第三节 垂直地带性

一、垂直地带性的概念

垂直地带性是指自然地理要素及自然综合体大致沿等高线方向延伸，随地势高度发生垂直更替的规律。它同时受到两种基本地域分异因素作用，是

叠加了地带性影响的非地带性在地表垂直方向的具体表现，即垂直地带性与纬向地带性及经向地带性相互作用共同支配着自然地理环境三度空间地域分异，被合称为“三维地带性”。

构造隆起和山地地形是产生垂直地带的前提条件。隆起的山地达到一定高度以后，就可分化出不同的垂直地带。而垂直更替的直接原因则是山地热量及其与水分的组合随地势高度的变化。首先从热量分析，随着海拔增高， 大气对太阳辐射的损耗相应减少，使到达山地的太阳总辐射随高度递增。而有效辐射随山地高度的变化，受到两个相反因素影响。一方面主要因大气柱中水汽含量减少和气温降低，使到达地面的大气逆辐射急剧减弱；而另一方面却因地面温度降低而减少地面向上辐射的长波辐射。所以有效辐射随海拔高度的变化，取决于何种因素占主导地位。这导致山地辐射平衡随高度的变化无一致的趋势。无论如何，根据太阳总辐射随山地高度递增、土温随高度变化不大的观测事实，可以推断，山地与同高度自由大气间的感热交换和潜热交换是山地热量损失的主要因素。

可见，山地气温随海拔高度的变化除受地表辐射平衡状况影响外，在很大程度上还要受到与周围自由大气热交换的影响，其总趋势是递减的。

有的学者认为，山地温度随高度减低是由于远离作为大气热源的地面引起的。这显然是一种误解，因为山地本身就是一个大气热源。再来分析水分的变化，由于山地的抬升作用，降水量在某一高度以下是随高度而增加的。超过这一高度以后，由于水汽含量大为减少，降水量随高度的变化转为递减。因此山体中部出现一个最大降水带。在高山的峰脊，地表温度长期保持在 0

℃以下，固体降水被长期滞留形成冰雪带。综合起来，一方面是热量和温度随高度的递减，另一方面是水分随高度递增而后转为递减，两者结合起来形成了制约植被和相应土壤发育的气候条件随高度的变化，也就产生了山地自然带的垂直更替。

二、垂直地带谱

垂直地带谱是山地垂直带的更替方式。它反映了自然综合体在山地的空间分布格局，是地域结构的一种特殊形式。垂直地带谱中的每一垂直地带都不是孤立的地段，而是通过普遍存在的能量传输和物质循环联系起来的整体。垂直地带谱的起始带为基带①。在整个垂直地带谱中，基带担当了十分重要的角色。基带与所处的水平地带的水热条件是相适应的，自基带往上各垂直地带的组合类型和排列序次也表现出与所在水平地带往高纬方向的更替方式存在极大的相似性。基带类型决定了整个带谱的性质，也决定了一个完整带谱可能出现的结构。图 6.2 表示了两种不同性质垂直地带谱的差异。

森林上限是垂直地带谱中一条重要的生态界线，常称为树线。这条界线以下发育着以乔木为主的郁闭的森林带；而界线以上则是无林带，发育着灌丛或草甸，常形成垫状植物带，在海洋性条件下有的可发育成高山苔原带。树线对环境临界条件变化的反应十分敏锐，其分布高度主要取决于温度和降

① 基带通常指山地最下部的第一个自然带，但也有人在研究青藏高原边缘的垂直地带性时把最上部的第一个自然带作为基带，其理由是那里沟谷中的植被和土壤是随沟谷的下切而不断发展的，这样的垂直带被称作负向垂直带。相反的，则为正向垂直带。

水，强风的影响也很显著。树线通常与最热月平均气温 10℃的等值线相吻合。在干旱区，树线受水分条件影响较大，林带高度与最大降水带高度相当。一些低纬山地的顶部，其海拔高度和水热条件远未达到寒温性针叶林的极限，仍然出现森林上限，这是由于山顶部经常受到强风作用的结果。如粤北南岭山地海拔高度不超过 2 000 米，树线出现在 1 800 米处，其下是已明显矮化的常绿阔叶林，其上为灌丛草甸植被。

垂直地带谱中另一条重要界线是雪线。雪线是永久冰雪带的下界。其海拔高度受气温与降水的共同影响，一般气温高的山地雪线也高，而降水多的山地雪线又低。因此，雪线高度是山地水热组合的综合反映。例如，喜马拉雅山南坡虽然日照高于北坡，但有丰富的降水，所以雪线低于北坡。

顶带是某一山地垂直地带谱中最高的垂直地带。它是垂直地带谱完整程度的标志。一个完整的带谱，顶带应是永久冰雪带。如果山地没有足够的高度，顶带则为与其高度及生态环境相应的

图 6.2 垂直地带分布图式(据л.C 马克耶夫)

A.海洋性垂直带谱；B.大陆性垂直带谱

其他垂直地带所代替。

垂直地带的类型差异是通过带谱比较进行研究的。在比较研究时，应着重上述重要的垂直地带、界线以及不同带谱中同类型垂直地带的比较，并研究形成这种差异的原因。比较不同区域垂直地带的差异可以把水平分异与垂直分异联系起来，取得自然地理环境地域分异更全面的认识。

