疆囊 度利x 2 人均g d p ：字问上缝逻辑斯谛( l o g i s t i c ) 同! j 分析，从4 7 个驱动网素l 卜l 发现1 1 个决定 瓣建空阔劳醚 | 勺驱动潮素：x 1 为地表坡瘦( ) ，x 2 为有钒殛禽i 建( ) ，x 3 为一 ：壤孬毅氮 含量( g k g ) x 4 为土壤有效磷含量( g k g ) ，x 5 为土壤质地，x 6 为农地单位面积产值非农 地单位面积产值，x 7 为种植业产值，农业总产值( ) ，x 8 为农民人均农业总收入，农民人均总 收入( ) ，x 9 为农民人均种植业收入，x 1 0 为人均粮食产量，x l l 为人口密度，并建立回归方 程，为今后利用c l u e _ s 模型模拟土地利用空间变化奠定基础。 关键词：s 盯陋r 数据库、土地适宜性评价、土地利用、土地生产力模型 a b s t r a c t t h i sd i s s e r t a t i o ni sm a i n l ya b o u tr e g i o n a ll a n dr c s o u r e ce v a l u a t i o na n dl a n du s ea n a l y s i sb a s e d o 椎g i sa n ds 溅r ( s o l a n dt e r r a l ns p a t i a la n da t t r i b u t ed a t a b a s 砖d a t a b a s e ，t h er e s e a r c hc o n t e n t i sc o m p o s e do f t h r e ep a r t s 氍辩f i r s ti sm e d i u ms c a l es a 班瀑d a t a b a s es t u d y , nt h i sp a r t , t h en e wl a n d f o r mi n d e x e s8 糟 s t u d i e d ，w h i c ha r ee l e v a t i o nc l a s s i f i c a t i o n 。s l o p ec l a s s i f i c a t i o na n dr e l i e fi o d e xc l a s s i f i c a t i o n b a s eo n t h e s e n e w l a n d f o r m i n d e x e s , l a n d f o l l n o f h a n d a n w a s c a l c u l a t e d a n d d e l i n e a t e d t r o u g h o v e r l a y i n g o f l a n d f o r m ，p a r e n tm a t e r i a la n d s o l lm a p s ，s o t e ru n i td a t a b a s ei sd e v e l o p e d m o r e o v e r , s o t e rl a n d r e s o u r c ed a t a b a s ew a se s t a b l i s h e db a s e do ns o t e ru n i tm a pa n dc l i m a t er e g i o nm a p s o 髓rl a n d u s ed a t a b a s ew a sb u i l tb a s e do nc h i n al a n du s ec l a s s i f i c a t i o na n ds o t e rs o c i o - e c o n o m i c a ld a t a b a s e i sb u i l tb a s eo ns t a t i s t i c a ld a t a a l lo f t h e s e sd a t a b a s ew a si m e g r a t e di n t oal a n di n f o r m a t l o ns y s t e m w h i c hc a l lb eu s e dt ol a n de v a l u a t i o na n dl a n du s ea n a l y s i s t h es e c o n dp a r ti st h ea p p l i c a t i o no fs o t e rl a n di n f o r m a t i o ns