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一 引言 土地利用与土地覆被是地球陆地表层系统最突出的景观标志。据我国学者定义：土地利用是指人类根据土地资源特性，按照一定的经济、社会目的，采取一系列生物和技术手段，对土地资源进行长期性或周期性的经营活动，是一个将土地从自然生态系统变为人工生态系统的过程；而土地覆被则是指自然营造物和人工建筑物所覆盖的地表诸要素的综合体。从概念层面看，人类所有的土地利用活动，包括土地垦殖、毁林开荒、草原放牧、城镇建设等，及其长期累积所导致的土地覆被状况的改变，均可归为土地利用与土地覆被变化研究的范畴。 有关土地利用与土地覆被变化的研究历时已久，但其被国际学术界所关注，并逐渐成为地理学和环境学中比较重要和活跃的研究领域，则始于20世纪70年代。其时，随着全球变化研究的不断深入，人们越来越清醒地意识到，人类土地利用活动及其所导致的地表覆被变化不仅增加了地球表层生态系统的脆弱性，而且也给生物地球物理和化学过程带来了深刻的影响，是全球环境变化的重要驱动因素。科学家们为揭示人类土地利用活动对全球环境变化的影响过程及机理，以更好地应对全球气候变化所带来的挑战，20世纪90年代以来，国际地圈－生物圈计划（International Geosphere Biosphere Programme，IGBP）、全球环境变化人文因素计划（International Human Dimension Programme on Global Environmental Change，IHDP）和过去全球变化工作组（Past Global Changes，PAGES）等国际科学组织相继提出了LUCC（Land Use and Land Cover Change）、GLP（Global Land Project）、BIOME300、BIOME6000和Land Cover 6K等国际重大科学研究计划，极力倡导开展多时空尺度的LUCC过程研究，并强调必须利用各种手段恢复历史时期土地利用与土地覆被变化的详细过程，以深入理解过去数百年乃至几千年人类活动对地表景观变化的影响，并为模拟过去气候变化过程、诊断气候形成机制提供历史认识与基础数据。 近20年来，在多项国际重大科学研究计划的推动和引导下，国内外学者在历史时期LUCC重建方面开展了大量研究，并取得了显著进展。其中，最具代表性的成果当数四个全球数据集：美国威斯康星大学全球环境和可持续发展中心建立的SAGE数据集、荷兰公众健康与环境研究所Goldewijk等推出的HYDE数据集、德国普朗克气象研究所Pongratz等建立的PJ数据集和瑞士洛桑联邦理工学院环境工程研究所Kaplan等建立的KK10数据集等。全球数据集自发布以来，已在全球气候变化模拟研究中得到了广泛应用。然而，正如SAGE所声明的那样：全球数据集只适用于全球尺度，不能作为区域研究的依据；许多区域性评估结果也表明：其重建结果在区域尺度上还存在很大的不确定性。如，Kaplan等针对欧洲地区土地利用数据的评估结果表明，HYDE数据集在欧洲区域的重建结果存在严重的低估；李蓓蓓等、He等、Zhang等和杨帆等针对中国东北地区、传统农区耕地和中国区域林、草地数据的评估结果也表明，全球数据集在中国区域的重建结果存在较大不确定性，不能客观反映中国区域历史耕地、森林、草地的变化趋势及特点。可见，充分利用各类区域历史文献资料重建其历史LUCC过程，不仅是区域历史环境变化研究的客观需求，而且也是充实和完善全球数据集的必由之路。 中国作为一个传统的农业国家，不仅土地垦殖历史久远，而且拥有丰富的历史文献，这为我国开展历史土地利用与土地覆被变化研究提供了得天独厚的条件。早在新中国成立之前，我国学者就开始从农业发展角度审视国内土地利用状况，并进行了部分与土地利用相关的资料整理与分析。