全球变化背景下中国自然地域系统研究前沿

       1 引言

       陆地表层自然环境具有时空异质性特征，表现为地表空间不同尺度的地带性分异和非地带性分异。其产生机制主要有三种：一是地球表面形状，使太阳辐射沿着纬向的分布不均匀，是决定自然地理地带规律的根本因素。温度由赤道向极地的变化形成带状分布的温度带，在很大程度上决定了相应的植被生长和土壤类型分布等。二是由于海陆等地表组成物质差异，改变了太阳辐射能量收支状况分布，导致地带性规律发生变形或扭曲。例如，海陆分异使得区域干湿状况随着距离海洋的远近而发生变化，以它为背景的地理成分和过程表现出类似的分异现象。三是气温随海拔高度的垂直递减，山地自然环境及其各组成要素出现垂直分异的规律更迭现象，即垂直地带性分异。地球表面并非所有的地方都有高大山体，所以垂直地带的分布是不连续的、间断的，而且与其所在的地带性基带有密切关系。

       自然地域系统研究从系统的角度，研究地表自然综合体，揭示地域分异规律，并以地理空间为对象，按要素的空间分布特征及其组合对区域逐级划分[1-5]，其目标是将一定地域范围中复杂的自然现象系统化，区划是对自然地域系统地理地带性分异规律的刻画。中国地域辽阔、资源环境条件存在显著的空间差异，开展地域系统工作有助于全面正确认识资源、环境和生态系统的空间分异规律，合理规范人类活动，指导农业生产[6]、生态建设[7-8]等。总体上，地域系统为地理学及其他相关学科的研究提供了一个宏观的基础框架，为实现区域可持续发展提供保障[9-10]。

       1950s以来，中国地域系统研究不仅促进了地理学等相关学科大力发展，同时也为社会经济发展做出过重要贡献。中国先后开展了综合自然区划、生态地理区划、综合区划。随着在全球环境变化影响不断增强、社会发展与环境保护矛盾日益突出，国际科学理事会(ICSU)、国际社会科学理事会(ISSC)等机构发起了未来地球计划(2014—2023)，强调自然科学与社会科学相融合，面向地球环境管理决策的多学科交叉合作研究，以期将地球整体性研究与可持续发展研究结合起来[11-12]。因此，全球变化背景下，自然地域系统及其动态的研究既是地理学研究的前沿，也是实现未来地球计划、推进社会过渡到可持续发展战略的一个重要方向。

       2 中国自然地域系统研究进展

       2.1 综合自然区划研究

       中国远古就有朴素的区域差异认识[13]。但近现代自然地域研究始于1930年竺可桢发表“中国气候区域论”[14]，是中国现代自然地域研究的开始。1940年黄秉维发表了“中国之植物区域”[6]等工作，开创了中国综合自然区划研究。随着国家经济建设和发展，农牧业生产规划部署需要因地制宜并且不违背自然规律，因此需要有可以提供参考的自然区划[2]。在中国，近现代自然地域系统研究得到一定发展，主要服务于解决农业问题。全面的地域系统理论、方法与方案研究工作从1950s开始。全国各地自然条件和自然资源的综合科学考察普遍展开，建立了各类观测站网，积累了较为全面系统的基本科学资料，使自然地域系统的研究有了长足的进展。初期主要包括全国综合自然地理区划[15]、中国自然地理区划草案[16]等。1956年中国科学院成立自然区划工作委员会，开展了较大规模的自然区划工作。在地貌、气候、植被和动物等8个部门自然区划的基础上，竺可桢、黄秉维领导的主要相关研究团队开展了全国综合自然区划，以服务于农业生产布局为目标，完成了《中国综合自然区划(初稿)》专著(1959年)(图1)，在全国影响巨大。全国农业综合自然区划也以“初稿”为基础拟定[17]。

      

       图1 中国综合自然区划(初稿)[2]

       Fig 1 Integrated Physical Geographical Regionalization of China(Draft)

       1950s—1960s，全国广泛开展自然地域系统研究。主要成果包括，任美锷等[18]区划指标及数量分析评价。侯学煜等[19]提出了以发展农、林、牧等为目的自然区划，偏重实用。1980s，在基础资料积累日益丰富的背景下，全国开展了新一轮的综合自然区划研究。黄秉维[6]修订了1959年方案，强调将地域单元作为环境和自然资源的整体来认识，以最大限度地发挥其自然生产潜力。赵松乔[20]设计了一个新方案，并指出最低级区划单位应与土地类型组合相结合，并互相衔接。席承藩等[21]、侯学煜[22]、任美锷[23]等也在区划的方法论和方案提出了新的见解。

       2.2 生态地理区划研究

       1980s末以来，为满足生态建设和环境保护的需求，自然地域系统研究逐步引入生态系统观点、生态学原理和方法[4,24]，中国学者开展了相关研究[5,7-8,22]。

       中国生态区划，将宏观生态系统空间差异引入到综合自然区划，关注生态环境的敏感性、胁迫性和脆弱性问题，对一些生态环境敏感和脆弱的区域进行划分[8]。重点揭示了各生态地理区域的土地退化问题及治理的地域分异规律，并应用于生态与环境建设规划，阐明了不同生态地理区自然条件的差异、联系及其利用等问题。中国生态地理区划为地表自然过程基础研究以及环境、资源与发展的协调提供了宏观的区域框架，为提高土地生产潜力、分析研究土地管理政策、引进并推广先进农业技术、规划自然保护区等提供了必要的科学依据[5](图2)。

      

       图2 中国生态地理区域图[5]

       Fig 2 China's Eco-Geographical Region Map

       2.3 综合区划研究

       20世纪末，随着地球系统科学和可持续发展研究的深入，黄秉维先生倡导开展综合区划工作，开展耦合自然和社会经济两方面的全国综合区划研究，以满足新形势的需要[25]。过去50年，中国资源环境格局和社会经济发展格局发生了较为明显的变化，同时全球环境变化与经济一体化对中国的可持续发展和国家安全带来了新的机遇和挑战，已有的区划方案很难适应新的发展形势需求，综合考虑自然与人文要素、统筹陆地和海洋系统的综合区划成为必然趋势[26]。国内学者在综合区划研究领域开展了一些案例研究[27-30]。