y s t e mi nl a n de v a l u a t i o n b a s e d o nw a t e rb a l a n c em o d e l 强璃羊s a t , c r o ps i m u l a t i o nm o d e l i s l 2 3a n da l s ( a u t o m a t e dl a n d e v a l u a t i o ns y s t e m ) t h eh a n d a nl a n de v a l u a t i o nm o d e lw a sb u i i ti na l e sb a s e do ne x p e r tk n o w l e d g e a n df a r m e rs e x p e r i e n c e s , i tl n c l u d st h r e ed e c i s i o nt r e e s , n a m e l ys o l le r o s i o nr i s k 。s o l lw a t e rc o n d i t i o n a n ds o i lf e r t i l i t y s o i lw a t e rc o n d i t i o ni sc a l c u l a t e db yw 盯s a tm o d e l ，i t sr e s u l t ( s u f f ) i si n p u ti n t o a l 置s 。秘l es o l lw a t e re o n d i t i o n ss u 塌e l e n tf o rm a i z ei nm o s to t h a n d a n 。s u f fv a l u ei sb e t w e e n0 。8 a n d1 0 s o m ea r e as u c ha sd a m i n g , h a n d a nc i t y , y o n g n i a na n ds h e x i a ni sm a r g i n a l l ys u i t a b l e ，s u f f v a l u ei sb e t w e e n0 。4a n d0 8 u n s u i t a b l ea r e a sm a i n l yd i s t r i b u t e so nh i l l s ，m o u n t a i n sa n dv a l l e y s ， s u f fv a l u ei sb e t w e e n0 2a n d0 4 m o r e o v e r , f o rs h e i x a n ，h a n d a nc i t ya n dd a r n i n g ，s o i lw a t e r c o n d i t i o nd u r i n gm a i z eg r o w t hp e r i o dw a ss t u d l e db yc r o pm o d e lp s l 2 3 ，t h er e s u l t ss h o w ：s o i l w a t e rc o n d i t i o ni nh a n d a nc i t y ；ss u 衢c i e n tf o r t h ew h o l em a i z eg r o w t h p e r i o d ；i ns h e x i a n s o l lw a t e r i sn o ts u f f i c i e n tf o rt h ew h o l em a i z eg r o w t hp e r i o dc x c e p th e a v yl o a ms o i l ；i nd a m i a g ，s o i lw a t e ri s n o ts u 衢c i e n tf o rm a i z eg r o w t hs i n c es i l k i n gs t a g e + t h el a n de v a l u a t i o nr e s u l to fh a n d a nd i s t r i c ts h o w ： 1 9 7 1 a n di su n s u i t a b l ef o ra g r i c u l t u t a lu s ef o rs o l le r o s i o nr i s k ；2 5 l a n di su n s u i t a b l ef o r a g r i c u l