流域视野下梯田聚落的人居环境空间特征—以元江流域为例

刘阳 杨宇亮 角媛梅

源自建筑学主导的学科背景，以村落本体切入村落人居环境的研究成为经典视角，这种自微观向外扩展的思考路径产生了众多成果，但学科壁垒造就的视野局限也日益明显。随着人居环境科学的框架日渐清晰，自觉将村落本体之外的要素纳入研究视野的成果也逐渐涌现，如赵万民等[1]对西南地区流域开发与山地人居环境领域的研究，周政旭等[2]以河谷人居生态系统的视角对布依族聚落的研究，郭巍等[3]以水利系统探讨萧绍圩区景观的自然，耕植和聚落系统的叠加，虞春隆等[4]以流域视角探讨人居环境的可持续性，杨宇亮[5-6]以流域为单元阐述滇西北村落文化景观的时空特征与元江流域的多民族聚落格局等。这些成果共同特点是站在一个更加基础的宏观视野，将村落置于人为力量与自然力量的互动过程中，村落因此成为植根于地理环境为母体的文化景观系统，从而突出人居环境科学中的居住系统与自然系统的密切联系，丰富村落人居环境科学的研究内容。

2013年，云南哀牢山区的哈尼梯田文化景观被列入“世界遗产名录”，梯田聚落人居环境的独特价值也得到高度认可。研究以流域视野切入村落人居环境研究，以GIS分析技术为方法，通过元江干流流域的格局与特征分析，以及代表性的大瓦遮河子流域的山、水、田、林、村的空间关系分析，探讨流域视野下梯田聚落人居环境的空间特征，阐述流域作为基本单元在人居环境研究中的价值。

1 元江流域环境对梯田聚落人居环境的影响

1.1 流域格局塑造梯田聚落本底

对梯田聚落的既有研究有两大视角，如罗德胤等以建筑学视野开展聚落地域特色、民居测绘与更新[7]，角媛梅等侧重从景观生态学的角度探讨梯田的生态景观格局[8]，这两类研究以微观入手，甚少关注元江流域的宏观格局对梯田聚落的影响。

元江流域受地质构造活动的控制，高耸的哀牢山脉和强烈凹陷的红河断裂带贯穿整体，断裂带北东盘的地势较为平坦，南西盘则为三江褶皱带，发育多条高海拔条带状山脉，地形起伏大，表现为一系列由西北向东南发散的线状山脉和凹槽相间分布[9]，从而造成了元江流域崎岖复杂的地表环境。另一方面，元江使来自太平洋的海洋暖湿气流顺畅而上，为哀牢山区带来丰沛降水，使山区从事良好农事生产成为可能。

将梯田聚落的视野扩展至元江流域，才能厘清哀牢山区崎岖的山脉与密集发育的水系如何成为梯田聚落存续的母体环境。

1.2 流域特征造就人居环境单元

流域是一个由分水岭为界所包围的水系的汇集区域，是描述地理环境的天然单元。由于流域的河道可提供水源，冲积平原可提供平缓土地，外围山岭可形成自然屏障，早期人类活动的经济活动多依托流域展开，流域单元界定了人地关系的基本格局[10]。

元江流域是由大小不等的子流域构成的流域集合，与人居环境密切联系的特征概括如下。

1）元江流域的垂直特征表现为干流环境与支流环境的显著差异。干流长而坡降平缓，支流河段虽短，却是由地势高的分水岭奔涌而下，巨大的坡降使尺度不大的子流域边界内的气候、植被、水系都出现了沿垂直方向的变化规律，即垂直分异现象。以气候为例，哀牢山河谷坝区的年均气温为25℃，最高气温达42℃，而高海拔山区的年均气温仅为11.6℃；元江流域的降水受气温影响显著，成为云南省降水变化梯度最大的地方之一，高程每抬升100 m，降水增加85 mm，山顶年降水量可接近山脚的5倍[11]。气温与降水综合的水热条件随高程变化，形成子流域尺度中农作方式差异的基础，也形成了依赖农作为生的梯田聚落人居环境的异质性。与之相比，沿干流方向未出现明显垂直分异现象。

2）元江流域的水平特征可以概括为“两平行、一均衡”，两平行是指流域分水岭与元江大致平行、众多支流间大致平行；一均衡是指各支流之间的距离较为均衡。“两平行、一均衡”的宏观特征意味着各子流域之间的地理环境相似，人文环境也具有相似基础。因此，只要深入分析一个典型样本，就能够基本把握该流域人居环境的主要空间特征（图1）。

