全 文 ：书第 !" 卷第 # 期
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生 态 学 报
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基金项目：国家教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目（.&(’6$#6$789）
收稿日期：!$$:68$6!;；修订日期：!$$"6$!6!8
作者简介：邵景安（89": <），男，安徽亳州人，博士，主要研究领域土地利用与生态过程2 (6=4>1：?@40A4B 1CD>?2 4E2 EF
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重庆岩溶区土壤景观多样性
邵景安8，!，李阳兵V，孟月玲;，魏朝富8，谢德体8
（82 西南大学资源环境学院，重庆W ;$$"8:；!2 中国科学院地理科学与资源研究所，北京W 8$$8$8；
V2 重庆师范大学地理科学学院，重庆W ;$$$;"；;2 北京大学景观设计学研究院，北京W 8$$7"8）
摘要：不同土壤发生类型塑造了异质的景观格局，而土壤类型上不同的土地利用实践又对原有景观格局进行重构。研究的目的
是利用景观指数识别重庆岩溶区土壤多样性的景观特征。结果表明：重庆市岩溶区土壤景观多样化和空间异质化程度不高，各
景观分布比例不均匀；土壤景观嵌块体呈现复杂的几何形状，黄壤、石灰土和黄棕壤是主要的土壤类型；除山地草甸土以林地和
草地，棕壤以林地为主要景观外，其余 9 种土壤类型都以耕地和林地为主要景观；农、林用地在重庆岩溶区土壤景观空间格局的
结构和功能中起主导作用；但因各类土壤性质和分布特点的不同，耕地和林地在各类土壤上的分配比例上存在明显差异；人类
活动在诱导耕地嵌块体数急剧增多的同时，居民工矿用地、林地、未利用地嵌块体数目也相应增加；研究可为岩溶区土地利用决
策与调控提供科学依据，加深人们对岩溶区土壤多样性的理解。
关键词：景观格局；土壤多样性；土地利用；岩溶区；重庆
文章编号：8$$$6$9VV（!$$"）$#6!$;7688W 中图分类号：X8;9W 文献标识码：%
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土壤景观多样性是生态价值评估所必须考虑的重要方面［< = >］。岩溶生态系统土壤作为土壤圈层的一部
分有其特殊性。碳酸盐岩相对于碎屑岩成土速率慢，岩溶生态系统土壤尤其珍贵［?］。岩溶生态系统土壤和
表层岩溶带是岩溶区岩石、大气、水、生物四大圈层的敏感交汇带和生态系统赖以存在的基础［@，A］。而在岩溶
区，土地利用方式与土壤侵蚀、石漠化关系密切［B］。景观特征是自然土壤发育过程和其在外界干扰介入背景
下的外在指示。不同土壤发生类型塑造了异质的景观格局，而土壤类型上不同的土地利用又对原有景观格局
进行重构。岩溶区土壤景观格局正是岩溶区土壤自身演变和外在人为因素共同作用的结果［A，C］。对岩溶区
土壤景观多样性特征进行分析，有助于从本底上认识岩溶区土壤发育的特点及其所拥有的景观特征，为构建
合适的土地利用方式提供理论支持。
重庆岩溶发育区主要集中于渝东北和渝东南，也是三峡库区的腹地［?］，区内的岩溶土壤景观特征研究具
有典型性。岩溶地区特有的双层地表形态结构使原本由风化较慢的碳酸盐岩发育形成的表层堆积物，在重力
和水的作用下更容易流失［A］。而这一流失不仅使岩溶区居民生活水平的改善失去了根基，而且流失物的积
联累计又会导致下游河库的淤积。三峡工程淹没、城镇和企业迁建以及后期配套基础设施建设更加剧了这一
区域的人地矛盾［
庆居民合适的土地利用活动，而认识这一区域内土地利用活动的母体———土壤的多样性特点及其所具有的景
观特征是探寻合适土地利用活动的必要条件。本研究的目的是揭示重庆岩溶区土壤景观多样性特征，以加深
人们对岩溶区土壤多样性的理解。
)* 材料与方法
)& )* 研究区概况
重庆介于
<>86H，占国土面积的 IB& CK（图 <）。碳酸盐岩面积占其总土地面积 ?DK以上的区（县）有 C 个，占 IDK左右
的有 ? 个。石灰岩山地土地资源以石山坡地为主，土壤侵蚀严重，发生逆向演替［
地层广布，峰丛横生，基岩裸露；渝东南主要分布的是 IDD6以上，IDD = @DD6、@DD = CDD6和 CDD6以上各个高
程区域相间分布的低、中山地貌，岩溶发育，为典型的亚热带岩溶景观；渝中和渝西南部主要分布的是小于
@DD6呈平行状分布的岭谷、低山丘陵地貌，为 L、2<，H的碳酸盐岩地层，形成“一山两岭一槽”或“一山三岭两
槽”式的地貌景观。据
（图 H）。黄壤、石灰土和黄棕壤是岩溶区主要土壤类型，且这 I 类土壤在渝东北呈现出连片分布格局，面积相
差不大，共同起着支配地位。在渝东南则呈现出相间分布态势，且黄壤面积大于石灰土与黄棕壤面积，占有明
显优势。
)& +* 研究方法
以重庆
利用类型和岩溶区岩层、等高线高程等属性数据分别与各类型单元图对应输入到土壤图、土地利用现状图、地
质图和地形图的属性数据库中，生成数字化图。把生成的重庆土地利用图、地质图和土壤图叠加，得到重庆
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/ / / 接彩图（0，1）
2321 / 生/ 态/ 学/ 报/ / / 14 卷/
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岩溶区土壤景观分布图。土地利用景观格局，依据土地利用现状划分为 / 类景观嵌块体类型，包括耕地、林
