中国生态大讲堂：刘纪远先生阐述当代中国的土地利用变化
作者：综合研究中心 更新时间：2007-04-04
中国生态大讲堂：刘纪远先生阐述当代中国的土地利用变化
2006年3月17日上午，中国科学院地理科学与资源研究所刘纪远研究员为中国生态大讲堂（第5讲）作了题为“当代中国的土地利用变化——时空特征、驱动机制与宏观生态效应”的主题演讲，内容主要集中在“土地利用变化的科学问题与方法论前沿、中国当前的土地利用变化特征、土地利用变化的人文驱动力以及土地利用变化的宏观生态效应”4大方面。
刘纪远研究员首先介绍了国际土地利用变化研究领域的最新进展，即，全球变化研究领域在LUCC（Land Use And Land Cover Change:土地利用/覆盖变化）和GCTE(Global Change and Terrestrial Ecosystems:全球变化与陆地生态系统)两大研究计划的基础上，由IGBP/IHDP于2005年联合发起的GLP计划（Global Land Project：全球土地计划）的相关背景、目的和内容等。他着重指出GLP计划强调对从局部到区域尺度上的人地耦合系统变化的研究，土地系统与生态系统的进一步“叠加”、“整合”和“连接为一个整体”是其重要特征。
土地利用变化研究的科学问题与方法论前沿
刘纪远研究员指出：人类的土地利用是影响陆地系统演化的核心人文要素；现代生产力水平的提高导致土地利用的急剧变化，从而影响陆地生态系统不可逆的退化，构成全球环境变化的重要人文要素；局部和区域土地利用的调整，对于生态系统的功能恢复可以产生积极的作用；作为人类空间行为约束的重要内容，土地利用的有序调控是可持续发展战略的重要着力点。土地系统研究几个基本的科学问题分别是：土地系统变化的现象和原因；土地系统变化导致的生态系统服务和地球系统功能变化结果；支持土地系统可持续利用的综合集成分析与建模。
地球的变化主要源于人类对生态系统和景观的改变，它们影响了生物圈维持生命的能力。土地利用的多样化和高强度化及技术的先进化使得生物地球化学循环、水文过程和景观动力学发生了显著变化。土地利用和土地管理的变化影响了生态系统的状态、性质和功能，反之，它们又影响生态系统服务的供应及人类的生存。需要加速理解人类活动如何影响陆地生物圈的自然过程，更加需要评估这些变化产生的后果。因此，GLP的目标是：量测、模拟和理解人类-环境耦合系统。直接在生态系统水平考虑问题，我们能够更好地理解包括生物物理变化对人类造成的影响在内的人类—环境耦合系统的变化及人类活动和社会结构的协同作用。因此，GLP关注包括从局地到区域尺度陆地和淡水系统在内的人类、生物和自然资源的相互关系。这种方法为研究世界不同区域耦合系统的脆弱性和持续性提供了整体框架。GLP计划对土地系统研究的架构如下：
主题一：土地系统动力学
问题1.1 全球化和人口变化如何影响区域和局地土地利用决策及其实施？
问题1.2 土地管理决策及实施的变化如何影响陆地和淡水生态系统的生物地球化学效应、生物多样性、生物物理性质及干扰？
问题1.3 全球在大气、生物地球化学和生物物理维的变化如何影响生态系统结构和功能？
主题二：土地系统变化的后果
问题2.1 生态系统变化带给耦合地球系统的临界反馈是什么？
问题2.2 生态系统结构和功能的变化如何影响生态系统服务的传递？
问题2.3 生态系统服务如何与人类生存建立联系？
问题2.4 在不同尺度和不同变化范围人类如何对生态系统供给做出响应？
主题三：土地可持续性的集成分析和模拟
问题3.1 土地系统变化的临界路径是什么？
问题3.2 土地系统对灾害和干扰的脆弱性与恢复力如何对人类-环境相互作用的变化做出不同响应？
问题3.3 哪些制度能够加强土地系统可持续性决策的制定和管理？
在土地利用变化研究的科学方法论方面，刘纪远研究员强调了地球信息科学与定位观测试验等相互结合的重要性，指出：陆地系统研究需要样点尺度—景观尺度—区域尺度等多尺度的综合研究；在观测方法上则需要综合集成定位观测与控制实验、网络与样带观测和试验、遥感与高空观测等；在具体的研究方法上则需要将功能和过程激励分析、模型—数据—GIS融合与过程模拟、多手段和多时空尺度的数据集成等进行综合；在此基础上实现和促进观测试验信息技术、能量物质循环机理、格局过程集成模拟、管理与可持续发展等研究方向的发展。[SplitPage]
