全球环境变化研究的核心领域——土地利用／土地覆被变化的国际研究动向，本文主要内容关键词为：动向论文,土地利用论文,核心论文,土地论文,领域论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
提要 土地利用／土地覆被变化已列为“国际地圈与生物圈计划”的核心项目，在该领域的研究工作逐渐加强。本文论述了全球环境变化中的土地利用／土地覆被变化的内涵，在全球环境变化中的作用，其主要研究内容、关键问题及研究方法，并介绍了国外有关研究项目的情况。
关键词 土地利用 土地覆被 全球环境变化
进入90年代以来，全球环境变化研究领域逐渐加强了对土地利用／土地覆被变化的研究。这主要与该领域具有全球影响的两大组织“国际地圈与生物圈计划”（IGBP）和“全球环境变化人文计划”（HDP）的推动有关。两组织之所以积极推动这方面的工作，其原因有二[（1）]。首先，土利利用／土地覆被变化在全球环境变化和可持续发展中占有重要的地位。人类通过对与土地有关的自然资源的利用活动，改变地球陆地表面的覆被状况，其环境影响不只局限于当地，而远至于全球。而土地覆被变化对区域水循环、环境质量、生物多样性及陆地生态系统的生产力和适应能力的影响则更为深刻。其次，地球系统科学、全球环境变化及可持续发展涉及到自然和人文多方面的问题，在这方面加强自然与社会科学的综合研究，已成为两大学科领域众多学者的共识[（2，3）]。然而由于跨学科综合研究的难度，迄今未见成功的实例[（4）]。在全球环境变化问题中，土地利用／土地覆被变化可以说是自然与人文过程交叉最为密切的问题。因而隶属“国际科学联合会”（ICSU）的IGBP和隶属于“国际社会科学联合会”（ISSC）和HDP，希望以此为突破口，推动全球问题的综合研究。自1990年起，两组织积极筹划全球性综合研究计划，于1995年共同拟定并发表了《土地利用／土地覆被变化科学研究计划》[（1）]，将其列为核心项目之一。
中国具有悠久的土地开发史，土地覆被类型多种多样[（5）]。中国的土地利用／土地覆被变化是全球环境变化的重要组成部分。因此，有必要加强我国土地利用／土地覆被变化的研究工作。而了解国际上在这一领域的发展趋向，则有助于工作的开展。
1 土地利用／土地覆被变化与全球环境变化和可持续发展的关系
是研究的核心问题
土地利用是土地覆被变化最重要的影响因素，土地覆被的变化反过来又作用于土地利用。IGBP和HDP将土地覆被定义为“地球陆地表层和近地面层的自然状态，是自然过程和人类活动共同作用的结果”[（1）]；美国“全球环境变化委员会”（USSGCR）将其定义为“覆盖着地球表面的植被及其它特质”[（3）]；另有学者称土地覆被为“具有一定地形起伏的覆盖着植被、雪、冰川或水体，包括土壤层在内的陆地表层”[（6）]。上述定义虽措辞不同，但均包含两个含义：①土地覆被是陆地生物圈的重要组成部分；②土地覆被最主要的组成部分是植被，但也包括土壤和陆地表面的水体。国内有关学者多将其译为“土地覆盖”，作者认为“土地覆被”一词更接近其科学定义[①]。全球不同区域土地覆被的性质主要决定于自然因素，但目前的土地覆被状况则主要是人类对土地的利用和整治活动造成的。农业、林业、牧业和城市发展等人类对与土地有关的自然资源的利用活动属土地利用的范畴，而耕地、林地、草地、公路、建筑及土壤、冰雪和水体属土地覆被的范畴[（7）]。
土地覆被的变化表现在生物多样性、土壤质量、地表径流和侵蚀沉积及实际和潜在的土地第一性生产力等方面。USSGCR将其与气候变化、季节性和年际气候波动及臭氧层耗损并列为影响地球生命支撑系统的全球四大环境变化之一。另一方面，作为地圈与大气圈的界面，土地覆被及其变化是地圈、生物圈和大气圈中多数物质循环和能量转换过程，包括温室气体的释放和水循环的源汇。因此，国际上有关研究项目主要围绕土地利用／土地覆被变化与全球环境变化及可持续发展的关系展开，内容包括：①土地覆被变化对全球环境变化的影响。主要回答土地利用如何通过改变土地覆被影响全球环境变化。全球环境变化包括两个层次的变化[（8）]：系统性的变化和累积性的变化。前者指真正全球意义上的变化，如气候波动和碳循环等；后者指区域性的变化，但其累积效果影响到全球性的环境现象，如植被破坏、生物多样性的损失及土壤侵蚀等。土地覆被变化对系统性全球环境变化的影响研究，其内容包括：温室气体的净释放效应、大气下垫面反照率的变化，等等。对累积性变化影响的研究内容包括：土地退化、生物多样性、流域水平衡、水质和水环境、河流泥沙及海洋生态系统等方面的影响。②全球环境变化对土地覆被变化的影响。研究其它方面的环境变化，主要是气候变化对土地利用／土地覆被的影响，以及土地利用／土地覆被对可能的环境变化的敏感性[（9）]。气候变化对土地利用／土地覆被的影响包括通过气温和降水的波动造成的直接影响及通过干旱、洪水、土地退化产生的间接影响。各种土地利用方式对气候波动的敏感性差异很大，如旱作农业就比灌溉农业脆弱得多。这方面研究主要通过各种环境条件假设的模型模拟进行。③土地利用／土地覆被变化与可持续发展。由于陆地和海洋生态系统的土地、水、食物及纤维等资源的丰缺都会受到土地利用／土地覆被变化的直接或间接的影响，因此世界环境和发展大会所提出的许多可持续发展问题均与土地利用／土地覆被变化有关[（10）]。这方面的研究主要着眼于：1）协调各经济部门对土地的利用，保护那些对人类未来发展至关重要的土地利用方式和土地覆被类型，如耕地和湿地的保护；2）探索有利于生态和环境的土地利用方式，如免耕和少耕农业、生态农业及复合农林业等；3）现状土地利用方式的可持续性及其调控，如河北平原地下水位降低的主要原因是耕作制度的变化，这就涉及到土地利用方式本身的可持续性。
