气候作用下的中国南北区域分异:生态、生产、生活

郝成元, 冯宏豪

(河南理工大学 测绘与国土信息工程学院, 河南 焦作 454003)

0 引言

中国气候类型复杂多样、特征千差万别,主要由国土疆域幅员辽阔、海陆地理位置独特、地形地貌差异显著这3个主导因素所引起。首先,国土面积达9.60×106km2,南北两端相距5500 km,跨纬度50个,自南向北的温度带依次为热带、亚热带、暖温带、中温带、寒温带;最东黑龙江与乌苏里江的汇合处、最西帕米尔高原,东西两端相距5200 km,跨经度62个,自东向西的干湿分区依次有湿润区、半湿润区、半干旱区、干旱区。次之,东临浩瀚的太平洋、西抻亚欧大陆腹地,地势西高东低,呈三级阶梯状分布。第一阶梯以青藏高原为主体,平均海拔4000 m;第二阶梯以三大高原、三大盆地为主体,包括内蒙古高原、黄土高原、云贵高原及准噶尔盆地、塔里木盆地、四川盆地,平均海拔1000～2000m;第三阶梯以东北、华北、长江中下游三大平原为主体,绝大部分地区海拔低于500 m。最后,号称“世界屋脊”和“地球第三极”的青藏高原耸立在西南部,平均海拔高于4000 m、总面积约2.50×106km2;在世界高原中,海拔最高、面积第六。除了自身形成独特的高原气候外,还对周边地区气候气象有显著影响,主要表现在高原本身的流体热力作用及高原地貌对其他气流的机械动力作用两方面,加大了我国季风强度及其影响范围,阻断了北半球西风带并使其一分为二,成为南、北两支[1-2]。上述三因素使得不同区域太阳辐射、大气湿度、风力风向、气温降水等主要气候气象特征相差甚远,进而形成了各自独特的气候类型:东半部的典型季风性湿润气候、西北部的大陆性干旱气候、西南部的高原山地气候。

关于我国南北区域分界线,早期曾定位于江(长江)淮(淮河)之间,但张相文先生[3-4]于1908年提出了“秦岭淮河线”可以作为南北地理分界,当代学者眼中的南北分界就在“秦岭—淮河”一带。竺可桢先生[5]也早在1958年就以≥10℃积温、最冷月气温、无霜期为最主要指标,将秦岭—淮河一线标定为中国亚热带与暖温带的分界线;同时,也是湿润与半湿润地区分界线,还是1月均温0 ℃等温线、年降水800 mm等值线[6-8]。目前,影响较大的是兰州大学陈全功教授课题组[9-10]的“秦岭—伏牛山—淮河”三地理矩形块的中国南北地理分界带观点。为了进一步加深了解气候要素影响下的自然生态与地理环境、人类各种产业活动状况、人们个体适生性状或生活习性特点的区域分异,本研究分析了秦岭淮河线为界的南北地理分区生态、生产、生活等三生状况之差异,可为全面理解区域生态环境和社会经济协调发展及空间合理布局再优化提供理论参考。

1 气候要素控制下的自然生态环境

自然生态系统中,气候要素细微而又全面地改造着其他自然地理要素,包括植物植被、土壤性状、水文水系3个主要方面[11-12],表达了自然生态与环境的地域性分异特征。

1.1 植物植被分异

我国典型地区的植物植被分异明显,水热组合状况是主因。西北内陆地区,全年降水量少,风力强、昼夜温差大,因此气候常年干燥,进而植物生长严重缺乏水分,最终戈壁、荒漠景观遍布,仅有较少耐旱植物物种生存。西南高原高寒地带,常年低温是限制植物生长的首要因子[13],虽有部分积雪融化水,但地表植被也只能是低矮高山草甸或稀疏高寒草原。北中部黄土高原及其周边地貌沟壑纵横、植物物种单调、植被稀疏零落、水土流失显著是区域最主要生态特征[14],自然植被总体有自东南至西北的经度地带性分异规律,其东部和南部自然植被多以温带落叶阔叶或针叶林为主,中部和西北部的自然植被分别以半干旱草原和荒漠草原为主[15-16];虽然黄土疏松多空隙、湿散性强、弱胶结是内因[17],但气候因素控制下的水力、风力联合侵蚀作用是关键要素[18]。而东南丘陵和南方山地则终年高温、降水充足,即水热组合良好使得绝大部分植物都能够正常适生;区域植物种类繁多、植被组合有致,个体生长快速、生态系统稳定是区域主要生态特征。总之,主要由于水热组合状况不同,我国南北植物多样性、植被时空景观迥异[19];特别地,秦岭淮河线成为中国亚热带常绿阔叶林和温带落叶阔叶林两类自然植被类型的鲜明分界[20]。