然而，受当时社会背景和研究基础的限制，相关工作零星且有限。新中国建立后，学者们在充分挖掘史料的基础上，对历史时期土地利用与土地覆被变化进行了系统研究，并取得了长足进展。特别是近十数年来，伴随着国际LUCC研究的兴起，其研究视域得以开拓，研究方法和手段也得到充实和发展。纵观近70年来的研究工作，无论是从历史地理、农史、林史等角度开展的土地垦殖及森林、草地变迁过程的定性研究，还是从区域开发史、环境史等角度开展的土地开发过程及其环境效应的定性、半定量研究，抑或是近些年在全球变化视角下开展的历史LUCC的定时、定量、定位重建研究，都已取得了丰硕成果，积累了大量一手资料。虽然这些成果的研究视角有所不同，也并不都是以历史时期LUCC重建研究为目的，但毋庸置疑地说，它们均为现今中国历史时期LUCC重建研究奠定了坚实的基础。 二 历史土地垦殖与林草地变迁过程研究 在20世纪90年代国际LUCC研究计划提出以前，中国历史时期土地利用抑或土地覆被变化的相关研究即已有之，虽然当时还尚无土地利用／覆被变化这一专门概念，但我国历史地理、农史、林史、环境史等领域的学者，针对历史土地垦殖与森林、草地等变迁过程的专门性研究，却可视作是历史时期土地利用／覆被变化研究的雏形。 1.历史土地垦殖过程研究 土地垦殖是农业生产的基础，也是人类活动改变地表景观的主要方式。中国作为一个有着悠久历史的农业大国，有关历史农业地理、农业发展历程的研究便成为历史地理、农史等学科关注的重要对象。其中，尤以史念海于20世纪80年代所开创、其门生不懈推进的历史农业地理研究为重，在基本廓清我国农业生产布局及其结构演变规律的基础上，也揭示了多时空尺度土地垦殖的详细过程，并取得丰硕成果。如郭声波所著的《四川历史农业地理》，是以区域通史性研究为特点；韩茂莉的《宋代农业地理》、《辽金农业地理》和吴宏岐的《元代农业地理》等，则分别以宋、元全国性的断代研究为特点；而许多区域性的断代研究，如龚胜生的《清代两湖农业地理》、耿占军的《清代陕西农业地理研究》、陈国生的《明代云贵川农业地理研究》、周宏伟的《清代两广农业地理》、王社教的《苏皖浙赣地区明代农业地理研究》和李令福的《明清山东农业地理》等，均含有对各自研究区域和时段土地垦殖活动深入阐述的内容。特别需要指出的是，新近出版的韩茂莉所著的《中国历史农业地理》，则是该领域的集大成之作，其以通史的形式，系统研究了中国现境内农业生产的空间拓展进程及其地域分异规律，基本廓清了我国历史时期土地垦殖过程及时空特征，为我国历史时期LUCC重建研究奠定了坚实的基础。 除上述历史农业地理等研究成果外，还有许多专事历史时期土地利用或土地垦殖问题的研究论著相继面世，如马雪芹的《明代河南的土地垦殖》结合史料对有明一代河南省的土地垦殖状况及其地域差异进行了研究；吕卓民的《明代西北地区土地垦殖研究》则依据明代史志资料，对西北不同区域的土地垦殖状况进行了论述；张晓虹等的《清代陕南土地利用变迁驱动力研究》结合史料分析了清代陕南地区的土地开发过程及主要驱动因素；杨伟兵等的《元明清时期云贵高原农业垦殖及其土地利用问题》则对元明清时期云贵高原的土地利用变化过程进行了专门研究；何凡能等的《从康雍乾垦殖政策看中国清前期垦荒发展趋势》通过对康雍乾三朝垦殖政策及措施的比较分析，阐述了我国清前期土地垦辟的历史过程及其时空特征；王晗等的《清代绥德直隶州土地垦殖及其对生态环境的影响》探讨了清代绥德直隶州土地垦殖的变迁过程及主要驱动因素；曾早早等《基于聚落地名记录的过去300年吉林省土地开垦过程》中利用地名志，将聚落地名依据不同的土地开垦类型进行划分，分析了吉林省聚落体系演变与农用地开垦过程的空间格局；张青瑶等的《清代晋北地区土地垦殖时空特征分析》则从历史地理学角度对清代晋北地区土地垦殖的时空特征进行了分析；刘慧杰的《明代北直隶地区土地垦殖研究》对明代北直隶地区土地垦殖的时空特征及其影响进行了深入的分析和探讨；韩强强等《内蒙古达拉特旗清代的土地垦殖过程分析》中根据历史文献和地名志资料，采用定性与定量分析相结合的方法，复原了内蒙古达拉特旗清代较高分辨率的土地垦殖时空过程，并分析了影响土地垦殖进程的主要因素。