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。