1.2 土壤性状分异

气候要素中的水分和热量因子作用于土壤形成及发育的全过程。区域水热组合不仅直接参与母质风化、矿物质分解与合成、有机物质累积或淋失,而且控制植物生长过程、微生物活动状态,进而决定土壤养料物质循环速度;同时,影响成土过程中的物理、化学、生物3种作用的强度和方向[21]。我国现时土壤纬度地带性规律完全体现了这种热量控制下的水热组合在土壤形成过程中的作用效果。如东部湿润区,伴随着由北而南的热量递增,土壤依次分布有暗棕壤、棕壤、黄棕壤、黄壤、红壤、砖红壤等土壤类型;以秦岭淮河为界的南北区域比较中,土壤pH值以北方高、南方低为特征,即北方多碱性土壤、南方多酸性土壤。这种土壤发生类型递变过程及酸碱性空间差异显然是水热组合长期综合作用的历史产物[22]。

1.3 水文水系分异

降水、气温及其组合不同,则区域地表水文及水情要素特征各异。首先,降水量及其时间分配直接控制水循环过程,进而表现出地表水文及水系差异性特征[11]。比较而言,我国北方地区一些河流在少雨的冬春季节会有一段枯水期,其时段长短会因流域内降水量大小而异;一年四季降水量都比较大的南方地区,河网密度则相对较高,河流长度也较长。次之,冬春季节气温高低控制着河流结冰期长短。东部季风区自北而南的河流中,东北地区一年中的结冰期最长、华北地区次之、华东再次之,至华南地区则一年四季无结冰期,即秦岭淮河线是我国南方河流冬季不结冰与北方河流冬季结冰的分界线[23]。

2 气候因子影响下的人类产业活动

一般地,气候要素除直接影响人类第一产业(特别是种植业)的数量与质量外,还主要间接影响着部分工业、建筑业及交通运输业等第二或三产业的某些方面[24]。

2.1 农业生产差异

即使科学技术发展到现在,农业生产依然很大程度地依赖于气候资源或气候条件,如太阳辐射、气温、降水、积温等仍然是农作物产量、农产品质量以及农业经营管理的控制性因子[25],其中气温直接影响作物生长发育,因为种子只有在特定气温范围内才能萌发,而且气温越接近最适宜温度,种子萌发速度越快、发芽率一般也越高[26]。我国南北方种植业分异,包括耕地类型、耕作熟制、作物品种等,都基本以秦淮线为界。主要耕地类型,南方以水田为主,北方则以旱地占优;传统耕作熟制,南方多是一年三熟,北方基本一年一熟或二熟;粮食作物品种,南方广泛种植水稻,北方主要是小麦;油料作物类型,南方主要是油菜,而北方花生、大豆占优;糖料作物品种,南方以甘蔗为代表,北方则以甜菜为典型。

另外,秦淮南北的林、牧、渔业等也有较为明显分异。如福建、江西、广东、广西等省区组成的东南林区,林业经济产值排名首位,高于东北和西南两大传统林区;西北区域的新疆、青海、宁夏、甘肃等省区及其东邻内蒙古,草原植被大面积广布,因此畜牧业最为繁荣;南方区域的江苏、湖北、广东等省湖泊水库众多、河流纵横交错,因此淡水养殖业产值排名都靠前。

2.2 工业生产差异

一般地,气候因子特别是降水,在工业生产中能够起重要作用[24]。如工业用水大部分直接来源于河流、湖泊、水库或地下水,而水量多少主要或最终受制于流域降水量多少。除工业基础和原材料等因素外,从产业布局合理性的角度出发,国家层面的需水量较大的工业类型大多布局在地表淡水资源丰富的中国南方地区,如石油化工、冶金钢铁、造纸印染等;而一些需水量相对较小的工业类型则布局在水资源相对缺乏的北方地区,如电子设备生产、生物制药、食品加工等。另外,由于秦淮以南地区地表水资源丰富且地势落差大,因此水力发电相对比较普遍且技术先进;而秦岭淮河以北地区风速大且风力强、太阳光照强且多晴朗天空,并有大面积高原、草原、荒漠、戈壁等空间场所,所以北方区域的风力及太阳能发电均较司空见惯。