t u r a l u s ef o rp o o rs o i lw a t e rc o n d i t i o n ；9 s l a n di sm a r g i n a l l ys u i t a b l eb e c a u s ew a t e ro r n u t r i t i o nc o n d i t i o ni sn o tg o o de n o u g h ；6 8 3 l a n di ss u i t a b l eo rv e r ys u i t a b l ef o ra g r i c u l t u r a ll a n d u s e t h et h i r dp a r ti st h ea p p l i c a t i o no f s o t e rl a n di n f o r m a t i o ns y s t e mi nl a n du s ea n a l y s i sb a s e do n s t a t i s t i c a lm e t h o da n dc l u e - sm o d e l t h r o u g hl a n du s ea n a l y s i si nh a n d a n ，t h em a i nt y p eo fl a n d u s ei nh a n d a ni sa g r i c u l t u r a ll a n du s e t h es t r u c t u r eo fl a n du s eh a sc h a n g e ds i n c e2 0 0 0 f o r e s tl a n d u s ei n c r e a s e d a n dl a n du s es t r u c t u r e c h a n g e i n t oa m b l e l a n d - f o r e s t - g r a s s f r o ma r a b l e l a n d - g r a s s - f o r e s t f r o m1 9 8 0t o2 0 0 0 。a r a b l el a n d 。g r a s sl a n da n dw a t e ra r e ad e c r e a s e f o r e s ta n dn o u s el a n di n c r e a s e 6 2 2 5 w a t e ra r e ac h a n g ei n t oa r a b l el a n da n df o r e s t a r u b l e1 a n da n df o r e s tl a n di s s t a b l e 3 6 9 1 。6h aa r a b l el a n dc h a n g e di n t ob u i l d i n gl a n d 。f r o ms t a t i s t i c a la n a l y s i s , o n er e g r e s s i o n e q u a t i o ns h o w i n gt i m es e r i e s l a n du s ec h a n g ei so b t a i n e d t h e r ea r et w od r i v i n gf a c t o r sw h i c ha r e p o p u l a t i o nd e n s i t y ( x 1 ) 曩n dg d p ( x 2 ) f r o ms p a t i a la n a l y s i s ，a n o t h e rr e g r e s s i o ne q u a t i o ns h o w i n g s p a t i a ls c a l ej a n du s ec h a n g ei se s t a b l i s h e d 1 ls p a t i a id r i v i n gf a c t o r sa r ed e r i v e df r o m4 7i n d e x e s t h a ta r e x is l o p e ( ) ，x 2o r g a n i c m a t t e r ( ) ，x 3s o i la v a i l a b l e n ( 一k g ) ，x 4s o l la v a i l a b l ep ( “k g ) ，x 5s o l l t e x t u r e ( 1 4 ) ，x 6p r o d u c t i o nv a l u e i nu n i ta r e ao f a r a b l e l a n d p r o d u c t i o nv a l u e i nu n i ta r e ao fo t h e rl a n d ，x 7p r o d u c t i o nv a l u ei np l a n t i n gi n d u s t r y p r o d u c t i o nv a l u ei nw h o l e a g r i c u l t u r a li n d u s t r i e s 2 r a m 石砾的数据。