從土壤多樣性到地多樣性的研究進(jìn)展①

任圓圓，張學(xué)雷

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從土壤多樣性到地多樣性的研究進(jìn)展①

任圓圓1,2，張學(xué)雷1,2*

(1 鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，鄭州 450001； 2 鄭州大學(xué)自然資源與生態(tài)環(huán)境研究所，鄭州 450001)

根據(jù)2016年出版新著《地土壤學(xué)(Geopedology)》部分章節(jié)與相關(guān)文獻(xiàn)，綜述了從土壤多樣性到地多樣性的相關(guān)概念、國(guó)內(nèi)外研究方法、現(xiàn)狀與進(jìn)展，著重總結(jié)了土壤多樣性和地多樣性的研究模式。首先，介紹了從土壤多樣性到地多樣性概念的發(fā)展和提出；然后，闡述依據(jù)地學(xué)要素形態(tài)從面狀到線狀的方法論研究探索，著重介紹空間分布面積指數(shù)(MSHDAI)和空間分布長(zhǎng)度指數(shù)(MSHDLI)的適用性分析；進(jìn)而，評(píng)述了國(guó)內(nèi)外土壤多樣性與主要地學(xué)要素(地形、母質(zhì)、土地利用、水體和植被要素)地多樣性的主要研究模式；最后，指出從土壤多樣性到地多樣性以及各要素間相關(guān)分析的國(guó)內(nèi)外研究實(shí)踐看，符合土壤地理學(xué)的研究趨勢(shì)與需求，同時(shí)也充滿挑戰(zhàn)。

土壤多樣性；地多樣性；地學(xué)要素；研究模式；現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

自然資源各要素或者地學(xué)要素皆隨著空間和時(shí)間而有所變異和動(dòng)態(tài)演化?？v觀幾個(gè)世紀(jì)的歷史，自然科學(xué)家觀察到在忽略這些研究對(duì)象性質(zhì)的情況下，某些景觀具有更高的異質(zhì)性(如生物物種、巖石、地形和土壤等)[1]。土壤作為自然資源最重要的要素之一，從地球系統(tǒng)觀點(diǎn)看，土壤是地球的皮膚，是一個(gè)歷史自然綜合體；從生態(tài)學(xué)角度剖析，它是生態(tài)系統(tǒng)的樞紐，也是受人類智慧和勞動(dòng)影響的人工生態(tài)系統(tǒng)[2]。在自然景觀中，多樣性分析能夠獨(dú)立地或是關(guān)聯(lián)性地應(yīng)用到其中的所有要素，并作為一種數(shù)學(xué)工具去表達(dá)其空間分布模式，地土壤學(xué)的方法使得這一重要方向的研究向前邁進(jìn)了一步[3]。

