（土壤学专业论文）区域可持续土地利用的系统分析与评价.pdf

中文摘要 中文摘要 可持续发展理念的建立及深化为可持续土地利用研究提出了新的命题。近年来，学者们 从不同的时空尺度对可持续士地利用的概念及相关的理论与方法进行了全方位的探讨。指标 体系的构建和不同评价方法的应用成为其中的研究重点。而可持续土地利用系统的因素众 多，系统外环境因素复杂的特征，需要在充分的理论综合、实践总结等方面进行创造性的探 索，尤其是可持续土地利用的相关理论研究。本文就是由此出发，在借鉴国内外大量研究成 果的基础上，从理论基础的建立、指标体系的设计及评价方法的应用等方面，去探寻人类活 动的理性规则，土地利用轨迹的时空耦合以及人类对土地利用系统的调控等，并将其应用于 黄淮海四个县域的实证研究中。 、， i 、土地利用系统是由自然一经济一社会要素耦合而成的复杂巨系统，无论自然生态系 统还是社会经济系统，均有其自身的运行机制和规律。要进行可持续土地利用研究，就应该 全面地揭示各系统的运行规律以及它们之间的关系。基于此，本文提出了以地域分异规律、 生态经济理论作为可持续土地利用研究的主要学科理论基础；以可持续发展理论作为主要的 思想理论基础；以系统理论作为可持续土地利用研究的基础理论。其中，系统理论是本文理 论部分的研究重点。系统理论尤其是复杂系统理论与方法的引入，为本文提供了科学依据。 2 、在对国内外有关可持续土地利用评价指标体系的研究成果进行系统综述和评价的基 础上，依据复杂系统评价指标体系结构、构建原则与方法，并结合可持续土地利用指标体系 的内容和特点，采用分析法将可持续土地利用目标划分成四个子系统，然后逐步细分形成要 素层和因子层功能模块，初步建立了县域可持续土地利用评价的递阶结构指标体系，力求使 该指标体系既能深刻反映县域可持续土地利用的内涵，又具有系统性、完备性和可操作性。 并提出了其中部分指标的计算方法。 3 、基于已有的指标体系框架，结合己获取的黄淮海四个县域的数据资料，从时间序列 上测度了四个县域某些影响可持续土地利用的单项指标的发展趋势；从空间分布上判定了其 在不同县域的分异状况。 4 、 以复杂系统评价理论与方法为指导。在对可持续土地利用系统进行分析的基础上， 运用距离函数模型对黄淮海同一时段不同县域土地利用的可持续性进行了对比评价，揭示了 各县域在土地资源利用方面的相对优势与不足；运用主成分分析法刻画了同一县域不同时段 土地利用子系统的运行轨迹，在此基础上对各子系统之间的协调发展程度进行了科学的判定 中文摘要 结果表明：1 9 8 0 1 9 9 9 年期i 司，各县域的土地利用综合水平在波动中呈现持续上升趋势，除 睢宁县的资源、经济、社会、环境子系统之间为不协调状态，其余二个县域四个子系统之间 均被界定为可持续发展；最后运用模糊综合评判法对县域土地利用的可待续状态进行综合评 价。结果表明：黄淮海四个县域土地利用总体状况不佳。四个县域中，除禹城土地利用系统 处于可持续状况以外，其它三个县域均处于不持续状态? 关键词：可持续土地利用 系统分析；系统评价；黄淮海平原 英文摘要 a b s t r a c t t h ee s t a b l i s h m e n ta n de v o l u t i o no ft h ei d e a lo fs t a i n a b l ed e v e l o p m e n tp u tf o r w a r dan e w p r o p o s i t i o n f o rs u s t a i n a b l el a n du s e s t u d y a r e ai nr e c e n ty e a r s ，s o m es c h o l a r sd i s c u s st h e c o n c e p t i o n ，c o r r e l a t i v et h e o r i e sa n dm e t h o d so fs u s t a i n a b l el a n du s ef r o md i f f e r e n ts p a c e - t i m e s c a l e m a i n l yf o c u so ne s t a b l i s h i n gt h ei n d i c a t o r sf r a m e w o r ka n da p p l y i n gt h ed i f f e r e n te v a l u a t i o n m e t h o d sw ek n o w , l a n du s es y s t e mi sm a d eu po fal o to fi n g r e d i e n t s ；a l s ot h ee n v i r o n m e n t f a c t o r so u t s i d el a n du s es y s t e m sb o u n d a r ya r e c o m p l i c a t e d t h e r e f o r e ，s y n t h e s i z i n g d i f f e r e n t t h e o r i e s ，s u m m a r i z i n gt