这些典型剖面的分布如下：非溯( 17 9 9 ) 、西南亚和i 北亚( 5 2 2 ) 、 东南r ( 5 5 3 ) 、澳大利亚和太平洋诸岛( 1 2 2 ) 、欧洲( 4 9 2 ) 、北荚( 2 6 6 ) 及南美和加勒比( 5 9 9 ) 。 从6 0 年代到8 0 年代美国地质调查局( u s g s ) 和美国农业部( u s d a ) 对美国本土进行了两 次较大规模的土壤普查( w h i t e 1 9 9 7 ) 。由u s g s 主持的普查主要针对非农业土壤，测定土壤、 植被中的元素含量。由u s d a 主持的普查针对农业土壤，测定土壤、作物中的c d 、p b 等元素 含量以及c e c 、有机碳、p h 等土壤属性。 除了土壤普查报告，u s d a 的土壤保护司( s c s ) 还建成并投入使用了3 个数据库( e m s t r o m ， 1 9 9 3 ) ：土壤普查地理数据库( s s u t g o ) 、州际土壤地理数据库( s t a t s g o ) 和全国土壤地理数 据库f n a t sg o ) 。这3 个数据库是用不同方法发展而来的：s s u r g o ( 比例尺从1 ：1 20 0 0 到l ： 3 l6 8 0 ) 是由用于野外考察的大比例尺土壤图数字化而来的；s t a t s g o ( 1 ：8 5 万) 是由上述那些 大比例尺土壤图综合而成的：n a t s g o ( 1 ：5 0 0 万) 是美国不同时期的一般土壤图综合而成的。 随着计算机技术和g i s 的不断发展，s c s 目前正在致力于建立一个全新的、综合性的国家土壤 信息系统( n a s i s ) ( e m s t r o m ，1 9 9 3 ) 。在这个系统中不仅集中了单个监测点的数据，而且着 重描述土壤性质的空间变异性。 从1 9 7 9 年起，我国开展了第二次全国士壤普查，并从1 9 9 3 年起分6 册出版了中国土种 志，这是一部具有首创性的科技专著( 全国土壤普查办公室，1 9 9 3 ) ，它为我国建立土壤信息 数据库提供了良好的基础。目前，很多县市、旗、地区、市盟、省市区已在不同程度上建立了 不同容量的土壤信息数据库，通过贮存资料的运算，随时可以提供咨询服务。1 9 9 1 年，中国 土壤系统分类( 首次方案) 出版中国科学院南京土壤研究所建立了全国土壤分类数据库( 孙 成权，施永辉，1 9 9 7 ) 。 1 9 9 1 年，中国科学院沈阳应用生态研究所进行了区域土壤信息系统( r s i s ) 的建立和应用 研究，所建立的r s i s 具有信息的提取和查询、十壤信息更新雨堙q 正、信息综合处理等功能， 是一个比较成功的十壤信息系统( 贺红土，侯彦林1 9 9 1 ) 。孙波等( 1 9 9 5 ) 为进行南方红壤 丘陵区土壤养分贫瘠化的综合评价利用普查资料，分省收集东部丘陵区各类土壤表层的相应 数据，建立了一个红壤区养分数据库。数据指标包括有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷、速 效钾等6 项。利_ = f j 红黄壤地区土壤圈作底阁，借助g i s ，绘制土壤养分贫瘠化状况的评价幽， 收到很好的效果。王效举等( 1 9 9 7 ) 收集1 9 8 3 年和1 9 9 4 年江西省和泰千烟洲的_ 十壤理化性质 和环境条件、多年有关的气象资料、经济数据和十壤剖面等数据，利_ l i jg i s 制图功能，绘制出 千划洲开曝1 1 年后的十壤质量变化i 型。 率嚣农盈大学簿_ 土攀证论文第1 章爨论 综合以上国内外土壤数据瘁的建立和发展嚣，这一阶段土壤数据库的建立均以一个特定的 研究应用目的为基础：世界土壤资源数据库( s o b ) 和夔国土壤数据库以及我国南京壤研究所 娥立熬基予1 9 9 1 年中国土壤系统分类( 首次方案) 数据席，实质是以各受不同的土壤分类 系统为依据存储羊n 管理庞大的壤剖面数据为盎要目标；而其它的土壤数据障主要是以特斑研 究主题必对象，更强调壤莽分数据库的建立。