武夷山区建宁县地貌与生态农业特征的气候驱动

　　摘要:运用遥感解译、现场调查等方法对建宁县的地貌与生态农业特征及区域特殊气候间的关系进行综合分析。结果表明,在混合式气候的驱动下,建宁县域26.7亿年古老的变质岩和燕山期岩浆岩,在冻融作用和径流作用下形成了巨厚堆积的阶地或盆地,最终发育为建宁县的圆山丘和厚盆地组成层状地貌;区域内生态农业和植被均呈立体式分布状况;混合式气候及其作用下发育的厚土壤层驱动了建宁县生态农业产品的高品质特征,区域土壤和气候的特殊性,使得农产品质量较高。

　　关键词:武夷山区;地貌;混合式气候;生态农业

　　福建武夷山区西部的建宁县具有诸如黄桃、黄花梨等高品质亚热带水果,也具有中国东南山区典型的中低山和盆地地貌,还发育有南方丰富的水热和北方巨大的温差组合而成的混合式气候特征。建宁县的地貌和生态农业特征的气候驱动规律表明建宁的地貌和生态农业特征具有独特性和代表性。独特的地貌和生态农业特征与特殊气候的关系问题吸引诸多学者、管理和工程技术人员的关注。前人已经针对极高品质的生态农业产品进行了研究[1],也研究了历史上区域强烈的山洪侵蚀案例[2],通过地质填图确定了区域古老的地质环境背景[3],通过历史统计分析揭示了区域的气候特征[4]。但对区域的地质环境、侵蚀过程、极端气候和生态农业发展的链条过程研究较少,对这一过程的驱动因子研究较少,特别是对优质生态农业产品的成因缺少分析。本研究基于建宁区域的“混合式”气候特征和区域的侵蚀地貌过程和生态农业特征,研究了地貌与农业生态对“混合式”气候的响应特征,揭示生态农业优质产品的机理,为区域的生态与环境的建设与保护提供科技支撑。

　　1建宁县地貌特征

　　建宁县域位于武夷山区的西部,其自然环境最显著的特征是拥有年龄达26.8亿年的古老的变质岩系地层发育而成的丘状山体与宽广河谷构成的中低山地貌。

　　1.1建宁县区域地质概况

　　武夷山为中国大陆东南部的屋脊,地理坐标介于北纬24°30'~28°20',东经115°33'~118°50'之间,主峰黄岗山海拔2158m,长530km,武夷山及周边地区面积12.06万km2[5],是地球同纬度地区保护最好、物种最丰富的地区。武夷山为长江水系与闽江水系的分水岭,包含闽、赣的20个县市,植物区系属于泛北极植物区亚洲东部森林植物亚区华东地区南缘的中亚热带亚区。区域地貌总体上可以划分为3个地貌单元,东南部为侵蚀中山区,面积为0.94万km2,西北部丘陵盆地集中区面积6.1万km2,东北部的山盆组合区,面积5.02万km2。在武夷山区西部的建宁县发育石堡、石墙等山体和线谷、围谷、以及丘状盆地交错分布的地貌;发育大面积的26.7亿年的古老变质砂岩、板岩区;在古老地质基础上发育有极厚的风化壳,山洪侵蚀较强[6]。这里拥有罕见的寒冷冬季,气候上兼有中国南方的水热条件,又兼有北方的季节和昼夜温差,这一“混合式”的气候特点造就了建宁山区地貌与生态的诸多独特的特征,这些特征最为显著的是以强风化为基础的阵性地表侵蚀过程和极具特色的农业生态特征,具体包括区域的季节性冻融和干湿循环风化特征,区域较强的山洪侵蚀和较厚的淤积土壤,丰富的地下水,物种丰富的中亚热带生态系统,高品质的生态农业产品。

　　1.2建宁县地貌特征

　　武夷山区发育着丹霞地貌、重力侵蚀地貌、河流堆积地貌、构造地貌和冰缘地貌,剖面上貌似踞齿状(图2)。建宁县县域的地貌特征表现为从中山—低山—丘陵—盆地共同构成的层状地貌特征(图3)。在各层地貌内发育有由石河和石海构成的冰缘地貌、以崩塌和泥石流为主的重力侵蚀地貌、以U形河谷和宽厚堆积阶地为主体的河流地貌,沿构造断层线发育断陷盆地地貌。

　　2建宁县农业生态与植被空间分布特征

　　混合气候作用下,区域的地貌演化形成中山、低山、丘陵、阶地和盆地组合而成的地貌特征。区域内的气温随海拔的升高而降低,而降水量随海拔的升高而增高,年温差和夏季昼夜温差极大,年日照长。地下水随着海拔的降低则呈升高趋势,堆积区集中了大量的潜水。在区域气候的作用下基岩风化壳厚,而且盆地区有机质十分丰富,土壤的肥力高。在这些因素的作用下,区域的农作物和植被依其自身的特点沿不同的地貌单元展布,形成带状特征。此外,生态农业的果实品质高。独特的地理环境和气侯条件为建宁县农业生长提供了优越的条件,正是这些特殊条件,使得建宁县域内的生态农业呈现出独有的特性。县域内野生猕猴桃分布范围广、种类多,境内沿海拔150~1500m共发现有16个猕猴桃种和变种[7]。其中最主要是中华猕猴桃,其次是阔叶猕猴桃。此外,厚叶猕猴桃福建仅在建宁发现。黄花梨主要分布于海拔600m以下,全县种植面积约2666.67hm2。全县境内锦绣黄桃种植面积约333.33hm2,建宁白莲种植面积约3000hm2(图4)。此外,该区保存着较为完整的中亚热带常绿阔叶林,植被随山体呈明显的垂直变化梯度,从低处向高海拔地带依次分布着常绿阔叶林、针阔叶林、针叶林、灌丛和山顶草甸等植被类型[8];代表性的植被群落有杉木群系、马尾松系、赤杨叶群系、毛竹群系、甜槠群系、黄花梨群系,其中主要植被类型按分布面积多少依次为针叶林、大田作物、果园、阔叶林;区域内世界广布型的比例较大,具有明显的热带性质兼有丰富的温带性质成分,具有热带-亚热带的过渡性,并且科、属热带性质的区系类型中以泛热带分布型的比例最大,科、属温带性质的区系类型以北温带分布型比例较多[9](表2)。

