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1、 土地利用与土地覆被变化2012 级地理科学摘要：人类活动对环境的影响越来越成为自然地理学的关注中心，其中土地利用及土地覆被变化是全球环境变化的重要环节和主要原因。因此，国际地圈生物圈计划（IGBP）和全球环境变化中的人文方面计划（ IHDP）联合提出“土地利用和土地覆被变化” （IGBP andIHDP,1993,1995,1999）这一核心研究领域，受到社会各界的极大重视。本文从“土地利用与土地覆被变化”的研究内容，研究案例等方面来说明。关键词：土地利用 土地覆被 LUCC一、土地利用与覆被变化的概念1.土地利用的概念世界粮农组织(FAO)1985 年指出：“土地利用是由自然条件与人的干涉
2、所决定的土地功能。”陈百明 1996 年将土地利用定义为“人类为了经济社会目的而进行的一系列生物和技术活动，对土地长期或周期性的经营活动”。许炎谟和陈章琛 1987 年将土地利用定义成“一种社会经济现象，是人类在漫长的历史过程中对土地资源进行持续开发和改 造治理的结果”。综上所述，土地利用是指人类有目的地开发利用土地资源的一切活动，如农业用地、林业用地、工业用地、交通用地、居住用地、休闲娱乐用地等都是不同的土地利用类型。2.土地覆被变化的概念美国“全球变化研究计划”将土地覆被定义为“覆盖着地球表面的植被及其他特质”；摆万奇等将土地覆被定义为“覆盖地面的自然物体和人工建筑物，它反映的是地球表层的
3、自然状态”；还有学者将土地覆被定义为“地球表面当前所具有的自然和人为影响所形成的覆被物，包括地表植被、土壤、冰川、湖泊、沼泽、湿地及道路等”和“土地覆被是随着遥感技术的应用而出现的新概念，是指覆被地面的自然物体和人工建筑物，最主要的组成部分是植被，也包括土壤和陆地表面的水体”。 总之，土地利用是指人类有目的地开发利用土地资源的一切活动，而土地覆被则是指地表自然形成的或者人为引起的覆盖状况。土地利用与土地覆被，一个是发生在地球表面的活动过程，另一个则是各种地表活动的产物，二者共同构成了土地资源社会和自然的双重属性。3土地利用与土地覆被变化的复杂性土地利用、土地覆被变化的表现极其复杂，其动因与广泛
4、的人类活动及自然变化相关，其结果将影响全人类的生存和发展，其研究领域涉及从自然科学到社会科学的众多学科。人类土地利用的方式有多种多样，包括各种各样的耕作、放牧、伐木、聚落及城市、基础设施、自然保护等。各种土地利用的作用积累 起来就在全球尺度上改变了土地覆被，其结果不仅对土地覆被本身至关重要，而且对地方、区域和全球环境的很多方面，包括气候、大气组成、生物多样性、物质循环等，都产生显著的影响。土地覆被变化现象也是形形色色的，可归纳为三种：一是土地覆被的退化；二是土地覆被的转换；三是土地覆被的改良。因此，在测度土地覆被变化的格局时，区分土地利用和土地覆被是至关重要的。简单的土地覆被分类不足以有效的分
5、析其变化，为了认识土地覆被的各种变化，需要了解某土地覆被类型的土地利用功能。二、土地利用与覆被变化的主要研究内容1.LUCC 研究的基本问题和重点领域基本问题：（1）在过去 300 年中，人类利用怎样改变了土地覆被。（2）在不同的地理和历史条件下，土地利用变化最主要的人文因素是什么。（3）在未来的 50100 年里，土地利用变化将如何影响土地覆被。（4）人类和自然界动态变化如何影响特定土地利用的可持续性。（5）全球环境变化将如何影响土地覆被和土地利用，反向影响又如何。（6）土地利用与土地覆被与土地使用者脆弱性有何关联，土地覆被变化又如何反过来冲击和强化危急区域的脆弱性。重点领域：（1）采用案例
6、比较研究方法的土地利用动态研究；（2）采用直接观测和诊断模型的土地覆被动态研究；（3）区域和全球综合模型研究。三、土地利用/土地覆被变化的研究意义 更好地认识土地利用和土地覆被变化对研究全球环境变化具有极为重要的意义。进行这方面的研究可以使我们深入到社会和人文科学领域。因为土地利用造成土地覆被的变化，而土地利用又受到人类驱动力的支配 ，在土地的自然转变和它的社会驱动者之间的关系，即我们后面称之为原因与覆被的关系，不是一个新的话题。过去对这一问题的研究主要是在全球的范围(或水平上)对长期的土地利用和土地覆被的趋势进行大致描绘。然而这种评价一般不允许把变化的主要人类驱动力分割开来，或详细说明起作用
