第四章翻译

第四章土地利用与覆被变化的多重影响张五美20110218891第四章土地利用与覆被变化的多重影响4.1引言土地利用/覆被的局部变化非常普遍，在全球区域内将这些局部或者地区变化的影响力集中在一起时，能够对地球系统的功能产生重大的影响，从而影响地球孕育生命的功能，影响人类的生活。（目前）人们对于土地利用/覆被变化范围的评估，对其空间表述以及类似于土地变化的影响力等类似的评估或多或少有所集中甚至减少，但是对于由“印记”，“影响”，“足迹”或者“承载能力”等概念引起的评估研究越来越广泛，越来越急剧——详见表格4.1（和第二章）。尽管如此，仍然有六个观察事项值得注意。第一，对土地利用转化的理解是至关重要的，因为不同的土地利用状态在转化期间经常会产生重要而又深远的影响(Mustardetal.2004)。第二，虽然过去300年，全球范围内土地利用系统扩展的速率不一致，但是都遵循一条轨迹，都是由于欧洲经济和政治控制或者殖民地化引起的(Richards1990)，目前又与全球变化的各种形式交织在一起(Lambinetal.2001)。第三，LUCC的影响力因规模而不同，有些会影响局部或者区域环境（如：水质的变化），但是有些影响力远不止LUCC所在的区域（例如：碳循环，气候变化等）。第四，并不是所有的土地变化都会产生全球性的影响。第五，并不是所有的土地变化都是不可逆的。最后，这些多方面的影响有可能会重复或者相互增强，也会伴随着一些影响力的减弱甚至相互抵消。这就意味着，LUCC对生态系统和人类的影响力存在多面性，也会出现生物多样性的减少和土地的退化（生物多样性的减少和土地的退化很有可能是LUCC对全球环境变化唯一真正不可逆的影响）。Box4.1.土地利用/覆被变化的空间影响力大小的粗略估计据统计，人类大约改变了地球表面50%的不冻面积(Vitouseketal.1997)。这个估计和最近的一项陈述全球地表大约还有一半是荒野地的评估相一致(Mittermeieretal.2003)。其他用于耕作粮食，饲料，纤维的土地的转换面积估计约为3700万公顷，或者说全球地表约34%直接被耕地系统占用，这是人类对陆地生态系统利用最大的单一使用方式，大约有3/4的世界人口集中在那些已经被利用被管理的土地边界之内。在大面积的使用范围内，耕作系统与其他生态系统或者生物群落（如：森林，山地，旱地等）重叠交错在一起(Cassmanetal.2005)。同样的，人类据为己有的净初级生产力（NPP），也就是人类收获或者消费的东西，他们驯养的或者因为生态系统退化和捕捞而减少的动物等等，说明了人类通过土地利用/覆被变化对生态系统的支配和控制。据Vitouseketal.(1986,1997)估计，由于目前或过去土地利用/覆被变化而引起生产力的变化，高达40%的净初级生产力被人类直接或间接的使用或预支。最近一项研究证明，人类对目前的陆地生态系统净初级生产力的消费约为20.3%（不确定范围约在14.1-26.1%）(Imhoffetal.），（但是由于土地利用/覆被变化，这项研究没有包括以前的净初级生产力）。一项国家层面的准确研究表明人类对NPP的使用（HANPP）在澳大利亚等人口稠密区，工业发达的国家要高很多。20世纪90年代末，澳大利亚人对地面以上的NPP的使用量大约占了总量的50%，集中使用地区占了使用量的90%以上(Haberletal.2001)。但是，就算精确的评估仍然存在不确定性，有一定的变化范围(Rojstaczeretal.2001)。为了以后的扩张，世界上许多肥沃的土地，除了潮湿的森林生态系统和干旱地，在相对较小的范围内都被人类耕作使用了(Young1999;Döös2002)。有可能在地表有人类居住的地方，几乎所有地方都出现了森林，作物，牲畜，渔业等活动(Cassmanetal.2005)。事实上，在今天地表几乎所有地方都被人类以某种方式影响着(Turner2002)，特别是人类已经通过改变大气层的化学物质间接地影响了全球生态系统。