h ep r a c t i c ea n db u i l d i n gt h ei n d i c a t o r sf r a m e w o r ka r e n e e d e du r g e n t l y , e s p e c i a l l y t h es u s t a i n a b l el a n du s et h e o r i e s w h e r e a s ，b a s e do nt h ea b u n d a n to u t c o m eo n s u s t a i n a b l el a n du s ef r o ma b r o a da n dd o m e s t i c t h ed i s s e r t a t i o nt r i e sh a r dt om o u s eo u tt h e h u m a n sr a t i o n a lr u l e s ，t h es p a c e t i m ec o u p l i n go fl a n du s ea n dt h ec o n t r o lm o d e st ol a n du s e s y s t e ma n ds oo n f i n a l l y , t h ea u t h o ra p p l yt h eo u t c o m e st ot h ef o u rc o u n t i e si nh u a n g h u a i - h a l p l a i n f i r s t ，l a n d u s e s y s t e m i s c o m p o s e d o fn a t u r a l ，e c o n o m i ca n ds o c i a l f a c t o r s ，i t sa c o m p l i c a t e dt r e m e n d o u ss y s t e m w h e t h e re c o l o g i c a ls y s t e mo rs o c i a l e c o n o m i cs y s t e m ，t h e r e e x i t st h el a w sa n dm e c h a n i s mo ft h e i ro w n s u n v e i l i n gt h er u n - l a w so fe a c hs u b s y s t e ma n dt h e c o r r e l a t i o no fa l ls u b s y s t e mi sr e q u i r e d b a s e do n t h i s ，t h et h e s i sp u tf o r w a r dt h er e g i o nd i v e r s i t y l a w sw h i c ha c t i n ga ss u b j e c tt h e o r yb a s i so fs u s t a i n a b l el a n du s ea n d s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t t h e o r yw h i c h i st h ei d e o l o g yb a s e a tt h es a m et i m e ，b e i n gt h eb a s a lt h e o r y , s y s t e mt h e o r yi st h e e m p h a s i so f t h es t u d y t h ee s t a b l i s h m e n t o fs y s t e m t h e o r yp r o v i d e t h es c i e n t i f i c f o u n d a t i o n f o r t h e t h e s i s s e c o n d l y b a s e do nt h er e s e a r c ho u t c o m e so ns u s t a i n a b l el a n du s ee v a l u a t i o ni n d i c a t o r s f r a m e w o r k sf r o ma b r o a da n d d o m e s t i c ，a c c o r d i n g t ot h et h ec o m p l i c a t e d s y s t e mt h e o r yc o n c e r n i n g t h es t r u c t u r eo fi n d i c a t o r s f r a m e w o r k ，p r i n c i p l e sa n dm e t h o d so nh o wt ob u i l dt h ei n d i c a t o r s s y s t e m ，c o m b i n i n gt h ec o n t e n ta n dc h a r a c t e r i