蔡曉亮，汪一凡，趙虎川，張建芳，胡文杰

1.浙江省地質(zhì)院，浙江杭州 311203；2.天津市測繪院有限公司，天津 300381

地質(zhì)多樣性與生物多樣性同等重要，它是包括地質(zhì)、水文、地貌、土壤的物質(zhì)組成、形態(tài)特征以及它們之間相互過程的非生物多樣性（Gray and Gordon,2020）。地質(zhì)學(xué)家和地貌學(xué)家用“地質(zhì)多樣性”一詞作為生物多樣性的“非生物對應(yīng)詞”（Gray,2004,2008）。地質(zhì)多樣性的概念最早起源于20 世紀(jì)40 年代（Santos et al.,2020），是地質(zhì)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合點(diǎn)。地質(zhì)多樣性為生態(tài)系統(tǒng)提供了許多重要支撐和服務(wù)（余韻和楊建鋒,2021），當(dāng)前國際上已開展了相關(guān)研究與實(shí)踐（Antonelli et al.,2018；Alahuhta et al.,2020;Fox et al.,2020）。地質(zhì)多樣性是自然多樣性的一部分，在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)體系中不可或缺，要實(shí)現(xiàn)自然資源保護(hù)和可持續(xù)利用，急需將地質(zhì)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合（Schrodt et al.,2019），從更深層次綜合考慮地質(zhì)多樣性研究為生態(tài)保護(hù)修復(fù)提供的地質(zhì)方案（余韻和楊建鋒,2021;余韻等,2021）。地質(zhì)多樣性為生物提供了基礎(chǔ)環(huán)境舞臺，即使是“黑暗食物鏈”（李玉輝,2006），生物多樣性依舊與地質(zhì)多樣性關(guān)系密切。

地質(zhì)多樣性要素有地質(zhì)（可細(xì)分為巖石、礦物、化石）、水文（可細(xì)分為地下水、地表水、水循環(huán)）、地貌（可細(xì)分為地形、地貌、地勢）、士壤、沉積物等要素的多樣性以及這些要素之間的相互作用過程（Scottish Geodiversity Forum,2017）。關(guān)于巖石、地貌、土壤之間的關(guān)系，Pavlopoulos et al.(2009)研究表明可用地貌地圖研究土壤與地形之間的關(guān)系；Toomanian et al.(2006)對山谷的土壤多樣性和成土作用之間的關(guān)系開展了研究；任圓圓(2017)、任圓圓和張學(xué)雷(2015,2017,2019)從地形與土壤的空間關(guān)系角度進(jìn)行了研究，并總結(jié)了土壤多樣性研究的經(jīng)典算法。本文在以上研究的基礎(chǔ)上，基于百山祖國家公園地區(qū)多級巖石、地貌、土壤分類矢量化結(jié)果，采用改進(jìn)的仙農(nóng)熵公式對巖石、地形、土壤的構(gòu)成組分多樣性、空間分布多樣性特征及相關(guān)性進(jìn)行分析，以期用新的視角探索地質(zhì)多樣性要素間的關(guān)聯(lián)程度，填補(bǔ)自然多樣性研究中的空缺，促進(jìn)自然保護(hù)地山水林田湖草生命共同體系統(tǒng)保護(hù)。

1 研究區(qū)背景

錢江源-百山祖國家公園百山祖園區(qū)（百山祖國家公園）位于浙江麗水市下轄龍泉市、慶元縣和景寧畬族自治縣三縣（市）交界處，氣候?qū)僦衼啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)完整，生物多樣性豐富、珍稀瀕危物種集聚度極高，是孑遺植物百山祖冷杉的全球唯一分布區(qū)（中國國際工程咨詢有限公司和國家林業(yè)和草原局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院,2020）。研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)歷史上經(jīng)歷了元古宙-新生代多期次的構(gòu)造運(yùn)動，巖石地層發(fā)育較齊全，其中以晚侏羅世-早白堊世火山巖出露面積最大（圖1），占調(diào)查區(qū)基巖總面積的約75%；地貌上屬中國地貌分區(qū)第三地貌階梯東南低中山地貌大區(qū)浙閩低中山地貌區(qū)，進(jìn)一步歸屬為浙南中低山區(qū)（浙江省地質(zhì)調(diào)查院和浙江省第七地質(zhì)大隊(duì),2022）；土壤則主要發(fā)育紅壤、黃壤、粗骨土、水稻土等。這些自然要素的有機(jī)組合形成了百山祖國家公園地區(qū)“九山半水半分田”的山水林田湖草生命共同體典型特征。