2 土地利用／土地覆被变化的机制是研究的焦点
针对土地利用／土地覆被本身的变化，IGBP和HDP共同制定的《土地利用／土地覆被变化科学研究计划》中提出了三个研究重点：①土地利用的变化机制。通过区域性个例的比较研究，分析影响土地使用者或管理者改变土地利用和管理方式的自然和社会经济方面的主要驱动因子，建立区域性的土地利用／土地覆被变化经验模型；②土地覆被的变化机制。主要通过遥感图像分析，了解过去20年内土地覆被的空间变化过程，并将其与驱动因子联系起来，建立解释土地覆被时空变化和推断未来10到20年的土地覆被变化的经验性诊断模型；③区域和全球模型。建立宏观尺度的，包括与土地利用有关的各经济部门在内的土地利用／土地覆被变化动态模型，根据驱动因子的变化来推断土地覆被未来（50至100年）的变化趋势，为制定相应对策和全球环境变化研究服务。其中，土地利用／土地覆被变化的机制对解释土地覆被的时空变化和建立土地利用／土地覆被变化的预测模型起到关键作用，是整个全球性环境变化研究计划对土地利用／土地覆被项目的要求[（11）]，因而也是研究的焦点问题。历史时期土地覆被的变化大都是人类通过土地利用活动造成的。因此，分析社会经济因素对土地利用的作用被摆在重要位置。
影响土地利用变化的社会经济因素可分为直接因素和间接因素。间接因素包括6个方面[（12）]：人口变化、技术发展、经济增长、政经政策、富裕程度和价值取向。它们通过直接因素作用于土地利用，后者包括：对土地产品的需求、对土地的投入、城市化程度、土地利用的集约化程度、土地权属、土地利用政策以及对土地资源保护的态度等。应当指出，影响土地利用的直接和间接的社会经济因素多种多样，与土地利用间的相互关系亦非简单的线性关系，而且具有很大的区域差异。为解释土地利用／土地覆被的全球变化，必须进行广泛的区域性个例研究。此外，在不同的时间尺度上，各种因素的作用也存在很大的差异。因此，对土地利用／土地覆被机制的研究须综合自然和社会多学科的知识和方法，建立模型。还应落实到空间上，即与地理信息系统相结合。目前，这样的模型还处在探索之中[（7）]。
象资源环境研究领域的其它问题一样，最大的挑战来自于问题的复杂性。土地利用／土地覆被变化的社会经济与环境驱动因子间在不同的空间和时间尺度上错综复杂的相互关系，使这种变化具有较大的不确定性。显然，驱动因子—土地利用—土地覆被系统的变化机制不是单一的模型所能刻划的。因此，需要采取多种手段进行综合研究[（1，12）]：①在许多地区，甚至全球范围内，市场对土地和土地产品的需求对土地利用／土地覆被变化的影响越来越大，而且这种趋势仍在持续。因此，许多土地利用／土地覆被变化宏观模型的建立往往以经济学为理论基础，以农、林、牧等与土地资源利用最为密切的产业为重点，从资源和产品的市场供需及生产者和消费者的利益等角度分析土地利用的变化机制和土地覆被的变化趋势；②各有关经济部门与土地利用／土地覆被变化的关系，目前已存在一些模型。如农业的土地利用问题，以往的研究较为深入。应充分利用现有的模型，并在土地利用与土地覆被变化、土地改良及土地退化的联系等方面对其进行补充和改进；③借助遥感和地理信息系统手段建立的土地覆被空间变化模型，具有实时、空间表达详尽与全球环境变化的其它模型连接容易等优点。通过对土地覆被变化的遥感观测，结合土地利用变化的地面调查，可以建立驱动因子—土地利用—土地覆被变化的诊断模型以及今后5至20年土地覆被变化的经验性预测模型；④在未来50至100年的土地覆被变化中，人类的土地利用活动将起到最主要的作用。因此对自然和社会经济各种因素作用下的土地使用者和管理者的行为分析，是建立土地利用和土地覆被变化模型的重要组成部分。这类分析通过区域性个例研究进行，为全球性模型的建立提供依据，并可对后者进行验证。
3 国际上的有关研究项目
自1993年国际科学联合会与国际社会科学联合会联合成立了土地利用／土地覆被变化核心项目计划委员会以后，一些积极参与全球环境变化的国际组织和国家纷纷跟进，启动了各自的土地利用／土地覆被变化研究项目，下文将对其中主要项目进行简要介绍。
3.1 国际应用系统研究所（IIASA）