¨ 中国当前的土地利用变化特征
刘纪远研究员分别从LUCC类型特征和LUCC区域特征两方面阐述了中国当前的土地利用变化特征。
类型特征方面：20世纪90年代，全国耕地总面积呈北增南减、总量增加的趋势，增量主要来自对北方草地和林地的开垦；林业用地面积呈现总体减少的趋势，减少的林地主要分布于传统林区，南方水热充沛区造林效果明显；中国城乡建设用地整体上表现为持续扩张的态势， 90年代后5年总体增速减缓，西部增速加快。
区域特征方面：东部（包括黄淮海地区和东南沿海地区）及四川盆地城乡建设用地显著扩张，而占用的主要为优质耕地；东北山区和内蒙古东部地区以林地和草地的开垦为显著特点；东北平原区以旱地、水田的相互转换为主；华北山地、黄土高原区及秦岭山区草地开垦、退耕还林还草及撂荒并存；东南、华南丘陵区植树造林成效显著，林地面积明显扩大；华中湖泊密集地区退田还湖的特征明显；华中丘陵区毁林与造林同时存在；四川盆地周边山地、贵州及云南西部山区林地减少，云南中部地区以退耕还林还草和草地向林地的转换为主要特点。总体上西南地区以林地的变化为主要特征；西北干旱与绿洲农业区传统绿洲边缘部分土地被开垦为耕地，同时部分绿洲内原有耕地撂荒；青藏高原区在此期间变化较小，主要表现为水域的微弱变化。
¨ 土地利用变化的人文驱动力
刘纪远研究员强调了驱动力分析方面的一个新变化和一个前提性问题，即，关于间接驱动力的称谓方面，目前已经倾向于称之为“基本驱动力”；而驱动力分析很重要的前提在于对土地利用变化区划的研究，驱动力分析应该针对于区划单元进行。
中国当前土地利用变化的基本驱动力：
Ø 耕地
90年代前5年，社会经济的全面发展为城镇化建设奠定了一定的物质基础，相对宽松的政策环境促进了中国房地产业的发展，形成“开发区热”和“房地产热”的强劲势头，导致了耕地的大量流失。90年代后5年，《基本农田保护条例》的颁布实施和《土地管理法》的修订与生效，对于保护耕地资源发挥了重要的作用。我国传统农区耕地面积减少的趋势得到了有效的遏制。
北方地区气候变暖导致积温的增加，在一定程度上导致了牧草地资源的开垦。同时，随着市场经济体制的建立和完善，当地农牧民和外来投资者通过垦殖草原获益的行为迅速增温，导致耕地面积持续增加。在东北地区，受比较利益的驱动（稻谷的亩均收益高于其它旱作作物），在引进新的耐寒稻种和其他技术保障的前提下，大面积旱地转为水田；与此同时，局部区域也因降水变率大及劳动力不足的影响，出现了将水田转为旱地的现象。
Ø 林地
林地的动态变化是不同地区植树造林和各类林地采伐及开垦两个进程共同作用的结果。有林地的砍伐与农耕区的扩大主要位于林区的边缘地带，如在东北林区，由于经济利益的驱动，一些山区河谷、沟谷、坡地及丘陵岗地等水热自然条件较好的地区林地被开垦为耕地；在东南丘陵农田与林地交错区、西南林区等有明显的森林砍伐现象。
造成林地面积减少的另一个原因是过量采伐和乱砍滥伐。我国森林资源的变化与发展经历了曲折的过程，在相当长的时期内，由于经营管护不当，或某些政策失误等原因，森林资源过量消耗，部分地区由于造林资金不足，造林成效不高，采伐与培育失衡，使林地减少。林业投入长期不足，税费过重。部分林区林业改革滞后，重采轻育。一些人为了个人或局部的经济利益，乱砍滥伐，造成林地减少。部分地区的林地面积呈现出增长的趋势，这主要是由于六大林业重点工程启动，以及1998年8月至2000年1月，国家明确要求“禁止毁林开垦、毁林采种”和“有计划有步骤地退耕还林、还牧、还湖”等政策的影响，我国局部地区的过量采伐和乱砍滥伐以及毁林开垦等现象得到一定程度的遏止，东南沿海各省份大规模造林。在这期间广东省率先消灭了荒山，福建、浙江、江西等东南部沿海省份也开始了大规模的造林活动，造林效果明显。
Ø 草地
草地面积减少是自然条件与社会经济环境共同作用的结果。由于北方积温水平的升高，使北方地区光热资源符合农作物生长的地区草地被大量开垦，导致了草地面积的持续减少。传统的牧区，尤其是我国北部和西北部一些重要的畜产品基地，当地日益增长的人口压力以及市场对畜产品需求增长的拉动，载畜量超过载畜能力。过牧导致了草场的破坏，使得我国天然优良草场的面积锐减。20世纪90年代后期，退耕还林还草工程对保护草地资源发挥了重要的作用。但是，这是一项持续的工程，从退耕到还林和还草乃至后期的护林与护草都需要投入较多的人力与财力。在一些地区，尤其是一些生态脆弱区，退耕后实现真正的还林与还草还需要持续的努力。