圖1 浙江麗水百山祖國家公園地區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological sketch map of the Baishanzhu national park area,Lishui,Zhejiang province

2 材料與方法

巖石數(shù)據(jù)來自于浙江錢江源-百山祖國家公園百山祖園區(qū)綜合地質(zhì)調(diào)查成果（浙江省地質(zhì)調(diào)查院和浙江省第七地質(zhì)大隊(duì)，2022），對其中的數(shù)字化地質(zhì)圖進(jìn)一步劃分整理；地形地貌分類數(shù)據(jù)基于Arc-GIS 10.2 軟件對國家基礎(chǔ)學(xué)科公共科學(xué)數(shù)據(jù)中心公開提供的ASTER GDEM 30M 分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)提取獲得；土壤數(shù)據(jù)來自于全國第二次土地調(diào)查成果數(shù)據(jù)（施建平和宋歌，2016）。在以上獲取到的巖性分類圖、地貌分類圖、土壤分類圖的基礎(chǔ)上，對巖性、地貌、土壤的多樣性特征及相關(guān)性進(jìn)行分析，具體步驟如下：

①計(jì)算組分構(gòu)成多樣性：采用改進(jìn)的仙農(nóng)熵變形公式（任圓圓，2017）（式1）分別計(jì)算巖性、地貌、土壤的構(gòu)成多樣性特征，算法如下：

式中，表示構(gòu)成組分多樣性時(shí)：S 為巖石（土壤、地貌等要素）類別個(gè)數(shù)，pi為第i 個(gè)巖石（土壤、地貌等要素）類別占該巖石（土壤、地貌等要素）類別總面積的比例。在這里，多樣性指數(shù)Yh表示在研究區(qū)內(nèi)所有分類單元在數(shù)量構(gòu)成上的均勻程度，這時(shí)Yh形同Pielou 均勻度指數(shù)，其值越大，說明要素的分布越均勻、復(fù)雜程度越高。通過此步驟的計(jì)算認(rèn)識各地質(zhì)要素分級組構(gòu)特征。

②計(jì)算空間多樣性值：同樣使用式（1），此時(shí)表示空間分布多樣性時(shí)：S為空間網(wǎng)格的數(shù)目，pi為第i 個(gè)空間網(wǎng)格里某個(gè)巖石（土壤、地貌等要素）類別面積占該巖石（土壤、地貌等要素）類別總面積的比例。在1 km×1 km 網(wǎng)格尺度下以同樣方法計(jì)算巖性、地貌、土壤三要素的空間分布多樣性特征，描述巖石（土壤、地貌等要素）類別分布的離散性程度和多樣性格局。多樣性指數(shù)Yh取值區(qū)間為[0，1]，當(dāng)要素的相對豐度分布越均勻時(shí)，Yh越接近1；當(dāng)要素的相對豐度分布極不均勻時(shí)，其值越接近0。為便于表述要素空間分布的均勻、離散程度，本文參照前人對土壤多樣性優(yōu)勢類型、稀有類型的定義（任圓圓，2017），將要素的空間分布多樣性值和斑塊面積同時(shí)為最大值的定義為首位優(yōu)勢要素類型，將多樣性值低于0.20的定義為稀有要素類型，并將稀有要素類型中多樣性值最大的定義為首位稀有要素類型。通過此步計(jì)算認(rèn)識各地質(zhì)要素空間分布的均勻性特征，為各要素關(guān)聯(lián)性計(jì)算奠定基礎(chǔ)。

③關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算：采用關(guān)聯(lián)系數(shù)算法（任圓圓，2017）（式2）分別計(jì)算巖性、地貌、土壤三要素兩兩之間公共斑塊的相關(guān)關(guān)系，以探索地質(zhì)要素類型之間在空間分布上的相關(guān)性。