IIASA于1995年启动了“欧洲和北亚土地利用／土地覆被变化模拟”的3年期项目。这个由来自不同国家和不同学科背景的科学家联合开展的研究项目，旨在分析1900年到1990年欧洲和北亚地区土地利用／土地覆被变化的空间特征、时间动态和环境效应，并预测在全球环境、人口、经济、技术、社会及政治等因素变化的背景下，该区域未来50年土地利用／土地覆被的变化趋势，为制定相关对策服务。IIASA之所以选择欧亚大陆的北部地区作为研究区域，主要是因为这里具有复杂的社会、经济和政治背景，而且在本世纪发生的变化相当剧烈，为土地利用／土地覆被变化研究提供了理想的场所。
3.2 联合国环境署（UNEP）
UNEP亚太地区环境评价计划于1994年启动了“土地覆被评价和模拟”（LCAM）项目，旨在调查东南亚地区土地覆被的现状和变化，确定这种变化的热点地区，为区域可持续发展决策服务。该项目采用美国宇航局高分辨率雷达影像和1∶1000000比例尺进行区域土地覆被制图和监测，目前已完成了对孟加拉、柬埔寨、老挝、缅甸、尼泊尔和越南等国两个时段（1985－1986和1992－1993）的土地覆被调查工作，下一步工作将拓展到斯里兰卡、巴基斯坦、中国、印度及伊朗等国。对土地覆被变化的热点地区，将运用高分辨率的地球资源卫星影像进行详细的分析工作[（14）]。
3.3 美国
美国全球变化研究委员会将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之一。这方面进行的主要工作集中于全球和区域性土地覆被变化的监测、土地覆被（主要是森林）变化与温室气体的释放及减少温室气体。与欧洲空间署等国际组织合作开展了高分辨率雷达（AVHRR）监测土地覆被变化和季节性植被状况项目[（15）]，目前这种分辨率达lkm、全球覆被周期为1天的雷达影像正在进入实用阶段。美国利用这种遥感信息编制全球土地覆被图，并进行全球植被分类和生物量估算工作。1996年，美国全球变化委员会准备开展北美洲土地覆被变化的研究。该项目将利用遥感方法（大于100m分辨率的卫星影像）分析北美（包括美洲大陆的赤道带地区）自1970年以来的土地覆被空间变化。
3.4 日本
为跟进IGBP／HDP土地利用／土地覆被变化核心项目计划，在日本环境署支持下，国立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”（LU／GEC）项目。该项目着眼于亚太地区可持续的土地利用，第一阶段的研究目标主要是预测2025年和2050年该地区土地利用／土地覆被状况（包括耕地、林地、城市用地及荒漠化土地）及土地第一性生产力的变化。该项目也将采用地方性个例分析、遥感和地理信息系统监测和空间模型分析等方法，研究土地利用／土地覆被变化的空间分布、时间动态及驱动因子，同时强调相应对策和技术的研究[（16）]。
来稿日期：1996-05；收到修改稿日期：1996-06。
A REVIEW OF THE INTERNATIONAL RESEARCHES ON
LAND USE/LAND COVER CHANGE
Li Xiubin
(Institute of Geography,Chinese academy of Science and the State
Planning Commission of P.R.China,Beijing 100101)
Key words land use,land cover,global environmental change
Abstract
Land use and land cover change has aroused increasing attention ofscientists worldwide since 1990.Recognizing the importance of this change to other global environmental change and sustainable development issues,the International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP) and the Human Dimensions of Global Environmental Change Programme (HDP) initiated a joint core project——Land Use and Land Cover Change (LUCC) and published a Science/Research Plan for the project.To promote the national LUCC projects,the paper presents a general review on the basic concepts,background,and progress on the methodologies of international LUCC researches.
