第1章　绪论

1.1　研究背景

土地是人类赖以生存的和繁衍的首要资源［1］。据统计，地球自诞生以来已累计养育了800亿人，同样人类社会的发展也离不开土地资源提供的丰富财富，正如威廉·佩蒂所说：“劳动是财富之父，土地是财富之母”。［2］简要来说，土地资源具有生产和养育功能：为植物，特别是大部分农业作物及最主要的粮食作物提供生长发育所必需的水分、矿物质、空气和其他养分，为人类和动物的生存提供主要的食物来源；承载功能：作为人类一切建筑和构筑物的承载体，为人类绝大部分的社会经济活动提供基本的空间和场所；资源蓄积功能：人类迄今为止发现的且现有技术条件下可以大规模利用的水资源、主要矿产资源如石油、煤炭、天然气、铁、铜、铝都蕴藏于土地之中，土地是这些资源天然的存储仓库和开发利用的基础；生态功能：土地不仅是地球众多生态系统类型的重要组成部分之一，土地本身也是一类极为重要的生态系统类型，土地生态系统结构的稳定和功能的正常发挥不仅对自然环境的状况产生重要的影响，并且也直接影响着人类社会的稳定与发展。

正是由于土地对于人类生存和发展所具有的特殊和极其重要的意义，自古以来，人类对土地的关注和探索从来没有停息，两千多年前东汉文字学家许慎在《说文解字》中就将“土”分解为作物茎、叶等地上部分、耕作层、植物根系和土壤母质等几个部分的组成，表现了土地养育万物的功能，和土壤的概念较为接近。随着人类对土地了解的不断深入和对土地资源利用的深度和广度的不断提高，人类对土地资源的认识也逐渐由单纯的土壤范围逐步扩大，现在对土地资源的广义理解已从土壤扩大至地球表面包括大陆、海洋在内的所有陆地、水体覆盖的范围，并从地面的平面尺度向地球表层的立体范围扩展，包括了大气对流层的低层空间和地壳岩石圈的上层空间；对土地资源属性的关注也从自然属性过渡到经济和社会属性，1976年联合国粮农组织在《土地评价纲要》（Framework for Land Evaluation，FAO，Rome，1976）中就明确指出“土地是比土壤更为广泛的概念，……还包括过去和现在的人类活动成果”。总体来看，虽然不同研究领域对土地资源的理解不尽相同，但普遍承认土地资源具有自然和社会的两重性，既是基本的自然资源，也是重要的生产力要素，还是生产关系中土地关系的客体，土地资源的形成和变化离不开自然因素和社会经济因素的综合作用。

人类对土地认知程度的不断深化和人类对土地利用程度的不断加强具有直接联系，从原始社会人类单纯地依靠采集、狩猎满足生存需要，到农耕社会“靠山吃山、靠海吃海”的土地利用模式，再到现代社会，特别是18世纪工业革命带来的工业文明的高速增长，在为人类社会创造前所未有的巨大财富之时，为了解决地球上越来越多人口的生存问题，人类不断加大对土地资源索取和改造的力度，不合理的土地利用和开发方式如砍伐森林、过度放牧、围湖造田、陡坡开垦等，导致在全球很多地区都出现了严重的水土流失、森林消失、土地退化、沙漠化、盐渍化等现象；与此同时为了给大量增长的人口提供生存和工作的场所，城市规模不断扩大，工业区的扩张、交通等基础设施大量建设不仅侵占了大量的耕地，而且也带来了大量的环境污染，这些问题已严重影响到人类社会的可持续发展［3-4］。这一系列全球问题的出现使人类越来越意识到土地利用及由此带来的土地变化不仅仅是简单的资源问题，更是全球变化的重要组成部分和造成全球环境变化的重要原因［5-8］。