世界保护服务组织最近的一项研究表明，第四章土地利用与覆被变化的多重影响张五美20110218892考虑到对城市工业化和对远超农业部门之外的城市的影响，人类足迹已经覆盖了全球土地表面的83%以上(Sandersonetal.2002)。事实上，即使不是全部也有相当数量的土地利用和覆被变化是有积极影响的，例如粮食和纤维生产的不断增加，资源利用效率的不断提高，人类财富、生活安全、福利和健康状态的不断增强(Lambinetal.2003)。事实上，土地利用/覆被变化的宏观趋势或者说作为“全球环境变化的强制因素”是大致遵循人类社会和文明发展过程的，至少在过去300年是这样。然而，回顾其对古代社会的影响，一些土地利用/覆被变化触及了社会发展的底线，导起了整个社会的崩溃(seeSect.2.2.1)。此外，当代一些对气候和生态服务功能或生态条件方面的影响很明显是不良影响和负面影响。改变生态系统服务功能，也就是人们从生态系统里面获得的利益，比如提供的服务品（如：食物，水），调节服务功能（如：洪水和灾难控制），文化服务功能（如精神和娱乐享受），以及支撑服务功能（如营养循环）等，这些都是维持地球生命系统的条件(MillenniumAssessment2003)，它们影响支持人类需求的生态系统的能力(Odum1989;Ojimaetal.1994;Vitouseketal.1997;Cass-manetal.2005)。对于可持续的土地利用模式，既要合理规范全球重要的一些生态功能的损失（如：碳储存和生物多样性），又要保证国民经济发展，维持当地居民生活利益，要使这两者的合理性达到平衡。因此，什么需要维持保护，什么需要发展，这两者之间的取舍和平衡是我们需要考虑的，要考虑到其中有可能存在或出现的协同作用和互补作用。这就意味着要考虑局部土地利用/覆被变化的影响，也就是说，要使生态系统和当地区域人们的健康水平保持一致，同时，也要考虑对其他人和生态系统的影响。因此，平衡性，互补性以及外部性可能会引起一些重要的土地变化，例如城市化，工业化，热带森林退化，土壤沙漠化，农业集约化等(Asneretal.2004;DeFriesetal.2004a;Stoorvogeletal.2004;Geistetal.2006)。这一章，我们采用平衡分析的概念，使用逐个案例分析人类通过土地利用索取的生态利益和服务之间的平衡程度和本质，提供一种描述性的总结以及对社会生态造成的意义。在数据可获得的情况下，我们主要做三个层面的分析（a）通过对土地覆被转换的分析得出自然草地、湿地与原始森林或者林地之间的占用情况（b）生产系统的选择问题（c）在斑块和景观层面对生产系统管理的精确方式(DeFriesetal.2004b;Cassmanetal.2005)—详见Box4.2。一个关键问题是土地利用变化的正面或负面影响在利益相关者之间是如何分配的。只要有可能，我们将提及土地使用者各种其他的利益相关者对社会，经济，政治的关注点，但是不会叙述的很详细，也不会叙述缓解措施，这些会在以后的章节中详细说明。同时，我们固有的一个总结是对系统的抵抗力和恢复力进行评估（如果数据充分的话），因为各种变化和影响也会决定人类和生态系统中气候，经济，或者社会政治动态的脆弱性和恢复力，至少在某种程度是这样的(Kaspersonetal.1995;Turneretal.2003c)。我们的总结绝大部分，但也不是唯一，来自于国际地圈生物圈计划中的核心项目的研究(Lambinetal.2003;Steffenetal.2004)。我们回顾了一些学科知识的现状，这些学科是关于土地利用/覆被变化与其影响之间联系的，这些影响主要在以下方面：（a）食物、供给、膳食纤维的短缺及准备；（b）对人们健康的直接影响及疾病传播的危险性；（c）对大气化学（甲烷，氮氧化物），气候调节（通过反射率，水，碳氧化物）和生命支持功能的影响；（d）农业多样性，生物多样性的减少以及这些与人类健康的关系；（e）营养循环和土地条件（例如土地退化和土壤侵蚀）以及这些是如何反馈影响农村人生活的；（f）对淡水水文和海岸线区域的影响（从人类可谋生的大部分区域开始）。