地、园地、未利用地、草地、居民工矿用地、水域。土壤景观多样性特征采用景观空间格局指数标度，包括景观
单元特征指数和景观整体指数［0，12 3 14］。
!" 结果分析
!& #" 区域土壤景观多样性格局
土壤景观多样性、均匀度指数相对都较小，而优势度指数则相对较大（表 1）。这说明，重庆岩溶区土壤景
观的多样化和空间异质化程度不高，各类景观分布比例不均匀，有少数一种或几种景观在整体中占有支配性
地位。棕壤景观的多样性、均匀性程度最低，优势度较大；黄棕壤景观的多样化、均匀化程度次之，优势度最
大；新成土景观的多样化、均匀化程度最大，优势度较低；其余土壤景观的多样化程度按山地草甸土、水稻土、
黄壤、粗骨土、黄褐土、红壤、紫色土、石灰土的顺序依次增加，均匀度都处于 5& 06 3 5& 47 之间，变幅较小。表
明岩溶区土壤景观的均匀化程度相似，而优势度在 5& 81 3 1& 0/ 之间，变幅较大，按山地草甸土、黄褐土、粗骨
土、石灰土、红壤、紫色土、黄壤、水稻土的顺序递增。
土壤景观嵌块体数目从新成土的 28 个到黄壤的 40/9 个，形状指数从山地草甸土的 8& 67 到黄壤的
102: 29，两者的变幅都较大。但两者的变化趋势基本一致。新成土（山地草甸土）;红壤 ;粗骨土 ;棕壤 ;
黄褐土 ;水稻土 ;黄棕壤 ;紫色土 ;石灰土 ;黄壤（表 1），表明重庆岩溶区土壤景观嵌块体基本随数目的增
加，形状指数增加，对应的嵌块体形状也趋于复杂。而岩溶区土壤景观嵌块体的分维数处于 1& /5 3 1& 86 之
间，其变化趋势与平均斑块大小相反。说明重庆岩溶区土壤景观嵌块体呈现出复杂的几何形状。重庆岩溶区
主要分布于地貌复杂的低、中山区，各类土壤的形成和利用方式受地形的影响，分布具有较强的垂直地带性。
同时，也是人类活动干扰的结果。
土壤景观嵌块体密度值都很小，处在 5& 10 35& //个·<= >9之间。说明各类土壤单位面积上拥有的景观嵌块
体个数都不算多，土壤景观被分割破碎的程度很低，空间异质性较小（表 1）。边界密度在 1& 86 30& /5<= >1之间，
数值都较小，说明重庆岩溶区土壤景观被边界的分割程度低，也同样反映出各类土壤景观的破碎化程度低，空间
异质性程度低。粗骨土景观的边界密度最大，为 0& /5<= >1，破碎化程度和空间异质性程度最高；棕壤景观最小，
为 1& 86<= >1，破碎化程度和空间异质性程度最低，而黄棕壤次之；其余土壤利用景观的值差别不算太大，破碎化
程度和空间异质性程度居中，与整个岩溶区的破碎化程度和空间异质性程度相近。
土壤景观人工干扰指数不大，但各土壤类型间变幅较大，从棕壤景观的 5& 59 到水稻土景观的 9& 71，并按
棕壤、山地草甸土、黄棕壤、黄褐土、石灰土、黄壤、粗骨土、新成土、紫色土、红壤、水稻土的顺序依次增加。这
一顺序与各类土壤的利用强度顺序相一致，说明人类活动对上述各类土壤景观的改造总体程度不强。但按上
述顺序依次加强，这不仅与各类土壤的养分状况有关，还与各类土壤分布的地势地貌有关。
!& !" 不同土壤景观多样性下的土地利用
重庆岩溶区土壤利用景观除了山地草甸土以林地和草地两类景观嵌块体占优势，棕壤以林地为主要的森
林景观占优势外，其余 8 种土壤类型都是以耕地和林地两类景观嵌块体为主要的优势农业景观和森林景观，
而其它各类土地利用景观嵌块体在土壤景观上的分布均很少，甚至没有（表 9）。但由于各类土壤性质和分布
特点的不同，耕地和林地在各类土壤上的分配比例存在明显差异，粗骨土、黄褐土、黄壤、黄棕壤、山地草甸土、
石灰土和棕壤 / 类土壤景观是以林地景观占优势。黄壤、黄棕壤和石灰土 2 大主要土壤景观都是以林地景观
的面积最大，分别为 47& 98?、/6& 82?和 42& 44?；耕地景观次之，分别为 2/& 67?、10& 88?和 27& 59?；其余
各类景观面积都比较小，在 5& 54? 3 4& 07?之间。红壤、水稻土和紫色土 2 类土壤景观以耕地景观占优势，
而新成土景观差不多是耕地和林地景观各占一半。反观不同土地利用方式在各土壤景观上的分布，可以看
出，耕地及草地在黄壤、黄棕壤和石灰土 2 类土壤上分布的嵌块体数量较多，水稻土和紫色土次之，其余土壤
类型上的嵌块体数目都较少；园地、林地、未利用地和居民工矿用地在黄壤、石灰土和紫色土上分布的嵌块体
数较多，黄棕壤与水稻土次之，其余土壤类型上的嵌块体数目都很少；而水域在黄壤与紫色土上分布多，石灰
1459@ 4 期 @ @ @ 邵景安@ 等：重庆岩溶区土壤景观多样性 @
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1230 4 生4 态4 学4 报4 4 4 05 卷4
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11203 1 期 3 3 3 邵景安3 等：重庆岩溶区土壤景观多样性 3
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土、水稻土次之，其余几乎没有。
!& "# 区域主要土地利用方式下的土壤景观多样性
重庆岩溶区主要土地利用方式下的土壤景观多样性差异较大（图 / 0 1）。从土壤景观构成看，黄壤和石
灰土在耕地、林地、园地和居民工矿用地中所占比例较大，黄棕壤和紫色土所占比例次之，而其它土壤类型所
占比例较小，甚至没有（表 2）。即是说，黄壤、石灰土、黄棕壤和紫色土在所选主要土地利用方式土壤组成中
占据主导地位。而在所选主要土地利用方式中石灰土大于紫色土，与文献联系起来［32］，石灰土的土地利用方