Land use/land cover is not a new research domain but is given newmeanings and research contents in the context of global environmentalchange.Based on the definition of land cover given by the IGBP/HDP andother international institutions,the author proposes a new translatedterm of land cover in Chinese that matches the definition closely.Thiswill avoid misunderstanding of the domestic LUCC projects at early stages.
Land cover changes refer to conversion and modification of vegetation,changes on biodiversity,soil quality,runoff,erosion,sedimentationand land productivity.International researches on LUCC involve:1)influence of LUCC on systematic global enviromental changes like biogeochemical circles and climatic variation,and cumulative global environmental changes like deforestation,biodiversity reduction and land degradation;2)response of LUCC to global environmental changes;3)LUCC and sustainable development including the sustainability of different land uses.
The fundamental scientific issue of LUCC research is the dynamicsof land use and cover changes,which is extremely significant to the prediction of the global environmental change in the next 50 to 100 years.The modeling of causes-use-cover system is challenge because of itsinherent complexity.An integrated approach to the modeling is necessary that combines:1)large-scale onsite case study approach to land usedynamics;2)direct observation and measurement of land cover change byusing remote sensing images;and 3)regional and global modeling of economic processesrelated to LUCC.
注释：
① 关于该词的释译，作者得到了中国科学院地理研究所郑度研究员的指正。
（1） Turner Ⅱ BL,Skole D,Sanderson S et al.Land-use and land-cover change science/research plan,IGBP Report No.35 and HDP Report No.7.Stochkholm:IGBP,1995.
（2） 黄秉维.论地球系统科学与可持续发展战略科学基础（Ⅰ）.地理学报，1996，51（4）.
（3） US-SGCR/CENR.Our changing plant,the FY 1996 U.S.global change research program.Washington,D.C.:USGCRIO,1996.
（4） Miller RB.Interactions and collabortaion in global changeacross the social and natural sciences.IMBIO,1994,23(1):19—24.
（5） 吴传钧，郭焕成.中国土地利用.北京：科学出版社，1994.
（6） Graetz D.Land cover:tyring to make the task tractable!In:Proceeding of the Workshop on Global Land Use/Cover Modelling.New York,1993.
（7） Riebsame WE,Meyer W B,Turner Ⅱ B L.Modeling land use andcover as part of global environmental change.Climate Change,1994,28:45—64.
（8） Turner Ⅱ BL,Kasperson RE,Meyer WB et al.Two types of global environmental changes:definitional and spatial scale issues in their human diensions.Global Environmental Change:Human and Policy Dimension,1990,1(1):14—22.
（9） Henderson-Sellers A.Land-use change and climate.Land Degradation & Rehabilitation,1994,5:107—126.
（10） Quarrie J.Earth Summit 1992.London:The Regency Press,1992.
（11） The IGBP in Action:Work Plan 1994-1998.IGBP Report No.28.Stochkholm:IGBP,1994.
（12） Fischer G,Ermoliev Y,Keyzer MA et al.Simulating the socio-economic and biogeophysical driving forces of land-use and land-cover change:the IIASA Land-Use Change Model,WP-96-010.Laxenburg:IIASA,1996.
（13） Turner Ⅱ BL,Moss RH,Skole DL.Relating land use and global land cover change,IGBP Report No.24 and HDP Report No.5.Stochkholm:IGBP,1993.
（14） UNEP-EAPAP.Land cover assessment and monitoring,volume 1-A,Overall Methodological Framework and Summary.Bankok:UNEP-EAPAP,1995.
（15） US-SGCR/CENR.Our Changing Planet,the FY 1995 U.S.GlobalChange Research Program.Washington,D.C.:USGCRIO,1995.
（16） Otsubo K.Towards land use for global environmental conservation (LU/GEC) project.In:Proceedings of the Workshop on Land Use for Global Environmental Conservation.Tsukuba,Japan,1994.
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