三、影响垂直地带谱的基本因素

垂直地带的形成取决于山地热量及其与水分的组合。对水热组合状况起着深刻影响的山地位置和山体性质是决定垂直地带谱性质和结构的基本因素。

首先，不同纬度位置具有不同的垂直地带谱类型。因为水平自然带的纬度变化导致了基带的纬度变化，以致于整个带谱性质和结构的纬度变化。垂直地带谱的热力性质是与山地所处的纬向自然带热力性质相一致的，并有相应的结构特征。在低纬的高山具有比高纬的高山更复杂的带谱。如处在热带的喜马拉雅山南坡，基带是低山热带季雨林，由此往上为山地亚热带常绿阔叶林带—山地暖温带针阔叶混交林带—山地寒温带暗针叶林带—高山寒带灌丛草甸带—高山寒冻风化带、高山冰雪带。山地位置每向高纬跨越一个纬向地带就失去低纬带谱的基带原低纬基带以上的垂直地带就可能成为高纬带谱的基带。如亚热带南岭的基带为常绿阔叶林带，温带长白山的基带为针阔叶混交林带，寒温带大兴安岭北部的基带则是落叶针叶林带。山地针叶林的分布高度也由喜马拉雅山的 2 900—3 800 米下降到长白山的 1100—1800 米， 再往北，山地针叶林带与纬向地带性的寒温带针叶林灰化土地带已结合在一起。一般来说，随着山地位置的纬度增加，除了带谱性质发生变化外，垂直自然带的数目也由低纬向高纬减少，垂直自然带的结构随之由复杂变简单， 同类型垂直带的分布高度也逐渐下降。在冰原地带，垂直带谱与水平带谱已融为一体了。

山地的距海度（指距水汽源地的远近）不同，垂直地带谱的性质和结构也有区别。这是由于沿海向内陆湿润状况的变化造成的。地处海洋性水平自然带的山地产生海洋性森林型垂直地带谱（图 6.2A），而大陆内部产生大陆性草原荒漠型垂直地带谱（图 6.2B）。森林型带谱以多种山地森林带为主体， 雪线较低。如喜马拉雅山南坡所见。草原荒漠型带谱以草原或荒漠占优势， 常以荒漠或草原为基带，向上由于降水增多，局部出现森林垂直地带。天山的垂直地带是典型的大陆性草原荒漠型带谱。以中段北坡（玛纳斯山区）为例，自基带山地荒漠草原带开始，往上依次为山地草原带山地针叶林带—亚高山草甸带—高山草甸带—永久积雪带，形成一套十分完整的温带大陆草原荒漠型带谱，在其他生态条件满足的前提下，水分充足的山地可以形成更为复杂的垂直地带结构。一般地，随着距海度增加，带谱的性质由湿润趋向干旱，带谱的结构由复杂趋向简单，同类型垂直分带的分布高度则有上升的趋势。

山麓的海拔高度，决定了山地水热组合的初始状况，也即决定了基带的性质。处于同一水平带的不同山地可因山麓海拔高度不同而有不同的基带。这在高原上的山地表现最为明显（图 6.3）。一般随着山麓海拔增加，基带改变，带数减少，带谱结构也趋于简单。

影响垂直地带谱的山体性质主要指山体高度、山脉坡向与走向以及局部地形等。山体高度是垂直地带谱完备性的先决条件。高逾雪线的山体才可能产生完整的垂直地带谱。像喜马拉雅山、天山这样一些高耸的山体，我们可以观察到由山麓基带一直到高山冰雪带渐次更替的壮丽景观。

山地坡向存在阳坡与阴坡、迎风坡与背风坡的差别。一般同一山体阳坡拥有较多的热量，迎风坡得到较多的降水。因此，山坡的性质可以改变山地不同坡向的水热组合状况。甚至同一山体不同坡向也可形成性质迥然不同的带谱类型。例如，喜马拉雅山南坡向阳，有较充足的热量，又与来自印度洋的西南气流相交，承受大量降水，形成海洋性森林型垂直地带谱；北坡截然相反，背阳，面向干冷的高原寒漠，西南气流受山脉屏蔽无能为力，故北坡形成大陆性草原荒漠型垂直地带谱。两者形成鲜明对比（图 6.4）

图 6.3 青藏高原东南的垂直地带与水平地带变化(据姜恕，1962)

山脉的走向和排列方式与大气环流系统相互作用引起水热分布的改变。如地处西风带的天山，来自大西洋和北冰洋的湿润气流，一方面沿山地北坡爬升，形成降水；另一方面顺山脉走向向东运移，使降水逐渐分散，形成天山北坡由西往东逐渐变干的湿润状况。在垂直地带谱上表现为大陆性由西向东增强，垂直地带高度由西向东逐渐升高的特征。而地处天山山系西段内部的伊犁河谷，因为山地向西开口并呈喇叭形排列，西来湿润气流受阻于盆地南北两侧及东部山地，产生了大量降水，降水量向东递增，形成了以森林和草原为特征的湿润结构类型。

上述各种因素共同作用影响山地垂直地带正常谱式的形成。但山地的局部地形（如山间盆地、沟谷地等）可以改变垂直地带谱的结构，引起带序倒置或界线混乱等现象。这属于山地内部的地方性分异。

图 6.4 珠穆玛峰地区的垂直分带

四、垂直地带的特征

在外貌上垂直地带与水平地带有不少相似之处。例如，在热带或亚热带地区的高山常可见在水平距离不足 100 公里的范围内，从基带向上的几千米高度上，重现从低纬到极地的几千公里的水平距离上相似的自然景象的变化。然而，绝不能因此而把垂直地带与水平地带二者的性质混为一谈，认为前者是后者在垂直方向上的重现。与水平地带比较，垂直地带具有如下显著的特征。