式是否合理呢？目前的资料可能难做进一步分析。从土壤景观多样性指数看，相对于其它土壤景观，黄壤嵌
块体个数在耕地、林地、园地和居民工矿用地中均是最多，分别达 2414、132、356 个和 3777 个。而这一数值，
石灰土和黄棕壤在耕地中镶嵌 3573 个和 3277 个，紫色土和石灰土在林地中分布 64/ 个和 658 个，紫色土和
石灰土在园地中分别为 4/ 个和 89 个，石灰土和紫色土在居民工矿用地中分别为 859 个和 678 个。土壤景观
形状指数在所选主要土地利用方式下的态势与嵌块数目趋势基本一致，黄壤景观形状指数最大，沿耕地、林
地、园地和居民工矿用地分别为 373& 64、97& 74、38& 21 和 /5& 89，其次是黄棕壤、石灰土和紫色土。土壤景观破
图 /: 主要土地利用下的土壤嵌块数目
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图 6: 主要土地利用下的土壤嵌块形状指数
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图 5: 主要土地利用下的土壤嵌块分离度
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图 8: 主要土地利用下的土壤嵌块破碎度
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碎度呈现黄壤景观破碎程度最强，达 /& /0 1 /2 34 5 6& 76 1 /2 37，其次是黄棕壤、石灰土和紫色土。可见，土壤
景观嵌块数目和形状指数与土壤景观类型构成态势接近，土壤景观类型构成和嵌块数目决定景观破碎程度。
图 48 主要土地利用下的土壤嵌块密度
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图 B8 主要土地利用下的土壤嵌块边界密度
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相对于其它主要土地利用方式，耕地中土壤景观嵌块数目和形状指数较大。而林地和园地中土壤景观嵌
块数目和形状指数呈现相反的态势，进一步分析可知，林地嵌块数目较少，平均嵌块面积较大，形状规则，而园
地则相反。嵌块分离度在园地所镶嵌的土壤景观中最大，同时土壤景观嵌块破碎度在林地中展现较大趋势，
这与不同土壤景观的适宜性以及同一土壤景观介质下人类活动的强度有很大关系。土壤嵌块密度和边界密
度均呈园地 C居民工矿用地 C耕地 C林地依次降低趋势，说明在重庆岩溶山区，园地和居民工矿用地布局分
散，而耕地和林地布局则相对集中连片。
土壤景观多样性差异通常先天性受制于不同土壤特性所决定的主要土地利用方式的不同。土壤景观多
样性主要是由自然力作用的结果，而由自然力塑造的不同土壤特性又在大的环境背景下决定土壤本身的适宜
性。土地利用方式正是土壤的自然适宜性与人类社会经济适宜性相互作用的结果。在这一过程中，自然适宜
性控制着土地利用的基本趋势，而人类社会经济适宜性则仅仅对前者作一修改。重庆岩溶区黄壤、石灰土、黄
棕壤和紫色土在主要土地利用方式中起主导作用，以及它们嵌块数目、形状指数和破碎度相对于其它土壤较
大，正是这些土壤景观类型的适宜性广泛作用的结果，即它们具有多种适宜性。而土壤景观的嵌块密度和边
界密度在主要土地利用方式中的分布就与人类的社会经济活动有很大关系。如水稻土作为人为土，其主要分
布在地势相对低洼平缓的地区，居民工矿用地和园地中水稻土嵌块密度和边界密度大于耕地。水稻土肥沃的
质地与优越的地势条件而使得村镇扩张和农业结构调整是诱发这一格局出现的主要原因。村镇扩张使得周
围大量优质水田被占用，农业结构调整驱使大量水田由种植大宗作物向经济效益更高的经济林果转变。
!" 结语
在中国，土壤科学正由重视养分循环增加粮食产量向以土壤质量对环境和人类发展的影响为主要研究目
的的转换，土壤的性状与环境资源可持续发展的关系受到越来越多的关注。岩溶区作为我国经济发展和生
态环境建设的薄弱区域，面对吃饭、建设与生态保护三者矛盾，往往最易于出现的是为生存或短期的经济行为
所驱使的盲目开垦、不当的利用方式，破坏自然土壤固有的生态学特征和多样性格局，造成各种形式的土壤
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退化甚至濒于消失，尤其是人类的这种行为作用于像重庆岩溶区这样既具有特殊位置，又是重要工程安全营
运保障的区域。分析土壤多样性的景观格局特征，可以从宏观上辨识土壤景观格局的演化，探寻导致这种演
化的背后潜在驱动因素，为环境与资源的保护与管理提供科学的决策与调控依据。重庆岩溶区土壤多样性的
景观特征分析表明：重庆市岩溶区土壤景观的多样化和空间异质化程度不高，各景观分布比例不均匀；土壤景
观嵌块体呈现复杂的几何形状，黄壤、石灰土和黄棕壤是主要的土壤类型；除山地草甸土以林地和草地，棕壤
以林地为主要景观外，其余 / 种土壤类型都以耕地和林地为主要景观；农、林用地在重庆岩溶区土壤景观空间
格局的结构和功能中起主导作用；但因各类土壤性质和分布特点的不同，耕地和林地在各类土壤上的分配比
例上存在明显差异；人类活动在诱导耕地嵌块体数急剧增多的同时，居民工矿用地、林地、未利用地嵌块体数
目也相应增加。
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CBLD 1 生1 态1 学1 报1 1 1 DM 卷1
书表 !" 重庆岩溶区不同土壤多样性的景观格局指数
