福建农林大学学报(自然科学版) 第46卷第4期 ournal of Fujian Agriculture and Forestry University( Natural Science Edition) 2017年7月 土地利用/覆被变化的环境效应研究进展 万炜…2,魏伟3,钱大文…2,魏晓旭·2,冯坤·2 1中国科学院西北生态环境资源研究院,甘肃兰州7300002中国科学院大学,北京100049; 3.西北师范大学地理与环境科学学院,甘肃兰州730070 摘要:土地利用/覆被变化(LUCC)研究经历了一个不断发展的过程,清楚、透彻地认识LUCC的研究现状及存在的问题,有 利于更好地把握核心领域并开展更进一步的研究在回顾国际LUCC研究发展历程的基础上,首先阐述了LUCC的内涵、驱 动因子及驱动机制,再将LUCC对大气、水体、土壤与生物等四大自然要素的环境效应方面展开论述,分析了目前研究所取 得的进展,最后基于国内外研究现状存在的不足进行了讨论与展望,对今后LUCC的环境效应研究提出以下几点意见:重 视遥感与GS研究手段的同时,加强其他方法的应用;重视学科交叉,加强综合硏究;环境效应的微观杋理及反馈机制硏究 有待加强;将多尺度融合问题及构建普适模型作为今后研究的突破点 关键词:土地利用;土地覆被;LUCC;环境效应;驱动力 中图分类号:X171.1;K903 文献标识码:A 文章编号:1671-5470(2017)04-0361-12 DOI: 10. 13323/j cnki. j fafu( nat. sci. ).2017.04.001 Progress on the environmental effects of land use and land cover change WAN Wei, WEI Wei, QIAN Dawen, WEI Xiaoxu, FENG Kun. 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. College of Geograply any 0. China? (1. Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou, Gansu 730000, China Environmental Science, Northwest Normal University, Lanzhou, Gansu 730070, China) Abstract Clear and thorough understanding of the research status and obstacles on land use and land cover change(lUCc) will contribute to its future development. Firstly, the connotation, driving factors and driving mechanisms of LUCC were introduced. Then the environmental effects of LUCC on 4 aspects, including atmosphere, water body, soil, and biology, were elucidated, followed by discussion on current progress and drawback on LUCC. Lastly, suggestions on future approaches were proposed, which included in- tegration and enhancement of other methods and technologies on LUCC besides remote sensing and GIS, emphasis on interdiscipline ehensive interpretation. Micro tified in-depth. Last but not the least, problem amalgamation at multiple scales and formation of universal model are likely to be the breakthrough for future study Key words: land use; land cover; LUCC; environmental effects; driving force 随着人们对全球变化( global change)与地球系统科学( earth system science)的日益关注-),土地利 用/覆被变化( land use and land cover change,LUCC)作为联系地球系统四大圈层(大气圈、水圈、生物圈与 岩石圈)的关键纽带,能够很好地体现全球变化中人类活动这一重要影响因素因此LUCC是目前全球变 化研究的热点问题与核心领域之一,亦是自然过程与人文过程相互耦合、交互作用最为密切的环节之 国际上,LUCC科学研究的真正确立可追溯到1992年,联合国发布的“21世纪议程”中明确提出将土 地利用/覆被变化的研究作为21世纪工作的重点之一.194年,联合国环境署(UNEP)发起了“土地覆 被评价和模拟(LCAM)项目”,用于观测研究区域土地覆被的现状与变化(.1995年,国际地圈与生物圈计 划( intemational geoshpere- biosphere programme,IGBP)以及全球环境变化的人文因素计划( international hu man dimensions programme,IHDP)联合提出了“土地利用/覆被变化科学研究计划”,从而使LUCC的相关 收稿日期:2016-12-02修回日期:2016-12-28 基金项目:国家自然科学基金地区科学基金项目(41261104);国家自然科学基金面上项目(41171400) 作者简介:万炜(1992-),男,硕士研究生研究方向:遥感应用、土地利用/覆被变化及沙漠化Eml: wankel@hb.ac.cm.通讯作者魏伟 (1982-),男,博士,副教授研究方向:资源环境逼感与G1S应用. Email; werweIgst@163