20世紀(jì)90年代初期，Ibá?ez等[4-5]運(yùn)用由生態(tài)學(xué)家發(fā)展而來的數(shù)學(xué)工具去研究土壤多樣性并建立了一個(gè)全新的術(shù)語(yǔ)“pedodiversity”，隨后陸續(xù)發(fā)表了一些解釋分析土壤多樣性主要測(cè)度方法的文章，從此真正開啟了土壤多樣性理論方法的探索。之后，土壤多樣性很快被引入到中國(guó)并一直在研究之中，并取得了一定的研究成果[6]。在國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究中，一般使用經(jīng)典的和改進(jìn)的仙農(nóng)熵公式(Shannon entropy)探索多樣性的格局及關(guān)聯(lián)性。繼2013年4月美國(guó)CRC出版的專著《土壤多樣性(Pedodiversity)》之后，2016年德國(guó)斯普林格(Springer-Verlag)國(guó)際出版社新出專著《地土壤學(xué)(Geopedology)》[3]，邀請(qǐng)世界上有關(guān)領(lǐng)域代表性國(guó)家的學(xué)者，結(jié)合地形地貌學(xué)和土壤學(xué)對(duì)土壤和景觀進(jìn)行研究，目的是為了探索一種可能性，加入土壤、地質(zhì)地貌類別和生物群落用一個(gè)綜合的和全面的方法去描述地表系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和多樣性。該書包含前言和5大部分(33個(gè)章節(jié))，涵蓋了諸多學(xué)科領(lǐng)域包括地土壤學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、測(cè)度技術(shù)與方法以及在土地退化和土地利用規(guī)劃方面的應(yīng)用。這些學(xué)科領(lǐng)域由針對(duì)不同地學(xué)要素及有關(guān)內(nèi)容的作者撰寫且互相補(bǔ)充與關(guān)聯(lián)。書中，荷蘭J.A.Zinck主要介紹了地土壤學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、與土壤及地形的關(guān)系、重點(diǎn)和目標(biāo)、在土壤景觀中的地位；墨西哥N. Barrera-Bassols和西班牙Juan José Ibá?ez等提出了用不同的方法來建立和分析土壤和景觀多樣性在空間和時(shí)間上的關(guān)系；阿根廷C. Angueira和D. J. Bedendo等旨在處理土壤模式識(shí)別和制圖的不同空間模型技術(shù)、土壤屬性特點(diǎn)和土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理的相關(guān)性；墨西哥G. Bocco和哥倫比亞H. J. López Salgado等致力于運(yùn)用地貌和土壤分析結(jié)合空間分析模型和地球觀測(cè)信息進(jìn)行土地退化和地質(zhì)災(zāi)害研究；西班牙P. Escribano和委內(nèi)瑞拉P. García Montero等主要研究了土地利用規(guī)劃和土地分區(qū)問題。從該書的結(jié)構(gòu)和分章內(nèi)容可以看出，土壤學(xué)研究已經(jīng)開始從土壤本身向諸多地學(xué)要素綜合及相關(guān)性分析擴(kuò)展，土壤多樣性研究也從中得到啟迪，從單一土壤要素的多樣性分析向著影響土壤發(fā)生和演變的其他地學(xué)要素，如地形、土地利用、水體、氣候、母質(zhì)和植被等之間多樣性格局的關(guān)聯(lián)分析與研究擴(kuò)展，似乎可以確認(rèn)如此學(xué)術(shù)思路的提升將從本質(zhì)上改變傳統(tǒng)土壤學(xué)、土壤多樣性研究的模式，為更全面探索從土壤多樣性到地多樣性或者自然資源多樣性的演化和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供新的理論基礎(chǔ)和研究方法。

1 從土壤多樣性到地多樣性概念的提出

多樣性起源并最先應(yīng)用在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域[7]，在環(huán)境調(diào)查的很多方面，多樣性的概念是最基本的。對(duì)其概念的闡述具有代表性的是Huston[8]，Magurran[9]和Ibá?ez等[4,10]，認(rèn)為多樣性在本質(zhì)上有3個(gè)組成部分：①分類單元多樣性(豐富度)；②個(gè)體在分類單元內(nèi)的分布方式(均勻度)；③嘗試用單一的值把①和②都包含的多樣性指數(shù)。此外，豐富度分布模型提供了最適合觀察對(duì)象的模式，比如等比數(shù)列、對(duì)數(shù)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)系列、冪定律和豐度分布模型等。