这些研究以史料入手，利用定性和半定量的研究方法，基本厘清了我国土地垦殖的变迁历史，为全球变化视角下的历史时期耕地数量重建提供了重要的背景参考。 2.历史森林与草地变迁研究 森林和草地既是陆地生态系统的主体，人类赖以生存和发展的重要资源，同时也是地表土地覆被的主要类型。在漫长的历史长河中，受人类活动的影响，其分布发生了巨大变化，地球生态环境也随之日趋恶化。为深入理解林草地变迁与生态环境的关系，我国历史地理、林业史、环境史等领域的学者对其予以长期关注，并开展了大量研究工作。 有关我国历史时期森林变迁研究最早可追溯到20世纪初期，1918年戴宗樾所著的《中国森林历史概论》可视为是我国森林变迁研究的开山之作；其后，张福延、高秉坊、陈嵘等均有相关论著发表，学者们不仅系统分析了我国森林变迁历史，还对民国时期有关林政方面的史料进行了整理。新中国成立后，在学界同仁的共同努力下，全国及区域尺度的研究成果不断涌现。在全国尺度上，如文焕然《中国森林资源分布的历史概况》、凌大燮《我国森林资源的变迁》、史念海《历史时期森林变迁的研究》、董智勇等《中国森林变迁史资料汇编》、陶炎《中国森林的历史变迁》、马忠良等《中国森林的变迁》等，均以史料为基础，从宏观角度概述了我国森林变迁的历史过程。 在区域尺度上，研究成果更加丰硕，研究区域几乎覆盖全国各省区。如何业恒等的《湘江下游的森林变迁》、朱士光的《历史时期我国东北地区的植被变迁》、钮仲勋等的《历史时期承德、围场一带的农业开发与植被变迁》、周宏伟的《长江流域森林变迁的历史考察》、蓝勇的《历史时期长江三峡地区森林植被分布的演变研究》、文焕然的《历史时期新疆森林的分布及其特点》、周云庵的《秦岭森林的历史变迁及其反思》，等等。这些研究成果以史料为依据，从中、微观视角探讨了不同地区森林变迁的历史过程及其影响因素。 在历史草地变迁方面，因受资料和客体特性的制约，研究工作远不如土地垦殖和森林变迁深入和丰富。从已发表的论著看，多数都与森林变迁或农业开发等内容结合进行综合研究。如史念海等的《黄土高原森林与草原的变迁》、王守春的《论古代黄土高原植被》等，在大量分析历史文献与文物遗存等资料的基础上，结合实地考察，详细阐述了历史时期黄土高原包括草地在内的自然植被的形成与演变过程；陶炎等的《历史时期草原的变迁与牧业的兴衰》，对历史时期草原的变迁与牧业的兴衰进行了探讨；马雪芹的《历史时期黄河中游地区森林与草原的变迁》，结合历史文献，简述了先秦、秦汉魏晋南北朝、唐宋和明清时期黄河中游地区草原的变迁过程及原因；苗阳等的《历史时期中国草原垦殖原因初探》，在查阅文献资料的基础上，通过对史料的综合分析，对历史时期中国草原的开垦情况进行了介绍，并简述了历史上草原垦殖的主要原因。 3.册载田亩资料汇编及性质考释 史料是历史研究的基础，历史文献资料整编长期以来一直是史学和历史地理学者致力的一个重要领域，历史时期土地利用变化研究也不例外。如梁方仲整编的《中国历代户口、田地、田赋统计》，辑录了我国两汉以降历代户口、田地、田赋等统计数据，并对部分重要数据加以考订、注释，得到学者们的广泛引用；彭雨新的《清代土地开垦史资料汇编》中，整理和收录了清代顺治至光绪时期中国现境内各省区的土地开垦史料；中国科学院地理科学与资源研究所在《清代土地利用史料汇编（陕甘卷）》中，辑录了顺治、康熙、雍正、乾隆、道光等时期陕甘地区各府、厅、县田赋与徭役的详细资料。诸如此类的史料整编，倾注了学者们的大量精力，留下了宝贵的基础资料，具有重要的学术价值。 册载田亩数据作为反映历史时期土地利用的重要量化指标，是弥足珍贵的一手史料，但研究结果表明，其性质与现代耕地统计数据存在较大差异，且不同历史时期、不同地区其内涵还不尽相同。