s t i co ft h ei n d i c a t o r sf o rs u s t a i n a b l el a n du s e ，t h e s t u d yb r e a kd o w nt h es u s t a i n a b l el a n d u s et a r g e t si n t of o u r a s p e c t s ，t h e nt h es u b d i v i s i o nw a s c a r r i e do u t ，t h ei n d i c a t o r sf r a m e w o r k sf o r mi t se l e m e n ta n di n d i c a t o rw h i c hc a nb ee x p r e s s e d q u a n t m c a t i o n a l l ys o ，t h ee l e m e n t a r yi n d i c a t o r sf r a m e w o r ki sf o r m e d t h i r d l y , b a s e do nt h ei n d i c a t o r s f r a m e w o r kw h i c h b e i n gb u i l tu p ，c o m b i n i n g t h ed a t e 英文摘要 i n f o r m a t i o nf r o mf o u rc o u n t i e si nh u a n g - h u a i - h a ip l a i n ，t h es t u d ym e a s u r et h ed e v e o p m e n tt r e n d a n dv a r i a n c eo fs o m ei n d i c a t o rf r o mt i m ea n ds p a c es c a l er e s p e c t i v e l y f o u r t h l y ，s t e e r i n gb yt h et h e o r ya n d m e t h o do fc o m p l i c a t e ds y s t e me v a l u a t i o nt h e o r ya n d b a s e do nt h ea n a l y s i so nr e g i o n a ll a n du s es y s t e m ，t h i sp a p e rf i r s t l ye s t a b l i s h e sa ni n d e xs y s t e m b e i n gf i n i n g f o rs p a t i a ld i f f e r e n t i ae v a l u a t i o no fh u a n g h u a i - h a lp l a i n ，t h e na p p l i e s d i s t a n c e f u n c t i o nm e t h o dt oc o n d u c tq u a n t i f i c a t i o n a l e v a l u a t i o no nt h es t a t eo fe a c hc o u n t y sl a n du s e s y s t e m ；a n di tf i n a l l y i d e n t i f i e st h em a j o rs u p e r i o r i t ya n dd e f i c i e n c yo fe a c hc o u n t yd u r i n gt h e c o u p eo fl a n du s ei nl i g h tw i t ht h ee v a l u a t i o nr e s u l t t h e nt h ep a p e ra n a l y z e st h er e g i o n a ls u s t a i n a b l el a n du s es t a t ef r o mt w oa s p e c t sa sf o l l o w s ： f i r s f i y b yu s i n gp c a ，t h er e s e a r c h i d e n t i f i e st h el a n du s el e v e ld u r i n g1 9 8 0 1 9 9 9 ，d e p i c tt h e d e v e l o p m e n t t r a c ko fl a n d u s e s y s t e m n a m e l y , t e n d e n c ye v a l u a t i o n ；s e c o n d l y , c o o r d i n a t e f u n c t i o ni su s e dt or e f l e c tt h e c o o r d i n a t ed e g r e eo fs u b s y s t e m s ，v i zh