土壤多樣性受生物多樣性的啟發(fā)而建立[6]，盡管生物多樣性研究已經(jīng)被公認(rèn)為是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的主要課題之一，且在過去的60多年內(nèi)有大量的生物學(xué)著作和文獻(xiàn)。但關(guān)于土壤多樣性，第一個(gè)嘗試在特定研究區(qū)分析土壤多樣性的土壤學(xué)家是Fridland[11]，遺憾的是其提議并沒有得到重視且未得到其本人的深入報(bào)道。之后，Ibá?ez等[4]引入數(shù)學(xué)方法(豐富度、仙農(nóng)多樣性指數(shù)、仙農(nóng)均勻度)來研究空間土壤分布格局的多樣性，對(duì)土壤多樣性的研究興趣才被喚醒。從土壤多樣性研究至今，在國(guó)際間已經(jīng)取得很大的進(jìn)展，2013年美國(guó)CRC出版著作《Pedodiversity》[10]，總結(jié)了土壤多樣性的研究進(jìn)展、發(fā)展與應(yīng)用及前景與挑戰(zhàn)。土壤多樣性在20世紀(jì)90年代初在西班牙興起之后，很快也被引入到中國(guó)[12-14]，早期涉及的主要內(nèi)容有城市化對(duì)土壤多樣性的影響[15]、用經(jīng)典的仙農(nóng)熵指數(shù)對(duì)土壤多樣性進(jìn)行研究[16]、土壤分類系統(tǒng)和生物分類系統(tǒng)的對(duì)比研究[17]。而后，對(duì)土壤與土地利用[18]、土壤與地表水體[19]、土壤與景觀指數(shù)的多樣性[20]等進(jìn)行研究。目前，將生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的空間粒度[21]、空間分布長(zhǎng)度指數(shù)(MSHDLI)[22]引入到土壤多樣性的研究中，且將土壤與更多的地學(xué)要素(地形、水體、母質(zhì)、植被等)相結(jié)合來研究其特征和相關(guān)性。目前，土壤多樣性的相關(guān)研究?jī)?nèi)容已經(jīng)成為21世紀(jì)以來土壤地理學(xué)較為前沿性的研究?jī)?nèi)容之一[23,12]。

1992年里約峰會(huì)之后，以及后來由Wilson和Peter[24]提議建立的新詞匯“生物多樣性(biodiversity)”在公眾輿論形成影響后，澳大利亞土壤學(xué)家McBratney[25]建議使用新詞“pedodiversity”，另一位澳大利亞地質(zhì)學(xué)家Sharples[26]提出了“地多樣性(geodiversity)”的概念。根據(jù)Gray[27]地多樣性被定義如下：“地質(zhì)的(巖石，礦物，化石)，地貌的(地形，演化進(jìn)程)和土壤性狀的自然范圍，它包含自身的組成、關(guān)系、性質(zhì)和體系”，需要說明的是，地多樣性中的“地”(geo)最初指地質(zhì)地貌，但目前國(guó)內(nèi)外的研究實(shí)踐已經(jīng)將范圍擴(kuò)展到與土壤發(fā)生密切相關(guān)的地學(xué)要素，包括地質(zhì)地貌、地形、母質(zhì)、水體和植被等。但是，尚未提出任何的指數(shù)或數(shù)學(xué)方法去量化在特定時(shí)間內(nèi)多于一種自然資源要素的多樣性。一定程度上，是由于缺乏國(guó)際間普遍的分類系統(tǒng)(universal classifications)，這種分類結(jié)構(gòu)的缺失妨礙了進(jìn)行比較性的研究以便探索不同環(huán)境下的空間模式規(guī)律和定律。即使單獨(dú)分析各個(gè)地學(xué)要素多樣性，也較為容易地聯(lián)想到這些要素之間發(fā)生上的聯(lián)系，將彼此多樣性格局進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析與研究仍提供了新的角度來認(rèn)識(shí)土壤及其影響要素多樣性關(guān)系的機(jī)理，并展現(xiàn)出良好的前景。

2 從土壤多樣性到地多樣性的方法論研究

根據(jù)地學(xué)要素性狀特征的不同，選取不同的改進(jìn)型仙儂熵指數(shù)來表達(dá)。在評(píng)價(jià)研究對(duì)象為土壤、地形、母質(zhì)等面狀要素時(shí)，測(cè)度方法使用空間分布面積指數(shù)Y，地表水體(河流)等線狀要素使用空間分布長(zhǎng)度指數(shù)(MSHDLI)。

2.1 空間分布面積指數(shù)(Modified Shannon diver-sity area index，MSHDAI)

2.2 空間分布長(zhǎng)度指數(shù)(Modified Shannon diver-sity length index，MSHDLI)