收稿日期:２０１６－１２－０２ 修回日期:２０１６－１２－２８ 基金项目:国家自然科学基金地区科学基金项目(４１２６１１０４)ꎻ国家自然科学基金面上项目(４１１７１４００). 作者简介:万炜( １９９２ －)ꎬ男ꎬ硕士研究生.研究方向:遥感应用、土地利用/ 覆被变化及沙漠化. Ｅｍａｉｌ:ｗａｎｗｅｉ＠ ｌｚｂ. ａｃ. ｃｎ.通讯作者魏伟 (１９８２－)ꎬ男ꎬ博士ꎬ副教授.研究方向:资源环境遥感与 ＧＩＳ 应用.Ｅｍａｉｌ:ｗｅｉｗｅｉｇｉｓ＠ １６３.ｃｏｍ. 土地利用 / 覆被变化的环境效应研究进展 万 炜１ꎬ２ ꎬ 魏 伟３ ꎬ 钱大文１ꎬ２ ꎬ 魏晓旭１ꎬ２ ꎬ 冯 坤１ꎬ２ (１.中国科学院西北生态环境资源研究院ꎬ甘肃 兰州 ７３００００ꎻ２.中国科学院大学ꎬ北京 １０００４９ꎻ ３.西北师范大学地理与环境科学学院ꎬ甘肃 兰州 ７３００７０) 摘要: 土地利用/ 覆被变化(ＬＵＣＣ)研究经历了一个不断发展的过程ꎬ清楚、透彻地认识 ＬＵＣＣ 的研究现状及存在的问题ꎬ有 利于更好地把握核心领域并开展更进一步的研究.在回顾国际 ＬＵＣＣ 研究发展历程的基础上ꎬ首先阐述了 ＬＵＣＣ 的内涵、驱 动因子及驱动机制ꎬ再将 ＬＵＣＣ 对大气、水体、土壤与生物等四大自然要素的环境效应方面展开论述ꎬ分析了目前研究所取 得的进展ꎬ最后基于国内外研究现状存在的不足进行了讨论与展望ꎬ对今后 ＬＵＣＣ 的环境效应研究提出以下几点意见:重 视遥感与 ＧＩＳ 研究手段的同时ꎬ加强其他方法的应用ꎻ重视学科交叉ꎬ加强综合研究ꎻ环境效应的微观机理及反馈机制研究 有待加强ꎻ将多尺度融合问题及构建普适模型作为今后研究的突破点. 关键词: 土地利用ꎻ 土地覆被ꎻ ＬＵＣＣꎻ 环境效应ꎻ 驱动力 中图分类号: Ｘ１７１.１ꎻ Ｋ９０３ 文献标识码: Ａ 文章编号:１６７１￣５４７０(２０１７)０４￣０３６１￣１２ ＤＯＩ:１０.１３３２３ / ｊ.ｃｎｋｉ.ｊ.ｆａｆｕ(ｎａｔ.ｓｃｉ.).２０１７.０４.００１ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｌａｎｄ ｃｏｖｅｒ ｃｈａｎｇｅ ＷＡＮ Ｗｅｉ １ꎬ２ ꎬ ＷＥＩ Ｗｅｉ ３ ꎬ ＱＩＡＮ Ｄａｗｅｎ １ꎬ２ ꎬ ＷＥＩ Ｘｉａｏｘｕ １ꎬ２ ꎬ ＦＥＮＧ Ｋｕｎ １ꎬ２ (１.Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｃｏ￣Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓꎬ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｌａｎｚｈｏｕꎬ Ｇａｎｓｕ ７３００００ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２.Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ３.Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｌａｎｚｈｏｕꎬ Ｇａｎｓｕ ７３００７０ꎬ Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｃｌｅａｒ ａｎｄ ｔｈｏｒｏｕｇｈ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｏｂｓｔａｃｌｅｓ ｏｎ ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｌａｎｄ ｃｏｖｅｒ ｃｈａｎｇｅ (ＬＵＣＣ) ｗｉｌｌ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅ ｔｏ ｉｔｓ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ. Ｆｉｒｓｔｌｙꎬ ｔｈｅ ｃｏｎｎｏｔａｔｉｏｎꎬ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｄｒｉｖｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ＬＵＣＣ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ. Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＬＵＣＣ ｏｎ ４ ａｓｐｅｃｔｓꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅꎬ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙꎬ ｓｏｉｌꎬ ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｙꎬ ｗｅｒｅ ｅｌｕｃｉｄａｔｅｄꎬ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｒａｗｂａｃｋ ｏｎ ＬＵＣＣ. Ｌａｓｔｌｙꎬ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｏｎ ｆｕｔｕｒｅ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄꎬ ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｉｎ￣ ｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｔｈｅｒ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｎ ＬＵＣＣ ｂｅｓｉｄｅｓ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ａｎｄ ＧＩＳꎬ ｅｍｐｈａｓｉｓ ｏｎ ｉｎｔｅｒｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｔｕｄｙ ｆｏｒ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ. Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｉｍｐａｃｔ ａｎｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｉｄｅｎ￣ ｔｉｆｉｅｄ ｉｎ￣ｄｅｐｔｈ. Ｌａｓｔ ｂｕｔ ｎｏｔ ｔｈｅ ｌｅａｓｔꎬ ｐｒｏｂｌｅｍ ａｍａｌｇａｍａｔｉｏｎ ａｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｃａｌｅｓ ａｎｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｍｏｄｅｌ ａｒｅ ｌｉｋｅｌｙ ｔｏ ｂｅ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｓｔｕｄｙ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｌａｎｄ ｕｓｅꎻ ｌａｎｄ ｃｏｖｅｒꎻ ＬＵＣＣꎻ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｅｆｆｅｃｔｓꎻ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅｓ 随着人们对全球变化(ｇｌｏｂａｌ ｃｈａｎｇｅ)与地球系统科学( ｅａｒｔｈ ｓｙｓｔｅｍ ｓｃｉｅｎｃｅ)的日益关注[１－３] ꎬ土地利 用/ 覆被变化(ｌａｎｄ ｕｓｅ ａｎｄ ｌａｎｄ ｃｏｖｅｒ ｃｈａｎｇｅꎬ ＬＵＣＣ)作为联系地球系统四大圈层(大气圈、水圈、生物圈与 岩石圈)的关键纽带ꎬ能够很好地体现全球变化中人类活动这一重要影响因素.因此 ＬＵＣＣ 是目前全球变 化研究的热点问题与核心领域之一ꎬ亦是自然过程与人文过程相互耦合、交互作用最为密切的环节之 一[４] . 国际上ꎬＬＵＣＣ 科学研究的真正确立可追溯到 １９９２ 年ꎬ联合国发布的“２１ 世纪议程”中明确提出将土 地利用/ 覆被变化的研究作为 ２１ 世纪工作的重点之一[５] .１９９４ 年ꎬ联合国环境署(ＵＮＥＰ)发起了“土地覆 被评价和模拟(ＬＣＡＭ)项目”ꎬ用于观测研究区域土地覆被的现状与变化[６] .１９９５ 年ꎬ国际地圈与生物圈计 划(ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｇｅｏｓｈｐｅｒｅ￣ｂｉｏｓｐｈｅｒｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｅꎬＩＧＢＰ)以及全球环境变化的人文因素计划(ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｈｕ￣ ｍａｎ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ ｐｒｏｇｒａｍｍｅꎬＩＨＤＰ)联合提出了“土地利用/ 覆被变化科学研究计划”ꎬ从而使 ＬＵＣＣ 的相关 福建农林大学学报(自然科学版) 第 ４６ 卷 第 ４ 期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｕｊｉａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ (Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ) ２０１７ 年 ７ 月
362 福建农林大学学报(自然科学版) 第46卷 论题成为焦点,世界各国陆续对LUCC相关问题展开研究2003年,GBP在之前的工作基础上进一步提 出了今后土地计划项目的研究重点,并提炼了相关的前沿科学问题.2005年,作为原计划的延续,GBP 与HDP再次共同发布了全球土地研究计划( global land project,CP)9,该国际项目的研究意义在于通 过模拟和定量评估社会与环境相互作用的陆地系统,深刻理解并预测土地利用/覆被变化的过程及其引发 相应自然与人文方面的结果,从而进一步加强土地利用/覆被变化的生态环境效应研究.2012年6月,联合 国可持续发展大会提出了“未来地球计划( future earth)”,该计划的核心问题是研究人类和自然因子、人类 福祉以及全球环境变化这三者之间的相互关联和作用,最终实现全球可持续发展.未来地球计划的实 施,为LUCC的进一步向前发展提供了良好的契机 从近20余年的发展历程来看,人类活动与自然环境相互耦合作用的研究越来越受到重视,LUCC的 相关研究已经在世界各国得到了广泛地开展与实施,其研究内容也从最初的应对全球气候变化,扩展到不 同时空尺度下土地利用/覆被变化的过程、驱动机制、模型模拟、以及生态资源环境效应影响等诸多领域. 1LUCC的主要内容与研究趋势 1.1土地利用与土地覆被的关系 土地利用( land use)和土地覆被( land cover)是两个紧密相关的概念土地利用是指人类有目的的对 土地资源的利用方式和利用状况,即人类根据一定的社会、经济目的,采取一定的手段,通过对土地资源进 行长期或周期性的开发利用、改造和保护等一系列经营方式,最终把土地的自然生态系统改变为人工生态 系统,其表现是一种人类活动的过程{.