流域土地利用模型分类

土地利用变化的研究方法一建立土地利用变化模型。从土地利用土地覆盖变化的涵义及研究内容出发构建土地利用变化模型，是深入了解土地利用变化成因、过程，预测未来发展变化趋势及环境影响的重要途径，也是土地利用变化研究的主要方法。土地利用变化研究中的模型可概括为以下三种类型：

(1)系统诊断模型

系统诊断模型是深入了解土地利用变化机制的主要手段，可分为两种类型的模型：

①基于经验的概念化逻辑诊断模型，如土地利用变化驱动力概念诊断模型。

概念化诊断模型是一种基于经验的定性分析模型，它是建立定量分析模型的基础。概念性机理模型方面，一类是以经济学理论为基础的，如一般概念性屠能-李嘉图模型(GTR)就是建立在地租理论基础上的。GTR模型对传统的Thunen模型进行了扩展在模型中运用了两种解释变量：一种变量反映了土地利用的区位差异，称为屠能成分，另一种变量反映立地质量(通常是土地的自然条件)，称为李嘉图变量。国际应用系统分析研究所(ⅡASA)建立的农业土地利用变化模型则是以经济学中的一般均衡原理为基础的。模型从基本竞争模型出发，将某一区域的土地利用格局看作是每个土地经营者个体决策的结果。决策者基于土地自然条件为其提供的几种用途选择(由土地的多宜性决定)和体制因素(法律，政策，文化，习俗)对用途的限制，根据各种用途的投入产出函数，挑选获利最大的用途。土地利用的变化可能源自各种用途的可能性发生变化，也可能源于各种用途比较效益的变化。前者可能由于土地政策的放松或收紧，技术进步改变了各种用途的生产函数，或者土地经营者所面对的资源约束(劳动力，资本)发生了变化，后者往往源自各种投入和产出的价格波动。

②基于经验的统计诊断模型，如土地利用变化机制统计诊断模型。

由于土地资源是一个自然．人文综合体，土地利用及土地覆盖变化不仅受自然因素的影响，而且受社会、人文因素的综合影响，仅仅通过直接测量无法充分分析土地利用变化的驱动力。因此需要将在一系列时空尺度下的观测结果同经验模型相联系，用一组观察变量(如地貌、气候、土壤、地表质地、地势等自然因素)，结合一组辅助性变量(如统计数据)进行统计分析，这样既能提供一个综合的方法来认识土地利用变化，同时也为政策的制定提供了依据。统计诊断模型的建立为地理相关性预测及土地利用环境影响评价提供了依据。如中国农科院与荷兰瓦赫宁根大学共同开发的中国土地利用变化模型(CLUE．CH)，在不同的规模尺度，通过相关和回归分析，找出影响土地利用变化的主要驱动因子，并在此基础上预测未来土地利用的变化情景；经验性诊断模型往往能将模拟结果直观地反映在地图上，为未来土地利用管理决策提供参考。但该类模型缺乏相应的理论背景，更多地依赖以往的数据来推测未来土地利用变化的规律，而且在数据选取时常常受数据可得性的制约和模型开发者主观意志的影响。

(2)土地利用动态变化模型

土地利用动态变化包括土地资源的数量、质量随时间的变化，也包括土地利用的空间变化及土地利用类型组合方式的变化，同时也包括未来土地资源需求量的变化。因此，土地利用动态变化模型包括土地资源数量变化模型、土地资源生态背景质量变化模型、土地利用空间变化模型、土地利用变化区域差异模型、土地利用程度变化模型、土地需求量预测模型，此外还包括土地利用变化驱动力模型。建立土地利用动态变化模型是研究土地利用变化过程、土地利用变化程度及未来发展变化趋势的主要手段。