a r m o n ye v a l u a t i o nt h e c o n c l u s i o n sa r ed r a w na sf o l l o w s ：d u r i n g1 9 8 0 1 9 9 9 ，t h o u g ht h e r e e x i s t ss o m ef l u c t u a t i o n ，t h e l a n du s el e v e lo ff o u rc o u n t i e si sa s c e n dc o n s t a n t l y ；s u i n i n gc o u n t y s f o u rs u b s y s t e mi sn o t c o o r d i n a t i v e t h ef o u rs u b s y s t e mo f t h eo t h e rt h r e ec o u n t i e si sb a s i c a l l yc o o r d i n a t i v ei nt h i sp e r i o d f i n a l l y , t h es t u d ya p p l yf u z z ys y n t h e t i c a l e v a l u a t i o nm e t h o d t ot h e r e g i o n a l l a n du s e s y s t e m ss u s t a i n a b i l i t y t h ec o n c l u s i o ni n d i c a t et h a tt h el a n d u s es t a t eo ff o u rc o u n t r i e si sn o ti n g o o dc o n d i t i o na saw h o l e e x c e p t f o ry u c h e n g ，t h el a n du s es y s t e mo f t h eo t h e rt h r e ec o u n t r i e si s n o ts t u s t a i n a b l e k e yw o r d s ：s u s t a i n a b l el a n du s e ；s y s t e m ；s y s t e ma n a l y s i s ；s y s t e me v a l u a t i o n ；h u a n g - h u a i h a i p i n & 博士论文：区域可持续土地利用的系统分析与评价 第一章绪论 1 1 立题背景及研究意义 1 1 1 可持续理念的建立 自布伦特兰的报告发表后，可持续性概念日渐普及，紧随其后的便是可持续发展和可 持续农业的兴起。尽管目前对可持续发展的精确定义和内涵还缺乏统一的认识，近年来无 论是在城市可持续管理，还是农作系统的可持续利用等方面，可持续发展都已成为人们关 注的焦点。其中包括从区域到国家不同级别的可持续发展战略和规划( d a nr i g b y , d a v i d h o w l e t ta n dp h i lw o o d h o u s e ，2 0 0 0 ) 。可以说，可持续发展作为人类社会的行为准则，已 在全球范围内达到共识。 中国的自然条件和地理特点，构成了中国生态环境先天脆弱性的基础，已对区域的发 展产生胁迫：同时，我国的区域开发历史漫长，越接近现代，人类活动规模和强度越大， 呈现出明显的非线性增长，对本己脆弱的生态环境带来了附加的压力( 中国可持续发展战 略报告，2 0 0 0 ) 。因此，走可持续发展的道路，对中国既是机遇，又是挑战。 土地，作为人类的基本生存环境，其利用是否合理、可持续，直接关系到人类文明的 延续。因此，可持续发展理念的建立及深化便为土地利用的可持续性研究提出了新的命题。 可持续土地利用管理已成为中国2 l 世纪议程可持续发展目标的重要内容。可持续土地 利用、自然资源保护、可持续农业发展也成为世界银行农村投资项目“从视觉到行动”的 主要目标。 我国的土地资源不仅数量有限，而且质量脆弱，由于种种自然因素和人为因素的交互 作用，造成了耕地面积的锐减、土地有效利用程度低下以及土地质量的普遍退化等问题。 加之我国土地资源的后备潜力不足，人地关系的未来趋势的确是不容乐观。因此，走可持 续土地利用之路，已是势在必行。 土地利用充分蕴含着人类活动的实践映象，可持续土地利用研究就是由此出发，去探 寻人类活动的理性规则，土地利用轨迹的时空耦合，人类对土地利用系统的调控等，最终 达到土地利用系统的良性循环，促进区域、国家、全球社会经济的健康发展。因此，土地 资源可持续利用研究可谓意义重大。 1 1 2 黄淮海平原区域可持续土地利用研究需要 可持续地利用的实践，必然要落实到具体的区域，即所谓的“着眼于全球，着手 丁- 区域”。这既是可持续发展研究的主体，也是可持续土地利用研究的重点。区域作为具有 2 第一章绪论 地域分异性和层次性的以人为主体的复杂系统，除了具有地理空间上一般和特殊的物种多 样性、气候适宜性、生态环境的自组织可调节性外，更重要的是具有行政上的综合调控职 能，因而行政功能区划也就成为中等比例尺下可持续土地利用研究的基本组织单元。