第四章土地利用与覆被变化的多重影响张五美201102188934.2粮食、饲料、纤维、木材的供给和缺乏4.2.1概述自从人类学会使用火以及驯化动植物开始，人类的土地利用活动就波及了全球地表不冻区域的一半以上，主要是将地表森林覆盖率由50%减少到了30%，但是未被干扰的区域（荒野地）仍然略少于地表的一半(Ball2001;Mittermeieretal.2003)。在世界的各个角落，为了满足食物，动植物饲养，以及纤维的需求，农业用地不仅已经扩展到森林，还扩展到了草原上。地区间的农业扩张已经转移了，而且还在继续，这也反映了文明、经济、人口增长等全面发展(Richards1990;FAO2004b)。当前，农业土地利用大约占据了全球所有土地的1/3，其中作物用地约占12%或者说1800万平方公里（面积大约和南美洲差不多），牧草地占22%左右或者说3400万平方公里（差不多和非洲面积一样大）(Foleyetal.2003)(详见第二章)。在过去至少半个世纪里，为了给人类消费和饲养动物而生产粮食，我们非常成功地把地球表面转变成了耕地系统(FAO2004b)。这主要是由20世纪60年代以来生产力的增加造成的，并不是作物用地和牧草地增加引起的。在历史上，这是非常独特的，因为人类主要通过使用更多的土地来进行生产而增加农业产出的。许多已经转化或者渐变了的生态系统还是与资源利用效率，财富，健康等联系在一起(Lambinetal.2003)。例如，人均农业产出的速率超过了全球人口增长的速率，在过去几十年，按实质计算（扣除物价因素）食品价格下降了约40%(Woodetal.2000;FAO2004b;Cassmanetal.2005)。然而，现在粮食产量的增长率正在下降：在20世纪60年代大概是3%，70年代下降到了2.3%，后来在1982-1992期间下降到了2%(Alexandratos1995)。至少有四个方面需要考虑。第一，各种土地利用或者生产系统的产出量有相当大的变化；第二，从地方到区域的食物短缺仍然存在；第三，在过去几十年农业强度变化所造成的土地覆被渐变的主要过程使人类健康与生态系统条件承受了即时的甚至部分具有决定性作用的影响；第四，人们需要更加关注为试图利用生物资源来满足未来人类能源需求而努力的行为和表现。Box4.2厄瓜多尔南部因人口压力，土地改革，食物和木材需求的增加而引起的土地利用变化VeerleVanacker·CatholicUniversityofLouvain,Louvain-la-Neuve,Belgium33年的航片图(1962-1995,Fig.4.1a–c)显示，由于二十世纪六七十年代的土地改革和快速的人口增长，厄瓜多尔安第斯山脉南部的山区集水区域的土地利用动态性很大，森林日渐被草地代替，而过去的草地则被用来作为作物用地了。尽管土地所承受的压力越来越大，农业活动的不断增加伴随着森林的不断减少，但是整个森林覆盖率并没有下降。被废弃牧场的再生林以及退化土地上栽种的桉树林补偿了高地的森林采伐。尽管土地利用变化加快,该地区水土流失减少，流域水土稳定主要是由于商业木材需求量地增加使人们在高度退化地区进行了人工造林。第四章土地利用与覆被变化的多重影响张五美20110218894图4.1厄瓜多尔安第斯山脉南部土地利用变化a1962;4.2.2土地生产力的多样性在过去的半个世纪里面，因土地土地集约化利用，土地生产率不断增强，这几乎是全球特别是发达国家产出增长的最主要来源。在发达国家，较低的人口增长率与较高的产出量息息相关，同步前进，耕地面积现在正趋于稳定化，甚至与意大利，澳大利亚，美国等国家相联系(Cassmanetal.2005)。也有证据证明中国目前也正在发生这种情况，但是值得注意的是，发展中国家