土地利用变化，由于影响到了人类生存与发展的自然基础，如气候、土壤、植被、水资源与生物多样性等，影响到地球生物化学圈层的结构、功能以及地球系统能量与物质循环等方面，与全球的气候变化、生物多样性的减少、生态环境演变以及人类与环境之间相互作用的可持续性等密切相关。至今为止，有不少类似的研究着力于通过建立模型来探讨土地利用的变化，但真正将土地利用变化与其空间分布相结合，探讨不同尺度上土地利用的时空演变规律的动态模型并不多见。中国农业科学院资源区划所与荷兰瓦赫宁根农业大学合作，建立的中国土地利用变化及其影响模型(CLUS-CH)，属于一种动态的土地利用时空变化模拟模型，可以说是在LUCC研究领域的一项有益探索。

(3)土地利用变化综合评价模型

由于各类模型所具有的功能不同，因此，将多种模型的优点结合起来构建综合模型用于研究LUcC的驱动机制并进行动态模拟是一个重要方向。这方面，近年来出现的CLUE-S模型是一个较好的代表，它具备同时预测土地利用及土地覆被数量和空间位置变化的能力。

建立模型，还应落实到空间上，即与地理信息系统相结合。目前，这样的模型还处在探索之中。像资源环境研究领域的其它问题一样，最大的挑战来自于问题的复杂性。土地利用及土地覆被变化的社会经济与环境驱动因子间在不同的空间和时间尺度上错综复杂的相互关系，使这种变化具有较大的不确定性。显然，驱动因子一土地利用一土地覆被系统的变化机制不是单一的模型所能刻画的。因此，需要采取多种手段进行综合研究。

流域土地利用驱动力分析

土地利用变化的驱动力主要来自三个方面：(1)自然因素，由于自然因素导致土地的属性发生变化，迫使人们改变土地利用的方式，可认为是被动性的变化，而且变化速度相对比较缓慢；(2)社会因素，随着社会经济发展的不同时期，人们观念和政府政策的转变导致人们对土地产出的种类和数量的需求发生变化，导致土地利用发生变化，可认为是主动性的变化；(3)科技进步，使得人们从科学的角度合理规划使用土地，导致土地利用的变化，可称之为技术性变化，可称之为技术性变化。

流域土地利用方式可以分为非农业用地即工矿业用地、建设用地和农业用地三大部分，其中各分又可再细分为各种不同的土地利用方式。

不同土地利用方式改变了系统水分运动途径从而影响系统养分的运移。因而，不同的土地利用方式通过各种途径影响营养物质的循环和流动从而对水体富营养化产生深刻的影响。土地利用方式的变化不仅改变了流域的景观格局，也改变了湖泊与陆地之间物质和能量方面的交换与联系，从而改变了流域生态系统的结构和自身修复功能，使湖泊日益受到富营养化的严重威胁。农业用地是流域最主要的，同时也是对氮磷等造成水体富营养化的营养元素影响最大的土地利用方式之一。

1、非农业用地与水体富营养化研究概况

非农业用地包括工矿业用地和建设用地两大类。改革开放以来，随着经济的不断发展，工业化进程的不断提高，各种高耗能、高排放的工厂应运而生。为了方便排污减少治污成本，不少工厂依河而建，将大量未处理的污水直接排放到河中，导致了大面积水源的污染。与此同时，为了支撑工业发展，采矿业也在不断发展。但在开采过程中往往忽视环境的保护，对生态系统造成了极大的破坏，而废弃的尾矿也没有进行妥善的管理，导致土壤中的营养元素随地表径流进入水体，造成水体的富营养化。而随着人口、经济的增长，城镇和交通用地也在不断扩张，建设时由于地表植被的破坏、土壤的大规模开挖和随意堆放，极易发生土壤侵蚀，导致营养物质的流失。随着城镇化建设的发展、人口的增多以及城市街道路面的不透水性，使得人类生产和生活中所产生的大量垃圾、污水随雨水流入河流和湖泊，导致水体营养盐急剧增多，水质恶化，富营养化加剧。