此外，各手中土壤数擐痒数据来嶷、鳃织、管理 上缺少统一可比标准，难以实现系统资源共享，难以向决策者传递土壤的综台信息。因此，有 必要疆究建立一个掭准化、综会豹土壤土建数据痒，邀正是s 锻臻数据库研究建立熬基础和研 究目标。 t 2 2 土壤土地数字化数据库( s o t e r ) s o t e r 的基本目标是改善为决策者传递精确、及时和有用的土壤与土地资源信怠的能力， 黉将这臻数据与全球地理信息系统中的其它资源数据避形、攮被、坡度、水文、土地利用、气 候、人口密度等相叠加和连接。它的妖远目标是产生一个包含数字化制图单元界限殿其属性的 邀要土壤帮撼数字他数据痒周慧珍，1 9 9 1 ) 。 1 2 2 。ls o t e r 数据痒起步蹬段 1 9 8 5 年，国鼯壤学会成立了一个姻时的王作组饕孚论证建立全球i ：1 0 0 万土壤地体数字化 数据库的可行性( s o m b r o e k , 1 9 8 4 ) 。1 9 8 6 年1 月，国际土壤学会( 1 s s s ) 在荷兰的w a g e n i n g e n 召 集的以主壤和棚关学科翘国际专家研讨会上，讨论了“数字化国际壤资源嬲的结誊句”。根据会 议精神，提出了建立比例尺为1 ：1 0 0 万土壤地体数字化数据席设想( s o t e r ) ( b a u m g a r d n e r , o l d e m a n ，1 9 8 6 ) 。 司肇，i s s s 娄任了一个小魁趣国踩专家委撮会，提如了一缌适应编辑小比铡尺土壤地体蚓的 通用图例，该图例要求包括为大范围解释所要求的属性，如作物的适宜性、土壤退化、全球土壤变 化、灌溉的适意性、农监生态分毒秽干旱灾害等。1 9 8 6 年8 月，在德国汉堡( h 鞠b u 嗡国际土壤 学会会议上s o t e r 方法受到进一步认可。原i 临时工作组被批准为国际土壤学会的一正式机构， 专门受资壤蟪薅数字纯数攥蓐豹工终。 1 9 8 7 年5 兵由联台国环境溪主办程鸯尼甄的内罗毕( n a i r o b i ) 召开了一次特别专浆会议，讨论 了s o t e r 在编制土壤退化评估图方耐的应用，即基于s o t e r 开展全球土壤退化评价( g l a s o d ) 豹霹铲瞧。在这次会议主，匿铡建立和主壤退化评继王律组互棚甏台王传，毽铡工传缀其咎承提了 建立比例尺为1 ：1 0 0 万世界土壤地体数字化数据库指南的任静，并提出了一般图例概念和定义以 及藤毪交襄：缝翰，劳蛰起草了程彦没诗手嚣掇缀( s h i e l d s , c o o t e ，1 9 8 8 ) e 1 。2 2 2 建立s o t e r 小 倒足数器瘴数蹬段 根据内罗毕会议，幽际珥斌署( u n e p ) 起孳了。个“全域十壤退化评价”文纨弗拄国际一p 壤 4 中国农业大学博士学位论文第l 章绪论 信息参比中一i = | , ( i s r i c ) 、国际土壤学会( 1 s s s ) 、联合国粮农组织( f a o ) 等紧密合作下，编辑出版了 比例尺为l ：1 0 0 万全球土壤退化现状图。基于l ：1 0 0 万全球s o t e r 数据库对拉丁美洲样区( 阿 根廷、巴西和乌拉圭等) 土地退化状态和危险性进行评价。国际土壤信息参比中心委托加拿大农 业土地资源研究中心制定样区比例尺为l ：1 0 0 万s o t e r 工作草案。1 9 8 8 年在乌拉圭举行的全 球土壤地体数字化数据库及全球土壤退化评价研讨会上讨论了该草案，并在样区进行了试用。 结合野外试用意见，对草案进行了修订。在1 9 8 9 年正式出版了s o t e r 工作手册( i s s s ，1 9 8 8 ， 1 9 8 9 ；s h i e l d sc o o t e ，1 9 8 9 ) 。随后对s o t e r 工作手册义做过几次修订和完善( i s r i c ，1 9 9 0 ，1 9 9 1 ) ) ， 并于1 9 9 2 年推出了第五次修订本。