尤其 是作为城乡结合部，以农业和农村社会经济的发展为主体，既从事三大产业的经济再生产， 义兼蓄社会、文教卫等领域再发展的县域，其包含的因素纷繁，层次众多，结构复杂，功 能多样，而且内外联系广泛，动态变擐和不确定因素大量存在，各种矛盾错综交汇，自然 成为可持续发展和可持续土地利用研究的基础。而我国区域差异大的特点也决定了必须深 入地进行区域性案例研究，才能建立符合国情的可持续土地利用管理模式。具体到黄淮海 平原，根据区域发展的特点和差异程度，本文选择了具有代表住的四个县域进行研究。 县域尺度水平上的可持续土地利用研究，应着重从农田生态、农村土地利用系统和县 级七地利用过程中自然、社会、经济的和谐发展三个层面，系统地探讨物质循环和能量供 需机理，农村土地利用系统随人i s i 和经济增长演化的特征、规律，以及县域可持续土地利 用的调控途径和相关的理论与方法、评价体系( 毛志锋，2 0 0 0 ) 。但目前，有关县域可持续 土地利用系统的研究大多集中于农田生态层面，县级地利用过程中自然、社会、经济和 谐发展层面的研究尚属空白或比较离散。究其根源，一是县域可持续土地利用的内涵界定、 理论研究和观念转变需要一个探索和适应的过程；二是由于县域系统内在关系复杂，度量 单位不同。因此，探索适合县域可持续土地利用研究的理论与方法显得极其重要和迫切。 黄淮海平原是我国最大的平原，在全国农业生产中占有举足轻重的地位。从“六五” 开始，国家就将黄淮海平原的区域治理列入了国家科技攻关计划，历经四个五年计划，区 域发展取得了显著成就。尤其是“九五”科技攻关将区域可持续发展作为研究主题，在土 地可持续利用方面做了很多有益的探讨，其内容主要包括：一是从区域大尺度上对黄淮海 近5 0 年的土地生产力可持续性的研究，二是以统计资料为依据，对黄淮海平原耕地资源利 用现状的可持续性评价。但在县域可持续土地利用指标体系建设、区域可持续土地利用的 中观评价( 包括区域可持续土地利用的横向评价、纵向评价、协调性评价、状态评价等) 方面，探讨不足。本文尝试在前人研究的基础上，将系统理论尤其是复杂系统理论与方法 应用于县域可持续土地利用研究中，对黄淮海县域可持续土地利用进行分析与评价，为黄 淮海区域的可持续发展略尽绵薄之力。 1 2 国内外研究进展 可持续土地利用研究是可持续发展思想在土地科学领域的延伸。自1 9 9 2 年新德里“国 际土地可持续利用系统研讨会”正式确定了可持续士地利用的思想后，有关可持续土地利 用的内涵、理论以及方法探讨便广泛开展起来。目前，国内外可持续土地利用的研究者普 遍认为，可持续土地利用是一种科学的资源利用思想，其目标包含了自然、社会、经济要 博士论文：区域可持续土地利用的系统分析与评价 素。就其研究内容动态而言，主要有以下儿方面。 121 国外可持续土地利用研究进展 ( 1 ) 土地利用的自然、社会、经济可持续性研究 最初的可持续土地利用研究大多侧重于十地的自然属性，多数土地评价研究集中在地 的理论生产潜力、评价土地资源的限制性等方面( 谢俊奇，1 9 9 9 ) 。例如最初的土地生产潜 力评价主要着重于评价土壤、地形和气候，识别自然限制因素及补救措施。随后，f a o 土 地评价纲要指出不同利用方式的土地生产潜力主要依赖于自然和社会经济条件。由于自然 条件相对稳定，而社会经济条件随时空易变，因此产生了两阶段评价法，即在土地资源的生 理分析完成后进行社会经济评价。自将“2 l 世纪议程”第1 0 章的内容作为各国约定的义务后， f a o 发展了一种将土地利用的自然、社会经济和制度及公众的积极参与相综合的新方法。 a n d r e ak u t t e r ，f r e d d y n a c h t e r g a e l e 和w i l l y h v e r h e y e 等将这种新方法应用于利昂，并提 出土壤并不是制约土地生产的唯因素，合理的规划则有利于土地条件的改善。 随着可持续土地利用与管理问题的不断深化，可持续土地利用系统分析理论、方法的研 究在世界范围内展开，为土地利用的自然、社会、经济可持续研究提供了科学的理论与方法。 荷兰学者于1 9 9 4 年开始在印度尼西亚进行土地利用系统及土地可持续利用方案决策的综合 研究，而且开始重视社会经济因素对土地生产力及土地可持续利用的影响。如，瓦格宁根大 学提出了“可持续土地利用开发”( u s t e d ) 的土地利用方案定量分析方法体系。u s t e d 方 法试图把g i s 、土地生产力定量模拟模型、专家知识、农作系统分析与线性规划模型有机地 结合在一起，建立定量化的土地利用系统分析方法体系，对区域土地利用系统可持续性和各 层次( 区域、农场) 可持续性的相互关系进行定量分析，提出了土地可持续利用方案及对策 ( 宇振荣，邱建军，1 9 9 8 ) ；p a u lmd r i e s s e n 将复杂系统进行简化，假设一些限制性因素能 通过合理的管理活动得到克服，利用地理信息系统的强大功能，从点到面分析了假设条件下 系统的理论生产力与现实生产力的差值，并将这一方法应用于中国与津巴布韦联合项目中： n v a nd u i v e n b o o d e n 应用多尺度变量法从农业生态区、社区、村庄和农户四个尺度对西非 