2 大瓦遮河流域梯田聚落的宏观特征

2.1 样本概况与数据来源

笔者选取元江南岸的一个子流域—大瓦遮河流域作为研究样本。大瓦遮河是元江的一级支流，由西南至东北贯穿全流域汇入元江，全长15.67 km，流域面积为71 624.44 hm2。样本区共包含36个自然村，长期聚居于此的哈尼族与彝族民众选择不同的农作生计方式，形成山、水、田、林、村的差异化格局。大瓦遮河流域南部的梯田面积广阔，属于哈尼梯田世界文化遗产核心区（图2）。

研究空间数据包括landstaETM8遥感影像、2016年Google Earth卫星影像、基于Aster的数字高程模型DEM，以上栅格数据的分辨率均为30 m；以及源自OpenStreetMap的矢量数据。属性数据来自云南数字乡村网的2015年数据。

2.2 梯田聚落人居环境的本底特征

基于DEM数据，以Arcgis水文工具提取大瓦遮河流域边界与水系，选择显著反映流域尺度梯田聚落人居环境本底特征的高程、坡度、水系分析如下。

1）高程特征：高程是反映垂直分异变化的首要因子，显著影响流域内梯田与聚落的分布。大瓦遮河全长15.67 km，流域内高差较大，自元江南岸向南依次增高，最低高程220 m，最高为2 700 m，高达2 480 m的显著高差被压缩至很小的尺度中，平均坡降达到15%，形成典型的垂直分异效应，降水与日照形成的水热条件沿垂直方向显著变化，限定了依赖水热环境的农作物生产的适宜区间，进而限定了依赖农作物生产的聚落空间的分布高程。

以自然断点分类法对高程分类，确定1 400 m作为临界值，将流域分为中低山区与中山区，这一高程分区反映出子流域的典型特征，是后续分析的基础。

2）坡度特征：坡度主要影响土地利用的难易程度，进而影响用地类别。中山区的坡度相对平缓，人为利用难度适宜而聚落密集；中低山区的坡度较陡，人为利用难度大而聚落稀疏。

3）水系特征：水系对人居环境的影响体现在2个方面：通过水文过程形成地表径流，进而影响聚落选址；通过地貌过程改变地貌，如沉积作用形成的缓坡区成为聚落优选地，而下切作用形成陡峭深谷则难于建设。大瓦遮河流域的中山区位于上游，呈密集帚状水系，聚落相应密集，中低山区位于下游，呈稀疏帚状水系而聚落稀疏。总体而言，中山区上游水系的可利用性更好（图3）。

1 元江南岸的流域环境River basin environment on the south bank of the Yuanjiang River

2 大瓦遮河流域的人居环境概貌Overview of human settlements in Dawazhe River basin2-1 流域的村落分布Village’s distribution in the river basin2-2 属于世界遗产核心区的流域南部The southern part of the river basin,a core area of the world heritage site2-3 流域中的水系The water system in the river basin

2.3 梯田聚落人居环境的人文特征

1）村落规模：依据云南数字乡村网，以村落总人口与村落总面积作为衡量村落规模的指标，中低山区仅有石头寨规模较大，其余较大规模的村落主要位于中山区。

2）人口密度：以人口为变量探究村落密度，中山区的人口密度大而连接成面状，中低山区仅有石头寨附近成为高值区。

3）民族结构：以中位数50%为界，若某民族人口占该村总人口的比例高于50%，则将该村视为以此民族为主体的村落。大瓦遮河流域的民族结构大致分为2个片区，彝族主要聚居于中低山区，哈尼族主要聚居于中山区（图4）。

无论是自然环境中的坡度、水系，还是人文环境中的村落规模、人口密度与民族结构，大瓦遮河流域的中低山区与中山区均有显著不同，这并非巧合，而是垂直分异性在子流域尺度中的反映，并贯穿至微观视角的山、水、田、林、村的相互关系中。

3 大瓦遮河流域梯田聚落的微观特征

山、水、田、林、村是流域单元中的基本用地类别，也是山地人居环境系统中具有普遍意义的基本要素。“村”属于人居环境的居住系统，以强度最高的人为活动为纽带，分别与其他要素联系而成村与山、村与水、村与田、村与林4对空间关系。以遥感图像处理平台（the Environment for Visualizing Images，简称ENVI）对大瓦遮河流域土地利用现状分类，提取村落、农田、森林斑块，开展4对关系的研究（图5）。

3.1 村与山

3.1.1 村落与高程的关系

垂直分异性塑造了哀牢山区显著的山地立体气候，主要表现为高程与温度、降雨之间的相关性。基于高程分析叠加村落位置，以平均分类法对各村落平均高程重分类，得出不同高程范围内村庄数量（表1）。以村寨为横轴，高程为纵轴，村寨建设面积为纵轴，绘制气泡图，气泡大小表示村寨面积大小（图6）。

