国际土地利用与土地覆盖变化对生态环境影响的研究_刘硕

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1、第15卷第6期世界林业研究Vol.15No.62002年12月WorldForestryResearchDec.2002*国际土地利用与土地覆盖变化对生态环境影响的研究刘硕(中国林业科学研究院林业研究所,北京100091)
摘要土地利用与土地覆盖变化作为全球变化的一个重要内容,对全球生态环境产生了巨大的影响,一方面通过影响气候、土壤、水文以及地貌而对自然环境产生了深刻的影响,另一方面则造成了生态系统的生物多样性、物质循环与能量流动以及景观结构的巨大变化,使得生态系统的结构和功能发生了改变。文中介绍了国际上土地利用与土地覆盖变化对生态环境影响的最新研究进展,并对相关研究在未来的发展进行了探讨。关

2、键词土地利用与土地覆盖变化全球环境变化生态系统影响人类通过长期的生活和生产活动,使全球约有40%的土地覆盖受到破坏或者转化为生产和居住用地,已造成全球性的土地覆盖变化,其后续效应波及到维持地圈——生物圈相互作用系统的整个过程。由于学术界充分认识到土地利用与土地覆盖变化的研究对深入理解全球环境变化的重要性,国际地圈生物圈计划(IGBP)和全球环境变化的人文因素计划(IHDP)联合提出了一个涉及自然和社会科学的交叉学科研究计划——土地利用与[1～3]土地覆盖变化(LUCC)的研究。弄清土地变化的人为原因、认识过去和未来土地覆盖变化的影响以及发展对土地利用与土地覆盖未来变化状态的预测方法是该研究计划

3、的3个重要研究内容。提高对土地利用变化人为驱动力的认识是首要的问题,作为联系人与自然的联系纽带的土地,土地利用方式与土地覆盖类型的变化是人类开发利用自然环境所[1]带来的直接后果,是人类与各种自然和人文环境之间的关系在地表面的投影。当前,随着全球变化研究的深入,人们越来越认识到,人类活动作为主导因素所导致的土地利用与土地覆盖变化在全球环境变化过程中占据着十分重要的地位,在将来的数十年间,由土地[2]利用与土地覆盖变化所带来的全球影响,要等于甚至大于潜在气候变化所带来的影响,因此,开展土地利用引起的地表覆盖状况变化的环境影响研究成为了LUCC计划研究的核心。1土地利用与土地覆盖变化对生态环境的影

4、响我们知道,土地利用的变化能够直接改变地表的覆盖状况,它一方面改变地球表面物
日本LU/GEC项目中期报告。收稿日期:2002-10-11第6期刘硕:国际土地利用与土地覆盖变化对生态环境影响的研究39理特征(如粗糙度、反照率、土壤含水量等),影响与气候直接有关的地表与大气之间的能量和水分的交换过程;另一方面又能改变地球表面的生物地球化学的循环过程,影响地表与大气之间的微量气体交换和土壤——植被之间的营养物质输送。另外,土地利用变化还通过土地覆盖的改变而直接影响到生物多样性、影响区域的水分循环特征、改变生态系统的结构以及组成从而对生态系统的功能产生影响。1.1对气候的影响研究表明,土地利用与土地

5、覆盖变化对气候的影响,主要有2个途径:一是由于化石燃料燃烧以及土地利用与土地覆盖变化等人类活动使得大气中温室气体(CO2、CH4等)[4]的含量增多,由此产生的温室效应使得全球气候变暖而且变幅加大;另是由于下垫面性质的改变,即由于地表反射率、粗糙度、植被叶面积以及植被覆盖比例的变化引起温度、湿[5,6]度、风速以及降水发生变化,由此引起局地与区域气候变化。有关城市热岛效应的研究[7]也表明,城市化所带来的土地利用的改变会对局地气候产生影响。另外,在美国洛基山脉地区的研究表明,一个地区土地利用与土地覆盖变化还会对毗邻地区的气候产生影响,在美国大平原地区人类活动所引起的土地利用与土地覆盖变化,使得

6、洛基山脉夏日温度[8]有逐渐变低的趋势。1.2对土壤的影响近年来,国际上土地利用与土地覆盖变化对土壤影响的研究,主要体现在农业化对土壤影响的研究上。研究表明,土地利用与土地覆盖变化对土壤的影响,首先表现在对土壤养分平衡的影响上,根据联合国粮农组织在非洲多个国家所做的研究,在1982～1984年间,农业生产活动对土壤养分平衡带来了极大的影响,平均每公顷损失22kg的氮素、2.6[9]kg的磷以及15kg的钾,个别国家的情况更加严重,使得土壤养分日渐衰竭。而且随着耕作制度、肥料(包括化肥与有机肥)的施用、农田管理等农业生产经营方式的改变,土壤[10]有机质的含量也会发生很大的变化。其次,土地利用与

7、土地覆盖的变化还导致土壤的理化性质发生了很大的改变,在农业生产中随着机械化程度的不断提高、化肥施用量的不断加大,使得土壤板结现象日趋严重,土壤的酸性日趋增强,在Rothamsted进行的142年历史的ParkGrass实验中发现土壤pH值的最高值达到了3.7,土壤酸性的增强使得土壤的性质发生了很大的改变。[11]此外,农业活动还使得土壤可蚀性增强,土壤侵蚀加剧。发生在20世纪30年代的美国大平原地