土地覆被则是随着遥感技术应用的兴起而出现的新概念,是自然 过程和人类活动共同作用的结果,包括覆盖地表的自然景观和人工建筑物,它主要反映的是地球表层的自 然状况.目前,国内学术界许多文献对“ land cover”一词存在使用“土地覆盖”这种译法,相比而言,“土 地覆被”这一术语则表达得更为精准综上所述,农业、林业、牧业以及城市发展等人类对与土地有关的利 用活动属于土地利用的范畴;而耕地、林地、草地、交通运输用地、河湖、冰川、积雪和沙漠等地表景观则属 于土地覆被的范畴].不同的土地利用方式能够直接改变土地覆被状况,而土地覆被的差异又能够形成 不同的土地利用方式因此,二者处在动态变化的环境中,且相互发生作用从时间尺度上看,LUCC的动态 变化可分为渐变( modification)和改变( conversion)两种形式渐变是指某种土地覆被类型内在属性的变 化,其时间跨度较长;而改变则是指由于人类活动对土地利用目的的变化从而使土地覆被类型发生的转 变,其时间跨度相对较短].从空间尺度上看,全球不同区域的宏观土地覆被状况主要决定于当地的自然 条件,即地域分异因素致使形成不同的土地覆被状况;在此基础之上,人类通过利用和改造某一地域上的 土地从而形成不同的土地利用格局 1.2LUCC的研究意义与研究趋势 IPCC第5次评估报告的研究结论表明,近百年来,由于人类活动导致的全球气候变化问题已日益 凸显,虽然人类活动的贡献程度难以精确度量,但从地球系统科学的角度分析,LUCC能够直接反映当今 全球变化中的主导因子,即人类活动通过土地利用以及由此导致的土地覆被发生变化会影响区域生态环 境,其累加作用进而导致全球变化因此,通过研究土地利用与土地覆被的相互作用与过程、变化机理、及 其对自然环境与人类社会所产生的一系列影响,将有助于了解人类活动、土地利用、土地覆被变化以及自 然环境四者之间的相互作用关系,相关研究可为区域乃至全球的可持续发展战略提供决策依据.通过利用 Web of science以及中国知网的文献数据库,检索2000-2015年国内外发表的以LUCC为主题的相关学术 论文(图1),结果表明,国内外对IUCC的相关研究总体上呈现上升趋势,特别是以LUCC为主题的外文文献 发表数量持续增加,可见国际上对LUCC硏究的关注度较高. 土地利用/覆被变化的相关研究涉及多个学科,以 Web of Science文献数据库对“LUCC”一词进行主 题检索,可得到截至目前不同学科领域对土地利用/覆被变化硏究的贡献情况,通过统计分析论文发表数 量排名前10位的相关学科(图2),可以得出:LUCC主要立足于生态环境,并以遥感作为最主要的技术支 撑;LUCC的相关研究不仅包括地学多个分支学科,还涉及工程学、计算机科学等一系列其他学科由此可 见,LUCC是一项多学科集成、为实现人类可持续发展研究的学科需求而形成的科学前沿领域经过近几十
论题成为焦点[７] ꎬ世界各国陆续对 ＬＵＣＣ 相关问题展开研究.２００３ 年ꎬＩＧＢＰ 在之前的工作基础上进一步提 出了今后土地计划项目的研究重点ꎬ并提炼了相关的前沿科学问题[８] .２００５ 年ꎬ作为原计划的延续ꎬＩＧＢＰ 与 ＩＨＤＰ 再次共同发布了全球土地研究计划(ｇｌｏｂａｌ ｌａｎｄ ｐｒｏｊｅｃｔꎬ ＧＬＰ) [９] ꎬ该国际项目的研究意义在于通 过模拟和定量评估社会与环境相互作用的陆地系统ꎬ深刻理解并预测土地利用/ 覆被变化的过程及其引发 相应自然与人文方面的结果ꎬ从而进一步加强土地利用/ 覆被变化的生态环境效应研究.２０１２ 年 ６ 月ꎬ联合 国可持续发展大会提出了“未来地球计划(ｆｕｔｕｒｅ ｅａｒｔｈ)”ꎬ该计划的核心问题是研究人类和自然因子、人类 福祉以及全球环境变化这三者之间的相互关联和作用ꎬ最终实现全球可持续发展[１０] .未来地球计划的实 施ꎬ为 ＬＵＣＣ 的进一步向前发展提供了良好的契机. 从近 ２０ 余年的发展历程来看ꎬ人类活动与自然环境相互耦合作用的研究越来越受到重视ꎬＬＵＣＣ 的 相关研究已经在世界各国得到了广泛地开展与实施ꎬ其研究内容也从最初的应对全球气候变化ꎬ扩展到不 同时空尺度下土地利用/ 覆被变化的过程、驱动机制、模型模拟、以及生态资源环境效应影响等诸多领域. １ ＬＵＣＣ 的主要内容与研究趋势 １.１ 土地利用与土地覆被的关系 土地利用(ｌａｎｄ ｕｓｅ)和土地覆被(ｌａｎｄ ｃｏｖｅｒ)是两个紧密相关的概念.土地利用是指人类有目的的对 土地资源的利用方式和利用状况ꎬ即人类根据一定的社会、经济目的ꎬ采取一定的手段ꎬ通过对土地资源进 行长期或周期性的开发利用、改造和保护等一系列经营方式ꎬ最终把土地的自然生态系统改变为人工生态 系统ꎬ其表现是一种人类活动的过程[７] .土地覆被则是随着遥感技术应用的兴起而出现的新概念ꎬ是自然 过程和人类活动共同作用的结果ꎬ包括覆盖地表的自然景观和人工建筑物ꎬ它主要反映的是地球表层的自 然状况[１１] .目前ꎬ国内学术界许多文献对“ｌａｎｄ ｃｏｖｅｒ”一词存在使用“土地覆盖”这种译法ꎬ相比而言ꎬ“土 地覆被”这一术语则表达得更为精准.综上所述ꎬ农业、林业、牧业以及城市发展等人类对与土地有关的利 用活动属于土地利用的范畴ꎻ而耕地、林地、草地、交通运输用地、河湖、冰川、积雪和沙漠等地表景观则属 于土地覆被的范畴[１２] .不同的土地利用方式能够直接改变土地覆被状况ꎬ而土地覆被的差异又能够形成 不同的土地利用方式.因此ꎬ二者处在动态变化的环境中ꎬ且相互发生作用.从时间尺度上看ꎬＬＵＣＣ 的动态 变化可分为渐变(ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ)和改变( ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ)两种形式.