隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的持續(xù)推進，中國土地利用與覆被發(fā)生了巨大變化。第三次全國國土調查顯示，全國現(xiàn)有耕地19.18億畝，與10年前第二次全國國土調查相比，耕地面積減少1.13億畝。伴隨耕地面積減少的，是建設用地與其他地類的擴張。2000-2010年我國建設用地總面積增加5.53萬平方公里，尤其長江三角洲地區(qū)，其中16個地級市建設用地總面積由1.61萬平方公里增長至2.58萬平方公里，增幅高達60.25%，成為近年全國建設用地擴張最快的區(qū)域。

與此同時，全球氣候變化，極端氣候事件增多，許多地區(qū)草地與森林退化、濕地減少、水土流失、荒漠化加重、滑坡與泥石流災害增多，進一步加劇了地表覆被變化的復雜性。自上世紀末我國實施一系列包括退耕還林、天然林保護、重點地區(qū)防護林建設等在內的重大生態(tài)修復工程以來，環(huán)境惡化趨勢有所緩解，但土地利用與覆被總體上呈現(xiàn)出特征的多樣性、過程的復雜性和趨勢的不確定性。

準確、及時的土地利用與覆被變化信息對正確把握區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化趨勢非常重要，也是模擬地表過程、應對氣候與環(huán)境變化的重要參量。

土地利用與覆被變化的格局

上世紀八十年代以來，中國土地利用及覆被變化主要表現(xiàn)為不透水面、水域、森林面積顯著擴張，農田、灌木、濕地、草地面積減少（圖1）。期間，不透水面積空前擴大，2019年超過2450萬公頃，比1985年增加1.5倍，變化幅度遠超其他土地覆被類型，比排名第二的森林高出46.56%；從1985年到2019年，地表水域面積增加237萬公頃，78.40%發(fā)生在“九五”水電發(fā)展規(guī)劃之后；森林面積增加1002萬公頃，與初期相比增加了4.34%；1985-2010年，耕地損失4.57%，2010年實施“耕地保護紅線”政策后，耕地損失有所減緩，損失率降至0.03%；灌木減少259萬公頃，荒地從1985年到2000年增加了0.80%，但從2000年到2019年減少了2.62%，可能與2003年后的退牧還草等生態(tài)工程有關；濕地減少92萬公頃，其中91.3%發(fā)生在2000年之前；1985-2000年草地面積減少623萬公頃，降低2.15%，而2000年至2019年草地減少1.16%，約328萬公頃，草地減少的幅度和速度都有一定程度降低。

圖1 1985與2019年主要土地覆被類型面積變化圖 圖源：筆者繪制

不透水面的擴張主要來源于城市建設用地規(guī)模擴大，在珠三角、長三角、華北平原、四川盆地以及東北平原等地區(qū)比較突出（圖2）。1980-2018年，成都市建設用地增加了1385.58平方公里；2000至2015年上海市建設用地面面積增長了1162.22平方公里，年均擴張率達4.06%。建設用地擴張大多侵占城市周圍的耕地，直接影響地區(qū)生態(tài)景觀和糧食產量，嚴重威脅國家和地區(qū)生態(tài)安全、糧食安全與社會穩(wěn)定。

據統(tǒng)計，我國水體面積總體呈增長趨勢，特別是青藏高原地區(qū)，青海湖、四陵湖等湖泊都出現(xiàn)不同程度擴張。在一些地區(qū)，湖泊萎縮現(xiàn)象仍存在。以武漢市為例，1995-2015年湖泊面積減少46.42平方公里，減少了35.54%，嚴重破壞了湖泊體系調蓄洪水、生物棲息地等功能。

塔克拉瑪干沙漠南緣的奇拉綠洲、榆林市毛烏素沙漠等地，草地面積顯著增加，但在西北部分地區(qū)，過度開墾導致草地損失嚴重。

2017年，云南省第四次森林資源調查顯示，森林面積比2003年增加1.17萬平方公里，森林覆蓋率由56.24%提升至59.30%，森林蓄積量增加18.3%，森林數(shù)量和質量都顯著提高。在東北地區(qū)，耕地開墾導致森林砍伐的現(xiàn)象較為突出。 