7、的过程。从长期来看，土地利用和土地覆被变化与人口增长之间的联系是明显的，但在技术进步、富裕程度和政治经济变化方面也能找到同样的联系。留下的任务是解决他们相互之间的关系及其与环境变化的关系，解释在较低尺度 (空间和时间)上的分析土地为什么不能一致地显示出同样的联系。四、土地利用/土地覆被变化的研究目标与内容1.土地利用变化的过程与动力机制研究。主要是对城乡作用机制、区域土地利用变化过程中的水资源约束机制以及全球粮食生产与粮食安全的研究。2.土地利用类型与区域问题的研究，特别是对热点地区、脆弱区和典型地区的研究。 3.区域或全球性空间统计模型研究，以便能更准确地模拟土地利用变化的速率、空间类型、过
8、程、未来的发展趋势和变化的主要动因。4.遥感技术和地理信息系统等先进技术在土地利用变化研究中的应用。5.土地利用变化的可持续性研究，主要包括土地利用类型与结构的持续性、土地利用方式与方法的可持续性、土地利用变化过程的可持续性以及实现可持续土地利用的对策与 途径(陈佑启等 2001)。五、国内外研究动态目前国际上有关 LUCC 研究具有很强的综合性和地域性。土地利用与土地覆被变化研究主要通过三种途径进行：土地利用变化的驱动机制、土地利用动态变化分析以及区域和全球土地利用与土地覆被变化的综合模型。加强对区域土地利用覆被变化动态的研究，尤其是探讨土地利用覆被变化的特征及其驱动机制，是当前国内外在土地
9、利用/覆被变化领域研究的主要趋势。1. 国外研究动态自 LUCC 计划提出以来，很多国际机构都积极参与其中，分别在各自的研究区域内启动了相关研究项目。国际应用系统分析研究所(IIASA)于 1995 年启动了“欧洲和北亚土地利用与土地覆被变化模型”项目；联合国环境规划署(UNDP)亚太地区环境评价计划于 1996 年启动了“土地覆被评价和模拟”(LCAM)项目；美国全球变化研究委员会(USOC，RP)把土地覆被变化与气候变化、臭氧层的损耗一起，列为全球变化研究的主要领域，并从 1996 年起重点开展北美洲土地覆被变化的研究；日本国家科学院全球环境研究中心提出了“为全球环境保护的土地利用研究”项
10、目。这些研究项目是全球 LUCC 计划的基础，它们的研究成果代表了 LUCC 的最新研究进展。土地利用/土地覆被变化的动力学机制是当前 LUCC 的焦点，国外学者对此做了大量研究。Kasperson(1995)认为人口、技术水平、富裕程度、政治经济结构、信任和态度等构成了人类方面的驱动力。 Ehdich(1993)指出，人口、富 裕程度和技术是研究人类驱动力的主要方面。 Turner(1990)指出，人类驱动力应包括人口、收入、技术、政治经济状况和文化。 Gunthe提出用模型的方法来研究土地利用覆被变化机制。Yukio 考虑到人类活动的差异，比较了日本和中国土地利用覆被变化方式的不同，进而探
11、讨了造成这种差异的根源。2. 国内研究动态在生态环境方面，杨风亭等综述了红壤丘陵区土地利用生态环境效应研究的成果和发展，并指出研究中存在的不足和今后的研究方向。陈松林利用 GIS 分析了福建省延平区土地利用与土壤侵蚀程度关系，得出它们之间存在显著关系。张国平等对我国土壤风力侵蚀状况及其驱动力进行了研究。郭东旭等研究了土地利用/土地覆被变化对区气候及大气质量的影响。周广胜等从地球表面的能量与水分平衡人手，在理论上探讨了土地用与土地覆被变化对气候的反馈作用。周广、叶卓佳等对植物与降水的相关关系有不同看法、但他们一致认为，植被的存在有助于减少径流、提高土壤的涵水量，对于全球气候变化有减缓作用。近期以
12、蔡运龙和史培军为代表一些学者提出通过政策和管理措施在区域尺度上进行地表过程调控、维护和改善生态环境的观点逐渐被大家所接受。在驱动力的研究方面，摆万奇利用系统动力学的方法研究深圳市土地利用动态变化及其驱动力，赵庚星等利用动力学仿真模型对黄河三角洲地区土地利用覆被变化及其动力学机制的研究。张佳华与王长耀对科尔沁沙地区沙漠化驱动力的研究取得了一定进展；章予舒等对疏勒河流域主要土地利用类型变化驱动力以及与土地 沙漠化之间的关系进行了分析研究，揭示人文因素在生态脆弱区的作用机制。顾朝林(1999)利用不同时段土地利用遥感影像图对北京市土地利用履被的驱动机制进行了研究，认为资本、土地、劳动力和技术四生产要