学者们为剖析这些问题，也进行了诸多有益的探索。如，何炳棣撰写的《中国古今土地数字的考释与评价》是该领域中最具代表性的专著之一，其系统考释了南宋至清代册载田亩数据存在的主要问题，分析了导致册载数据失实的各种原因，认为册载田亩数据实为纳税单位，受“原额”、折亩、免科、隐匿、虚报等因素影响，其数量相对于实际耕地面积“失之过低”；马小鹤、王其榘、樊树志、江太新、郑正和侯甬坚等，通过对明清时期全国或区域尺度册载田亩数据的考订，也得到其数量普遍小于实际耕地面积的认识，但在区域上表现出明显的差异。也有部分学者，如赵冈等，通过对清代土地数据比较及清代热察绥地区耕地统计制度的分析，提出了“税亩总数未必小于实亩”的不同看法；田砚宇等则通过对清代热察绥地区的耕地统计制度分析认为，部分区域耕地数字也可以在一定程度上反映真实的耕地面积。尽管如此，学者们在这一领域中的探索，为我们合理利用册载田亩资料，客观揭示我国历史时期土地利用态势，提供了一个非常重要的研究途径。 三 历史LUCC数量重建研究 20世纪70年代以来，在全球变化研究不断深入的背景下，尤其是90年代全球LUCC研究计划实施以来，定量化重建历史时期土地利用与土地覆被变化受到各国学者的密切关注，成为一个新的国际性研究方向。我国历史地理及相关领域的学者，依托我国丰富的历史文献资料，在区域乃至全国尺度历史LUCC定量重建方面，开展了大量研究工作，并取得了丰硕的成果。从已发表的论著看，目前所重建的土地类型主要有耕地、林草地、城乡建设用地等。就其方法而言，大体可分为基于册载土地数据进行订正和利用代用资料进行换算两类。其结果的主要特点是建立以行政区为单元的不同土地类型的面积数据集。 1．耕地数量重建 如前所述，我国拥有丰富的册载田亩等历史文献资料和良好的相关研究基础，因此，充分利用田亩数据进行耕地面积数量重建，便成为该领域最为活跃的研究方向。学者们通过对册载田亩数据性质及影响因素的辨识，构建不同的订正方法或转换模型，无论在全国还是区域尺度的历史耕地数量重建上，均取得了显著进展。在全国尺度上，如周荣在综合考虑人口、折亩、隐漏等影响因素的基础上，通过订正册载田亩增长率，利用现代耕地数据逆推清代不同时期各直省的耕地数量；葛全胜等利用清代田亩数据和近现代耕地调查统计数据等资料，通过构建耕地面积指数，重建了过去300年中国省域尺度耕地面积数据集，并据此估算了过去300年中国土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响；曹雪等在前人研究的基础上，提出因素修正、引力替换和垦殖趋势检验等方法，重建了全国近300年分省耕地面积；He等利用北宋全国及路域册载田亩数据，通过构建路域耕地面积订正方法及分配模型，重建了北宋4个时点路域耕地面积。 在区域尺度上，学者们根据不同地区、不同时期的史料特点，构建了不同方法，开展了大量耕地数量重建工作。如，赵赟等基于苏皖地区历史赋税资料和近现代耕地统计资料，通过分析统计口径、折亩和亩制等因素，重建了该区域1500-1937年的分县耕地面积；任泉香利用清代至民国陇东地区的册载田亩数据，通过估算折亩比例，重建了乾嘉时期、清末和民国时期的县域耕地面积和土地垦殖率；傅辉通过分析地方文献中有关折亩、大小亩丈量标准和税收定则等相关史料，分区、分时段地将河南陕县、商水等７县的册载税亩数转换成实际耕地面积；叶瑜等以册载田亩数据和近现代耕地调查统计资料为基础，采用历史数据订正与多源耕地数据关系模型校核相结合的方法，重建了过去300年东北地区省域耕地面积；汪桂生等以人口数据为基础，运用人均耕地面积和粮食产量两种途径，重建了黑河流域明代以前的耕地面积；王宇坤等利用《铁虎清册》中记录的西藏耕地税收资料，通过对该区域差税类别和差税单位等的分析，订正了雅鲁藏布江中游河谷地区1830年的耕地面积；Ye等和Wei等以地方志中清代和民国县域田亩数字、近现代调查统计资料为基础，构建了一套基于地方志的清、民国时期耕地重建方法框架，重建了过去300年山东和京津冀地区县域耕地面积；吴致蕾等通过对史料中的屯田记录进行统计、筛选和校验，重建了唐代开元二十一年（733年）河湟谷地的耕地数据；Li等利用元代册载屯田、屯户以及垦田和户口数据，通过分析户均屯田和户均垦田之间的关系，重建了元至元二十七年（1290年）中国东部10行省的耕地面积等。 