报告主要针对20世纪后期以来，中国社会经济持续发展导致土地利用空间格局变化，进而影响陆地生态系统服务功能变化的系列科学问题，借鉴国际GLP（全球土地变化科学计划）和MA（联合国新千年生态系统评估）提出的概念框架，发展星地一体化的地球信息科学方法，力求掌握中国土地利用变化（LUCC）的时空特征，揭示土地利用变化对陆地生态系统气候调节、土壤保护、粮食供给等重要服务功能的影响。

刘纪远研究员	邬建国教授

 

报告首先关注国际GLP计划、全球土地变化现象与原因、生态系统服务和地球系统功能变化以及土地系统可持续利用的综合集成分析与建模等研究热点问题，同时也关注MA提出的支持、供给、调节和文化四种生态系统功能和人类福祉（Human Well-being）之间的关系。在此基础上，刘纪远研究员围绕以下四个科学问题展开报告：

l 工业化时代以来，中国与全球LUCC变化时空过程基本规律是什么？全球变化与人类活动如何驱动这一宏观过程？

l LUCC和全球气候变化对生态系统结构功能在过去和未来产生什么影响？

l LUCC导致生态系统服务功能退化机理是什么？人类如何通过自身行为调整实现对生态系统地保护和修复？

l 如何集成和发展陆地系统探测与模拟研究的技术手段，实现多学科交叉，进而发展陆地系统变化研究的方法体系？

报告会现场

 

在分析近期LUCC过程的时空特征与成因时，刘纪远研究员及其团队从上世纪90年代开始，每隔5年更新一期全国土地利用数据，其数据精度高于90%。构建土地利用动态指数研究土地利用变化速率的区域差异。研究发现我国农田分布总体上呈现“东减西增，南减北增”的空间格局，城镇分布上呈现以东部为核心向西部蔓延的发展趋势。

在分析LUCC对陆地生态系统气候调节服务的影响研究中，刘纪远研究员及其团队不但关注温室气体排放，更加关注LUCC在影响生态系统过程后对区域气候的反馈。通过研究反照率、粗糙度、土壤水分、人为来源热释放、陆面长波发射率、蒸散等地球物理参数和碳氮等地球化学参数地变化，对比我国东北、华北、西北干旱半干旱地区、长江中下游等多个地区内造林、退耕还林还草等生态工程对气候反馈作用地模拟，发现在水热条件充分的南方地区造林使得净辐射增加以及潜热更大幅度增加引起降温作用，干旱地区造林由于较少的蒸散作用反而引起增温；在南方地区开垦农田导致局地增温，而在西北地区开垦农田导致局地降温；城市化产生局地增温作用。

在分析LUCC对陆地生态系统土壤保护服务的影响研究中，通过修正通用土壤流失方程RUSLE方程，将土地利用、降雨侵蚀力视为动态因子，构建动态数据集，计算现实水土流失量与极度退化潜在水土流失量之间的比率，得到生态系统水土保持服务功能保有率。研究结果表明在黄土高原区，水土保持服务呈现上升趋势且特别体现在还草地区，服务增幅高于还林工程带来的增幅。对防风固沙服务的研究表明，在我国整个风蚀区服务量有所下降，但防风固沙服务功能保有率的上升趋势说明服务功能略有增加，服务功能地下降主要源自气候波动。

在分析LUCC对粮食供给服务的影响研究中，发现我国北方耕地面积增加，南方减少，新增耕地来自林地、草地和部分荒地，农田生态系统重心北移。研究进一步应用GLO-PEM模型和VPM模型模拟农田系统净初级生产力进而折算至粮食产量，发现我国南方耕地光温水热较好，其1亩地生产能力需1.89亩北方耕地补偿，在城市周边耕地更是需要2.17亩，出现农田“占优补劣”现象，威胁了国家粮食安全和人类福祉，使得农田生态系统整体脆弱性增加。

最后，刘纪远研究员就区域气候模式与LUCC的耦合方法，农田生产潜力如何核算，如何通过LUCC调节雾霾天气等当前研究的热点问题与我校师生进行了热烈的讨论。

地表过程与资源生态国家重点实验室