2.3 建筑风格差异

光温湿综合状况是传统民居风格形成的基础性因素[27],其中水热量值及降水种类差异造就了中国南北方民居建筑风格,表现为普遍意义的“南高而尖、北低而平”。南方太阳辐射强、年降水量大,气候特点为终年湿热,高而尖的屋顶既利于排水,又利于通风散热。如云南傣族竹楼,整体架构由多个竹制支柱支撑着离开地面,基本可以做到通风、散热、采光、防湿[28]。秦岭淮河以北地区则由于降水量较小,所以墙壁低矮且屋顶多平顶,这样既可节省建筑材料,还可兼作提供晾晒农产品场所。特别地,东北地区由于降雪量较大、升温慢,而大量积雪一般要等到晚春才能完全融化;为了减轻积雪对屋顶的长期重压,较尖房顶现象也较为普遍,但建筑高度相对较低些,区别于南方区域的“高而尖”风格。同时,降水多的南方地区由于植被较为茂盛而材质丰富,现代建筑材料除钢筋、水泥外,也大量使用木或竹;而降水少的北方地区,植被相对较为稀疏,建筑素材只能多选用土或石。

2.4 交通运输差异

虽然“南船北马”、“北车南楫”之说现在已经有所改观,但“胡人便于马,越人便于舟”之差异均可以由我国南北方降水量差异及其控制下的地表水系区域分异得到解释。主要受海陆位置影响,降水量由东南沿海向西北内陆逐渐减少,使得北方地区大部分时段内干旱少雨,干旱半干旱草地广布,因此畜牧养殖业发达,马、驴等牲畜则以其耐力好、速度快而被驯化为原始代步,马或马车最早成为中国古代先进交通代步工具。而南方大部分区域属于亚热带、热带季风气候,归因于常年雨水充沛,地表河网系统发达、河道宽阔,因而适应“水乡”的船舶交通运输应运而生。相对地,东北地区冬半年降雪量极多,所以古代人们发明了雪橇和爬犁;气候干旱的西北地区,具有超强耐受炎热和抗缺水的骆驼成为主要交通运输工具。

3 气候长期刻画下的个体适生习性

气候是人类赖以生存的基本物理环境的主要部分,可以给人以直接官感刺激作用,如最快感知到冷暖、干湿及其变化,进而做出适应性反应,长期的适应性反应形成个体适生性状,如身高体型、性格秉性[29];同时,个体长期的适生性反应再叠加区域性的自然生态环境及产业生产活动,长此以往养成了独特居民生活习性,如服饰喜好、饮食习性[30]。

3.1 身高体型特征不同

传统认知的个体体型“南小而柔、北大而壮”主要是区域气温差异影响了体内细胞新陈代谢速度所致[31]。比较而言,南方气温终年较高,促进了细胞新陈代谢速度,因而人体器官发育快,个体成熟早,即南方人成熟速度快,所以身材大多不高且柔弱。而北方气温常年较低,影响了体内酶活性,生长代谢速度慢;再加上北方冬季漫长而寒冷,居民户外活动少,体内营养物质累积多,因而长得相对“人高马大”些。例如成年男人的单项指标均值比较,北方人身高、腰围、臀围、腿长都大于南方人;下肢的围度与长度比值,却是南方男人比北方男人更趋瘦长。即身高体型总体表现为北方人高大魁梧、南方人矮小纤瘦[32-33]。

3.2 性格秉性不同

通常意义,我国北方人性情耿直而处事粗犷、南方人待人敏感而接物细腻,一般认为是多种气候因子长期作用的结果。北方区域生存环境较为恶劣,居民为了适应当地生存环境都要与大自然作长期地适生性斗争,从而容易形成质朴、坦率的个体性格或秉性,不喜拐弯抹角,时而也会显得有少许暴躁。相对地,南方地区生存环境相对较为优越,在完全能够满足各种基本活动和舒适生活的同时,人们还会有大量闲余时间和剩余精力去思考或者追求艺术和文学等精神层面的东西。因而,性格委婉含蓄、做事考虑周全是南方人的主要秉性特点,当然也偶见有习惯于享乐、追寻安逸之人。总之,北方人耿直且粗犷,南方人则敏感且细腻。