式中：r(A，B)表示A 和B 之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)，A為巖石的各級類型（一級、二級、三級），B為地貌或土壤的各級分類類型；Yh(A)和Yh(B)分別表示地貌和土壤的空間分布多樣性指數(shù)，應(yīng)用式(1)進(jìn)行計(jì)算，Yh(A，B)表示地質(zhì)要素類型A 和B 公共斑塊的空間分布多樣性。關(guān)聯(lián)系數(shù)越趨近于1表示二者關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)，關(guān)聯(lián)系數(shù)趨近于0,表示二者沒有關(guān)聯(lián)性，因此通過關(guān)聯(lián)系數(shù)可以構(gòu)建各要素間的關(guān)系。本文按照關(guān)聯(lián)系數(shù)大小將關(guān)聯(lián)強(qiáng)弱定義為三個(gè)級別：強(qiáng)關(guān)聯(lián)[0.8≤r(A，B)≤1.0］、中等關(guān)聯(lián)[0.5≤r(A，B)＜0.8］、弱關(guān)聯(lián)[0.01≤r(A，B)＜0.5］、不關(guān)聯(lián)[r(A，B)＜0.01］。

3 結(jié)果與分析

3.1 要素構(gòu)成組分多樣性

巖石構(gòu)成組分多樣性計(jì)算本次僅考慮巖性多樣性特征。巖石分級劃分參照巖石分類和命名方案行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（地質(zhì)礦產(chǎn)部，1998a，1998b，1998c）對研究區(qū)1∶5 萬地質(zhì)圖各地質(zhì)單元巖性進(jìn)行了系統(tǒng)分類，應(yīng)用式（1）對各級巖性構(gòu)成組分多樣性進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明：①全區(qū)共有3 個(gè)一級巖類、5 個(gè)二級巖類、13 個(gè)三級巖類、25 個(gè)四級巖類（圖2a）；②巖性構(gòu)成組分多樣性值由0.2 增至0.44（圖2b），表明巖性的區(qū)域分布總體上非常不均勻，但隨著巖石分類變細(xì)，各類巖性分布趨于均勻。

圖2 研究區(qū)巖性、地貌、土壤分級（a）及構(gòu)成組分多樣性(Yh)（b）Fig.2 Multi-grade classification(a)and component diversity of soil，lithology and geomorphology(Yh)(b)in the study area

地貌構(gòu)成組分多樣性計(jì)算本次地貌分級主要參照中國地表地貌類型劃分方案（李炳元等，2008），結(jié)合研究區(qū)海拔高度、地形起伏度的特點(diǎn)，選擇海拔、地形起伏度兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分級。海拔按＜500 m、[500 m，1000 m）、[1000 m，1500 m）、≥1500 m分四個(gè)區(qū)間，地形起伏度按＜20 m、[20 m，50 m）、[50 m，80 m）、≥80 m分四個(gè)區(qū)間，并對兩指標(biāo)組合的地形地貌進(jìn)行了劃分，應(yīng)用式（1）對地形地貌分級及各級構(gòu)成組分多樣性進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明：①全區(qū)共有2 個(gè)一級地貌、4 個(gè)二級地貌、15 個(gè)三級地貌（圖2a）；②地貌構(gòu)成組分多樣性值由0.67波動下降至0.66（圖2b），表明各類地貌整體分布較均勻，隨著分類等級變細(xì)，地貌空間分異可能趨于增加。

土壤構(gòu)成組分多樣性計(jì)算本次土壤分級參照浙江省土壤分類系統(tǒng)表（發(fā)生分類）（浙江省土壤普查辦公室,1994），對研究區(qū)土壤進(jìn)行了歸類劃分，應(yīng)用式（1）對各級土壤構(gòu)造組分多樣性進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明：①研究區(qū)共有5個(gè)土類、9個(gè)亞類、18個(gè)土屬（圖2a）；②地貌構(gòu)成組分多樣性值由0.77逐漸降為0.64（圖2b），表明各級土壤整體分布較均勻，隨著分類等級變細(xì)，土壤類型空間分異增加趨勢明顯。