渐变是指某种土地覆被类型内在属性的变 化ꎬ其时间跨度较长ꎻ而改变则是指由于人类活动对土地利用目的的变化从而使土地覆被类型发生的转 变ꎬ其时间跨度相对较短[１３] .从空间尺度上看ꎬ全球不同区域的宏观土地覆被状况主要决定于当地的自然 条件ꎬ即地域分异因素致使形成不同的土地覆被状况ꎻ在此基础之上ꎬ人类通过利用和改造某一地域上的 土地从而形成不同的土地利用格局. １.２ ＬＵＣＣ 的研究意义与研究趋势 ＩＰＣＣ 第 ５ 次评估报告[１４]的研究结论表明ꎬ近百年来ꎬ由于人类活动导致的全球气候变化问题已日益 凸显ꎬ虽然人类活动的贡献程度难以精确度量ꎬ但从地球系统科学的角度分析ꎬＬＵＣＣ 能够直接反映当今 全球变化中的主导因子ꎬ即人类活动通过土地利用以及由此导致的土地覆被发生变化会影响区域生态环 境ꎬ其累加作用进而导致全球变化.因此ꎬ通过研究土地利用与土地覆被的相互作用与过程、变化机理、及 其对自然环境与人类社会所产生的一系列影响ꎬ将有助于了解人类活动、土地利用、土地覆被变化以及自 然环境四者之间的相互作用关系ꎬ相关研究可为区域乃至全球的可持续发展战略提供决策依据.通过利用 Ｗｅｂ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ 以及中国知网的文献数据库ꎬ检索 ２０００—２０１５ 年国内外发表的以 ＬＵＣＣ 为主题的相关学术 论文(图 １)ꎬ结果表明ꎬ国内外对 ＬＵＣＣ 的相关研究总体上呈现上升趋势ꎬ特别是以 ＬＵＣＣ 为主题的外文文献 发表数量持续增加ꎬ可见国际上对 ＬＵＣＣ 研究的关注度较高. 土地利用/ 覆被变化的相关研究涉及多个学科ꎬ以 Ｗｅｂ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ 文献数据库对“ＬＵＣＣ”一词进行主 题检索ꎬ可得到截至目前不同学科领域对土地利用/ 覆被变化研究的贡献情况ꎬ通过统计分析论文发表数 量排名前 １０ 位的相关学科(图 ２)ꎬ可以得出:ＬＵＣＣ 主要立足于生态环境ꎬ并以遥感作为最主要的技术支 撑ꎻＬＵＣＣ 的相关研究不仅包括地学多个分支学科ꎬ还涉及工程学、计算机科学等一系列其他学科.由此可 见ꎬＬＵＣＣ 是一项多学科集成、为实现人类可持续发展研究的学科需求而形成的科学前沿领域.经过近几十 ３６２ 福建农林大学学报(自然科学版) 第 ４６ 卷
第4期 万炜等:土地利用/覆被变化的环境效应研究进展 363 年的相关研究,多学科交叉正成为未来研究的主流,在一定程度上推动了LUCC的学科发展1 120 一外文文献 0中文文献 2000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015 图1以LUCC为主题的国内外论文发表数量变化趋势 Fig. 1 The variation tendency about the number of published articles on LUCC in domestic and overseas 农业科学 成像科学与摄影技术 气象学与大气科学 35 水资源 自然地理学 计算机科学 工程学 地质学 感 环境科学与生态学 0 1001201401 180 论文发表数量/篇 图2LUCC研究所涉及的相关学科与论文发表数量 2 The number of disciplines and published articles related to LUCC 2LUCC驱动力研究 JCC的驱动力研究是为了阐明土地利用/覆被变化的原因、发生机理以及动态过程,并预测其未来 的趋势与结果LUCC的驱动力是指导致土地利用与土地覆被状况发生变化的因素,这些驱动因子从总体 上又可以划分为自然环境因素和社会经济因素两种类型,土地利用/覆被变化是某区域内自然环境因素与 社会经济因素综合作用的结果.首先,自然环境因素(气候、地貌、水文、土壤等)决定着土地覆被的形 成、发展与演化,是该区域土地利用/覆被变化的客观基础另一方面,社会经济因素(人口密度、经济基础 政策实施、技术条件等)通过建立在区域自然地理环境基础上对当前土地景观格局施加影响.因此,从空间 尺度分析,自然环境因素在宏观尺度上起到决定性作用1,社会经济因素则更主要是作用在开发历史 较长、人类扰动强烈且受自然条件约束较少的区域,其空间尺度相对较小m2.而从较短的时间尺度分析 自然环境因素的影响较为稳定,主要表现为积累性效应;而社会经济因素的驱动力则更为活跃与敏感,被 普遍认为是当前土地利用/覆被变化的主导因子,2 IUCC驱动力方面的研究,不仅要确定驱动因子,还要分析各驱动因子与LUCC之间的相互关系,综 合地认识LUCC的驱动力系统首先,驱动力系统具有层次性即LUCC驱动力系统是由各个驱动因子相互 结合所构成的具有一定层次的系统,可根据不同的研究视角与研究目的划分不同的层次比如,LUCC的驱 动力因子可划分为自然环境因子与社会经济因子,亦可划分为自然生物因子、制度因子、技术因子和经济 因子21.自然生物因素作为LUCC驱动力的子系统,又可细分为气候、地貌、水文、土壤、生物等关于在实 际中如何划分LUCC驱动力,则是由研究的深度与广度所决定的第二,驱动力系统具有综合性LUCC的 驱动力是由各个子驱动因子构成且共同作用所形成的合力,其综合效应不能简单地视为系统内子驱动力