#$%&’ !" #(’ )*+’, -. &$*+/0$1’ 1$22’3*/ 4*+’3 +)..’3’*2 1’+-+)5’3/)26 )* 7$3/2 $3’$ -. 8(-*9:)*9
土壤类型
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周长
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（-,）
嵌块数目
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（’/%04）
平均大小
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嵌块分维数
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形状指数
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嵌块密度
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（’/%04 -, :5）
嵌块边界
密度
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（-, :=）
多样性
7#>(+)#%&
均匀性
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#18(9
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黄壤 K($$"L )"#$ AG=FHC J= HDG5 EC 5F =C JB =DEC E5 FC E= EC JD =C EH FC DJ =C DA FC AH
黄棕壤 K($$"L 3+"L1 (/+%4 =G=DDC EB =GEE EC HB =C J= A=C D= FC 5J 5C GA =C F= FC EA =C JF FC =J
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石灰土 M#,()%"1( )"#$ E5EBJC FF E=JB 5C D5 =C B= =FDC =E FC D= DC =B =C HH FC HH =C 5A FC A=
水稻土 */88& )"#$ G=DHC DJ =FHA =C DJ =C BD H=C =E FC AJ DC HJ =C ED FC DJ =C DG 5C A=
新成土 ;1%#)"$ 5JGC F5 EB =C HG =C BJ =FC EH FC AD DC AJ =C AA FC AD FC B5 FC GJ
紫色土 *2+’$( )"#$ =AHHJC =5 =JAH =C B5 =C BD GJC =B FC H5 DC AE =C HF FC HE =C E= =C HE
棕壤 N+"L1 (/+%4 5EHFC =B =AG GC FB =C GF =BC 5B FC =D =C BJ FC AF FC 5A =C G5 FC F5
表 ;" 重庆市岩溶土壤利用景观格局单元特征指数
#$%&’ ;" #(’ 0($3$02’3)/2)0 )*+’, -. /-)& &$*+/0$1’ 1$22’3* 4*)2 )* 8(-*9:)*9 7$3/2 $3’$
土壤类型
!"#$ %&’()
嵌块体类型
.")/#0
%&’()
面积
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（-,5）
周长
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（-,）
嵌块数目
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平均大小
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形状指数
!4/’(
#18(9
分离度
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破碎度
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嵌块密度
7(1)#%&
（’/%04·-, :5）
嵌块边界
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比率
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粗骨土
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未利用地 ?12)(8 $/18 DC 5J EJC DF B FC DJ HC 5D DC 5G HC GG S =F :E 5C =F JC BG 5C JJ
草地 U+/))$/18 5C AD =5C F5 E FC JJ 5C FB DC FF AC F= S =F :E =C =D DC HH =C GJ
居民工矿用地 I()#8(1%#/$
/18 ,#1#1< $/18
=C HD =JC AB =5 FC =E DC 5H =EC G= DC =J S =F :E GC GB =5C =D =C FD
水域 V/%(+
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土壤类型
#$%& ’()*+
嵌块体类型
,$+-%.