3.2 要素空間分布多樣性

3.2.1 巖性要素

應(yīng)用式（1）對巖性要素空間分布多樣性指數(shù)計(jì)算表明（圖3）：①一、二級巖類空間分布多樣性值均大于0.5，說明其總體分布均勻；②三級巖類空間分布多樣性值在0.12～0.97 間，大于0.5 的占53.8%，表明其總體分布均勻但有一定差異化；③四級巖類空間分布多樣性值在0.07～0.96 間，小于0.5的占61.5%，表明總體分布開始不均勻，差異化分布特征開始明顯。④三級巖類火山碎屑巖、四級巖類熔結(jié)凝灰?guī)r空間分布多樣性值依次為0.97、0.96，說明其空間分布極為均勻；⑤三級巖類超基性巖和四級巖類片麻巖、變粒巖、斜長角閃巖空間分布多樣性值低至0.12、0.07，說明其空間分布極為不均，僅局部分布；⑥首位優(yōu)勢巖類一至四級依次為巖漿巖、火山巖、火山碎屑巖、熔結(jié)凝灰?guī)r；⑦稀有巖類有龍泉俯沖增生雜巖巖塊、未區(qū)分超基性巖、片麻巖、變粒巖、斜長角閃巖等，首位稀有巖類三至四級依次為超基性巖、龍泉雜巖巖塊。

圖3 研究區(qū)巖性分級及空間分布多樣性（Yh）Fig.3 Classification of lithology and diversity value of spatial distribution(Yh)in the study area

3.2.2 地貌要素

應(yīng)用式（1）對地貌要素空間分布多樣性指數(shù)計(jì)算，結(jié)果表明：①一、二級地貌空間分布多樣性值在0.82～0.98之間，表明其空間分布總體均勻到非常均勻，即表現(xiàn)為單獨(dú)從海拔、地形起伏的空間分布來看，整體分布較分散，不集中；②三級地貌類型空間分布多樣性值在0.0～0.92 之間，大于0.5 的占66.7%，表明其空間分布總體均勻且開始分異；③微切割低山、淺切割低山空間分布多樣性值均達(dá)0.92，說明其空間分布極為均勻；④中等切割低中海拔、中等切割中低海拔、中等切割高中海拔空間分布多樣性值均小于0.1，說明其空間分布極不均勻或局部集中；⑤首位優(yōu)勢地貌為一級分類中海拔（D102）、二級分類中低海拔（D202）和三級地貌微切割中低海拔（D304）、淺切割中低海拔（D305）；⑥首位稀有地貌為三級地貌中等切割低中海拔（D311）（圖4）。

圖4 研究區(qū)地貌分級及空間分布多樣性（Yh）Fig.4 Classification of geomorphology and diversity value of spatial distribution(Yh)in the study area

3.2.3 土壤要素

應(yīng)用式（1）對土壤要素空間分布多樣性計(jì)算，結(jié)果表明：①一級土壤除紫色土（T105）外，其余空間分布多樣性值在0.73～0.91之間，表明其總體空間分布很均勻；②二級土壤多樣性值在0.16～0.91之間，大于0.5 的占比達(dá)2/3，表明其空間分布特征總體均勻，但有一定程度分異；③三級土壤多樣性值在0.16～0.89 之間，小于0.5 的占比55.6%，表明其空間分布開始總體不均；④首位優(yōu)勢土壤為一級黃壤（T101）、二級黃壤（T201）、三級山黃泥土（T301）；⑤首位稀有土壤類型為一級紫色土（T105）、二級石灰性紫色土（T209）、三級紅紫砂土（T318）（圖5）。

圖5 研究區(qū)土壤分級及空間分布多樣性值（Yh）Fig.5 Classification of soil and diversity value of spatial distribution(Yh)in the study area