年的相关研究ꎬ多学科交叉正成为未来研究的主流ꎬ在一定程度上推动了 ＬＵＣＣ 的学科发展[１５] . 图 １ 以 ＬＵＣＣ 为主题的国内外论文发表数量变化趋势 Ｆｉｇ.１ Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ ＬＵＣＣ ｉｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｏｖｅｒｓｅａｓ 图 ２ ＬＵＣＣ 研究所涉及的相关学科与论文发表数量 Ｆｉｇ.２ Ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅｓ ａｎｄ ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ａｒｔｉｃｌｅｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ＬＵＣＣ ２ ＬＵＣＣ 驱动力研究 ＬＵＣＣ 的驱动力研究是为了阐明土地利用/ 覆被变化的原因、发生机理以及动态过程ꎬ并预测其未来 的趋势与结果.ＬＵＣＣ 的驱动力是指导致土地利用与土地覆被状况发生变化的因素ꎬ这些驱动因子从总体 上又可以划分为自然环境因素和社会经济因素两种类型ꎬ土地利用/ 覆被变化是某区域内自然环境因素与 社会经济因素综合作用的结果[１６] .首先ꎬ自然环境因素(气候、地貌、水文、土壤等)决定着土地覆被的形 成、发展与演化ꎬ是该区域土地利用/ 覆被变化的客观基础.另一方面ꎬ社会经济因素(人口密度、经济基础、 政策实施、技术条件等)通过建立在区域自然地理环境基础上对当前土地景观格局施加影响.因此ꎬ从空间 尺度分析ꎬ自然环境因素在宏观尺度上起到决定性作用[１７－１９] ꎬ社会经济因素则更主要是作用在开发历史 较长、人类扰动强烈且受自然条件约束较少的区域ꎬ其空间尺度相对较小[２０ꎬ２１] .而从较短的时间尺度分析ꎬ 自然环境因素的影响较为稳定ꎬ主要表现为积累性效应ꎻ而社会经济因素的驱动力则更为活跃与敏感ꎬ被 普遍认为是当前土地利用/ 覆被变化的主导因子[２２ꎬ２３] . ＬＵＣＣ 驱动力方面的研究ꎬ不仅要确定驱动因子ꎬ还要分析各驱动因子与 ＬＵＣＣ 之间的相互关系ꎬ综 合地认识 ＬＵＣＣ 的驱动力系统.首先ꎬ驱动力系统具有层次性.即 ＬＵＣＣ 驱动力系统是由各个驱动因子相互 结合所构成的具有一定层次的系统ꎬ可根据不同的研究视角与研究目的划分不同的层次.比如ꎬＬＵＣＣ 的驱 动力因子可划分为自然环境因子与社会经济因子ꎬ亦可划分为自然生物因子、制度因子、技术因子和经济 因子[２４] .自然生物因素作为 ＬＵＣＣ 驱动力的子系统ꎬ又可细分为气候、地貌、水文、土壤、生物等.关于在实 际中如何划分 ＬＵＣＣ 驱动力ꎬ则是由研究的深度与广度所决定的.第二ꎬ驱动力系统具有综合性.ＬＵＣＣ 的 驱动力是由各个子驱动因子构成且共同作用所形成的合力ꎬ其综合效应不能简单地视为系统内子驱动力 第 ４ 期 万炜等:土地利用/ 覆被变化的环境效应研究进展 ３６３
364 福建农林大学学报(自然科学版) 第46卷 的简单叠加,各个子驱动力相互作用可能起到放大或者制约的效应因此,在相关研究中应从综合视角对 LUCC的驱动力机制进行分析第三,驱动力系统具有尺度转换性驱动因子的尺度转换是指在不同的研究 时空尺度视阈下,驱动因子在系统内的状态与功能发生相应地转化即LUCC具有时间和空间的异质性 不同时空尺度上的土地利用/覆被变化往往表现出不同的驱动力比如,从较短的时间尺度来看,研究区域 内的气候、地貌等自然环境因子基本不会发生明显变化,因而一般不作为驱动因素予以考虑而从长时间 尺度来看,这些自然环境因子的变化则直接影响LUCC的变化第四,驱动力系统具有动态性UCC驱动 力系统是动态开放系统.一方面,系统中各驱动因子通过与外界进行物质与能量的交换,不断获取外部动 力,从而推动着土地利用与土地覆被状况发生变化另一个方面,系统内部各驱动因子之间的相互耦合作 用所形成的自然约束和协调机制,是LUCC驱动力系统动态变化的内部动力驱动力系统在内外动力共同 作用下产生动态变化,使得土地利用与土地覆被发生变化因此,动态把握驱动力系统,是揭示LCC驱动 力的关键 近年来,国外关于LUCC驱动力方面主要侧重于土地利用/覆被变化宏观层面上的驱动机理研究如 Teixeira et all2以葡萄牙 Mondego河流域为研究对象,定量分析了1990-2006年由于农业耕种区的变化 以及城市化扩张等驱动因素对该区域土地利用/覆被变化的贡献 Kanianska et al1通过选取斯洛伐克的3 个农村地区为研究对象,分析了1782-2006年不同时期由于不同的政治制度对土地利用/覆被变化产生 的影响 Pulido与Boco以发展中国家的农户为研究对象,系统分析了由于农民的主观意识与传统文化对 当地环境及土地退化产生的重要作用21 Choudhary et al2以遥感与G为研究手段,分析了俄罗斯Sam ara市土地利用与覆被变化及城市化扩张的机理中国就LUCC驱动力方面的研究,一方面着眼于经济发 达(如珠三角地区、长三角地区刘)、城市化进程迅速(如上海、武汉3)等人文社会驱动因子相对 活跃的地区:人类活动所造成的强大驱动力导致了土地利用与土地覆被的快速变化,致使生态环境所面临 的胁迫不断加剧,因此如何协调区域经济发展和土地资源、生态环境之间的矛盾成为当前主要的研究热点 方向之一对以上区域的土地利用/覆被变化的驱动力研究表明,建设、交通等城市用地的迅速扩张大量侵 占了耕地、林地、水域等生态用地,致使这些区域生态环境的自我修复功能与稳态下降.虽然区域社会经济 发展水平得以提高,但由此带来的环境污染与自然灾害等问题也变得更加频繁因此,如何协调好经济建 设、生态用地保护与防灾减灾三者之间的关系是研究的关键所在另一方面,中国学者亦重视对生态环境 脆弱(如沙漠化地区、喀斯特山区{)与敏感(如农牧交错带、绿洲)地区的研究:这些区域生态 环境脆弱,加之人类不合理的开发与利用,致使岀现了诸如植被退化、灾害频发、水土流失、土壤肥力下降 水资源短缺等一系列生态环境问題,进而加剧了当地的贫困与发展滞后因此,通过相关研究揭示生态脆 弱与敏感区的形成演变机制,并提岀相应的政策措施,对改善当地脆弱的生态环境、协调人地关系、实现区 域可持续发展等问题,具有重要的理论价值与现实意义 3LUCC环境效应研究 关于土地利用/覆被变化与环境之间的关系研究,最早可追溯到1865年, Marsh与 Lowenthal在《Man and Nature》一书中系统地论述了土地利用与生态环境之间的相互关系),这为LUCC环境效应这一科学 问题的研究奠定了一定的理论基础.如今,从地球系统科学的角度出发,可将土地利用/覆被变化的过程及 其效应视为一个由区域土地内自然环境因素与社会经济因素相互作用而成的变化系统系统内的驱动力 通过改变土地利用与土地覆被的状况从而影响区域内诸如大气、水体、土壤以及生物等环境要素,这些环 境要素之间又存在着复杂、非线性的耦合关系,其累积作用进一步导致生态系统结构与功能的变化一方 面,这将直接导致生态系统内水热平衡、能量平衡以及景观格局等自然地理环境发生相应改变;另一方面 也会造成土地生产力与人类生存环境条件的改变这一系列环境效应又会反馈回土地利用/覆被变化的驱 动力系统当中,从而构成完整的LUCC环境效应机制(图3).通过深入分析土地利用与覆被变化与各自然 环境要素之间的关系,研究由此产生的环境效应,具有重要的科学意义因此,本文以大气、水体、土壤以及 生物等4个主要方面对土地利用/覆被变化的环境效应展开论述