圖2 城鎮(zhèn)建設用地侵占耕地 圖源：騰訊新聞

土地利用與覆被變化的驅動因素

土地利用及覆被變化與環(huán)境變化緊密相關。氣候、降水等自然因素對我國西部地區(qū)水域擴張有顯著影響，但人為因素對土地利用與覆被的影響更為劇烈。

上世紀八十年代以來，一系列生態(tài)保護、能源轉型升級政策的實施，極大影響了我國土地利用與覆被變化，我國耕地損失占比高達33.50%，耕地主要向不透水面和森林轉變，說明快速城市化進程和退耕還林工程對土地覆被產生了深刻影響。1995年，中國提出發(fā)展水電之后，修建了多個大壩和水庫，一方面，大片農田被水覆蓋，地表水域顯著延伸；另一方面水域面積增加，影響了中下游地區(qū)的平均氣溫、土壤濕度、植被覆蓋、生物量、水質等，也對調節(jié)區(qū)域氣候、維護生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定有一定作用，促進了地區(qū)漁業(yè)和能源產業(yè)的發(fā)展與升級，推動了當?shù)亟洕l(fā)展。

上世紀九十年代以來，由于我國長期進行人工造林和再造林，實施嚴格的森林砍伐監(jiān)管制度，有序推進退耕還林工程以及增加生態(tài)投入等措施，中國森林面積持續(xù)增長，對世界森林增長貢獻率高達40%以上（圖3）。全國第四次、第九次森林資源清查估算數(shù)據顯示，我國森林碳匯總量占世界森林碳匯總量的比重由1990年的1.8%提高至2020年的3.2%。氣候變化背景下，森林面積增長，固碳能力增強，不僅推動我國雙碳目標的實現(xiàn)，同時展示了我國對遏制世界森林面積持續(xù)下降發(fā)揮的巨大作用。具體來講，不僅利于水源涵養(yǎng)、防風固沙、抵御災害、固碳釋氧，還保障了木材、果實、油料產品的穩(wěn)定供應，對維持全國近14億人口的生計有重要作用，也為中國持續(xù)經濟增長提供了強大的生態(tài)基礎。此外，由于退耕還草、輪牧、休牧和禁牧等保護措施的實施，我國草地恢復成效顯著。相關報道指出，2011-2018年，全國天然草原鮮草總產量增加了9752萬噸，草原綜合植被蓋度由51.0%提高到55.7%，且呈現(xiàn)波動上升趨勢，荒漠化和沙化也得到明顯遏止。

圖3 甘肅省定西市安定區(qū)趙家鋪退耕還林工程  圖源：人民政協(xié)網

除了政策因素外，社會經濟快速發(fā)展也極大推動了土地利用與覆被變化。過去幾十年里，我國人口迅速增長，對土地資源的需求劇烈增加，在西北和東北地區(qū)，耕地開墾造成了草地和森林大量損失。我國城市化進程持續(xù)加深，城鎮(zhèn)空間迅速蔓延，嚴重擠占農業(yè)空間，導致農田面積大幅減少。隨著人們生活水平提高，食物消費需求趨于多元化，對肉、蛋、奶等的需求上升，為減輕東北平原等主要農區(qū)的負擔和生態(tài)環(huán)境壓力，山區(qū)和牧區(qū)的農林牧業(yè)快速發(fā)展，耕地也由種植傳統(tǒng)主糧向種植經濟作物和畜牧業(yè)轉移。近年來，農村人口不斷向城市聚集，同時，電能、天然氣等能源向農村地區(qū)普及，農戶家庭采集薪柴、秸稈作為能源的需求減少，降低了人類對森林生態(tài)系統(tǒng)的擾動，有益于森林恢復。而在長江中下游流域，人類活動加強，耕地開墾和城市擴張不斷侵占水域，引起湖泊面積持續(xù)萎縮，嚴重破壞了湖泊生態(tài)系統(tǒng)，引發(fā)一系列水資源管理和防洪問題（圖4）。

圖4 河北省唐山市遷西縣潘家口水庫大壩。  圖源：河北新聞網

人類對土地利用與覆被變化的響應

在人為因素和氣候變化驅動下，許多國家和地區(qū)都出現(xiàn)過城鎮(zhèn)擴張加劇、優(yōu)質高產農田流失、過度開墾導致草地退化等現(xiàn)象，導致土地荒漠化、生物多樣性減少、土壤質量降低等生態(tài)環(huán)境問題，人與自然之間的矛盾加深，嚴重影響未來可持續(xù)發(fā)展。我國和世界上其他國家均實施了一系列措施，以響應土地利用與覆被變化，緩解人地之間的矛盾，主要包括深入開展土地利用與覆被變化項目研究、構建國土空間規(guī)劃體系并科學指導國家空間資源開發(fā)與保護和推進綠色可持續(xù)發(fā)展三方面。