式中：I為地表水體空間分布長(zhǎng)度指數(shù)[21]，取值為[0, 1]；= 1, 2, …,；為某網(wǎng)格尺度下的網(wǎng)格數(shù)目，L為第個(gè)網(wǎng)格里水網(wǎng)長(zhǎng)度占區(qū)域水網(wǎng)總長(zhǎng)度的比例。當(dāng)有且僅有一個(gè)網(wǎng)格中含有水網(wǎng)時(shí)，I為0；而當(dāng)所有網(wǎng)格中均含有水網(wǎng)且分布較為均勻時(shí)，I趨近于1。

3 從土壤多樣性到地多樣性的研究模式

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在歷史上被看作是政府和私人利益的經(jīng)濟(jì)資源，隨著人們逐漸增長(zhǎng)的關(guān)于土壤在全球生物化學(xué)和生態(tài)學(xué)上的作用而開始受到重視。2003年美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的Ronald Amundson[29]及課題組相關(guān)成員研究了官方公布的1.3萬個(gè)土系的相關(guān)信息，根據(jù)多樣性測(cè)度方法計(jì)算后得出結(jié)論：有4 500余種“稀有土壤”，其通常是獨(dú)一無二的生物氣候、地質(zhì)地形及生態(tài)系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物。此外，基于美國(guó)土壤地理數(shù)據(jù)庫(kù)(STATSGO) 探索了土壤多樣性的量化特征，研究指出美國(guó)的地方性土壤應(yīng)當(dāng)被重點(diǎn)保護(hù)，這對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)是有益的[30]。土壤具有遺傳特性并且可以按照它們的“文化價(jià)值”進(jìn)行分類。土壤遺產(chǎn)，類似地質(zhì)遺產(chǎn)，對(duì)于旅游業(yè)和娛樂業(yè)來說具有重要的科學(xué)和教育意義，為環(huán)境影響分析提供了基礎(chǔ)。在土地規(guī)劃中應(yīng)當(dāng)評(píng)價(jià)并考慮到土壤遺產(chǎn)的豐富度和多樣性，其有利于延續(xù)和平衡特殊生態(tài)系統(tǒng)的土壤景觀[31]。

之前，Petersen等[32]，Williams 和 Houseman[33]以及Ibá?ez和 Feoli[34]有關(guān)土壤多樣性和生物多樣性間的對(duì)比分析引起人們關(guān)注。Ibá?ez[1]指出生物多樣性和土壤多樣性通常呈正相關(guān)關(guān)系，并且有相似的空間模式。國(guó)內(nèi)，張學(xué)雷等[17]利用中國(guó)土壤分類系統(tǒng)與生物系統(tǒng)分類進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明二者具有很高的相似性，主要表現(xiàn)在數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)和多樣性特征上。土壤多樣性與其他地學(xué)要素或自然資源要素多樣性間關(guān)系的研究，包括土壤多樣性與生物多樣性、土地覆蓋多樣性、水體多樣性、氣候多樣性、地形多樣性和巖性多樣性(lithological diversity)也陸續(xù)有一些報(bào)道。

3.1 土壤多樣性與地形

關(guān)于地形地貌學(xué)和土壤學(xué)之間的基本關(guān)系眾所周知：地形演變進(jìn)程和已形成的地形類別促進(jìn)了土壤的形成和分布，反過來，土壤的發(fā)展對(duì)地貌景觀的演變有影響。然而，盡管兩大學(xué)科之間更密切的結(jié)合是一個(gè)明確的趨勢(shì)，現(xiàn)有的文獻(xiàn)很少能夠提供一些關(guān)于如何真正將土壤和地形相結(jié)合或綜合分析的結(jié)論。

