項目名稱： 中國當(dāng)代土地利用變化及其對生態(tài)地理過程的影響

推薦單位： 中國科協(xié)

項目簡介： 1、科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域：資源環(huán)境科學(xué)研究

2、主要研究內(nèi)容：發(fā)展土地利用/土地覆被變化(LUCC)和生態(tài)地理過程研究的地理信息科學(xué)方法，解決土地利用及生態(tài)地理過程研究所需時空信息獲取、信息融合和模型模擬問題；研究二十世紀(jì)八十年代以來中國土地利用時空變化過程、模式與驅(qū)動機(jī)制，以動態(tài)區(qū)劃揭示中國LUCC的時空模式，提煉并發(fā)展LUCC變化的驅(qū)動鏈模式；發(fā)展LUCC宏觀生態(tài)效應(yīng)研究框架，揭示全球氣候變化背景下中國LUCC對生態(tài)地理過程的影響。

3、科學(xué)價值：

（1）發(fā)展LUCC信息學(xué)的方法體系，構(gòu)建中國LUCC研究信息平臺。該研究成果全面解決了困擾LUCC動力學(xué)研究的大尺度和高精度時空信息連續(xù)獲取問題，土地利用分類精度大為提高，多源數(shù)據(jù)融合得以實現(xiàn)，為地理學(xué)和宏觀生態(tài)學(xué)的集成研究提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和方法論，使陸氣相互作用和陸地生物地球化學(xué)循環(huán)的模擬精度大為提高。

（2）研究提出并完成了中國土地利用動態(tài)區(qū)劃體系，揭示其時空變化過程與形成機(jī)制，創(chuàng)立土地利用動態(tài)度定量分析模型和"中國土地利用動態(tài)區(qū)劃"方法，顯著提高了LUCC驅(qū)動機(jī)制研究的時空針對性。在此基礎(chǔ)上提煉并發(fā)展了LUCC驅(qū)動鏈模式。該成果是揭示地理過程空間分異規(guī)律的成功范例，推動了全球環(huán)境變化人文驅(qū)動因素研究的發(fā)展。

（3）發(fā)展了LUCC宏觀生態(tài)效應(yīng)研究框架，揭示了LUCC和氣候變化雙重驅(qū)動下我國西部生態(tài)系統(tǒng)的狀況和未來趨勢，探討了LUCC對中國生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和陸地碳循環(huán)的影響，推動了中外科學(xué)家對我國LUCC宏觀生態(tài)效應(yīng)研究的深入開展，取得了對中國當(dāng)代LUCC及其宏觀生態(tài)效應(yīng)科學(xué)規(guī)律及形成機(jī)理的相對完整科學(xué)認(rèn)識。研究成果豐富了國際LUCC及其宏觀生態(tài)效應(yīng)定量分析的理論、技術(shù)與實踐。

4、同行引用評價情況：SCI他引359次，其中：國際權(quán)威期刊他引173次；CSCD引用1792次。

主要發(fā)現(xiàn)點： 1、核心發(fā)現(xiàn)點

（1）提出并完成了中國土地利用動態(tài)區(qū)劃體系，揭示其時空變化過程與形成機(jī)制。以全國LUCC動態(tài)信息為基礎(chǔ)，創(chuàng)立土地利用動態(tài)度定量分析模型，提煉出13個一級區(qū)劃單元及74個二級單元的"中國土地利用動態(tài)區(qū)劃"，揭示了在90年代每一個5年時間段內(nèi)一級單元內(nèi)各土地利用類型的轉(zhuǎn)類，以及二級單元消長的規(guī)律。在"中國土地利用動態(tài)區(qū)劃"的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了中國土地利用動態(tài)區(qū)劃中邊界推移、區(qū)劃單元消長與單元特征變化等區(qū)劃結(jié)果的變化過程，以及土地利用變化過程的區(qū)域格局兩者之間的耦合規(guī)律，揭示了中國現(xiàn)代LUCC的復(fù)雜時空過程（自然地理學(xué)，代表作1、3）。