部分国家的农作系统进行了定量化研究，该研究充分重视社会经济因素对农作系统的作用， 旨在探索成功的资源管理模式，既满足不断变化的人类需求，又不会引起环境和自然资源的 破坏，从而实现区域的可持续发展( n v a l ld u n e n b o o ( 1 e n ，1 9 9 8 ) ；s g a m e d a , j d u m a n s k i 和 da c t o n 采用可持续土地管理评价纲要方法研究了加拿大西部区域主要农作系统的环境、经 济和社会可持续性，并建立了可持续土地管理的农田尺度指标体系；k n r t m 等考虑了农业 生态和社会经济因子之间的相互作用，运用系统分析的方法则建立了一系列可持续土地利用 框架，所建立的农户模型用来保证在一个社会经济要求与生理要求相适应的水平上可持续性 问题具有可操作性：数量模型用来计算同一水平下因自然条件和人类活动导致的土地质量的 4 第一章绪论 变化( 唐华俊，陈佑启，2 0 0 0 ) 。 ( 2 ) 可持续土地利用的概念及相关理论研究 可持续土地利用建立在可持续发展的概念基础之上。但是，就可持续土地利用及其管 理的具体概念，直到目前仍未达到共识。事实上，在f a 0 1 9 9 3 年发表可持续土地管理评 价大纲明确可持续土地利用这一概念之前，有关可持续土地利用及其管理概念的讨论就已 经在士地学科领域广泛开展起来。研究者们从多种角度对此概念进行了描述。 美国y o n g ( 1 9 8 9 ) 给出了可持续土地利用的定义：“获得高的收获产量，并保持土地赖 以生产的资源，从而维持允许的生产力”的土地利用。可见，这一概念的提出是针对农业用 地而言的，并强调土地的生产功能：h a r t s a n d s ( 1 9 9 i ) 从系统科学的角度指出，可持续 土地利用就是利用自然和社会经济资源生产现今社会经济环境价值超过商品性投入的产品 的同时，能够维持将来的土地生产力及自然资源环境。不难看出，这一概念体现了土地资源 的生产性和保护性功能，并初步表达了资源分配的代际公平的理念。 1 9 9 1 年在泰国举办了“发展中国家可持续土地管理评价”讨论会，该组织倡导建立一 个以土壤科学为研究重心的国际社会性组织来发展完善与可持续土地管理相关的概念，拟建 检测、评价可持续土地利用系统发展的程序：1 9 9 3 年在加拿大举办了“2 l 世纪可持续土地 管理”讨论会，强调建立可持续土地管理指标体系来进行土地资源的监测和评价，并提出了 可持续土地利用管理的五大原则，其目的在于使社会经济原则与环境问题一体化，同时满足： 维护和提高生产能力( 生产性) ，减少生产风险，提高土壤抵制退化能力，保护自然资源的 潜力，防止土壤和水资源质量的下降，经济上可行( 可行性) ，社会可接受。1 9 9 3 年发表的 可持续土地管理评价大纲中，提出这五项原则构成可持续土地管理的基本框架，评价土 地开发管理活动是否可持续必须同时考虑上述五个方面( j u l i a nd u m a n s k i 1 9 9 7 ) 。s m y t h 和 d u m a n s k i ( 1 9 9 5 ) 认为，可持续土地利用管理就是利用土地来满足人类不断变化的需求， 同时确保土地长久的社会经济和生态功能。可持续土地管理就是为了协调能为当代及子孙后 代的利益提供环境、经济和社会机会的各项目标，并维持提高土地资源的质量。h a n s h u m i ( 1 9 9 6 ) 提出，“可持续土地利用管理就是在对农业和其它用途的土地进行管理的过程中， 为达到代内和代际间的公平，使生态、社会经济和政策原则一体化而形成的技术和( 或) 规 划体系。”可见，其界定的可持续土地管理包括三个发展要素，即技术、政策和土地利用规 划。j u l i a nd u m a n s k i ( 1 9 9 7 ) 则这样表述可持续土地管理：“可持续土地管理要求农业领域 技术、政策和行为的整合，以提高经济性能同时维持自然资源质量和环境功能。”尽管对于 可持续土地管理的概念，站在不同的角度表述各异，但是有一点已经达到共识，这就是：可 持续士地利用管理具有多面性、复杂性。因此，在进行可持续土地利用系统评价时也应该是 多维度的。 ( 3 ) 土地利用土地覆蔬变化研究 博士论文：区域可持续土地利用的系统分析与评价 随着全球变化研究的深入和发展，土地非持续利用诱发的生态要素、环境组分及系统演 替日益受到各国政府和科学家的注意，科学家们越来越感到人类活动对环境变化的影响，尤 其人类的生存与发展对土地的开发利用以及引起的土地覆盖变化被认为是全球环境变化的 重要组成部分和主要原因。因此，国际地圈一生物圈计划( i g b p ) 利全球环境变化中的人 文领域计划( h d p ) 在1 9 9 5 年联合提出了“土地利用和土地覆盖变化”研究计划，使土地 利用变化研究成为目前全球变化研究的前沿和热点课题。e t 前，l u c c 的研究内容主要有以 i 卜几个方面( 史培军等，2 0 0 0 ) 。 土地利用动力学研究。土地利用动力学是一种案例比较研究方法，目的在于提高对土地 管理中的自然一社会驱动力变化的认识，从而帮助建立区域和全球土地利用变化模型。