土壤空間變異性一直被看作是理解生態(tài)模式的一個(gè)關(guān)鍵問題。Ibá?ez等[35]和Parsons[36]指出土壤是主要的非生物生境異質(zhì)性構(gòu)成組分之一，反映一些環(huán)境因素的影響，地形作為景觀要素，其數(shù)據(jù)應(yīng)該得到重視并分析。Ibá?ez等[4-5,37]研究的文獻(xiàn)中土壤和地形多樣性均受到注意。其中，Ibá?ez等[4]在1︰20 000比例尺尺度下研究了西班牙中部山脈兩個(gè)流域間盆地的土壤多樣性-地區(qū)間的關(guān)系，河流等級(jí)與盆地面積平均值呈正相關(guān)關(guān)系。同樣地，盆地面積-土壤豐富度間的關(guān)系符合冪律。但是，很少有研究去分析更多要素間的關(guān)系，如生物多樣性與地形、巖性多樣性與地形、生物多樣性與地形之間的關(guān)系。Ibá?ez等[38]和 Toomanian[39]指出土壤多樣性和地形多樣性之間呈正相關(guān)關(guān)系，土壤多樣性和巖性多樣性之間也是如此；Ibá?ez等[5]指出地形、地質(zhì)和土壤作為一種不可再生的自然資源，其多樣性的描述和量化在評(píng)估景觀的生態(tài)價(jià)值時(shí)應(yīng)該被考慮到。這強(qiáng)調(diào)了需要一個(gè)可檢驗(yàn)的假設(shè)去論證闡述、量化和構(gòu)建景觀時(shí)空模型；Ibá?ez等[4]根據(jù)生態(tài)學(xué)文獻(xiàn)中描述的物種-面積的關(guān)系和多度分布模型(abundance distribution models)發(fā)現(xiàn)植物多樣性、地形多樣性和土壤多樣性的模式有很大的相似之處，這表明生物的和非生物的構(gòu)成組分的控制和結(jié)構(gòu)有普遍的相似之處[36]。此外，Pavlopoulos等[40]指出可用地貌地圖來研究土壤-地形間的關(guān)系；Salda?a等[41]指出土壤和地形的平均密度是研究其空間異質(zhì)性的一個(gè)可行性指標(biāo)。

在國(guó)內(nèi)，檀滿枝等[42]在山東省1︰100萬SOTER數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下，運(yùn)用經(jīng)典的仙農(nóng)熵測(cè)度方法對(duì)不同地形上的土壤類型多樣性及分布模式進(jìn)行研究；張學(xué)雷等[43]基于海南島土壤-地形體數(shù)據(jù)庫(kù)(SOTER)，對(duì)研究區(qū)不同地形上土壤發(fā)生層次、土層厚度和土壤容重等土壤性質(zhì)的豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)進(jìn)行計(jì)算并探索分布模式；本文作者近期嘗試以地形為基礎(chǔ)對(duì)河南省的土壤多樣性格局進(jìn)行分析，并對(duì)河南省地形、土壤和地表水體多樣性格局的特征及關(guān)聯(lián)分析進(jìn)行研究[44]。

因此，土壤多樣性和地形地貌多樣性似乎遵循類似的模式，其模式的統(tǒng)計(jì)隨著時(shí)間和面積而增加，表明系統(tǒng)的復(fù)雜性在增加。實(shí)際上，生物多樣性、地貌多樣性和土壤多樣性的模式有很大的相似之處。

3.2 土壤多樣性與土地利用

城市規(guī)模的迅速擴(kuò)張和城市人口的迅速增加在一定程度上破壞了全球的土壤多樣性，且這種擴(kuò)張帶來的沖擊在50 ~ 100 a中仍將繼續(xù)，土壤多樣性處于危險(xiǎn)之中[2,45-46]。Guo等[30]證明土地利用變化導(dǎo)致一些土系已經(jīng)瀕臨滅絕。同樣地，Lo Papa等[45]展示了在西西里島過去的53 a間喪失的土壤多樣性，并運(yùn)用馬爾科夫鏈和元胞自動(dòng)機(jī)展示了引人注目的預(yù)測(cè)場(chǎng)景，Dazzi等[47]研究了農(nóng)村地區(qū)農(nóng)業(yè)工業(yè)化過程所引起的干擾。這些研究表明，隨著城市化和工業(yè)化的發(fā)展，將有越來越多的自然土壤演變?yōu)槌鞘型寥?，在改變自然土壤類型的同時(shí)也使之喪失了固有的生產(chǎn)和生態(tài)功能。