（2）在全國LUCC信息系統(tǒng)中開展當(dāng)代中國耕地與城市土地利用時空過程模式研究，揭示其時空變化規(guī)律。其中：東部城市化、西北開墾與撂荒交錯并存以及農(nóng)牧交錯帶草地開墾導(dǎo)致耕地南減北增、沃減薄增；城市擴(kuò)展東先西后、大城市早于小城鎮(zhèn)，并有多種空間擴(kuò)展模式（自然地理學(xué)，代表作2、4）。

（3）揭示了LUCC和氣候變化雙重驅(qū)動下我國西部生態(tài)系統(tǒng)的退化狀況和未來趨勢。指出，過去30年，西部各類生態(tài)系統(tǒng)均存在不同程度的退化，其中永久冰雪面積持續(xù)減少和荒漠面積增加嚴(yán)重威脅綠洲生態(tài)系統(tǒng)；生物氣候帶北移和抬高導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)多樣性呈增加趨勢；貴州大部、陜甘南部等地區(qū)生態(tài)承載能力和承載壓力矛盾突出。未來50－100年，生態(tài)系統(tǒng)多樣性和林地覆蓋率會有較大增加，各類生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力提高，碳匯作用加強(qiáng)；大城市周邊、黔陜甘寧等地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)承載能力和承載壓力矛盾進(jìn)一步突出（自然地理學(xué)，代表作6）。

（4）定量模擬發(fā)現(xiàn)1960年以來中國陸地生態(tài)系統(tǒng)空間格局的變化規(guī)律，包括：永凍生態(tài)系統(tǒng)和有刺亞熱帶林地的面積持續(xù)減少，高山干旱苔原和冷溫帶灌叢面積分別以1.31%和0.34%的年增長率持續(xù)增加；亞熱帶和寒溫帶森林每年平均分別以44.5、30.2和24.4公里的幅度發(fā)生空間位移（自然地理學(xué)，代表作9）。

（5）定量分析發(fā)現(xiàn)1960-1980年期間LUCC導(dǎo)致中國陸地土壤有機(jī)碳儲量凈損失，不同區(qū)域土壤碳儲量變化格局差異顯著（自然地理學(xué)，代表作10）。

2、支持上述發(fā)現(xiàn)點的核心方法發(fā)展

（1）國際上首次提出并實現(xiàn)：土地利用與生態(tài)背景組合遙感分類系統(tǒng)，航天雷達(dá)和多光譜遙感數(shù)據(jù)融合的LUCC分類新方法，基于地理區(qū)劃的地學(xué)/光譜參數(shù)多維遙感自動分類的LUCC信息提取方法，以多源數(shù)據(jù)融合為目標(biāo)的"結(jié)構(gòu)性柵格數(shù)據(jù)基準(zhǔn)"，土地利用動態(tài)度模型，遙感/GIS一體化全數(shù)字LUCC更新技術(shù)系統(tǒng)等，形成了中國LUCC信息學(xué)的核心方法體系（地圖學(xué)，代表作5）。

（2）建立和發(fā)展了高精度曲面建模方法、高精度曲面建模的多重網(wǎng)格法、曲面建模的格點生成法、環(huán)境變化探測模型、生態(tài)閾值模型、多尺度生態(tài)多樣性模型和斑塊連通性模型（地圖學(xué)，代表作7、8）。

主要完成人： 劉紀(jì)遠(yuǎn)