1 9 9 2 年2 月，联合国环境署( u n e p ) 在内罗毕召开的第二次 s o t e r 研讨会，联合国粮织( f a o ) 表示对s o t e r 纲要的支持，并准备使用s o t e r 方法对已有 的世界土壤和土地资源方面的数据进行储存和更新( o l d e m a n ，v a ne n g e l e n ，1 9 9 3 ) ，以后陆续在 一些国家和地区开展工作，如在匈牙利( v a l l y a ye ta l1 9 9 4 ；p a z t o r e ta l1 9 9 8 ) 、肯尼亚( s u m n e r , 1 9 9 9 ；t e m p e l1 9 9 4 ) 等国家开展了s o t e r 数据库研究工作，并探讨s o t e r 数据库在十地利用系 统、土地侵蚀方面的应用，对于环境的灵敏性做了定量的描述；在中东欧进行的土壤退化和脆 弱性评价研究( s o v e u r ) ( a a t j e s ，v 锄e n g e l e n ，1 9 9 7 ；b a t j e s ，1 9 9 9 ) 。 1 2 2 3 不同比例尺数据库阶段 随着小比例尺s o t e r 数据库的建立和发展，区域性的大、中比例尺s o t e r 数据库建立工作受 到重视并很快开展起来，这一阶段始于1 9 9 7 年。虽然早期的工作中也涉及到一些中比例尺( 1 ：5 0 万) ，但比例尺仍相对较小。此阶段的工作除了1 ：5 0 万外，还涉及到1 ：2 5 万、1 ：1 0 万、1 ：5 万 等儿个级别。1 ：5 0 万匈牙利国家s o t e r 数据库已经完成，匈牙利国家科学院土壤与农业化学研 究所( r i s s a c ) 还在该数据库基础上对全国土地利用系统进行了评价，包括农业适宜性评价、土壤 退化研究、以及社会与环境有关的十壤过程模型研究，着重于对环境污染和退化造成土壤脆弱性 进行制图的研究( v a l l y a y ，e ta l1 9 9 4 ) 。1 ：5 万1 ：2 5 万s o t e r 数据库的建立已在中国海南 省、四川省、北京市、辽宁省、苏南地区等地区完成。我国1 ：4 0 0 万s o t e r 研究已经启动，山东 省还对1 ：1 0 0 万全省s o t e r 数据库进行了研究。1 9 9 2 年中国科学院南京土壤研究所基本完成了 1 ：5 0 万海南省s o t e r 数据库及制图工作，其后北京、四川、辽宁、苏南、山东也陆续建立起 本地区s o t e r 数据库。但从全国范围内此项工作还有待深入( 国家自然科学基金编十壤学， 】9 9 7 ) 。 1 2 2 4s o t e r 的应用 1 ) 水十流失危险性评价 在肯尼亚和我国的海海南省，v a ne n g e l e n ( 1 9 9 7 ) 利用s w e a p ( s o i lw a t e re r o s i o n a s s e s s m e n tp r o g r a m ) 模型( f a o 1 9 7 6 ) 通过提取s o t e r 数据程序，提取s o t e r 数据库中的 坡度、表层土壤质地、缶与构、十层厚度数据，并结合相关农业生态带( a e z ) # j 的气蒙数据，研究 和评价s o t e r 单元的十壤仪蚀危险性。 2 ) - t - 地遐化羽i 粮食产量评价 串嚣农照文学瓣l ：学往论文第t 章肇论 在给定自然条件( 如壤、土地利用和气候) 变化的情况下，在s o t e r 数据库的炎持下，可以 进行某土地利用系统当中由于土地邋化而对粮食产量的影响。这方面的研究在南荧洲乌拉圭和 阿根廷、东非肯尼距( v a ne n g e l e ne ta l ，1 9 9 7 ) 和距洲( v a nl y d e n ，1 9 9 5 ) 都有报道。以上评价结 果都可在g l s 环境下与s o t e r 单元遴接，并将评价成果以翻件形式输出。 3 ) - i - 壤盐碱纯摹l 壤酸纯译俊 由s o t e r 数据库中的数据可诊断土壤盐碱化的状态，也可以通过有关模型的运行，对比 不同含盐量情况下各种作物的产量燮化( r o t m a n a ，r i e z e b o s , 1 9 9 7 ) 用s o t e r 数据库也可以评价 土壤酸化1 勺程魔、现状和趋势，这方黼的工作在匈牙利已有了较好的尝试。 4 建评魏 在联合圜粮农组织颁布的土地评价方法指导下，将自动土地评价系统a l e s ( a u t o m a t e d l a n de v a l u a t i o ns y s t e m xr o s s i t e r ，v a i lw a m b e k e ，1 9 9 3 ) 模型和s o t e r 数据库相结合，可评价在 不同土地利用投入和技术水平下s o t e r 单元对作物的适畿性。