1引言

土地利用/覆被變化(LUCC，LandUseandCov-erChange)是影響陸地生態系統系統碳循環過程，引起區域碳收支變化的重要原因。自工業革命以來，全球LUCC在陸地與大氣碳交換中起著碳源作用，是造成大氣CO2濃度增加的主要人類活動之一。1850-1990年，全球LUCC導致了124PgC排放到大氣中，約相當于同期化石燃料燃燒排放量的一半，其中108PgC來自森林生態系統(熱帶森林占2/3，溫帶和北方林約占1/3)，其余16PgC的排放主要是中緯度的草地開墾造成的[1]。20世紀80年代，全球LUCC造成的陸地生態系統碳排放約為(1.4±0.9)PgC•yr-1，到90年代碳排放上升為(1.6±1.1)PgC•yr-1[2]。2000年以后，全球LUCC的年均C排放比20世紀90年代有所下降，同時中緯度地區轉變為弱的碳匯(<0.1PgC•yr1)[3]。然而，由于區域LUCC數據的不一致等原因，在當前關于全球碳平衡的計算中，LUCC對陸地生態系統碳收支的影響仍是最大的不確定因素[4]。因此，準確估計LUCC對陸地生態系統碳收支的影響已成為當前全球變化和全球碳循環研究的重點內容。中國是一個具有悠久歷史的傳統農業大國和人口大國，歷史上的土地墾殖擴展和近年來的人工造林活動是全球關注的焦點。在過去十多年間，LUCC對陸地生態系統碳收支的影響及其評估工作是陸地生態系統收支與碳循環過程研究關注的主要科學問題之一[5]。國外學者已經采用“簿記”模型估算了歷史時期中國LUCC及所引起的碳排放[6-7]。國內學者就中國LUCC也做了大量研究工作，并采用不同方法開展了中國區域LUCC對陸地生態系統碳收支的影響的評估，取得了一些具有重要影響的研究成果。但由于資料來源、研究時段及研究方法的差異，這些研究結果之間還存在較大差異。本文在評述區域LUCC對陸地碳收支影響的研究方法的基礎上，基于已有的各種研究結果和資料對近年來中國區域LUCC主要時空特征及其對陸地碳收支的影響進行系統總結，分析比較了基于統計資料和遙感資料的不同研究結果的差異，為今后開展中國區域陸地碳收支的綜合研究提供參考。

2區域LUCC對陸地碳收支影響的研究方法

關于LUCC對陸地生態系統碳收支影響的研究方法主要包括田間調查、經驗模型、遙感模型、過程模型、IPCC清單法等。通過田間調查獲得關于植被和土壤碳密度或者生態系統與大氣凈C交換量的野外實測數據，可以簡單易行地評價研究區域內LUCC引起的陸地生態系統碳收支的變化情況。在較大的空間尺度上，通常根據經驗關系建立統計相關模型來量化LUCC對陸地生態系統碳收支的影響，國際上此類研究以Houghton的“簿記(bookkeeping)”模型為代表[1,8-9]。近20多年以來，隨著遙感與GIS技術的發展以及模型開發和應用技術的逐漸成熟，基于遙感數據和各種模型方法來研究大尺度LUCC對生態系統過程的影響成為最為有效的技術手段[10]。利用遙感數據獲得的植被分布信息，并結合有關遙感模型(如CASA模型)，可估算植被生物量和凈初級生產力(NPP,NetPrimaryProduction)，從而評估LUCC造成的生態系統碳收支的變化[11]。生態系統過程模型(如TEM模型、LPJ模型、HYBRID模型)可以較為準確地模擬生態系統碳循環過程的動態變化，將其與“簿記”法相結合，就可以把LUCC信息與相關過程結合在一起，在很大程度上提高了對LUCC引起的碳循環動態變化的估算精度[4,12]。LUCC引起的陸地生態系統碳收支變化也是IPCC國家溫室氣體(GHG)清單的重要組成部分，為此，IPCC清單指南[13-15]提供了完整的方法學框架用以指導對LUCC引起的陸地生態系統碳收支變化的計量和評估，并且不斷地對該框架進行了相應的改進和完善。已有大量研究就中國局部地區LUCC對陸地生態系統碳收支的影響進行了評估，采用的方法主要包括：①衛星遙感法，其中大部分研究是利用遙感解譯的LUCC信息，結合文獻調研或采樣實測的植被和土壤碳密度數據進行估算[16-21]，少數研究是利用遙感解譯的LUCC信息，結合遙感模型進行估算[22-23]；②生態系統過程模型，如高志強等[24]運用CEVSA模型模擬了LUCC和氣候變化對中國農牧過渡區碳收支的影響。還有多個研究對全國尺度LUCC及其對碳收支的影響開展了綜合評估，它們主要是采用IPCC清單法、衛星遙感法、“簿記”法等，表1總結了多種不同方法對不同時期中國LUCC導致的陸地碳收支變化的評估結果。以上的研究工作基本上都是采用了2大類數據：①有關土地利用面積及其變化的數據，其來源可分為統計資料和遙感資料；②有關生態系統生物量碳密度和土壤碳密度及其變化的數據，其來源包括文獻資料、土壤剖面以及經驗假設等。在以往的許多研究中，葛全勝等[25]關注于中國歷史時期LUCC的主要特征及其對全國陸地生態系統碳收支的影響，因此其研究結論不包括在下面的分析比較中。

3近年來中國區域LUCC的時空特征

3.1基于多種來源統計資料的分析結果

中國有關土地利用面積的統計資料主要來自兩個統計口徑，一個是國土資源部(含原國家土地局)近年來公布的土地調查統計數據，包括1996年完成的第一次全國土地資源調查[30]，以及之后的逐年變更調查[31]；另一個口徑是林業和農業部門有關林地、耕地、草地、濕地的資源調查統計數據，包括第1～6次全國森林資源統計資料、國家統計局(或農業部)發布的歷年耕地面積數據、20世紀90年代初期完成的全國草地資源調查數據[32]以及2003年完成的全國首次濕地資源調查結果[33]等。相比較而言，土地調查統計數據包括的土地利用類別最為全面，與《IPCC2006指南》提出的土地利用分類具有較好的可比性，但資源調查數據則能夠提供更為詳細的分亞類面積與生物量信息，特別是體現在森林資源清查統計資料的應用方面。因此，將多種來源的統計資料結合起來，可以比較完整而準確地估算中國LUCC對陸地碳收支的影響。付超等[29]對上述來源的統計資料進行了比較分析，按照《IPCC2006指南》土地利用分類，構建了一套新的土地利用面積數據集，包括1991、1996、2001、2006年中國各類土地利用的面積(圖1)。在IPCC的6大土地利用類別中，將林地分為林分、經濟林、竹林、疏林地、灌木林5個亞類，將農田分為耕地、園地2個亞類，將濕地分為水域、沼澤2個亞類，而對草地、聚居地和其他土地不細分亞類，合計12個土地利用類別/亞類。從分析結果可以看出，近20年來，中國LUCC的主要變化趨勢為林分、灌木林面積持續增長，年均增長分別為313.0萬hm2、159.6萬hm2，疏林地、耕地面積持續下降，年均下降分別為88.0萬hm2、87.7萬hm2。目前，中國主要的土地利用類別為草地、森林(林分)、耕地，其面積分別為2.63×108hm2、1.56×108hm2、1.22×108hm2。