从20世纪80-90年代起，我国由于工业污染严重，点源污染研究、治理一直被视为环境污染治理的重点。随着科技的进步和对工业污染治理力度的加大，工业污染已经得到了有效地控制。与此同时，随着经济的发展，城市基础设施建设的跟进，各种排污管道系统的建设，城市生活污水也得以进行集中处理，大大减少了城市污水对水体的污染。虽然对点源污染的治理取得了一定的成效，有效地降低了水体营养物质的负荷量，但水质状况并未因此而得到明显改善。至此，人们才开始意识到农业面源污染在水体富营养化中扮演的重要角色，并开始把精力集中到农业面源污染的治理中。

2、 农业用地也湖泊富营养化研究概况

这里的农业指大农业，不仅包括种植业，同时包括养殖。导致湖泊富营养化发生的主要原因是由于水体氮、磷营养盐数量剧增，而农业生产会导致大量氮、磷营养盐流入水体，因而农业在富营养化发生过程中起到重要作用。有关研究表明非点源污染的主要来源就是农业，农业在湖泊外源磷的贡献率方面超过其他污染源。研究表明，在中国水体严重污染的流域，农田/农村畜禽养殖和城乡结合部的生活排污是造成水体氮磷富营养化的主要原因，其贡献率超过来自工业和城市生活的点源污染。中国农业科学院土壤肥料研究所在太湖流域、滇池流域的多点长期定位试验，在江苏、浙江、云南、山东、北京、上海等十多个省市上百个县的实地考察和5000余个田间的采样调查显示，在中国流域面积大的水域，如滇池、五大湖泊、三峡库区等，水体富营养化最主要的驱动因素有以下3个。

（1）高氮、磷肥料用量的菜果花(蔬菜、水果、花卉）农田面积大幅度增长；

（2）流域农村地区畜禽养殖业密集发展；

（3）基础设施差的城乡结合部地带城镇建设快速扩展。

因此，深入的了解农业土地利用方式与湖泊富营养化之间的关系具有深远意义2100433B

流域土地利用指流域土地的使用状况或土地的社会、经济属性。既包括土地生物物理特点的利用方式，也包括隐藏在控制土地生物物理特点之下的意图，即利用土地的目的。因此，土地利用变化主要体现在土地利用类型变化、土地利用类型数量变化、土地资源生态背景质量变化、土地利用程度变化及土地利用变化的区域差异等方面。不同的土地利用方式往往决定了土地覆盖情况，从而影响土壤中营养物质的输出情况。广义地讲，流域土地利用方式可以分为非农业用地即工矿业用地、建设用地和农业用地三大部分。

依据区域自然及社会经济条件，顺应土地资源开发利用和环境保护的要求，调控土地资源的利用方式是土地可持续利用的必然选择。对此提出以下几点具体对策：

(1)提高水土资源的利用率，实现土地资源优化配置。

引导公众参与规划，对规划实行动态监测，并以法律手段保证规划的严肃性和可实旋性。在政策方面，应进一步完善和稳定联产承包等责任制，确定一定时期内土地开发利用结构以及建设用地、农田保护区等控制性目标和土地开发目标，确定城市发展、开发区建设和重要基础设施建设用地范围；确保基本农田，保持耕地总量的动态平衡；限制建设用地的空间扩展方向，减少耕地占用。调整土地利用结构，达到最佳配制，使有限的自然资源得以充分利用，力求以最少的投入取得最大的经济效益，并加快水土保持和水利建设，搞好引蓄水工程，努力提高灌溉技术和管理水平，按照水源多少及地形地貌特征，合理安排种植计划。加强水土资源管理，充分保护利用，发展绿肥，增施有机肥，培肥土壤，改良结构，稳固基础，保持地力的可持续性。