全面負(fù)責(zé)項目設(shè)計，主持、實施并參加項目全過程，主要專著和論文撰寫。設(shè)計"土地利用與生態(tài)背景組合分類系統(tǒng)"和技術(shù)路線，提出并首次完成中國當(dāng)代土地利用時空信息平臺，首次提出了LUCC 研究中"格局的變化過程和變化過程的格局"的理論，創(chuàng)建了中國LUCC 動態(tài)區(qū)劃體系,創(chuàng)建并發(fā)展了"以LUCC 信息平臺為核心，整合地面生態(tài)聯(lián)網(wǎng)觀測和遙感生態(tài)參數(shù)反演信息，經(jīng)尺度轉(zhuǎn)換和相互驗證實現(xiàn)集成研究"的LUCC 宏觀生態(tài)效應(yīng)研究框架；對LUCC 和氣候變化雙重驅(qū)動下中國生態(tài)地理環(huán)境的基本狀況和未來趨勢進(jìn)行了分析。本人對推薦書《主要發(fā)現(xiàn)點》核心發(fā)現(xiàn)點第1、2、3、4發(fā)現(xiàn)點和核心方法第1支持點做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，本人在該項研究中的工作量占本人工作量的60%。

岳天祥

實施并參加項目主要過程，撰寫了重要科學(xué)論文和專著。建立和發(fā)展了高精度曲面建模方法，解決自二十世紀(jì)六十年代后期以來困擾土地利用變化模擬的誤差問題；發(fā)展了高精度曲面建模的多重網(wǎng)格法，解決了多分辨率數(shù)據(jù)融合問題；發(fā)展了曲面建模的格點生成方法，解決了多尺度問題和跨尺度問題；建立了環(huán)境變化探測模型、生態(tài)閾值模型、多尺度生態(tài)多樣性模型和斑塊連通性模型，為土地利用變化及其對生態(tài)地理環(huán)境影響的模擬研究奠定了模型基礎(chǔ)。本人對推薦書《主要發(fā)現(xiàn)點》核心發(fā)現(xiàn)點第3、4發(fā)現(xiàn)點和核心方法第2支持點做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，本人在該項研究中的工作量占本人工作量的60%。

王紹強(qiáng)

實施并參加項目主要過程，撰寫了重要科學(xué)論文。首次詳細(xì)分析了中國陸地土壤有機(jī)碳庫的蓄積量和空間格局；在景觀尺度上精確估算土地利用變化--生態(tài)恢復(fù)（植樹造林）對陸地碳匯的貢獻(xiàn)，深入探討了1960s-1980s 土地利用變化和20世紀(jì)90年代土壤侵蝕對中國陸地土壤有機(jī)碳庫的影響；改進(jìn)了土地利用變化對陸地碳儲量影響的薄記法；模擬了1901-2001年土地利用變化對中國森林碳匯源時空格局的影響。本人對推薦書《主要發(fā)現(xiàn)點》核心發(fā)現(xiàn)點第5發(fā)現(xiàn)點做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，本人在該項研究中的工作量占本人工作量的60%。

李秀彬

實施并參加項目主要過程，撰寫了重要科學(xué)論文，參加撰寫了科學(xué)專著，是《中國西部生態(tài)系統(tǒng)評估》副主編之一。對九十年代中國土地利用變化的分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)耕地減少而劣質(zhì)耕地增加的現(xiàn)象，指出了當(dāng)時政府土地管理部門推行的行政區(qū)"耕地總量平衡"政策存在的嚴(yán)峻問題；開辟了土地集約度變化的系統(tǒng)研究，定義了測度土地集約度的實物形態(tài)指標(biāo)和價值形態(tài)指標(biāo)。根據(jù)用地類型轉(zhuǎn)移和集約度變化兩類土地利用變化，評估中國糧食安全前景；對華北和西南地區(qū)若干流域土地覆被變化的水文水資源效應(yīng)研究，發(fā)現(xiàn)了土地覆被變化對水文過程的影響規(guī)律。本人對推薦書《主要發(fā)現(xiàn)點》核心發(fā)現(xiàn)點第4發(fā)現(xiàn)點做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，本人在該項研究中的工作量占本人工作量的60%。