在这一研究过糕中，在a l e s 译徐模型中嚣先簧确定不同投入鞠技术下迪稠用类型( l u t ) ，知m a n t e l l 9 9 5 年在嚣趸亚提出 低投入低稀按藉葵玉米蟊毒粱、审投入孛辩技褥莽小麦；v a ne n g e l e n1 9 9 7 年在我鬻海毒害瞧 提出中投入、中科技， 氐科技香蕉、筏粜、橡胶、咖啡地利糟系统：其次，描述土地剃用需求 并建立评价模狲，包括i1 项土地利用需求：水分有效性、养分有效性、侵蚀危险性、洪涝危 险性、根系立地性、发芽条件、潜襁机械化、根系生长氧肖效性、盐分、土壤簿性、气候风险 性。根据土地逡宜性评价规则建立拨溅，除气撅风险性霈斓w a t s a t 估算外，其露所有土地利 蠲霰求郝可以麸s o t e r 鼗据瘁孛豢矮攫取，翔潜在瓠授健谱徐可提取s o t e r 数攥疼中表基 石虞疫、表鼷砾石含蟹、坡度等撵标。a l e s 遵过对s o t e r 数据库中上述褶荚 i 稼静谔徐，可 醴得出s o t e r 单元不同土地利用类戳的适宜性。 1 2 3 土地利用覆盖变化研究以疑模型 l 。2 。3 。1 她铡粥德盏变纯磷究发袋 土地利用，土地覆盖变化的研究嘏早来自于景观生态举辩景观格局和过程的研究( s k l a ra n d c o s t a n z a , 1 9 9 1 ) ，早期的研究主骚熄为了_ 十地覆盖和土地掇观分类。从8 0 年代中期汗始，随着对 地观测技术以及计算机的发展，特别的人类社会经济活动对土地覆盖的干扰以及凼此带来的生态 环境蠲题的纛视，开始研究土地利用糕靛变化的驱动力以及出此带来豹经济环境问题。早在1 9 8 9 年，酸潮人鸟生匏鬻裁囊动了蒎渊建裁耀变证瑷及辉壤嚣采豹骚究；菠嚣，簌1 9 9 3 年国 际辩学联合会与国际社会科学联食会成立成立了蟪秘溺，覆盖变亿核心项爱计越蠡员会竣磊， 国际有关组纵羊国家相继开展了l u c c 研究项目，包括豳际应用系统研究所( i i a s a ) 于1 9 9 5 年 启动了“瞅洲嗣i 北弧十地利州覆黼变化模拟”的三年坶j 项目，联合国环境署( u n e p ) j i t 太地p ( 1 萎嚣i 誓 。fl 数据校正! ) g i s 、嬖霎摹翌竺缈删7 f 区域1 ：地适立性、区域l 壤水分平衡、区域l 地1 i力、区域i ：地利片i 变化时卒驱动力l 图11 技术路线 f i g u r el - lm e t h o d o l o g y 1 0 中国农业大学博士学位论文第2 章s o t e r 数据库的原理和方法 第2 章s o t e r 数据库的原理和方法 本章从s o t e r 数据库的基本思想、数据库结构、s o t e r 单元的制图方法、s o t e r 单元区 分指标和s o t e r 为法具有的特点5 个角度，深入介绍了s o t e r 数据库基础原理和方法。 2 1 s o t e r 基本思想 s o t e r 全称土壤地体数字化数据库，是利用现代信息技术，通过对制图区域内土地类型 的系统辩识，建立一个包括数字化地图单元及其相应属性数据的土壤地体数字化数据库。其 中，划分s o t e r 单元、编制s o t e r 图是s o t e r 工作的关键，也是s o t e r 区别与一般土壤制 图的重要标志( 吕成文，王晓铃2 0 0 0 ) 。 s o t e r 单元的划分思想源于土地概念，但与土地概念也不完全相同，s o t e r 把土地看作是 由地形和土壤个体组成的自然实体的组合，并基于这一思想对制图区域内土地类型进行系统的 划分( 孙丹峰，李红2 0 0 1 ) 。具体步骤和指标如下 1 以研究地区地形图为基础，根据主地形等指标( 表2 1 ) 对研究区域地形进行初步划分划分 出的单元称为地形体( 1 a n d f o r m ) ，这里的地形体可定义为反映区域的地形和地貌特征。从表2 1 第4 列数据可以看出地势强度划分指标不统一，有1 0 0 m k m 、6 0 0 m 2 k m 、5 0 m 坡地单位和可变 参量四种单位，单位不统一，这类指标仅仅适用于以地形图纸图为基础手工划分l a n d f o r m 的 制图不适用于以g i s 为平台的s o t e r 土地空间数据库的建立。另外，表2 1 中的地形体及 其指标体系主要服务于l ：1 0 0 万s o t e r 空间数据库，并不一定能否适台小区域火比例尺s o t e r 数据库的建立，这些问题将在第3 章讨论。 