3.3 各要素間的關(guān)聯(lián)性

為探討巖性、地貌、土壤空間疊置程度，考慮到不同分類級別的空間尺度問題，本文認(rèn)為地質(zhì)要素空間分布多樣性程度均發(fā)生較明顯分異的類別之間具有較好的對比意義?；谏鲜龅刭|(zhì)要素多樣性計(jì)算，選擇四級巖類巖性、三級地貌、三級土壤利用式(2)對巖石、土壤、地貌要素兩兩之間關(guān)聯(lián)系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。關(guān)聯(lián)系數(shù)越大說明兩者之間的關(guān)系越緊密，空間分布的疊置程度越高。

3.3.1 巖石與地貌

巖石的巖性與地貌要素關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算結(jié)果（圖6a）顯示：四級巖類巖性與三級地貌類別有關(guān)聯(lián)的共150組，具有強(qiáng)相關(guān)性的12組(共4類巖石)、中等相關(guān)性的61組、弱相關(guān)性的77組。

圖6 研究區(qū)巖性、地貌、土壤相互關(guān)聯(lián)系數(shù)圖Fig.6 Correlation graph of lithology，geomorphology and soil in the study area

從海拔高度來看，海拔500 m以下與熔結(jié)凝灰?guī)r、龍泉雜巖基質(zhì)為中等關(guān)聯(lián)，表明二者對矮低海拔地形具有中等影響程度；海拔[500 m，1500 m）區(qū)域與熔結(jié)凝灰?guī)r強(qiáng)關(guān)聯(lián)，與凝灰?guī)r、流紋巖中等關(guān)聯(lián)，表明中低海拔區(qū)域受熔結(jié)凝灰?guī)r強(qiáng)烈影響，受凝灰?guī)r、流紋巖中等影響；海拔1500 m以上區(qū)域與流紋巖、熔結(jié)凝灰?guī)r中等關(guān)聯(lián)，表明高中海拔區(qū)域受流紋巖、熔結(jié)凝灰?guī)r中等影響。因此，巖性及組合對地形的影響表現(xiàn)為：熔結(jié)凝灰?guī)r對全區(qū)海拔高度具有中強(qiáng)的影響，凝灰?guī)r、流紋巖對中低、低中海拔具有中等影響，流紋巖還對高中海拔有中等影響，龍泉雜巖基質(zhì)則對矮低海拔區(qū)域有中等影響。

從地形起伏度看，起伏度[0 m，50 m）區(qū)間與熔結(jié)凝灰?guī)r強(qiáng)關(guān)聯(lián)，與凝灰?guī)r、流紋巖、龍泉雜巖中等關(guān)聯(lián)，表明地形微-淺切割區(qū)域受到熔結(jié)凝灰?guī)r的強(qiáng)烈影響、受到凝灰?guī)r、流紋巖、龍泉雜巖的中等影響；起伏度[50 m，80 m）區(qū)間與熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖中等關(guān)聯(lián)，表明中淺切割區(qū)域受到熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖的中等影響。因此，巖性及組合對地形起伏度的影響表現(xiàn)為：熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖對全區(qū)地形起伏為強(qiáng)-中等影響，凝灰?guī)r、龍泉雜巖基質(zhì)則對微-淺切割地形有中等影響。

綜上，熔結(jié)凝灰?guī)r對全區(qū)地形具有中-強(qiáng)的影響，流紋巖、凝灰?guī)r對中低、低中海拔的微-淺切割地形具有中等影響，龍泉雜巖基質(zhì)則對低海拔區(qū)域的微-淺切割地形具有中等影響。

3.3.2 巖石與土壤

巖石的巖性與土壤要素關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算結(jié)果（圖6b）顯示：四級巖類與三級土壤有關(guān)聯(lián)的共167組，強(qiáng)相關(guān)性5組，中等相關(guān)性49組，弱相關(guān)性113組，具有強(qiáng)相關(guān)性的土壤類型有4 類，分別為紅松泥、黃泥土、山黃泥土、石砂土。