3.3 服饰喜好不同

服饰是人们日常生活必不可少的重要组成部件。我国各地区、各民族的居民在长期生产实践和生存过程中,主要为适生于当地自然地理环境,形成了各具特色的服饰风格,表现在面料、色彩、款式等3个方面。面料方面,由于北方夏季凉爽、冬季寒冷,加之棉麻种植普遍、牛羊畜牧养殖发达,因此服装原料多见棉麻、皮毛;相对而言,南方夏季闷热、冬季湿暖,因而需要较多蚕丝或化纤的面料以适应湿热气候。色彩方面,起因于区域气温高低之差异,北方人多喜好红色、黄色等暖色色调,而南方则流行白色、灰色等冷色色调。款式方面,起因于北方人需要适生寒冷气候,衣服不仅厚实而且也较长些,一般要求能覆盖全身,比如东北地区居民冬半年长时段内都需要穿厚棉服,内蒙古游牧民族大都用貂皮或羊毛做带有宽大下摆的蒙古袍。但随着纬度降低,年均温及冬季低温都逐渐升高,衣服也变得越来越薄、越来越短,以至于两广及以南地区的居民一年四季都不用穿棉衣就可以从容过冬。即服装款式方面的对比则是北方厚而长、南方薄而短。

3.4 饮食习性不同

主食习惯的“南米北面”和饮食口味的“南甜北咸”是中国南北方饮食习性的最大不同,水热组合差异控制下的农作物种植区域分异是成因。首先,南方区域水资源丰富,加上热量充足,使得稻谷种植普遍,而北方区域降水少、气温低则适合喜干耐寒的小麦生长,因此主食习惯的“南米北面”就此形成;同时,中医认为“面食性热、大米性凉”也是人们为了适应北寒、南暖气候特征的最真实写照之一。其次,北方人为了度过寒冷漫长的冬季,一般秋末冬初提前腌制大量以萝卜、白菜为原料的咸菜,以弥补区域生长期短引发的蔬菜品种贫乏之不足,逐渐地形成了常年吃咸食的习惯;而南方人则有吃甜食的饮食风格,雨水充沛、阳光充足之水热组合条件使得大面积种植有高产糖多的甘蔗是主因。

4 结语

秦岭淮河线作为中国南北地理区域分界,主要有自然生态环境、人类产业活动、个体适生习性3个方面的区域分异,是气候多因子长期作用的结果体现。

(1)首先,气候因子通过改造植被、土壤、水文等自然地理要素对区域自然生态与环境产生深刻影响;然后,自然地理综合作用引起人类产业活动和个体适生习性的差异或不同。

(2)自然生态环境方面,主要由于水热组合状况差异及长期综合作用,使得秦岭淮河线成为中国亚热带常绿阔叶林和温带落叶阔叶林的分界线,南方河流冬季不结冰和北方冬季结冰的分界线,南方土壤多酸性、北方土壤多碱性的分界线。

(3)人类产业活动方面,农业种植业差异最大,耕地类型的“南水田、北旱地”、耕作熟制的“南一年两熟至三熟、北一年一熟至二熟”、粮食作物的“南稻谷、北小麦”、油料作物的“南油菜、北花生大豆”、糖类作物的“南甘蔗、北甜菜”都是典型区域分异。同时,南方地区水电广布、北方地区风力及太阳能发电较为普及是能源工业空间布局的主要差异,而“南高而尖、北低而平”“南船北马”则分别是建筑风格、交通运输方式差异的主要方面。

(4)个体适生习性方面,主要表现在身高体型的“南小而柔、北大而壮”、性格秉性的“南敏感且细腻、北耿直且粗犷”、服饰喜好的“南质纤、色浅且薄短,北质棉、色深且厚长”、饮食习性的“南米北面”及“南甜北咸”等方面。

致谢：感谢中国科学院地理科学与资源研究所研究员、中国科学院郑度院士的学术指导。