的简单叠加ꎬ各个子驱动力相互作用可能起到放大或者制约的效应.因此ꎬ在相关研究中应从综合视角对 ＬＵＣＣ 的驱动力机制进行分析.第三ꎬ驱动力系统具有尺度转换性.驱动因子的尺度转换是指在不同的研究 时空尺度视阈下ꎬ驱动因子在系统内的状态与功能发生相应地转化.即 ＬＵＣＣ 具有时间和空间的异质性ꎬ 不同时空尺度上的土地利用/ 覆被变化往往表现出不同的驱动力.比如ꎬ从较短的时间尺度来看ꎬ研究区域 内的气候、地貌等自然环境因子基本不会发生明显变化ꎬ因而一般不作为驱动因素予以考虑.而从长时间 尺度来看ꎬ这些自然环境因子的变化则直接影响 ＬＵＣＣ 的变化.第四ꎬ驱动力系统具有动态性.ＬＵＣＣ 驱动 力系统是动态开放系统.一方面ꎬ系统中各驱动因子通过与外界进行物质与能量的交换ꎬ不断获取外部动 力ꎬ从而推动着土地利用与土地覆被状况发生变化.另一个方面ꎬ系统内部各驱动因子之间的相互耦合作 用所形成的自然约束和协调机制ꎬ是 ＬＵＣＣ 驱动力系统动态变化的内部动力.驱动力系统在内外动力共同 作用下产生动态变化ꎬ使得土地利用与土地覆被发生变化.因此ꎬ动态把握驱动力系统ꎬ是揭示 ＬＵＣＣ 驱动 力的关键. 近年来ꎬ国外关于 ＬＵＣＣ 驱动力方面主要侧重于土地利用/ 覆被变化宏观层面上的驱动机理研究.如 Ｔｅｉｘｅｉｒａ ｅｔ ａｌ [２５]以葡萄牙 Ｍｏｎｄｅｇｏ 河流域为研究对象ꎬ定量分析了 １９９０—２００６ 年由于农业耕种区的变化 以及城市化扩张等驱动因素对该区域土地利用/ 覆被变化的贡献.Ｋａｎｉａｎｓｋａ ｅｔ ａｌ [２６]通过选取斯洛伐克的 ３ 个农村地区为研究对象ꎬ分析了 １７８２—２００６ 年不同时期由于不同的政治制度对土地利用/ 覆被变化产生 的影响.Ｐｕｌｉｄｏ 与 Ｂｏｃｃｏ 以发展中国家的农户为研究对象ꎬ系统分析了由于农民的主观意识与传统文化对 当地环境及土地退化产生的重要作用[２７] .Ｃｈｏｕｄｈａｒｙ ｅｔ ａｌ [２８]以遥感与 ＧＩＳ 为研究手段ꎬ分析了俄罗斯 Ｓａｍ￣ ａｒａ 市土地利用与覆被变化及城市化扩张的机理.中国就 ＬＵＣＣ 驱动力方面的研究ꎬ一方面着眼于经济发 达(如珠三角地区[２９] 、长三角地区[３０] )、城市化进程迅速(如上海[３１] 、武汉[３２] )等人文社会驱动因子相对 活跃的地区:人类活动所造成的强大驱动力导致了土地利用与土地覆被的快速变化ꎬ致使生态环境所面临 的胁迫不断加剧ꎬ因此如何协调区域经济发展和土地资源、生态环境之间的矛盾成为当前主要的研究热点 方向之一.对以上区域的土地利用/ 覆被变化的驱动力研究表明ꎬ建设、交通等城市用地的迅速扩张大量侵 占了耕地、林地、水域等生态用地ꎬ致使这些区域生态环境的自我修复功能与稳态下降.虽然区域社会经济 发展水平得以提高ꎬ但由此带来的环境污染与自然灾害等问题也变得更加频繁.因此ꎬ如何协调好经济建 设、生态用地保护与防灾减灾三者之间的关系是研究的关键所在.另一方面ꎬ中国学者亦重视对生态环境 脆弱(如沙漠化地区[３３] 、喀斯特山区[３４] )与敏感(如农牧交错带[３５] 、绿洲[３６] )地区的研究:这些区域生态 环境脆弱ꎬ加之人类不合理的开发与利用ꎬ致使出现了诸如植被退化、灾害频发、水土流失、土壤肥力下降、 水资源短缺等一系列生态环境问题ꎬ进而加剧了当地的贫困与发展滞后.因此ꎬ通过相关研究揭示生态脆 弱与敏感区的形成演变机制ꎬ并提出相应的政策措施ꎬ对改善当地脆弱的生态环境、协调人地关系、实现区 域可持续发展等问题ꎬ具有重要的理论价值与现实意义. ３ ＬＵＣＣ 环境效应研究 关于土地利用/ 覆被变化与环境之间的关系研究ꎬ最早可追溯到 １８６５ 年ꎬＭａｒｓｈ 与 Ｌｏｗｅｎｔｈａｌ 在«Ｍａｎ ａｎｄ Ｎａｔｕｒｅ»一书中系统地论述了土地利用与生态环境之间的相互关系[３７] ꎬ这为 ＬＵＣＣ 环境效应这一科学 问题的研究奠定了一定的理论基础.如今ꎬ从地球系统科学的角度出发ꎬ可将土地利用/ 覆被变化的过程及 其效应视为一个由区域土地内自然环境因素与社会经济因素相互作用而成的变化系统.系统内的驱动力 通过改变土地利用与土地覆被的状况从而影响区域内诸如大气、水体、土壤以及生物等环境要素ꎬ这些环 境要素之间又存在着复杂、非线性的耦合关系ꎬ其累积作用进一步导致生态系统结构与功能的变化.一方 面ꎬ这将直接导致生态系统内水热平衡、能量平衡以及景观格局等自然地理环境发生相应改变ꎻ另一方面 也会造成土地生产力与人类生存环境条件的改变.这一系列环境效应又会反馈回土地利用/ 覆被变化的驱 动力系统当中ꎬ从而构成完整的 ＬＵＣＣ 环境效应机制(图 ３).通过深入分析土地利用与覆被变化与各自然 环境要素之间的关系ꎬ研究由此产生的环境效应ꎬ具有重要的科学意义.因此ꎬ本文以大气、水体、土壤以及 生物等 ４ 个主要方面对土地利用/ 覆被变化的环境效应展开论述. ３６４ 福建农林大学学报(自然科学版) 第 ４６ 卷