紅松泥（T304）與龍泉雜巖基質(zhì)（Y408）強(qiáng)關(guān)聯(lián)，與片麻巖、片巖、變粒巖、粉砂巖等9 類巖石中等關(guān)聯(lián)，而龍泉雜巖基質(zhì)巖性組合主要為二云片巖、石英云母片巖，夾黑云斜長變粒巖、黑云斜長片麻巖、綠泥綠簾片巖，表明紅松泥與片巖類、變粒巖類風(fēng)化物最密切，次為片麻巖及礫巖-粉砂巖-泥巖類風(fēng)化物；黃泥土（T302）與熔結(jié)凝灰?guī)r（Y401）強(qiáng)關(guān)聯(lián)，與凝灰?guī)r、火山碎屑沉積巖等5類中等關(guān)聯(lián)，表明黃泥土與熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化物最密切，次為凝灰?guī)r、火山碎屑沉積巖等。山黃泥土（T301）與熔結(jié)凝灰?guī)r（Y401）、凝灰?guī)r（Y402）強(qiáng)關(guān)聯(lián)，與火山碎屑沉積巖、流紋巖等6 類中等關(guān)聯(lián)，表明山黃泥土與熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰?guī)r風(fēng)化物最密切，次為火山碎屑沉積巖、流紋巖等；石砂土（T303）與熔結(jié)凝灰?guī)r（Y401）強(qiáng)關(guān)聯(lián)，與凝灰?guī)r、火山碎屑沉積巖、流紋巖等11 類中等關(guān)聯(lián)，表明石砂土與熔結(jié)凝灰?guī)r最密切，凝灰?guī)r、火山碎屑沉積巖、流紋巖等次之。

從各土屬的成土母質(zhì)來看，各土屬成土母質(zhì)可能較為復(fù)雜，僅龍泉雜巖基質(zhì)等變質(zhì)巖對紅松泥的關(guān)聯(lián)相對較單一，而熔結(jié)凝灰?guī)r與多類土屬關(guān)聯(lián)均很密切，山黃泥土與至少2 類巖性關(guān)聯(lián)密切，說明土屬與巖性之間對應(yīng)的成因聯(lián)系不大或沒有直接關(guān)系，土屬的物質(zhì)構(gòu)成可能更多受控于成土母質(zhì)組成、成因及其組合的影響。

3.3.3 土壤與地貌

巖石與土壤要素關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算結(jié)果（圖6c）顯示：①三級土壤與三級地貌有關(guān)聯(lián)的共125組，強(qiáng)相關(guān)性的13組，中等相關(guān)性的49組，弱相關(guān)性的63組。與地貌具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性的有山黃泥土（T301）、黃泥土（T302）、石砂土（T303）、紅松泥（T304）4個(gè)土屬。

從海拔高度上看，海拔500 m 以下，紅松泥發(fā)育最有優(yōu)勢，山黃泥土、黃泥土、石砂土次之；海拔[500 m,1000 m）區(qū)間均趨于發(fā)育山黃泥土、黃泥土、石砂土，紅松泥發(fā)育程度較弱；海拔[1000 m，1500 m）區(qū)間則以山黃泥土最有優(yōu)勢，黃泥土、石砂土次之；海拔1500 m 以上，山黃泥土、石砂土中等發(fā)育。從地形起伏度看，地形起伏度[0 m,50 m）區(qū)間強(qiáng)烈發(fā)育山黃泥土，中等發(fā)育黃泥土、石砂土、紅松泥；地形起伏度[50 m,80 m）區(qū)間，則主要發(fā)育山黃泥土、石砂土。

3.3.4 多要素間關(guān)系探討

綜合巖石、地貌、土壤兩兩之間的關(guān)聯(lián)性，以地形為基礎(chǔ)可以構(gòu)建研究區(qū)巖石-地形-土壤空間分布關(guān)聯(lián)體系，并篩選其中典型的強(qiáng)關(guān)聯(lián)的巖石、土壤、地形要素，可以看出其中可能暗含了密切的成因關(guān)系。