当海拔低于500 m时无村落，此区间气候干燥炎热，降水少而蒸发量大，于农事生产不利。海拔500～1 000 m之间有少量村落，缘自此区间的气温有所降低，年降雨量增加至800 mm左右，农事条件有改善，这些村落面积较大、可耕地较多，发展空间充足，均为彝族村落。当海拔位于1 000～1 500 m之间的村落也不多，面积减小。海拔在1 500～2 000 m区间基本与前述的中山区划分重合，村落数量最多，面积有大有小且密度很高，这与该区间气候温润、降水丰沛形成良好的水稻种植条件密切相关。高程大于2 000 m以上无村落。

3.1.2 村落与坡度的关系

基于坡度分析叠加村落位置，以平均分类法对坡度重分类，得出不同坡度范围内村庄的数量（表2），计算各村落所处位置的平均坡度，绘制村落、坡度与村落面积的气泡图（图7）。

大瓦遮河流域内土地坡度整体陡峭，其中位于0°～10°区间的平缓坡地极少，位于该区间的村落普遍规模较大；而位于11°～20°区间的用地最多，建设的适宜性较好，村落最多但村落面积明显减小。坡度位于20°～30°区间的土地比例大，建设难度大，村落数量少而小。坡度大于25°无村落（表2）。

中低山区村落多接近山脊附近，一方面是因为山脊位置多经过长期自然侵蚀而相对平缓，另一方面缘于山脊附近高程相对较高而降水充沛，农事条件较好。中山区村落密集分布于海拔2 000 m左右的缓坡区。

沿高程显著变化的自然环境与陡峭起伏的地表特征，构成梯田聚落的“典型山地本底”。

3 大瓦遮河流域的高程、坡度、水文特征（从左向右）Elevation,slope and hydrological characteristics of Dawazhe River basin (from left to right)

4 大瓦遮河流域的规模、人口密度与民族结构（从左向右）Size,population density and ethnic structure of Dawazhe River basin (from left to right)

3.2 村与水

传统聚落对水的天然依赖性使聚落均邻近水系，水系结构即规定了村落格局。对大瓦遮河子流域开展水文分析并叠加村落位置（图8），水系发育程度随着高程增加而增加，具体表现为中山区的支流长而多，干流不明显呈密集帚状，村落密度高；中低山区的支流短而稀疏，村落数量、密度均减小。总体而言，村落与大瓦遮河干流的距离随着河流流量的增加而增加，形成疏离于干流、靠近支流的特点。

帚状水系的密度与村落密度之间存在相关性。大瓦遮河流域的密集帚状水系发育于海拔较高的中山区，其村落密度也很高；而在帚状水系稀疏的中低山区，村落密度明显降低，梯田聚落与水系的关系可概括为“帚状水系关联”。不应忽视，中低山区与中山区的水文特征具有差异性，源自垂直分异效应对水文的影响。

3.3 村与田

哀牢山区的稻作种植历史悠久，哈尼族、彝族是当地的主体稻作民族，二者以各自的方式完成了梯田开垦、聚落营建的差异化适应。

3.3.1 村落与农田的高程特征

提取农田斑块与梯田斑块高程数据，分析流域内村落与农田的关系（图9）。哀牢山区的农田有旱地、梯田两种类型，在高程位于220～1 000 m的中低山区，农田类型以旱地为主，水稻梯田为辅。此区间降水量少、气候炎热，在缺乏完善灌溉设施的前提下，更适合种植玉米等旱地作物，生活于此的彝族多采用对技术与劳力投入要求更低的旱作方式，并辅以梯田稻作和畜牧，形成“旱地农作+梯田稻作+山地畜牧”的混合生计方式，是应对中低山区环境的理性选择。高程在1 000～1 400 m区间范围时，农田类型仍为旱地与梯田混合，但梯田面积显著增大；高程在1 400 m以上的中山区降水充沛且温度适宜，聚居于此的哈尼族专注于“精细化水稻种植”的单一生计方式，使梯田集中连片成面，成为中山区的核心斑块，哈尼村落多位于梯田外围的更高位置。当高程在1 900 m以上时温度较低而限制了农作物种植，梯田数量剧减，村落斑块却出现峰值，说明村落位置普遍高于梯田。

5 土地利用现状Status of land use

6 村落面积与高程的关系The relationship between village area and elevation

7 村落面积与坡度的关系The relationship between village area and slope

表1 大瓦遮河流域村落高程分布Tab.1 Elevation distribution of villages in the Dawazhe River basin

表2 大瓦遮河流域村落坡度分布Tab.2 Slope distribution of villages in the Dawazhe River basin

3.3.2 村落与农田的坡度特征

以村落、农田斑块叠加坡度分析（图10）。哀牢山区地形复杂多陡峭山地，缓坡地稀缺，发展出适应不同坡度环境中的农田开垦技术是生存的必要条件。大瓦遮河流域的农田分布坡度很广，8°～24°之间多为稻作梯田，主要位于哈尼族聚居的中山区；24°以上蓄水十分困难，农田类型主要为旱地，主要位于彝族聚居的中低山区。村落斑块的面积随着坡度上升而增加，到达17°左右时斑块面积开始下降，反映出坡度对村落用地的限制。

