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土地利用/覆盖变化是有别于气候变化的另一类全球变化,它通过改变碳收支、地表反照率和水循环等方面影响到全球变化过程。过去300年土地利用/覆盖变化研究一直是全球变化研究所关注的主要领域之一,而目前我国全球变化视角下的历史时期土地利用/覆盖变化研究还较为薄弱。
东北地区是过去300年人类活动对土地覆盖变化发生重要影响的典型地区。本文选取该地区多种来源的历史、现代耕地数据建立关系模型进行同化处理,重建了过去300年东北地区耕地覆盖变化的空间格局;利用潜在植被分布、地形特征及近现代林地、草地数据等,结合主要驱动力分析,重建了过去300年东北地区林地、草地覆盖变化;在此基础上,分析了过去300年东北土地利用/覆盖类型变化及其速率的空间格局特征。同时,对土地开垦政策、华北极端气候事件等主要驱动因素对东北土地利用/覆盖变化的影响进行了分析,探讨了过去300年东北地区土地利用/覆盖变化驱动机制与过程。得到以下主要结果:
(1)过去300年东北土地利用/覆盖变化特征。过去300年耕地几乎呈指数增长,1700s~1800s垦殖率变化不大,1800s~1900s垦殖率变化稍快,由3%左右增至10%,增长最为迅速的时期为近100年,垦殖率由约10%增至20%以上;林地、草地均呈减少趋势,分别减少了15%、10%,减少最迅速时期为1900s~1950s;城镇用地增长最迅速的阶段为近100年,约由1%以下增长到3%左右。土地利用/土地覆盖变化最大的地区分布在松嫩平原上,耕地的空间分布呈现出沿沈阳-吉林-哈尔滨一线由南至北、由中间向两侧扩张的过程,其主要表现为覆盖类型由原始覆盖向耕地类型的转变。
(2)过去300年东北土地利用/覆盖类型的数字产品。重建了东北地区过去300年以一种主要土地利用/覆盖类型或几种主要类型所占比例进行标定的,空间分辨率为县、时间分辨率为100年或50年的土地利用/覆盖类型变化图谱。
(3)过去300年东北土地利用/覆盖变化驱动机制。东北地区过去300年土地覆盖变化过程取决于自然条件和人为驱动的综合作用。从宏观尺度来看,土地利用/覆盖阶段性变化较为显著地体现了土地政策对土地覆被变化的影响,但相比较而言,华北地区的极端气候事件是影响东北地区土地变化具体过程的一个极为重要的自然驱动因素。气候变化-政策-开垦构成了一个有机的响应链,决定了东北土地利用/覆盖变化过程。