Zhang等[46]研究了在中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展過程中，土地利用變化對(duì)土壤多樣性的影響及其產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。段金龍和張學(xué)雷[48]以南京市為例對(duì)土壤和土地利用多樣性進(jìn)行關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)，并對(duì)中國(guó)中、東部典型區(qū)域的土壤與土地利用多樣性的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行對(duì)比研究。張學(xué)雷等[20]對(duì)河南省中南部樣區(qū)的土壤、土地利用多樣性與相關(guān)景觀指數(shù)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行研究。鐘國(guó)敏等[49]對(duì)鄭州市的土壤多樣性和土地利用多樣性的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析。

綜上，將多樣性的理論運(yùn)用到土壤和土地利用多樣性間的關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)上是切實(shí)可行的，人類活動(dòng)帶來的土地利用導(dǎo)致一些自然土壤的消失，對(duì)土壤多樣性和土地利用多樣性進(jìn)行研究可以了解土地利用變化帶來的土壤多樣性的變化及二者之間相關(guān)性的變化。

3.3 土壤多樣性與水體

關(guān)于土壤和地表水體多樣性間的關(guān)系，國(guó)內(nèi)外也有一些研究。Ibá?ez[4,38]運(yùn)用多樣性指數(shù)描述西班牙一定等級(jí)體系的流域盆地中土壤地貌景觀的復(fù)雜性，也用相同的方法來分析河流切割地貌的演變，指出流水下切和流域的等級(jí)化通過時(shí)間過程導(dǎo)致了河網(wǎng)的地貌單元數(shù)量增加了大約75%，土壤豐富度增加了51.5%。Toomanian和Esfandiarpoor[50]以及Phillips[51]發(fā)現(xiàn)土壤多樣性-面積關(guān)系在河流階地的年代序列上符合指數(shù)定律。Hupp[52]指出隨著河網(wǎng)的不斷發(fā)展，地貌單元的數(shù)量和地表植物群的豐富度間為正相關(guān)。

段金龍等[19,53]探索了一定網(wǎng)格尺度下中國(guó)中東部典型樣區(qū)土壤和地表水體多樣性和河南省典型樣區(qū)地表水空間分布與土壤類別多樣性的關(guān)聯(lián)性，文中用空間分布面積指數(shù)來衡量地表水體多樣性，且研究樣區(qū)局限在較小的行政區(qū)域。任圓圓和張學(xué)雷[21,22]將空間粒度方法引入到地表水體多樣性的研究之中，并用空間分布長(zhǎng)度指數(shù)探討中國(guó)中、東部典型縣域土壤與地表水體多樣性的粒度效應(yīng)及關(guān)聯(lián)分析。