　　3“混合式”气候及其对建宁县地貌和生态农业发展的驱动

　　建宁县具有独特的地貌和生态农业特征,这些特征的影响因素包括气候、地质、土壤和植被等因素。而区域的土壤和植被类型也受控于区域的气候,区域内地质基础在地质历史时期已经形成,为弱构造活动区,所以独特的气候成为地貌和生态农业发展特征的关键驱动力。3.1建宁县“混合式”气候特征武夷山区的“混合式”气候表现为这一地区兼具有中亚热带海洋性季风气候和大陆性气候的特点;区域既具有南方的水热丰富的条件又具有北方的温差特征。研究显示武夷山区的降水丰富,其年降水量大多在1700~1800mm,与福州和广州等地区相当;这一地区的湿度总体较大,其相对湿度在80%左右,也与福州和广州相当,区域的年干燥度通常小于0.5%,不仅低于杭州、福州和广州等地,而且低于贵阳。区域的平均气温15~18℃,与中国同一气候带相当,>10℃的积温为5500~6000h,略低于福州的6000~6500h,却高于成都的5000~5500h,这一积温高于昆明—贵阳—长沙—南昌—杭州一线以北的地区。该地区的年温差和年气温日差较大,温差指标具有中国北方地区的特征。区域年气温日差较普遍>10℃,局部区域>12℃,这一数值与中国北京、太原等华北地区相当,局部较高地区可以达到兰州与西宁的水平。武夷山区的气温年较差可达22℃,这相当于北方西安的数值。区域风向频率集中在北偏东方向,方位10°左右,最大风方向出现在北西和南东方向,冬夏季向东南侵入的寒潮或冷空气和夏季从东南向西北的暖湿气流容易在这一地区汇聚,夏季形成雷暴雨。建宁县区域霜冻、雪灾和年径流深度如图5所示。

　　3.2“混合式”气候作用下的建宁县地貌发育过程

　　“混合式”气候作用下,地貌特征表现为在古老的地层上,冻融风化作用较强,使得风化壳较厚;而海洋性气候的特征决定了雨热同季的特点,夏季暴雨集中径流深度大,可达1200mm以上。洪水频繁暴发,诸多冻融等物理风化形成的土体,淤积形成大量的河湖阶地,阶地的地下水位较高,并且有机质十分丰富,这些阶地奠定了区域农业生态和社会经济的基础。据统计20世纪60年代到90年代,建宁区域每9年暴发1次洪水;而90年代以后洪水频率增加,约6年暴发1次,山洪引发流域发生侵蚀作用,年侵蚀速率可达0.56mm·a-1,而龙虎山丹霞地貌区地壳隆升速率为0.33~0.63m·a-1[10],所以区域总体上隆升速率与侵蚀速率大体相等。区域内的地貌单元包括中山、低山和丘陵以及河谷盆地等,在隆升和侵蚀作用下,形成2级夷平面,在海拔500~800m的高度保留有部分的山地顶部夷平面,这是万方数据低山顶部,其形成年代参照南岭等区域大约为渐新世末,即喜马拉雅运动第一幕———冈底斯运动之后的地壳长期稳定时期,与青藏高原山顶夷平面以及华北北台期夷平面形成时间相当;另一夷平面大约在海拔300~500m为丘陵顶部夷平面。

　　4结论与讨论

　　以建宁县为代表研究的武夷山区具有中亚热带海洋性季风气候,并具有大陆性气候的特点,具有亚热带的水热条件,又具有中国许多大陆温带地区的日照年较差和昼夜温差,即为“混合式”气候。区域在古老地层基础上,在极端冻融风化作用下形成巨厚的风化壳,同时在径流作用下形成巨厚堆积的阶地或盆地,最终发育为层状的地貌特征。基于“混合式”气候和区域的地貌特征,生态农业和植被均呈立体分布状况,盆地和阶地区主要以水田式莲子、水稻等农作物为主,而坡地或旱地则以黄花梨、黄桃、猕猴桃等经济作物为主。区域土壤和气候的特殊性,使得农产品质量较高。

　　参考文献:

　　[1]张养才,李全胜.武夷山区农业气候资源开发与经济效益的研究[J].地理科学,1989,9(2):122-132;195.

　　[2]高蓉,郭忠祥,陈少勇,等.近46年来中国东部季风区夏季气温变化特征分析[J].地理科学,2009,29(2):255-261.

　　[3]黄书明.闽北地区连遭特大洪灾的成因探讨及对策[J].环境保护,1995(5):39-41.

　　[4]舒良树,卢华复,贾东,等.华南武夷山早古生代构造事件的40Ar/39Ar同位素年龄研究[J].南京大学学报(自然科学版),1999,35(6):668-674.

　　[5]陈艳,孟俊,姜英朝.中国世界双重遗产地武夷山的可持续发展研究[J].资源开发与市场,2016,26(11):1043-1046.

　　[6]游巍斌,何东进,洪伟,等.基于景观安全格局的武夷山风景名胜区旅游干扰敏感区判识与保护[J].山地学报,2014,32(2):195-204

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