2.2.3 山地垂直地帶性理論

山地達到一定的高度，自然地理環境各組分及其構成的自然綜合體將隨高度變化而出現分異的現象，稱為高度地帶性，或垂直地帶性（孫建、程根偉，2014）。簡言之，垂直地帶性即自然景觀及其各要素隨海拔高度逐漸變化的規律性。構造隆起的山體是形成垂直帶譜的基本條件，熱量隨高度變化的迅速降低（每千米下降6℃）是垂直帶譜形成的直接原因，只要山體有足夠的高度，便可形成一系列的垂直自然帶。垂直帶的數量和順序等結構形式被稱為垂直帶譜。垂直帶譜的起始帶稱為基帶，垂直帶譜的性質和類型主要與帶譜所處的緯度地帶性、所處的位置和山體本身的特性有關，如相對高度、坡向、山脈排列及局部地貌條件的變化等。中國南北幾乎跨越所有類型的溫度帶，東西穿越濕潤森林到極干旱荒漠的所有干濕景觀，特別是擁有世界上獨一無二的青藏高原，生態環境極為復雜，因而孕育了世界上最為豐富的山地垂直帶譜（張百平，2003）。山地垂直帶譜結構反映山地的基本特征，對它的分析研究是揭示山地環境結構的基本模型方法，也是傳統地學的經典范式之一（張百平，2003）。

山地垂直帶的研究最早起源于19世紀的德國，該國地理學與博物學家洪堡德對南美安第斯山垂直帶進行了觀察和研究。20世紀30年代以來，學者們關于山地的研究開始轉向山地相似垂直帶的空間分布規律，尤其是雪線及森林上下限的全球比較（Card, 1972）。隨后，國內地學界和植物學界開始關注山地垂直帶研究。60年代后，很多相關研究關注垂直帶與水平帶的關系，并確立了“垂直帶結構的地帶性原則”，即垂直地帶性從屬于水平地帶性。20世紀70年代，地理學計量化開始發展，關于垂直帶空間分布與熱條件之間的定量關系成為人們研究的熱點。該時期研究成果最多的是山地三維垂直地帶性研究，最為經典的是牛文元先生先后在1980年和1981年提出的自然地理新論，他通過模式分析和數量關系分析，建立了自然地帶性統一的空間聯系，最終將復雜化的地帶性規律納入一個共同的模式之中（牛文元，1980，1981）。侯學煜先生較全面地闡述了中國山地植被的分布格局及生態規律，他強調植被三維地帶的“相對性”，以防止人們把三維地帶規律絕對化（侯學煜，1963，1980；植被生態學研究編輯委員會，1994）。隨后，有學者對山地森林垂直帶譜有了更加深入的研究。如Hamilton和Perrott（1981）利用航片和實地調研對Mt. Elgon的森林垂直帶譜進行研究，認為溫度和植物競爭造成垂直梯度上的植被變化。Sprugel等（1981）從植被特征、植物個性以及物種數方面開展了相關研究，把強風作為干擾因子對高海拔的云杉森林系統的穩定性和演替進行了研究。

山地的土地利用變化受到垂直地帶性的影響。一般來說，在不同的海拔高度，土地利用類型大有不同。通常在高程較低的河谷、緩坡地帶會有較多的建設用地和水體用地、農用地（耕地、園地），而在海拔較高和坡度較大的區域，則以林地為主。但是，關于土地利用的垂直地帶性研究內容并不多見。

本書研究的案例區屬于典型的山地地形，通過實地調研和查閱資料，發現研究區土地利用在近30年來有較大的變化，土地利用在高程上的分布明顯具有山地垂直地帶性特點，所以本書嘗試用山地垂直地帶性理論作為指導對研究區的土地利用時空變化進行研究和分析。