2.林草地面积重建 虽然有关历史时期森林和草地变迁的定性研究已有较好的基础，尤其是森林变迁，但定量重建目前还比较少，应该说尚处于起步阶段。多年来，在一些学者的积极探索下，也取得了可喜的进展。如，凌大燮在综合分析历史文献资料的基础上，经验估算了2700BC和AD1700两个时点中国分省森林面积；樊宝敏等通过建立人口密度与森林采伐率之间的关系，以人口为代用指标，估算了远古时代（约180万年前-前2070年）至1999年24个时点的全国森林覆盖率；何凡能等在综合清代以来森林变迁相关史料、近现代森林调查统计资料和前人研究成果的基础上，采用“断面订正与多时点校准”的方法，重建了过去300年中国分省森林面积；叶瑜等基于历史文献分析、原始潜在植被恢复等方法，重建了过去300年中国东北三省的森林和草地数量；张学珍等通过整理、分析历史文献中自然植被的记录，复原了中国东北地区17世纪后期的自然植被格局；吴致蕾等通过构建潜在植被分布图，结合耕地扣减等方法，重建了清代以来河湟谷地的森林和草地面积；也有学者基于相对花粉产量，利用模型重建了北方典型区域的植被景观。由于历史上森林和草地的记载具有非数量化且不连续的特点，其数量重建研究难度较大。从已有研究看，有限的森林量化研究主要集中在过去300年，少量涉及更长时段的研究，还以较为简单的经验估算和线性推算为主，而关于草地的量化研究目前仍不多见。因此，如何在深入分析历史森林、草地变迁过程的基础上，探寻森林和草地数量的重建方法，仍是学者们致力解决的学术问题。 3.城乡建设用地面积估算 城乡建设用地是人类活动的基本场所，也是人类土地利用的主要类型，其变化会通过改变下垫面性质而对区域乃至全球气候产生严重影响。工业革命以来，建设用地的快速拓展对区域气候已经形成了显著的影响。然而，由于历史文献中对建设用地的记载较为有限，相关研究还比较薄弱。目前学术界主要有基于历史文献估算区域性城乡建设用地面积和利用图像资料分析中心城市面积扩张过程两类。 在区域性估算研究方面，如何凡能等以《嘉庆重修一统志》《清史稿》等为数据源，按府、直隶州、厅和散州、厅、县6个类别分省统计城垣周长里数，估算了1820年内地18省的城镇用地；Liu和Tian利用历史土地统计数据和现代遥感数据，结合人口数据重建了中国1700-2005年间的城市用地数量；林忆南等利用采用城垣周长、市镇四栅、城池形态人口数量、人均住房面积和社会经济等指标或数据，估算了1820年、1911年、1936年和1952年4个时点江苏省的城镇建设和农村聚落用地。 中心城市面积扩张研究多以单个城市为对象，采用历史文献、专题地图、遥感影像等多源数据相结合的方法进行综合分析。如鲁奇等、尹昌应等和李松等主要利用历史文献、多源历史地图资料和遥感影像数据，结合GIS空间分析方法，分别复原和分析了北京近百年、上海晚清以来和贵阳700多年来城区的扩展特征。 全国及区域尺度多种地用类型数量重建研究的广泛开展，使得我国历史时期LUCC数量重建方法，尤其是过去300年耕地数量重建方法逐渐趋于成熟，相关研究结果不仅为历史时期LUCC空间重建提供了重要的数据基础，也开始受到国际学术界的关注，部分研究成果已被作为区域代表性成果补充到全球土地利用数据集中。 