（1）從巖石與地貌空間分布關(guān)聯(lián)性（圖7）可以看出：①區(qū)內(nèi)熔結(jié)凝灰?guī)r主要為流紋質(zhì)，新鮮巖石密度中等略低于流紋巖（浙江省地球物理地球化學(xué)勘查院和浙江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，1990），為地表環(huán)境下火山碎屑高溫熔結(jié)形成，在地表?xiàng)l件下非常穩(wěn)定，不易化學(xué)風(fēng)化，由于其廣泛分布，在很大程度上控制了區(qū)內(nèi)正地形地貌的基本形態(tài)，這和熔結(jié)凝灰?guī)r與全區(qū)地形具有中-強(qiáng)關(guān)聯(lián)性是一致的；②龍泉雜巖基質(zhì)巖性是以變粒巖、片巖為主的變質(zhì)巖（董學(xué)發(fā)，2016），新鮮巖石雖密度較大，但其變質(zhì)條件為T=520～670℃，P=0.44～0.82 Gpa（浙江省地質(zhì)調(diào)查院,2017），形成條件與地表溫壓條件差異巨大，因而易遭受風(fēng)化，在長期新構(gòu)造運(yùn)動抬升剝蝕下易形成較低的地形，這和龍泉雜巖基質(zhì)與矮低海拔較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性是一致的；③流紋巖是一種酸性噴出巖，新鮮巖石密度中等，由于這種巖石形成于地表或近地表環(huán)境，其組成礦物因適應(yīng)地表環(huán)境而不易蝕變，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，其分布區(qū)域一般正地形明顯，易形成陡坡、陡崖，這和流紋巖與低中海拔[1000 m，1500 m）表現(xiàn)為強(qiáng)相關(guān)是一致的。因此，巖石-地貌的空間分布關(guān)聯(lián)系數(shù)可以在一定程度上反映不同形成條件的巖石與地形因子的成因聯(lián)系。

圖7 百山祖地區(qū)地質(zhì)要素空間關(guān)聯(lián)體系Fig.7 Spatial correlation system of geological elements in Baishanzu area

（2）從巖石與土壤空間分布關(guān)聯(lián)性（圖7）可以看出：①龍泉雜巖基質(zhì)中的各類片巖類、變粒巖類風(fēng)化物作為成土母質(zhì)，易形成含有大量云母片的紅松泥土體（章明奎等，1997），代表了巖石風(fēng)化產(chǎn)物基本未經(jīng)搬運(yùn)而形成的土壤，這和龍泉雜巖基質(zhì)等變質(zhì)巖與紅松泥的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性是一致的；②黃泥土、石砂土、山黃泥土均與熔結(jié)凝灰?guī)r高度吻合，后兩者同時(shí)也與流紋巖較好吻合，這一定程度上說明黃泥土的成土母質(zhì)以熔結(jié)凝灰?guī)r風(fēng)化殘積物為主，而石砂土、山黃泥土的成土母質(zhì)可能以熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖二者風(fēng)化的殘積物、坡積物的混合為主；③關(guān)聯(lián)關(guān)系中石砂土、山黃泥土對應(yīng)的巖性基本相同，除了石砂土原生礦物中易風(fēng)化的斜長石較多（王明光，2000；鄭喜糰等，2005），二者次生礦物也有一定差別，表明基巖原地風(fēng)化產(chǎn)物的后期搬運(yùn)、混雜及其它成土因素可能才是二者進(jìn)一步分異的重要因素。因此，巖石-土壤的空間分布關(guān)聯(lián)系數(shù)反映巖性與土壤的成因關(guān)系非常復(fù)雜，總體表現(xiàn)為直接成因聯(lián)系不緊密，而成土母質(zhì)性質(zhì)、成因類型（殘積、坡積、沖積等）及其組合對不同類型土壤的形成具有重要影響。