’()*+
面积
/0*-
（12"）
周长
3*0%2*’*0
（12）
嵌块数目
,$+-%.
4526*0
（)-’.7）
平均大小
,*-4 )-’.7
-0*- （12"）
形状指数
#7-)*
%48*9
分离度
:+$&-’%$4
破碎度
;0-<2*4’-’%$4
嵌块密度
=*4+%’(
（)-’.7·12 >"）
嵌块边界
密度
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（12 >@）
比率
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（B）
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居民工矿用地 A*+%8*4’%-&
-48 2%4%4< &-48
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水域 R-’*0 HF KL GF JL @ HF KL @F KL @KF JL "F HK MF IG HF "K
黄褐土
S*&&$T .%44-2$4+$%&
耕地 C5&’%D-’*8 &-48 "IIF "J @""@F L" "GL @F HM "@F JH HF EI "F JL N @H >K HF LK KF ML G"F HK
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草地 Q0-++&-48 GHF @K @KMF GE "K @F "J MF IE "F "L "F KI N @H >K HF EH KF EL GF ME
居民工矿用地 A*+%8*4’%-&
-48 2%4%4< &-48
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水域 R-’*0
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居民工矿用地 A*+%8*4’%-&
-48 2%4%4< &-48
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土壤类型
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嵌块体类型
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面积
/0*-
（12"）
周长
3*0%2*’*0
（12）
嵌块数目
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4526*0
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平均大小
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-0*- （12"）
形状指数
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%48*9
分离度
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破碎度
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嵌块密度
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（)-’.7·12 >"）
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（12 >@）
比率
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居民工矿用地 A*+%8*4’%-&
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居民工矿用地 A*+%8*4’%-&
-48 2%4%4< &-48
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水稻土
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居民工矿用地 A*+%8*4’%-&
-48 2%4%4< &-48
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水域 L-’*0 HE "H "E DC @ HE "H @E JH @FE DI DE HH @"E MH HE GG
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居民工矿用地 A*+%8*4’%-&
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棕壤 S0$T4 *-0’7 耕地 N5&’%O-’*8 &-48 @FE HF @J@E F@ JJ HE "F @HE CM ME G" DE CF K @H >D GE CJ IE CI @E J@
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居民工矿用地 A*+%8*4’%-&
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水域 L-’*0