四 历史LUCC空间重建研究 历史LUCC重建的主要目的是为开展长时间尺度气候变化与生态环境效应等模拟研究提供长序列的基础数据，这就要求历史LUCC数据集在明确时间和数量的同时，还必须具有明确的地理空间信息。因此，通常需要将以政区为单元的LUCC数据转换为具有三定（定时、定量、定位）特点的网格化数据。为此，我国学者在网格化重建模型构建方面也进行了诸多探讨，并初步实现了过去300年耕地和林地数据的空间再现。 1.空间网格化重建方法 历史LUCC空间格网化重建是借助现代地理空间分析手段来实现的。目前常用于历史LUCC空间网格化重建的方法主要有两类，即空间分配模型和空间演化模型。 空间分配模型是通过选取、量化自然和人文影响因子，构建算法模型，将以政区为载体的数据分配至网格单元上，从而实现空间格局的重建。在耕地网格重建方面，如张洁等以面积最大化为原则，通过选取占主导位置的土地类型作为该网格的土地覆被类型，以实现统计数据的空间分配，并绘制了空间分辨率为0.5°×0.5°的近300年中国东部部分省区土地利用和植被覆被变化图；林珊珊等则通过分析影响耕地分布的因素，选择地形和人口作为主导因子，构建农垦地形引力与人口地形引力等算法模型，以实现历史耕地数据的网格化分配，并重建了1820年中国传统农区空间分辨率为60km×60km的耕地空间分布格局；李柯等探讨了基于现代遥感MODIS数据进行历史耕地空间网格化重建的方法，其以云南省为案例区，基于历史时期耕地分布范围基本未超出现代分布范围的客观认识，以地形坡度为主导因子，评估了MODIS产品中现代耕地分布区域的土地宜垦程度，然后按宜垦程度的高低，将云南省1671和1827年耕地面积分配至90m×90m空间网格上；李士成等则在综合分析我国历史时期土地垦殖基本趋势和特征的基础上，提出了人们垦殖活动遵循“先优后劣、先易后难”的科学假设，并选取地形（海拔、坡度）和气候生产潜力（光照、温度、水分）等因子，构建了土地宜垦性评估模型和耕地网格化分配算法模型，并以西南地区为案例区，重建了清代6个时点空间分辨率为10km×10km的耕地数据；罗静等则以河湟谷地为例，探讨了青藏高原河谷地区历史时期耕地格局重建方法，构建了综合地形、土壤类型、坡向、气候生产潜力、聚落和土壤有机质含量的垦殖倾向指数模型，网格化重建了河湟谷地1726年的耕地空间格局。 在森林空间网格重建方面，如李士成等在耕地网格化模型的基础上，对历史林地网格化重建方法进行了探讨，利用遥感数据和全球潜在植被，确定了土地垦殖前东北地区森林植被可能的分布范围，通过量化地形和气候生产潜力与农林地分布之间的关系，评估了省域尺度上土地的宜垦性，构建了历史森林面积网格化分配模型，重建了东北三省1780年和1940年分辨率为10km×10km的森林空间格局；Yang等在已有网格化成果的基础上，进一步考虑了森林毁伐困难程度、商木市场吸引力及森林资源丰富程度等，在历史森林空间格局重建方法方面作了新的尝试。 空间演化模型则是通过嵌入各种表征人类土地利用行为的规则，运用人工智能算法，由网格单元逐次循环迭代的方式反演历史土地利用格局。如，白淑英等通过对历史文献、地图资料和遥感影像等资料的综合分析，在GIS技术支持下建立了土地利用／土地覆被数字重建模型，并重建了大庆市杜尔伯特蒙古族自治县近100年的土地利用／土地覆被空间分布格局；龙瀛等选取了土壤侵蚀强度、土壤pH值、土壤有机质含量、与居民点的距离、与河流的距离等影响因子，构建了基于约束性CA的历史时期耕地空间格局重建模型，并以江苏省为例，重建了其1661、1820、1887和1933等4个时间断面、分辨率为1km×1km的耕地空间分布格局；Yang等考虑到耕作区选择过程中行为主体（政府和农民）的复杂活动和相互作用，建立了基于多智能体系统和细胞自动机的历史耕地空间重建模型，并以山东省为案例区，重建了其1661－1952年分辨率为1km×1km的耕地空间分布格局；Yang等利用CLUE、CA－Markov和Goemad等已有的土地利用变化空间模拟模型，构建了适宜吉林省镇赉县的土地利用高精度数字重建模型（HLURM，historical land use reconstruction model），回溯模拟了镇赉县百年来历史时期土地利用空间格局。 