3.4 土壤多樣性與植被

在自然界中，土壤和植被相互依存，且有明顯的協(xié)同進(jìn)化關(guān)系，植被在土壤的形成及演變過程中起著主導(dǎo)作用，反過來，土壤使得植被得以存活，兩者之間多樣性關(guān)系對(duì)于彼此發(fā)生及演化有重要的指示意義。Westhoff和van der Maarel[54]指出歐洲植物地理學(xué)院把植物社會(huì)學(xué)稱為是一門專注于植物群落分類的學(xué)科，它有植物社會(huì)學(xué)命名的國(guó)際編碼[55]。綜合分類系統(tǒng)劃分植物自然植被單元考慮了所有影響植物群落多樣性分布的環(huán)境變量，通過把他們添加到每一種綜合分類的正式命名中。比如，在生物氣候?qū)W領(lǐng)域，綜合分類方法主要考慮了基于多種多樣自然植被為基礎(chǔ)的植物群落和氣候因素去發(fā)展植物景觀的分類[56]。然而，Rivas-Martínez[57]指出地植物學(xué)學(xué)派也考慮了土壤的、地貌的和巖性的異質(zhì)性特征來分類植物-土壤在景觀水平層面上的關(guān)系。在綜合分類系統(tǒng)框架中，植物群落命名包括術(shù)語(yǔ)比如climatophilous氣候群落(只取決于氣候因素的植物群落，)喜堿性群落(指生長(zhǎng)在富含鹽基營(yíng)養(yǎng)成分、偏堿性土壤類別上的植物群落)；硅質(zhì)群落(指生長(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)成分貧乏、偏酸性土壤類別上的植物群落)，另外還有與富含鈣質(zhì)土壤類別密切相關(guān)的喜鈣性群落?？傊?，這些多因素中主要是氣候，也包含土壤的、地貌的和巖性的，它們之間的多樣性關(guān)系密切而有意義。在國(guó)內(nèi)，段金龍等[7]將多樣性理論應(yīng)用于區(qū)域熱環(huán)境的空間離散性評(píng)價(jià)中，通過多樣性的研究方法，將一定區(qū)域內(nèi)地表水體、歸一化植被指數(shù)和地表溫度等要素結(jié)合起來，研究表明高的植被覆蓋度往往伴隨著較低的地表溫度，更高的地表水體或植被覆蓋空間分布多樣性則意味著更好的環(huán)境質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

將地形、土地利用、水體和植被等地學(xué)要素加入到土壤多樣性的研究中，有利于更深入了解土壤多樣性的格局和空間離散性分布及其成因。繼土壤多樣性研究實(shí)踐以來，如何把握從土壤多樣性到地多樣性的研究跨越，并將它們之間的發(fā)生機(jī)理有機(jī)結(jié)合，具有很大的應(yīng)用前景和研究空間，從國(guó)內(nèi)外研究實(shí)踐來看也符合土壤地理學(xué)的研究趨勢(shì)，盡管存在挑戰(zhàn)性。一方面，土壤的變異是一個(gè)自然過程主導(dǎo)的，但土壤分類是人為定義的系統(tǒng)，對(duì)于地學(xué)的諸多自然要素，通過多樣性各種指數(shù)的計(jì)算，能否把分類系統(tǒng)(人為刻畫)和土壤變異(自然主導(dǎo))兩者區(qū)分開來分別研究土壤多樣性與地多樣性間的關(guān)系？另一方面，地多樣性包含較多的自然要素，如何更好地整合土壤多樣性與它們的關(guān)系，并將研究成果應(yīng)用到社會(huì)發(fā)展、生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性等方面還都有待探索。

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Review of Studies from Pedodiversity to Geodiversity

REN Yuanyuan1,2, ZHANG Xuelei1,2*

(1 School of Hydraulic and Environmental Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China; 2 Institute of Natural Resources and Eco-environment, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China)

Based on some chapters of the monograph ‘Geopedology’ published in 2016 and other related references, a review was presented in this paper of the concepts, methods, study status quo and future challenges from pedodiversity to geodiversity, with emphasis on study modes on pedodiversity and geodiversity. Firstly, the emergence and evolution of the concept from pedodiversity to geodiversity were introduced; Secondly, the study and exploration of the methodology form planar to linear based on the forms of geological factors were expounded, particularly of the feasibilities of Modified Shannon diversity area index (MSHDAI) and Modified Shannon diversity length index (MSHDLI); Thirdly, the major study models in pedodiversity and the geodiversity of main geo-factors (terrain, land use, parent material, water body and even vegetation) were analyzed; Finally, it was pointed out that from pedodiversity to geodiversity and the correlation analysis between geo-factors is growing well in accordance with the development trend and demand of soil geography study, but also face lots of challenges.

Pedodiversity; Geodiversity; Geo-factors; Research patterns; Status and challenge

10.13758/j.cnki.tr.2018.02.001

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41571208)資助。

(zxlzzu@zzu.edu.cn)

任圓圓（1987—），女，河南襄城人，博士研究生，主要從事水土資源多樣性的研究。E-mil：ayuan6710@163.com

S154

A