13、素在我国现代城市土地利用与土地覆被变化过程中发挥着至关重要的作用。六、土地利用/覆被变化研究存在的问题及发展趋势与国际研究相比，我国的 LUCC 研究还处于起步阶段，在许多方面还存在着问题，研究有待于进一步深化。 1.缺乏统一的理论体系LUCC 研究涉及到自然和人文多方面的问题，是自然和人文过程交叉最为密切的问题。由于没有统一的理论作为指导，不同研究者的研究目的不同，即使对相同地区研究所得的结果也不尽相同，所采用的方法和建立的模型难以用于其它地区的研究。虽然中国学者从未停止过对土地利用理论的探讨，如李秀彬 刮在综述那些直接或间接涉及土地利用变化理论基础上，提出了解释土地利用变化的概念框架，但是
14、LUCC 研究根植于人地关系理论中，因而大多数研究者在研究中运用了一些特殊的人地关系理论，比如生态学、农业经济学、可持续发展理论等，大多数是孤立和分散的，没有形成统一的体系。因此为了更好地进行研究，需要系统地归纳和总结，形成研究 LUCC 全面而综合的理论体系。 2.LUCC 环境效应研究中存在的问题 LUCC 环境效应非常复杂，涉及自然、社会的诸多方面，由于受研究资料和方法等因素的限制，中国的 LUCC 环境效应研究存在许多问题：多注重对现状与结果的统计分析，对环境效应过程与机理的研究不够，导致研究结 果往往有较大差异；研究区域、时空尺度单一。区域尺度上大多数偏重于“生态环境脆弱区”的土地利
15、用或覆被类型的环境效应，而对“热点地区”的环境效应研究缺少；时空尺度上，LUCC 环境效应模型大多适用于小尺度区域，难以外推应用到大中尺度区域上，且目前建立模型使用的多为短期观测数据资料 。今后的研究应该做到以下方面：1. 强化 LUCC 综合研究土地利用与土地覆被变化是一个复杂的系统，它的研究势必走向综合，主要体现在以下几个方面。（1）理论与方法的综合 理论的作用是用于解释经验的发现并且预测新的结果，所以当缺乏统一理论的指导，不同研究者出于各自目的对同一地区的研究结果就互不相同。LUCC 研究源于全球变化科学研究，根植于人地关系中，全球变化研究的综合性、复杂性和多学科交叉性决定了 LUCC
16、研究必须融合多学科的理论和方法。（2）驱动力的综合 土地利用与土地覆被变化是一个多因素共同驱动的复杂系统，这些因素有自然的、社会的、经济的、政治的、文化的。随着人类科学技术水平的发展，人文因素对 LUCC的影响逐渐增大，由纯自然因素引起的变化退居次要地位 ，但是自然驱动力也同样重要，比如突发事件旱灾或台风对土地利用变化都有重要作用，因此对土地利用变化驱动力必须有综合的认识。（3）尺度的综合 土地利用变化模式具有高度的时空异质性，空间尺度可以从地方到全球，时间尺度从几十年到几个世纪，而 LUCC 研究总是在具体的可操作性的时空尺度上进行的，其根本目的是将某 尺度上的 案例研究成果推广应用于其他不
17、同地区，因此要明确界定研究的时间尺度和空间尺度，先搞清楚一定尺度上的特定问题，再搞清楚不同尺度上各种问题之间的关系，进行尺度转换的综合性研究。2. 加强 LUCC 环境效应的研究LUCC 是当今全球环境变化的主要原因之一，因而 LUCC 的环境效应是今后一二十年该领域的研究重点。加强 LUCC 环境效应研究，首先必须深入研究 LUCC 环境效应的过程和机理，其主要内容是研究土地利用与覆被变化是如何影响土壤、气候、水文、生物地球化学循环等诸多自然要素；其次要使 LUCC 环境效应的研究由单过程向多过程的综合分析。参考文献：1 蔡运龙. 土地利用与土地覆被变化研究：寻求新的综合途径. 地理研究，2001.21（6）2 史培军，宫鹏等. 土地利用与土地覆被变化研究的方法与实践.北京：科学出版社，20003 IGBP&HDP. Relating Land Use and Global Land Cover Change.IGBP Report No.24/HDP Report No.5,19934 IGBP&HDP. Land-Use and Land-Cover Change. Science/ResearchPlan. IGBP Report No.35/HDP report No.7,1995