土地覆被是指自然营造物和人工建筑物所覆盖的地表诸要素的综合体，偏重于土地的自然属性；土地利用是人类根据土地的特点，按一定的经济和社会目的，采取一系列生物和技术手段，对土地进行的长期性或周期性的经营活动［9］，土地利用和土地覆盖有着密切的关系。正因为人们逐步深入的认识到土地利用/覆被（LUCC）变化在气候、生态过程、生物化学循环、生态多样性等全球变化中所发挥的重要作用和深刻影响，国际社会对土地利用/覆被变化的关注和研究也日益加强，特别是1993年国际科学联合会（ICSU）和国际社会科学联合会（ISSU）联合成立了土地利用/土地覆盖变化核心项目计划委员会，随后的1995年其下属的“国际地圈与生物圈计划（IGBP）”和“全球变化人文计划（HDP）”联合提出了《土地利用/土地覆盖变化科学研究计划》［10］以来，土地利用/覆被变化的研究已逐渐成为地球系统科学研究和可持续发展研究的核心领域之一［11-13］，同时该计划还确定了土地利用/覆被变化研究的3个重点领域：土地覆被变化机制研究、土地利用变化机制研究、区域和全球模型（图1.1）。

图1.1　土地利用/覆被变化研究的结构框架（IGBO和IHDP报告，1995）

2002年，在LUCC计划执行15年之后，IGBP和HDP将LUCC计划升级为Global Land Project（GLP）计划，使LUCC继续作为IGBP和HDP的核心计划，进入一个新的发展阶段［14］，并对21世纪土地利用/覆被变化研究的重点问题进行了阐释［15］。其中要特别重视土地利用/覆被变化中人地系统关系的研究，要将人类和土地利用系统作为具有紧密联系的耦合系统，不仅要研究人类的社会经济活动对土地利用/覆被造成的改变和影响，更要将土地利用/覆被变化和区域生态安全、社会保障等区域发展问题紧密结合，研究土地利用/覆被变化对人类社会生存和可持续发展带来的反馈作用以及人类的响应机制，为区域和全球系统的稳定发展提供决策支持。

土地利用/覆被状况是地球表层系统中最明显的景观特征，土地利用/覆被状况的变化可以最直观的反映自然过程和人类活动对区域景观造成的影响，因此对土地利用/覆被变化的研究自然也就成为景观生态学关注的重要的内容，并且两者之间密不可分。19世纪初，地理学先驱洪堡（A.von Humboldt）将“景观”定义为地理学术语，其含义是“自然地域综合体”，强调景观的综合特点；随着研究的不断深入和学科的发展，特别是20世纪70年代景观生态学得到蓬勃发展以来，“景观”概念逐渐发展成为生态系统的镶嵌体，并强调以此带来的在空间中的重复性与异质性［16-17］。景观生态学是一门和生态学、地理学具有紧密联系的交叉学科，以景观格局为基础研究对象，重点在研究景观类型的种类、数量、空间分布特点，多种景观要素的组合特征以及景观格局变化与生态系统各组成部分之间的相互关系，其核心在于景观空间结构演变与生态学过程之间的响应关系及尺度效应［18-19］。由于景观生态学的研究起源于土地，所研究的各种生态系统镶嵌体也以土地为承载基础，土地利用/覆被的内涵与景观概念具有非常明显的联系，因此景观生态学的观点和方法被越来越多的应用于土地利用/覆被变化的研究中，使对区域土地利用数量结构的分析上升到对空间结构形态的分析，将土地利用/覆被的变化和区域生态系统结构和功能的影响有机结合，并对区域土地利用/覆被的优化提供指导。

我国作为世界上最大的发展中国家，正处于经济高速发展阶段，和世界上大多数发展中国家一样也面临着人口增长、资源短缺和生态环境恶化的巨大压力。根据2010年最新的第6次全国人口普查主要数据显示，中国总人口已达137053.69万人，除了巨大的人口压力以外，我国人均占有耕地面积仅为0.09hm2，远低于世界平均水平0.25hm2；2010年，我国有356万km2，即超过1/3的国土面积有水土流失的现象；土地荒漠化面积达263.62万km2，接近全国土地面积的30%；农作物受灾面积达374259km2；2010年我国工业废水排放量为2374732万t，工业固体废物产生量达240944万t。这一系列的数据深刻的提醒我们，我国生态安全状况面临着很大的挑战，生态安全问题不解决好，不仅对国家造成重大的经济损失，还会严重影响国家的社会稳定和可持续发展。因此，针对我国典型区域开展土地利用/覆被变化研究，了解区域土地利用类型变化的趋势和特点，分析区域土地覆被景观格局演变的影响因素，并对区域生态环境质量状况进行评价，不仅是当前地理学研究的重要领域之一，也是促进我国区域人口、资源、环境与经济协调发展的重要理论依据和战略支撑。