它通 过确定和分析一系列反映全球范围l u c c 动力学的区域情况，允许对整个模型进行时空调 整进而提供对气候影啊和可持续性研究的局部和区域的认识。 土地覆盖动力学研究。土地覆盖动力包括对直接观测中( 卫星影像和野外测量) 得到的 土地覆盖变化进行的区域评价和从这些观测中建立模型。它试图为与土地利用管理密切相关 的土地覆盖结果提供空间方面的确定性。 区域和全球综合模型研究。区域和全球综合模型通过改进和建立新的模型来提供预测潜 在作用或驱动力下土地利用变化的基础。它主要包括土地生产模型、土地覆盖以及环境影响 模型、土地利用分配模型、经济模型等的综合，尔后在此基础上进一步发展由人口模型以及 人类行为与法律共同综合而成的区域和全球土地利用土地覆盖模型系统。 此外，l u c c 在综合研究方面也取得一些进展。例如分析数据的可靠性和质量，提供 满足以上三项研究内容各种需要的分类结构。它也确定和建立对l u c c 研究非常重要的数 据库和测量标准；认识各种不同尺度下的l u c c 研究过程以及研究中的不同分析尺度，排 除进行l u c c 综合认识的主要障碍。该项研究试图确定指导l u c c 努力的主要规范，从而 提高三个研究重点的整体性。 ( 4 ) 可持续土地利用质量指标体系研究 在经济和社会领域及大气和水资源质量研究中，质量指标体系已普遍应用于全球、国 家及区域尺度的决策支持系统。相比而言，在进行土地资源质量评价、监控等方面，指标 的应用较少( h a n sh u m i ，1 9 9 7 ) 。可持续土地利用的集约化要求维护和提高土地资源的生 产力，粮食供应的增加应该来自于农业集约化而不是区域扩张，这就要确保土地资源质量 的不退化。土地质量指标体系( l q i s ) 的建立则有助于该问题的解决。 倡议建立l q i s 项目的最初活动始于1 9 9 4 年。1 9 9 5 年6 月世界银行、联合国环境规划 署、联合国开发计划署、f a o 共同发起，联合建立了土地质量指标体系。它为科学家、管 理者、决策者及不同领域专家之间相互交流起到了桥梁作用。该体系的建立遵循一种合理 的框架结构，它不仅提供了土地资源状态信息，而且提出了施加于土地资源的压力指标和 6 第一章绪论 社会对地资源状态的响应，即压力一状态一响度( p s r ) 框架。事实上压力状态一 响度( p s r ) 体系是由状态一响度( s r ) 发展而来，1 9 7 9 年就有人将s r 应用于生态系统。 p s r 框架被经合发组织和环境问题科学委员会及其它的组织应用到田间；欧委会的指标建 立也使川了p r s 方法，p s r 得到了广泛的接受( d a nr i g b y ，d a v i dh o w l e t ta n dp h i l w o o d h o u s e ，2 0 0 0 ) 。所谓的土地资源压力指标是指施加于土地资源上的压力并改变土地 资源的质茸和数量的人类活动；状态指示士地资源的状况，特别是随时间变化的情况：响 度指的是人类社会针对其施加于t 地资源上的压力以及土地状态和质量变化所做出的反应 ( 唐华俊，陈佑启，2 0 0 0 ) 。一般认为，这里的压力指的是负面的影响因素，但人类活动 不仅仅具有负面效应，有些活动是有益的。因此，有人对此框架进行改进，提出了驱动力 一状态一响度( d s r ) 框架。 因为十地问题本身的属性和复杂性，土地质量指标纲要建议将土地管理问题的对象定 位于农业生态区。该纲要将重点放在评价人类的干预对特定景观的影响力，而不是像过去 那样单纯强调自然条件的变化。目前，国际上己启动l q l s 相关项目。例如世界银行的l q i s 项目，旨在为热带、亚热带及温带主要农业生态带的人： 生态系统建立土地质量指标体系； 确定建立土地质量指标体系可用的数据及信息源：建立统一的土地质量指标体系成果分析、 集成与应用方法等。f a o l q i s 项目的研究内容则主要包括：土地资源状况的变化，不同 土地利用方式面积的变化，由于项目或开发活动的介入而引起的产量及其它产出量的变化 等。加拿大土壤健康项目始于8 0 年代中期，经过近1 0 年左右的实验研究，在描述土壤健 康的指标体系方面取得了进展，深化了对土壤健康机理的了解。而且某些土壤整治措施取 得了很好的效果( 冷疏影，李秀彬，1 9 9 9 ) 。 可以说，土地质量指标体系研究已成为9 0 年代土地科学研究领域的一个新的热点。 ( 5 ) 新技术在可持续土地利用研究中应用 土地利用系统是个开放的复杂巨系统，可持续土地利用研究中需要来自多学科的庞 大的信息量，常规的方法在数据的处理与分析方面已显得力不从心，这就需要能对重要的 信息进行综合集成，将知识工程、人工智能、信息技术相结合的有力工具，3 s 系统的发展 使有关土地可持续利用方面的研究发生了革命性的变化。遥感( r s ) 、地理信息系统( g i s ) 和全球卫星定位系统( g p s ) 相继引入土地利用调查、动态监测和空间数据处理等研究领 域，使得土地利用信息系统( l i s ) 的技术集成趋势更加明显。 