综合村落与梯田的高程与坡度特征可知：1）旱地对坡度的适应性要优于梯田，梯田又优于村落。2）村落分布高程普遍高于梯田，中低山区形成“旱地梯田混合、村落散布周边”的彝族聚落区，中山区的点状村落沿等高线占据较高也较平缓的位置，环绕中心的梯田分布，形成“面状梯田核心、村落环绕周边”的哈尼族聚落区（图11）。

3.4 村与林

3.4.1 村落与森林的高程特征

以村落、森林斑块分布叠加高程（图12）。大瓦遮河流域内植被茂盛，从流域内最低海拔220 m到最高海拔2 700 m均有植被覆盖。高程位于220～1 400 m之间的中低山区耕地与村落较少，侵占的林地较少，森林斑块以大瓦遮河为脉络聚集成面状，成为中低山区的核心。另外，中低山区的彝族采用混合生计方式，其中山地畜牧要求保留相当数量的森林与较大间隙，这也是彝族聚居区森林斑块大、村落稀疏的部分原因。当海拔位于1 400～2 000 m时，随着哈尼村落密度增加与面状梯田连绵，原有森林被梯田、村落所侵占，森林斑块减小，直方图还出现明显凹陷区，表明森林大部分用于开垦梯田与营建村落；当高程高于2 000 m以上，随着人类聚居活动强度降低，森林斑块面积显著增加，从外围形成村落的围合屏障。

8 村落与水流量图Village and water flow chart

9 村落、梯田与高程的关系The relationship among villages,terraces and elevation

10 村落、梯田与坡度关系The relationship among villages,terraces and slope

11 中山区的村落与梯田关系The relationship between villages and terraces in middle mountainous areas

12 村落、森林的高程特征Elevation characteristics of villages and forests

13 村落、森林的坡度特征Slope characteristics of villages and forests

3.4.2 村落与森林的坡度特征

以村落、森林斑块叠加坡度分析（图13）。自平坡开始，森林面积随坡度以较高的斜率上升，在20°左右坡地的森林斑块最大，主要位于中低山区的大瓦遮河右岸。在中山区的相对平缓的地段，森林与村落、梯田之间形成竞争关系而斑块少。

综合村落与森林的高程与坡度特征可知：1）森林对坡度的适应性最强；2）中低山区形成“面状森林核心、村落散布山脊”的特征，中山区形成“村落密布缓坡，带状森林环绕”的特征（图14）。

4 结论

笔者以元江流域的视野开展人居环境的空间特征研究，得出基本结论。

14 中山区的村落与森林关系The relationship between villages and forests in middle mountainous areas

15 大瓦遮河梯田聚落人居环境要素空间关系Spatial relationship of terraced human settlement elements in the Dawazhe River basin

1）地球内营力塑造哀牢山区崎岖的山脉与外营力表现出密集发育的水系，以其基础性与根本性造就了元江流域的基本格局，成为梯田聚落存续的母体环境，并以水平、垂直特征奠定了子流域梯田聚落人居环境的基础。

2）大瓦遮河子流域是元江流域中的代表样本，垂直分异性是其首要属性，以浓缩的环境梯度形成中低山区与中山区两个异质性分区，蕴涵着极为丰富的地理与人文信息[12]，反映在村与山、村与水、村与林、村与田的人居环境要素关系中。

在“典型山地本底、帚状水系关联”的共性下，中低山区形成“面状森林核心、村落散布周边、旱地梯田混合”的彝族聚落区，在中山区形成“面状梯田核心、村落环绕周边、带状森林围合”的哈尼族聚落区，其空间差异性源自彝族、哈尼族的差异化农作策略，两者分别以“旱地农作+梯田稻作+山地畜牧”的混合生计方式与“精细化水稻种植”单一生计，适应垂直分异效应显著的山地环境，使聚落所处的人居环境发生持续而快速的改变（图15）。

3）流域是由自然地理要素所界定的边界明确的单元，同时具备丰富的人文内涵。流域往往以大尺度中的环境效应规定了人为活动的选择可能，从而塑造出聚落人居环境的基础，也成为人居环境研究的基本单元。将聚落研究赋予超越本体之外的流域视野，在人居环境的研究中具有重要价值与普遍意义。

图表来源(Sources of Figures and Tables)：

所有图表均为作者拍摄或绘制。底图数据来源于landstaETM8遥感影像、2016年Google Earth卫星影像、基于Aster的DEM 数字高程模型，以上栅格数据的分辨率均为30 m；矢量数据来源于OpenStreetMap；属性数据来源于云南数字乡村网的2015年数据。