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