Ø 城乡建设用地
90年代前5年，由于受改革开放政策的影响，沿海地区在外资引入、经济技术开发区、房地产热等的影响下，城镇周围的农村发展速度很快，农村居民点用地扩展较快。在城市化程度较高的华北平原、长江三角洲区和珠江三角洲，城镇面积的扩展十分明显，较高的人口密度、较好基础设施水平连同较为平坦的地势为区域城市化的继续发展奠定了基础。90年代后5年，在国家宏观调控政策的影响下，尤其是西部大开发战略的实施，吸纳了大量的资金、人才和技术流入西部，推动了当地的城市化进程，使得西部地区城镇扩展速度超过了东部地区。[SplitPage]
¨ 土地利用变化的宏观生态效应
在土地利用变化的宏观生态效应方面，刘纪远研究员重点介绍了其对陆地生态系统碳循环和生态系统变化的影响。
陆地生态系统碳循环方面主要介绍了：陆地碳循环研究的技术路线框架，ChinaFlux站点观测网络，水热碳耦合作用相关研究初步成果，AVIM 、CEVSA、TEM等陆地生态系统碳循环动力学模型的相关研究结果。
在生态系统变化方面首先介绍了生态系统服务与人类福利之间的关系以及MA千年生态评价的概念框架和全球评估项目情况，在此基础上，详细介绍了中国西部生态系统综合评估系统的各方面内容，指出：由于气候变化和人类活动双重驱动力的作用，近20年来我国西部地区各类生态系统都存在不同程度的退化，永久冰雪面积持续减小，荒漠面积增加；但生态系统多样性呈增加趋势，是我国的重要碳汇。就生态系统承载力而言，大城市周边地区、甘肃、陕西、宁夏和贵州的部分地区有超载现象，但整个西部地区整体上还有少量承载潜力。在对“中国西部资源、环境、生态的主要矛盾”、“人与生态系统关系的优化模式”进行分析总结的基础上，通过多个问题的情景分析，最终得到了西部MA的一系列对策与建议：通过生态功能区划，有区域针对性地进行生态建设，指导人类在特定生态地带和生态系统内的行为，避免盲目无序的开发；将建立节水型社会作为西部发展的基本对策；实施以保护和恢复林草植被为核心的荒漠化防治工程；建立并完善一套完整并能延续的政策体系；在全国范围内全面推行东西部生态补偿机制；重点建设典型区的评估运行系统（如三江源自然保护区、黄土高原重点退耕还林还草区、江西省鄱阳湖流域等），使地方各级生态系统主管部门熟悉MA框架与方法，为其生态保护与恢复工作提供全面的决策支撑。
刘纪远研究员在对演讲内容所作的总结中进一步强调了4方面问题：
Ø 深入了解土地利用变化的现代过程，掌握其驱动机制，对于认识人类活动对陆地系统的影响，进而科学调控人类的土地利用行为，具有十分重要的意义。
Ø 中国土地利用变化的现代过程已经给陆地生态系统带来了重大影响，采用地球信息科学方法可以有效揭示土地利用变化现代过程的宏观生态效应，同时定量区分陆地生态系统变化中的气候和LUCC驱动力。
Ø 以野外台站观测试验和资源环境时空信息分析为基础的集成科学研究条件，包括资源环境时空信息平台构建、资源环境数据的获取、处理和分析的技术与共享机制，将成为土地利用变化及其宏观生态效应研究的核心技术支撑体系
Ø 发展地球信息科学和“自上而下”与“自下而上” 集成研究方法，以不同时空尺度的土地利用格局与过程研究为重点，可以揭示自然和人类活动共同影响下陆地系统中物质与能量的空间分布格局、迁移转化规律和形成演化机理，以及系统各组成要素间的相互作用机制，建立全球变化和国家科学发展情景下人与生态系统相互适应的模式。
相关资源链接：
1、 全球土地计划（Global Land Project）：http://www.glp.colostate.edu/
2、 IGBP Report 53 / IHDP Report 19—Global Land Project：
http://www.ihdp-cnc.cn/En/publication/GLP%20Science%20plan.pdf
3、 刘纪远研究员个人档案（含主要文章与著作列表）：