相较于上述两类模型，空间分配模型主要考虑对土地利用／覆被空间分布具有支配作用，且相关数据易于获取的自然因素等为主要指标。方法优点在于实用性和可操作性较强，但其不足的是未能在模型中体现人文因素的作用；而空间演化模型虽然考虑了比空间分配模型更多的包括人文因素在内的约束因子，可更合理反映人类土地利用行为，但其难点在于抽象函数的构建与相关数据的获取。因而相较而言，其在大时空尺度上的可操作性较弱。 2.耕地数据网格化重建 上述空间网格化重建方法的探讨，已在全国及区域的研究中得到应用和改进。如在全国尺度耕地网格化重建方面，Liu和Tian以２000年遥感LUCC数据空间格局为基础，以省为单位，采用二分迭代法，网格化重建了中国1700-2005年耕地的空间分布，空间分辨率为10km×10km；冯永恒等将全国定性划分为四大区域，即传统农区、东北地区、西北地区、青藏地区，并分别量化地形、人口要素与耕地分布之间的关系，分别构建空间网格化模型，重建了中国1913、1933、1950、1970、1990和2000年6个时间断面、空间分辨率为10km×10km的格网化耕地数据；Li等综合利用历史文献资料、近代土地调查统计资料等，以现代耕地分布格局为基础，通过量化地形（海拔、坡度）、气候生产潜力（光照、温度、水分）和人口密度等因子与耕地空间分布的关系，重建了中国1661—1996年21个时点的耕地空间格网化数据集，空间分辨率为10km×10km。 在区域耕地网格重建方面，从已发表的研究成果看，多集中在我国传统农区和东北、西南、西北及青藏高原等地区。如，传统农区有何凡能等以地面坡度、海拔高程和人口密度作为影响土地宜垦程度的主导因子，网格化重建了北宋中期境内空间分辨率为60km×60km的耕地空间分布格局；袁存等基于现代遥感数据探讨了苏皖地区耕地分布与河流湖泊、气候、海拔高度、坡度、土壤、人口等之间的关系，建立了苏皖地区耕地垦殖倾向，重建了清代中期该区空间分辨率为10km×10km的耕地空间格局；Yang等考虑到由不同空间差异导致的耕地演化规律的空间 异质性和演化速率的空间差异性，构建分区同步的约束性CＡ模型，重建了过去300年中国传统农区空间分辨率为1km×1km的耕地空间分布格局。东北地区有张丽娟等通过构建综合聚落、地形和水系信息的垦殖倾向指数模型，将1９世纪末黑龙江省耕地数据分配于1km×1km像元尺度；姜蓝齐等以近代耕地空间分布格局和历史时期耕地潜在分布区为边界条件，通过构建耕地垦殖倾向指数模型，在1km×1km象元尺度上重建了清末（1９08年）松嫩平原耕地空间格局。西南地区有如李士成等利用构建的土地宜垦性评估模型和耕地网格化分配模型，重建了清代６个时点空间分辨率为10km×10km的耕地数据；霍仁龙等以滇中山区聚落多椰树村为例，借助田野调查和GIS方法，复原了近300年来６个时间断面的耕地空间变化图。西北地区有如颉耀文等在对宜垦程度进行分析时，增加了土壤因素，将不适宜耕种的土壤分布区域归为坡度最大区域，以此去除不适于耕种的土壤区，得到黑河流域中游历史时期分辨率为5km×5km的耕地分布网格化数据。青藏高原地区有如李士成等通过构建青藏高原地区地形为主导因子的耕地数据网格化分配模型，重建了过去百年4个时点青藏高原地区1km×1km的耕地空间分布格局；王宇坤等通过量化海拔、坡度、坡向、土壤类型、气候生产潜力、土壤有机质含量等因素，计算了单位网格的土地宜垦程度，将其重建的1830年雅鲁藏布江中游河谷地区的耕地数据分配到1km×1km的网格尺度上。 3.