（3）從地貌與土壤空間分布關(guān)聯(lián)性（圖7）可以看出：①海拔500 m 以下區(qū)域與紅松泥、黃泥土高度吻合，這反映了低矮平緩的平原地貌作為負(fù)地形區(qū)域，是物質(zhì)和能量的聚積地，為同屬紅壤土類的紅松泥、黃泥土的成熟發(fā)育提供了以殘積、坡積母質(zhì)為主的成土母質(zhì)條件；②海拔[500 m，1500 m）區(qū)間，隨著海拔升高地形條件由坡麓→山地斜坡下部→山地斜坡中部→山地頂部，與海拔強(qiáng)關(guān)聯(lián)、中等關(guān)聯(lián)的土屬均逐漸減少（圖7a、圖8），這很可能是表層物質(zhì)在坡麓以坡積為主、山地斜坡下部坡積多殘積少、山地斜坡中部殘積多坡積少、山地斜坡頂部以殘積為主，這種變化導(dǎo)致母質(zhì)成分從多樣到單一的變化，即地形變化引起成土母質(zhì)產(chǎn)生一定的垂向上帶狀分布特征，進(jìn)而影響各種土壤發(fā)育及分布；③在成土母質(zhì)、地形條件一致時(shí)，也可以產(chǎn)生不同的土壤類型，這正反映了土壤形成的復(fù)雜性及時(shí)間、生物等其它成土要素對土壤分異產(chǎn)生的重要影響，典型實(shí)例是山黃泥土、石砂土（圖7b）；因此，地形-土壤的空間分布關(guān)聯(lián)系數(shù)反映二者關(guān)系是復(fù)雜且非常密切的，地形不僅可以在土壤物質(zhì)來源上明顯影響和控制土壤母質(zhì)的混合程度，而且也通過雨熱條件、生物條件等其他成土因素影響成土過程，從而產(chǎn)生土壤分異。

圖8 土壤與地形的關(guān)聯(lián)數(shù)統(tǒng)計(jì)圖Fig.8 Statistical graph of the association numbers of soils and geomorphology

綜上所述，百山祖國家公園地區(qū)地質(zhì)要素空間關(guān)聯(lián)體系表征了要素之間的成因聯(lián)系，也就是各自然要素之所以在空間分布上強(qiáng)烈關(guān)聯(lián)，暗示了它們之間有一定的成因聯(lián)系。因此，基于以改進(jìn)的仙農(nóng)熵公式可以量化分析多種自然要素的空間分布特征（優(yōu)勢種屬、稀缺種屬），最重要的是可以量化表征多種自然要素之間空間分布關(guān)系，是探究它們錯(cuò)綜復(fù)雜成因關(guān)系的重要方法。這為實(shí)現(xiàn)山水林田湖草生命共同體由單一要素向多要素間關(guān)系量化研究提供了新的思路。

4 結(jié)論

（1）百山祖國家公園地區(qū)首位優(yōu)勢巖類一至四級依次為巖漿巖、火山巖、火山碎屑巖、熔結(jié)凝灰?guī)r，首位稀有巖類三至四級依次為超基性巖、龍泉俯沖增生雜巖巖塊；首位優(yōu)勢地貌為一級中海拔、二級中低海拔和三級地貌微切割中低海拔、淺切割中低海拔，首位稀有地貌為三級地貌中等切割低中海拔；首位優(yōu)勢土壤為一級黃壤、二級黃壤、三級山黃泥土，首位稀有土壤類型為一級紫色土、二級石灰性紫色土、三級白巖砂土。

（2）根據(jù)巖石-地形-土壤關(guān)聯(lián)系數(shù)可以建立百山祖地區(qū)巖石-地形-土壤空間分布關(guān)聯(lián)體系，表明巖石、地形、土壤間成因關(guān)系復(fù)雜，巖石或巖性主要從其成因?qū)傩陨陷^大程度影響了地形，而巖石風(fēng)化產(chǎn)物對土壤類型的分異直接影響有限，地形則從土壤母質(zhì)混合程度上較大影響了土屬分異，這與相關(guān)要素成因研究的認(rèn)識是一致的，因此基于要素空間關(guān)聯(lián)研究成因關(guān)系的手段是可行的。

（3）以改進(jìn)的仙農(nóng)熵公式可以量化分析多種自然要素的空間分布特征，最重要的是可以量化表達(dá)多種自然要素空間分布的關(guān)聯(lián)程度，為各自然要素成因研究提供數(shù)據(jù)佐證，是探究它們錯(cuò)綜復(fù)雜的成因關(guān)系的重要方法，為實(shí)現(xiàn)山水林田湖草生命共同體由單一要素向多要素間關(guān)系的量化研究提供了新的思路。