過去幾十年，人類在遙感衛(wèi)星、大數(shù)據、云平臺和云計算等技術領域，實現(xiàn)了驚人進步，開發(fā)了不同層面的高精度、長時間序列的土地覆被數(shù)據集，實現(xiàn)了對土地覆被變化動態(tài)實時監(jiān)測，幫助人類深入理解土地利用及覆被變化。1995年，國際地圈生物圈計劃和全球環(huán)境變化人文因素計劃聯(lián)合提出“土地利用/土地覆被變化（LUCC）”計劃，旨在通過實例研究揭示土地覆被變化動態(tài)特征與原因，建立全球或區(qū)域土地利用與土地覆被變化模型，揭示土地利用與土地覆被的驅動力，預測全球或區(qū)域土地利用與土地覆被變化的未來趨勢。21世紀以來，國際上推出“全球土地計劃”、“未來地球計劃”等項目，以加強國家和地區(qū)間科學的溝通與合作，量測、模擬和理解人類-環(huán)境耦合系統(tǒng)，應對全球環(huán)境變化帶來的挑戰(zhàn)，促進全球可持續(xù)發(fā)展。2014年、2016年和2019年分別在德國、中國和瑞士召開了3屆全球土地變化計劃開放科學大會，進一步推動了土地利用與覆被變化面向可持續(xù)性的研究進程。聯(lián)合國糧農組織、氣候變化政府間工作委員會等確立了與“土地利用與覆被變化科學研究計劃”相關的研究項目，中國、美國、荷蘭等國家也分別開展了不同層次的土地利用與覆被變化研究項目，深入研究土地利用與覆被變化，推進可持續(xù)發(fā)展。

近年來，中國也在推進構建全國統(tǒng)一、責權清晰、科學高效的國土空間規(guī)劃體系，劃定生態(tài)保護紅線、永久基本農田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界等空間管控邊界，統(tǒng)籌布局生態(tài)、農業(yè)、城鎮(zhèn)等功能空間，為可持續(xù)發(fā)展預留空間。我國提出要堅持“山水林田湖草”生命共同體理念，推進生態(tài)系統(tǒng)保護和修復；遏制耕地“非農化”與“非糧化”，嚴格控制城鎮(zhèn)建設用地占用耕地，改進耕地占補平衡管理措施，推動耕地質量保護與提升，強化地方監(jiān)管考核機制，把制止耕地“非農化”和“非糧化”落到實處。同時，樹立大食物安全觀，優(yōu)化農業(yè)生產結構， 加快構建多元化食物供給體系，全面推進大食物安全治理體系建設。

1983年，聯(lián)合國第38屆大會批準成立世界環(huán)境與發(fā)展委員會，公布了《我們共同的未來》的報告，呼吁全球各國將可持續(xù)發(fā)展納入發(fā)展目標。1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會召開，102個國家首腦共同簽署《21世紀議程》，普遍認同了可持續(xù)發(fā)展的理念與行動指南。近年來，中國也在可持續(xù)發(fā)展道路上探索前行，持續(xù)推進美麗中國建設；以國家重點生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)保護紅線、自然保護地等為重點，實施重要生態(tài)系統(tǒng)保護和修復重大工程；促進綠色低碳發(fā)展，推動能源清潔低碳高效利用，積極穩(wěn)妥推進“碳達峰”、“碳中和”。

人與自然和諧共生的現(xiàn)代化需求

土地利用與覆被變化（LUCC）是表征人類活動對地球陸地表層生態(tài)系統(tǒng)影響最直接的信號，也是人類社會經濟活動與自然過程交互鏈接的紐帶，是可持續(xù)發(fā)展的主要組成部分。上世紀八十年代以來，隨著工業(yè)化、城市化進程的推進，我國土地利用與覆被發(fā)生了顯著變化，人地矛盾逐步顯現(xiàn)。土地利用與覆被研究應融入可持續(xù)發(fā)展的科學框架，促進生態(tài)保護、氣候變化應對、節(jié)約集約和綠色低碳發(fā)展。

在構建國土空間治理體系的背景下，科學布局農業(yè)、生態(tài)和城鎮(zhèn)空間，保障土地合理開發(fā)利用，是解決經濟社會發(fā)展與生態(tài)保護之間的矛盾、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。土地利用與覆被變化研究面臨如何借鑒可持續(xù)科學框架、整合新興技術、支撐國土空間規(guī)劃與治理等挑戰(zhàn)。未來，土地利用與覆被變化（LUCC）研究應積極面向國土空間規(guī)劃主戰(zhàn)場，幫助推進生態(tài)文明建設總體要求，優(yōu)化國土空間布局結構，緩解資源環(huán)境問題，為建設美麗中國和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標服務。

（作者王亞輝系西南大學地理科學學院副教授，陳燕系西南大學地理科學學院本科生，顧畛逵系中國地質科學院地質力學研究所副研究員，楊慶媛系西南大學地理科學學院教授）

參考文獻：

Yang, J., Huang, X. The 30 m annual land cover dataset and its dynamics in China from 1990 to 2019. Earth System Science Data, 2021, 13(8): 3907-3925. doi: 10.5194/essd-13-3907-2021.