(2)控制环境污染， 开展土地生态环境建设，保护生态可持续发展。

加强水土保持，大搞水土保持体系建设，陡坡耕地退耕还林还草以防生态恶化。大力营造水土保持经济林，既可拦泥防冲固土，又可改善微环境，调节小气候，保护生态环境的根本好转，同时还可取得较大经济效益。应通过经济或法律手段控制工业和生活废水、污水直接向农田排放；倡导绿色工业和生态农业，并促使城市建设向生态城市方向发展；建立生态示范区，建设生态示范区是探索区域土地资源可持续利用的有效途径和解决环境与发展、保护与开发问矛盾的有效手段，可树立一批未来土地可持续利用的样板。继续建设湿地公园，城市化进程使得大量湿地被填埋，导致湿地的生态与社会服务功能丧失，湿地公园的建设对城市生态安全、生态环境建设及社会、经济等多方面因素的影响和重要作用。

(3)加大科技投入，转变增长方式。

今后经济发展将不可避免地占用一部分耕地，而人口在较长一段时期内尚呈增长趋势，致使人均耕地进一步减少。因此，必须增加科研投入、积极培养、引进入才，大力推广科研成果，重点发展现代农业(包括立体农业、精细农业等)和高新技术产业，变以资源大量消耗为基础的增长为以知识为基础的增长，还应更好地发挥耕地的规模经济效益。此外，本区应继续发展间、套、连作的多熟制，农渔结合的基塘农业，农田林网化，发展充分利用有机物还田的传统有机农业、生态农业等。

(4)减少耕地流失，集约利用建设用地。

急剧膨胀的工业、住宅及交通等建设用地大量占用耕地，对农业发展威胁极大，进一步危及到区域粮食安全。因此，必须严格审批占用农田项目，确保耕地总量平衡，还应投入资金大力改造中低产田，使耕地质量不断提高。另一方面，必须精打细算，坚持城镇土地成片开发，集约利用城镇建设用地；进一步完善城市土地市场，严禁土地闲置，建设用地的规划还应充分考虑建造高层建筑，提高建筑容积率。可以适当撤并一些自然村，同时对村落进行统一规划建设，改变居民点过于分散的局势，从而减少土地的占用面积，也利于配备设旖，提高农民的生活质量。

(5)提高水土保持，完善河道的整治工程。

水土保持在水土流失区，为防止水土流失，保护、改良与合理利用水土资源而采取的一种工程措施。其主要作用有：蓄水保土，防止土壤侵蚀对流域环境的破坏；对已遭到破坏的土地进行整治，提高土壤抗蚀性，减轻土壤侵蚀对流域环境的破坏；使水土资源得到充分、合理地开发和利用。河道整治工程就是为了加大天然河道的下泄能力，提高河道的输运水效率，使得来自上游的洪水能尽快通过整治河段下泄。控制围垦范围，保证湖泊调蓄洪水的能力。

土地利用现状调查是指以一定行政区域或自然区域（或流域）为单位，查清区内各种土地利用类型面积、分布和利用状况，并自下而上、逐级汇总为省级、全国的土地总面积及土地利用分类面积而进行的调查。

土地利用现状调查是土地资源调查中最为基础的调查（天诚国土）。

跨流域调水是通过大规模的人工方法从余水的流域向缺水流域大量调水，以便促进缺水区域的经济发展和缓解流域人畜用水的矛盾。因为这里所指的流域一般都是空间尺度较大的流域，所以跨流域调水经常又被称为“远距离调水”。跨流域调水中的人工方法一般有两种类型：改变河流的流向和修建能输送大量水的大运河。跨流域调水在中国有着悠久的历史，沟通珠江和长江流域的灵渠工程、京杭大运河都是历史上跨流域调水的典型事例。2100433B

在特定的生产方式下，人们为了一定的社会和经济的目的，按照土地的自然属性和社会属性，采用一整套生物和技术的措施，对土地进行开发、利用、整治、保护等一系列的经营活动，统称为土地利用。概括地说，土地利用是指人类通过一定的行为，利用土地的特性，来满足自身需要的过程 。