表2 is o t e r 主地形体及其区分指标 t a b l e 2 1t h es o t e rl a n d f o r ma n di n d e x e s ( v a ne n g e l e n ，w e n1 9 9 5 ) 第1 级1 l e v e l第2 级2 dl e v e l坡度g r a d i e n t * , 地势强度r e l i e f i n t e n s i t y l 平地l p 平原(8100rnkm l l 高原 8 1 0 0 m k i n l d 低洼地8loomkin l f 山麓平原 5 0 m 坡地单位 6 0 0 m 2 k m 5 0 m ：啵地单位 6 0 0 m 2 k m 6 0 0 m 2 k m 6 0 0 m 2 k m 可变参量 n j 变参量 口j 变参量 叫变参量 o 引0 0 0) 嘲耋耋喊洲跏跏瑚枷镏硝 中国农业大学博士学位论文第2 章s o t e r 数据库的原理和方法 i i i 2 地形体单元是较为初步的，通常还包含着多个岩性类型的组合，因此需要利用地质岩性图 作进一步细分：根据地体单元内的岩性的差异( 表2 2 ) ，s o t e r 将地体继续细分为若干个地形体 组成( t e r r a i n ) 。 表2 2 $ o t e r 数据库岩性分级指标 t a b l e 2 2 h i e r a r c h yo f s o t e r l i t h o l o g y ( v a n e n g e l e n 。w e n l 9 9 5 ) 堂堂竺虫竺! ! 坚!堂塑g 竺坚宣型女! ! i 火成岩i a 酸性火成岩1 a i 花岗岩 i a 2 托岗闪长岩 1 a 3 石英闪长岩 i a 4 流纹岩 m 变质岩 s 沉积岩 u 疏散物质 i i 中性火成岩 i b 基性火成岩 u 超基性火成岩 m a 酸性变质岩 m b 基性变质岩 s c 碎屑沉积物 s o 有机沉积物 s e 蒸发岩( 盐) i i l 安山岩、粗面岩、响岩 1 1 2 闪长正长岩 i b l 辉长岩 i b 2 玄武岩 i b 3 粒玄岩 i u l 橄榄岩 i u 2 辉岩 i u 3 钛铁矿、磁铁矿、褐铁矿、蛇 纹岩 m a l 石英岩 m a 2 片麻岩、混合岩 m a 3 板岩、千枚岩( 泥质岩) m b l 片岩 m b 2 富含铁镁矿物的片麻岩 m b 3 变质石欢岩( 太删石) s c l 砾岩、角砾岩 s c 2 砂岩、杂砂岩、k 石砂岩 s c 3 粉砂岩、泥岩、变朽粘土岩 s c 4 页岩 s c 5 铁矿 s o l 石灰岩、其他碳酸盐岩 s 0 2 泥灰岩和其他混台物 s 0 3 煤、沥青和相关岩石 s e l 碗“膏、石膏 s e 2 石盐 u f 冲积物( 洲积物) 、u c 崩积物、u l 湖积物、u m 海积物、u e 风 成物、u g 冰积物、u p 火成碎屑物、u o 有机冲积物 由表2 , 2 可以看出s o t e r 数据库岩性分级最细分到岩石种类一级，这对于l ：1 0 0 万s o t e r 数据库而言合理的，但对于大中比例尺s o t e r 数据库而言，用岩打种类划分太粗，覆盖的区 域较大。需要更详细的分类体系。 3 在：地形体组成的基础1 ，根据十壤类型分异又将其进步细分为若干个 i 壤组分。 冈此，按j 以上规则，一个制幽对象可按地形体、地形体组成、f ：壤绸分进行连续、逐级 细分最终划分山的十地单元，称为s o t e r 单元。不难理解，这里的每一个s o t e r 单元代表 1 2 中国农业大学博士学位论文第2 章s o t e r 数据库的原理和方法 着一个独特地形和土壤特性的组合。 值得注意的是： 1 ) s o t e r 单元的划分并不是在每个区分级水平上都能图示。实际上，由于受到制图比例尺 的限制，许多单元在图上只能区分到地形体组分一级，甚至只能到地形体一级。对于图上难以显 示的土壤组分( 或地形体组分) 信息，s o t e r 安排在属性数据表中加以记录、区分。 2 ) s o t e r 制图中特别强调土壤与地形的关系，这一点对于提高制图精度，尤其是提高小比 例尺制图精度是非常重要的。因此，在小比例尺制图中，s 0 1 1 讯单元界线更多是地形体单元的 分异。即使在大比例尺制图中，s o t e r 单元可能已演变为对土壤实体的描述，但明晰地形界线 对于校正土壤界线，提高土壤类型边界精度仍是十分有意义的。 属性数据的采集、组织、管理是s o t e r 工作的又一重要内容。s o t e r 属性数据记录涉及 到从地体到土壤组分的一系列地形和土壤属性特征，记录数据文件包括地形体属性表、地形体 组分属性表、土壤组分属性表、代表性土壤剖面属性表、代表性土壤剖面层次属性表等，涉及 有关土壤及土壤环境数据达1 1 8 个( 含部分选择性项目) 。各属性文件间通过关键字段连接起来， 由关系数据库管理系统( r d b m s ) 组织数据。最后，