遥感技术可广泛地用在地表特征的收集，包括裸露的土壤；数理统计技术用于在自然子 单元已被初步确定并被定性描述的基础上，定量描述景观的自然变异；线性规划和交互式多 目标规划技术提供了数量化评价不同土地利用备选方案并确定最终方案的途径；数字高程模 型( d t m ) 业已成为一种用来对景观的水分和养料输送过程以及沉淀物运动过程进行模拟的 重要手段：地理信息系统( g 1 s ) 技术已被证明在促进研究人员和土地持有人之间的交流并辅 博士论文：区域可持续土地利用的系统分析与评价 助决策上价值非凡，对g i s 技术的掌握通常会大大提高多学科课题组的效率。o l en o r t h c a s p e r s e n 和j e s p e rs t e n s t r u p 将g i s 技术应用于不同尺度的农业系统分析中，包括不同比例 尺的综合性数字地图，4 0 多类有关地形、行政、社会经济和景观数据被储存ij j g i s 数据库中 ( o l eu j o r t hc a s p e r s e na n dj e s p e rs t e n s t r u p ，1 9 9 7 ) 。p e t e rab u r r o u g h 指出，尽管地理信息 技术在数据最，处理速度或在运算法则方面还有限，但在可持续土地管理研究方面仍不失一 种重要的辅助【具。在模型研究方面，先后有许多学者提出过不同的土地利用变化趋势模型 ( p e t e ra b u r r o u g h ，1 9 9 7 ) 。g a r t u r os a n c h e za z o f e i f a 将遥感技术和地理信息系统是应用 于热带生态系统的监控中，不但能识别保护和发展的优先区域，而且能精确有效地验证土地 利用规划的有效性。此外，这些工具还可用来监测自然资源是否贬值( g a r t u r o s a n c h e z a z o f e i f a ，1 9 9 8 ) 。 1 2 2 国内可持续土地利用研究动态 ( 1 )士地生产潜力和人口承载力分析 土地生产潜力分析的重点是研究影响土地生产能力诸因素之间的匹配关系和协调程 度，是土地资源可持续利用研究的基础。决定土地生产潜力的因素包括四个方面：气候 因素，包括太阳辐射、温度、降水等；土地质量条件，包括地形、坡度、土壤特性、地 表侵蚀程度等；植被生态类型，包括农作物、经济作物、林木或牧草等不同的植被类型 和品种：人为作用，包括土地利用方式、投入水平、管理方式等( 唐华俊，陈佑启，2 0 0 0 ) 。 我国1 9 8 6 年正式启动“中国土地资源生产能力及人口承载量研究”项目，该研究以 资源一资源生态一资源经济科学的理论为基础，应用资源系统综合平衡的研究方法，在各 类资源之间的平衡关系、农业结构与资源结构的匹配关系、单产潜力的预测与总产潜力的 估算三个层次水平上以2 0 0 0 年和2 0 2 5 年为研究的时间尺度，并探讨了无具体时间尺度的 理想承载力。该项目以全国综合农业区划、农业发展战略研究、中国1 ：1 0 0 万土地资源图、 全国第二次土壤普查等研究成果为基础，以综合、协调、可持续性原则为特色，阐明了不 同类型地区的资源组合特点和生产能力( 陈百明，1 9 9 1 ) ，探讨了土地优化利用的途径和 相应措施，由此估算出不同时间尺度内土地的人口承载量。该项研究认为中国土地资源的 最大人口承载量为1 6 6 亿人。此后，不少学者在这方面也进行过探讨。如齐文虎( 1 9 8 7 ) 在“资源承载力计算的系统动力学模型”文中，回顾了资源承载力计算的各种方法，并 提出了一种计算资源承载力的系统动力学模型；封志明( 1 9 9 0 ) 从土地现实生产力分析和 作物潜在生产力估算入手，借助计算机，通过土地资源生产力评价的m f i c a 模式和土地 资源优化利用模型的建立，初步框算了某县域1 9 9 0 年、2 0 0 0 年，2 0 2 5 年以及2 0 5 0 年之后 的区域农业生产力及其土地资源承载力。 国家土地管n n ( 1 9 9 4 ) 在联合国开发计划署的资助下，与联合国粮农组织联合对中国 8 第一蕈绻论 十地生产潜力与人口承载潜力进行了评定。该研究认为，影响土地人口承载潜力的因素有 三个，即土地的食物生产潜力、士- 地利用( 主要指投入水平) 和不同投入水平下的营养水 平( 贾克敬，1 9 9 4 ) 。该项目重点评定了3 种投入方案f 全国及各农业生产区的耕地作物、 嗣地果类和畜牧业食物生产潜力，最终的出土地食物生产力：该研究还计算了3 种投入方 案4 种营养水平下的人口承载潜力。其研究的结果认为，蛋白质是影响土地人口承载力的 限制因素，随着人民消费水平的提高，若人均曰蛋白质摄入量以8 5 克计，则全国土地只能 承载1 57 9 亿人；若人均日蛋白质摄入量以9 0 克计，全国土地更是只能承载1 4 9 亿人。 唐毕俊、叶立明等( 1 9 9 7 ) 在其论著土地生产潜力方法论比较研究中，对国内外土 地生产潜力的研究方法进行了系统的介绍，并对各种方法的优缺点进行了铰为客观的评价， 同时还列出了各种研究方法的源程序，并给出了黄淮海地区3 8 个县的研究实例。 总之，虽然中国土地生产潜力和人口承载力研究迄今已做了大量工作，但从整体结果 来看，其主要工作还是停留在对已有的、成熟的模型的介绍及进行适用性研究，且主要是 运崩国际通用的农业生态区法( a e z 法) 模型，其中参数的确定则大多是沿用既有的资料， 没有根据需要进行相应的系统研究，即基本上还停留在应用阶