林、草地数据网格化重建 虽然林草地重建研究还远不如耕地丰富，但在我国学者的努力下，仍取得了较为明显的进展。如，Liu和Tian以2000年遥感LUCC数据空间格局为基础，运用“二分迭代法”，重建了中国区域1700－2005年空间分辨率为10km×10km的森林空间分布格局；He等根据中国森林变迁的史实，构建了全国最大森林分布范围，提出了“土地宜垦性高的地区森林先遭破坏，宜垦性低的地区森林后破坏”的空间重建基本法则，并以海拔、坡度和气候生产潜力（水分、温度、光照）等为主导因子，构建了土地宜垦性评估模型和森林格网化分配模型，重建了中国区域1700－2000年空间分辨率为10km×10km的森林数据集；吴致蕾等综合现代植被分布图、中国土壤图、地形图和相关历史文献数据，重建了河湟谷地土地垦殖前的潜在林地、草地格局，通过扣减清代河湟谷地耕地重建结果，推算了清代该区域林、草地覆盖的变化状况；Yang等在已有网格化成果的基础上，考虑了森林毁伐困难程度、商木市场吸引力及森林资源丰富程度等，重建了中国过去300年空间分辨率为10km×10km的历史森林数据集。 在国内学者的共同努力下，我国在全国及区域尺度历史耕地、森林、城乡建设用地等土地类型的空间重建方法和相关数据产品方面均已取得显著进展，这些研究成果不仅为区域生态环境效应模拟提供了数据支撑，也为充实和完善全球数据集提供了更可靠的区域数据。 五 结论与展望 纵观近70年来中国历史时期土地利用与土地覆被变化研究的发展历程，我们根据研究目标、内容和方法上的差异，大致以20世纪90年代为界，将其分为两个阶段。第一阶段学界的研究重点在于对史实的考证、过程的阐释与资料的积累，研究方法也主要以定性、半定量为特点；第二阶段顺应全球变化研究的发展，该领域研究重点开始转向数据产品的生产，为全球气候变化和生态效应模拟研究提供数据支持，研究方法也不再局限于定性、半定量研究，开始向定时、定量、定位的三定重建方向发展。 近70年来，在一批致力于历史时期土地利用与土地覆被变化研究学者的共同努力下，国内历史LUCC研究领域已取得一系列具有重要显示度的研究成果，凸显中国在国际历史LUCC研究领域的优势。相关研究成果不仅为我国制定土地政策、调整土地利用方式、应对生态环境恶化等方面提供了历史借鉴，而且也在历史碳排放量估算和区域气候效应模拟等方面得到推广和应用。特别是基于我国学者定量重建的历史LUCC数据，估算的中国过去300年因土地利用变化而产生的碳排放量，远远低于国际学者的估算值，纠正了国际上长期以来对中国历史土地利用曾导致大量碳排放的偏见。 然而，我们也应该看到，受研究资料、对象特性等诸多因素的限制，其发展还很不平衡。从重建的土地类型看，目前还多集中在耕地重建方面，而有关森林、草地和城乡建设用地等土地类型的重建还较为薄弱；从重建的时间序列看，以清代、民国时期或“过去300年”为主，其他时段或更长时间序列的LUCC重建研究开展相对较少；从重建的数据产品看，重建工作还比较分散，其结果不可避免还存在一定的不确定性。 历史LUCC重建作为历史地理学一个新的研究方向，虽然工作还存在这样或那样的问题，但研究成果已得到国际学术界的关注和引用。在未来的研究中，应更加系统、深入挖掘史料，深化历史时期土地利用与土地覆被变化过程、时空特征及驱动机制研究。综合利用各类数据来源，进行交叉验证，提高各种土地利用与土地覆被类型数量重建结果的可靠性。加强典型区域案例性研究，构建更加适合区域实际情况的空间重建模型，以降低数据产品的不确定性，为全球气候变化和生态效应模拟研究提供更加可靠的基础数据。笔者相信，只要学界同仁共同努力，必将有关中国历史时期土地利用／土地覆被变化的研究引向深入，在推动历史地理学进一步发展的同时，为全球变化研究做出更具有显示度的贡献。 （本文原刊《中国历史地理论丛》2019年第4期第5-16页。文中原有注释，引用请务必参考原刊。） (责任编辑：admin) |