20世纪中国土地利用研究始于30年代。30～40年代，中国少数农业经济学家和经济地理学者开始从事土地利用研究，如1931～1932年，农经学家张心一的《中国农业概况估计》，即是利用实地调查和农业统计资料，编制了全国耕地类型（水田、旱地）和农作物分布图及统计表，它是中国近代较早的农业土地利用研究成果。1937年，金陵大学农学院对中国东部农业地区（不包括东北地区）进行了广泛调查，出版了《中国土地利用》一书及图集，比较系统地反映了当时土地利用的情况和问题。在抗日战争时期，中央大学、浙江大学、西南联合大学等地理系的一些学者，在西南地区开展了土地利用调查和制图研究，其中1943年吴传钧进行的四川省威远县山区土地利用调查，1944年程璐进行的四川常寿县水库淹没区和云南省滇池的土地利用调查，浙江大学进行的贵州省遵义县土地利用调查，都代表了40年代中期土地利用研究的状况和进展。

50年代至80年代初期，中国土地利用研究的重点是对一些地区的土地利用状况开展调查和制图研究。1949～1950年，吴传钧主持开展了南京市土地利用调查与制图研究，利用1：1万地形图进行野外填图，最后编制出版了《南京土地利用图》（1：4万），这是50年代初期土地利用研究的一项重要成果，对后来研究南京市土地利用变化有重要参考价值。1956～1960年，在黑龙江流域综合考察中，吴传钧等编制了1：300万土地利用图，概括反映了黑龙江流域土地利用类型、结构及分布特点，是编制小比例尺土地利用图的一种尝试。

1958～1961年，邓静中等结合农业地理调查开展了典型地区土地利用调查。如1958年北京市郊区昌平县马池口土地利用与农作物布局调查，1960年山西省离石县城关公社和李家山林牧场土地利用现状调查，1961年湖南省永兴县田青大队亚热带丘陵区土地利用和单、双季稻布局调查，湖北省孝感县卧龙公社蟠龙垸大队平原、湖垸地区土地利用与农作物布局调查。以上调查研究都是以农业土地利用为中心，利用1：5000地图进行地块填图，在分析现状土地利用的基础上，提出调整土地利用的建议 。

1962年，中国科学院地理研究所与农业部全国土壤普查办公室协作完成了《中国土地现状区划》研究。本次区划是以如实反映各地区土地利用和农业生产现实特点作为基本依据，具体包括：①对于热量、水分和土地资源利用的方式和程度；②农业经营方式的特点，如农作制度、畜牧制度；③农业部门和作物结构及生产水平；④当前土地利用存在的关键问题。同时考虑自然经济条件和进一步开发利用方向。以此为依据将全国划分为4个一级区、12个二级区、51个三级区，129个四级区。分区阐述了土地利用和农业发展方向及途径，这是我国第一次全国性土地利用区划研究成果，后来成为进行全国农业现状区划的重要基础。

1973～1978年，在吴传钧主持下，组织全国各地理单位开展了“中国农业地理”丛书的编写工作，其中一项重要内容是研究中国土地资源合理利用问题。研究中分析了中国土地利用现状的特点，中国耕地、林地、牧地、陆地水域等利用现状和问题，并对宜农荒地资源及开发利用条件进行了评价。在此基础上，编制了《中国北方水浇地分布图》、《中国耕地复种指数图》和《中国土地利用概图》（1∶600万）。其中，《中国土地利用概图》将中国土地资源划分为耕地、林地、牧地、水域、道路、冰川、永久积雪、沙漠、戈壁、高寒荒漠和矿山10个类型，它是我国第一幅全国范围土地利用现状图。

1973～1977年，中国科学院组织科技人员再次前往黑龙江、内蒙古东部进行荒地资源及其开发利用调查研究，提出了开发利用荒地资源的建议 。

80年代以来，我国进入了以经济建设为中心的新时期。但是，土地资源不清，利用不当，管理不善，已成为制约经济发展的重要因素。为此，查清土地资源家底，调查土地利用现状与问题，揭示土地开发潜力，探讨土地合理利用方向和途径，成为加快国民经济发展，推进四个现代化建设的基础性工作 。2100433B