第4期 万炜等:土地利用/覆被变化的环境效应研究进展 365 性会经济因素+—+但然环因素 动力 综合环境效应 城市热岛效应水质 土污染→物种丰度与多样性 →区域气侯变化一水量 土地退化卜群落演替 全球变暖 水循环碳收支变化卜一景观格局 大气成分改变 生物地球化学循环」 积写耦合 地生产力改 生态系统的结构与功能发生变化 水热平衡变化 环境条件改变 能量平衡变 图3土地利用/覆被变化的环境效应 ig. 3 Overall environmental impact of LUC 3.1LUCC对大气环境效应的研究 IUCC主要通过改变下垫面物理性质以及影响大气成分从而对大气产生一系列环境效应.一方面,由 于土地利用/覆被变化会引起诸如地表反射率、粗糙度、植被叶面积指数、植被覆盖度等地表下垫面物理性 质的改变,从而引起近地表温度、湿度、降水、气压以及风速等气象参数的变化,进而引发局地或者区域乃 至全球尺度范围的气候变化另一方面,土地利用/覆被变化通过与大气之间相互作用使大气成分发生变 化,其产生的温室气体以及毒害物质会引起全球变暖、大气污染等问题(图4) 下垫面物理性质改变 「温、压、湿等气象 参数变化 区域气候变化 地利用/被变 大气成分变化 气体排放增多 SoN:舒大气污 图4土地利用/覆被变化对大气的环境效应 Fig 4 Environmental impact of LUCC on atmosphere LUCC引起的局地气候变化以城市热岛效应最为明显,如 Roten- Mindali et all3通过卫星遥感对以色 列 Tel aviv市的土地利用状况进行研究,定量评价了当地土地利用变化所引发的城市热岛效应研究结果 表明:随着城市化的日益推进,城区内较大面积的绿地公园不断减少对城市热岛效应的引发产生重要影 响关于LUCC对区域气候变化影响方面的研究,如 Sylla et al通过运用ITP区域气候模式研究了 1998—2010年西非地区植被覆盖变化对区域气候的响应研究结果表明:区域气候变化与当地林木种类 农业种植扩张以及土地利用政策有明显关系,比如大规模减少草地而扩大种植面积将使区域气温小幅度 升高,而大范围种植热带常绿阔叶林又能缓解该区域气候变暧.此外,还有学者分别以CAM5.1模型 LPJmL模型和 Regcm4模型相应地对亚洲东部、拉丁美洲以及印度进行研究,分析LUCC与区域气候变化 的响应关系4.随着人类对土地利用的不断加强,地表植被覆盖相对减少,从而导致大量温室气体排放 到大气中因此,土地利用/覆被变化使大气中的CO2、CH4等温室气体含量增加,由此引发的温室效应使 全球气候变暖且幅度不断加大如 Chang et al以欧洲地区的草地覆被为研究对象、 Armstrong et al以 全球尺度的植被覆被为研究对象,分析了由于CO2含量的变化所引起的气候变化 Tubiello et al以PCC AR5所提供的分析数据为基础,研究表明,由农业、林业及其他土地利用所造成的温室气体排放呈现减少 的趋势,人为土地利用因素造成温室气体排放所占份额的年平均值已由1990年代的28.7±1.5%、2000年
图 ３ 土地利用/ 覆被变化的环境效应 Ｆｉｇ.３ Ｏｖｅｒａｌｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ＬＵＣＣ ３.１ ＬＵＣＣ 对大气环境效应的研究 ＬＵＣＣ 主要通过改变下垫面物理性质以及影响大气成分从而对大气产生一系列环境效应.一方面ꎬ由 于土地利用/ 覆被变化会引起诸如地表反射率、粗糙度、植被叶面积指数、植被覆盖度等地表下垫面物理性 质的改变ꎬ从而引起近地表温度、湿度、降水、气压以及风速等气象参数的变化ꎬ进而引发局地或者区域乃 至全球尺度范围的气候变化.另一方面ꎬ土地利用/ 覆被变化通过与大气之间相互作用使大气成分发生变 化ꎬ其产生的温室气体以及毒害物质会引起全球变暖、大气污染等问题(图 ４). 图 ４ 土地利用/ 覆被变化对大气的环境效应 Ｆｉｇ.４ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ＬＵＣＣ ｏｎ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ＬＵＣＣ 引起的局地气候变化以城市热岛效应最为明显ꎬ如 Ｒｏｔｅｍ￣Ｍｉｎｄａｌｉ ｅｔ ａｌ [３８] 通过卫星遥感对以色 列 Ｔｅｌ Ａｖｉｖ 市的土地利用状况进行研究ꎬ定量评价了当地土地利用变化所引发的城市热岛效应.研究结果 表明:随着城市化的日益推进ꎬ城区内较大面积的绿地公园不断减少对城市热岛效应的引发产生重要影 响.关于 ＬＵＣＣ 对区域气候变化影响方面的研究ꎬ如 Ｓｙｌｌａ ｅｔ ａｌ [３９] 通过运用 ＩＣＴＰ 区域气候模式研究了 １９９８—２０１０ 年西非地区植被覆盖变化对区域气候的响应.研究结果表明:区域气候变化与当地林木种类、 农业种植扩张以及土地利用政策有明显关系ꎬ比如大规模减少草地而扩大种植面积将使区域气温小幅度 升高ꎬ而大范围种植热带常绿阔叶林又能缓解该区域气候变暖.此外ꎬ还有学者分别以 ＣＡＭ ５.１ 模型、 ＬＰＪｍＬ 模型和 ＲｅｇＣＭ４ 模型相应地对亚洲东部、拉丁美洲以及印度进行研究ꎬ分析 ＬＵＣＣ 与区域气候变化 的响应关系[４０－４２] .随着人类对土地利用的不断加强ꎬ地表植被覆盖相对减少ꎬ从而导致大量温室气体排放 到大气中.因此ꎬ土地利用/ 覆被变化使大气中的 ＣＯ２ 、ＣＨ４ 等温室气体含量增加ꎬ由此引发的温室效应使 全球气候变暖且幅度不断加大.如 Ｃｈａｎｇ ｅｔ ａｌ [４３]以欧洲地区的草地覆被为研究对象、Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ ｅｔ ａｌ [４４] 以 全球尺度的植被覆被为研究对象ꎬ分析了由于 ＣＯ２ 含量的变化所引起的气候变化.Ｔｕｂｉｅｌｌｏ ｅｔ ａｌ [４５]以 ＩＰＣＣ ＡＲ５ 所提供的分析数据为基础ꎬ研究表明ꎬ由农业、林业及其他土地利用所造成的温室气体排放呈现减少 的趋势ꎬ人为土地利用因素造成温室气体排放所占份额的年平均值已由 １９９０ 年代的 ２８.７±１.５％、２０００ 年 第 ４ 期 万炜等:土地利用/ 覆被变化的环境效应研究进展 ３６５