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基于多源数据的中国东北耕地覆盖变化研究 人类活动对生态系统和土壤覆盖的变化是地球自然生态系统变化的主要原因之一。特别是随着辛亥革命的到来，人类在地壳表面的变化是速度、强度和空间上的一个前所未有的地方。自20世纪以来，人类活动引起的土壤覆盖变化逐渐成为一种“世界现象”，随着地球系统的变化而变化。作为人类最重要的土地用途活动之一，农业是世界上最常见的土地利用活动之一，每天拥有近世界的1.3[3.5]，总面积约为18.06km/2，取代了世界上大部分自然植被。人类使用土地和气候资源来满足了它们的生存和可持续发展需求。然而，这种类型的变化很可能不是人类完全理解的机制造成的，这可能会导致环境和大气系统的变化。相反，这一反馈改变了生态系统对人类需求的适应性。 中国是世界上有着悠久农业文明的地区之一, 增加耕地面积一直是传统农业社会中解决粮食问题的一个重要方式, 同时也成为土地利用/覆盖变化的主要形式.葛全胜等采用现代耕地数字替代与趋势分析方法进行重估的中国东部历史耕地数据表明, 过去300年中国耕地面积持续增长, 至19世纪中期垦殖率已达到最大值, 此后一直呈递减趋势直至1950年代.而在此期间, 尤其是1860年清廷实施东北开禁政策后的短短50 a时间里, 伴随“闯关东”的独特历史现象, 中国东北地区发生了大规模的由南至北的移民和垦殖开发, 土地利用与土地覆盖状况发生了重大的变化, 经历了一个接近完整的由“荒野 (Wilderness) ”到“大都市 (Mega-cities) ”的发展过程.该地区是人类活动对土地覆盖变化发生重要影响的典型地区, 对于从人类-环境耦合系统的角度看土地覆盖变化及其驱动机制具有重要意义.且土地利用/覆盖数据的进一步补充完善, 无论对于认识中国历史覆盖状况, 还是估计全球自然植被覆盖变化对气候、碳收支以及生态系统服务的影响等方面均具有重要的价值. 然而, 中国历史土地利用/覆盖数据获取面临着比欧美等地区更为复杂和特殊的难题.直至20世纪初, 可供土地景观复原参考的基于现代绘图技术的地球坐标体系实测地形图在中国才真正开始出现, 但过多的小比例尺区域地图使得重建的工作量十分庞大繁杂且难于获得宏观图景, 而在此之前中国一直采用“计方画里”的传统制图法, 且多以政区、疆域为主要内容, 涉及土地景观的不多.本文主要利用历史文献记录进行耕地数字的重建, 而文献记录中的土地数字也存在着诸多问题, 从严格意义上来说不等同于具有现在意义的土地利用和覆盖资料.在进行重建研究时, 面临以下问题:一是历史文献中的土地数据可得性和可靠性如何?二是如何将不同来源、不同时期的资料进行规范化处理和数字恢复, 使之接近当时土地利用的真实情况, 并可彼此对比?为此, 本文采用历史数据订正与多源耕地数据关系模型相结合的方法, 重建东北地区过去300年分县垦殖率的变化, 以探讨该地区耕地覆盖空间格局的变化, 揭示人类活动在土地景观变化过程中的驱动作用和结果. 1 气候、地貌条件 考虑到有关土地利用/覆盖方面的历史文献分布一致性情况, 以及历史时期东北三省省级行政界线的变化, 以现代东北三省行政界线范围内的区域作为研究区域.在行政区划上, 包括黑龙江省、吉林省和辽宁省全部, 与自然地理区域的“东北”的分界线不大相同.该地区位于欧亚大陆的东岸, 中国3大自然区之一的东部季风区的最北面.纬度较高, 气温在全国为最低, 大部分地方属温带.日均温≥10℃积温为1400~3400℃, 从南向北递降, 本地区对农业生产最大限制因素是低温冷害.受纬度位置、海陆位置以及地势地貌的影响, 该地区土壤和植被呈明显的地带性.大兴安岭北部属寒温带针叶林地带, 东部山地与小兴安岭大部地区属温带针阔混交林地带, 平原部分的植被为温带半湿润森林草原, 再往西是温带半干旱草原. 2 多源耕地问题数据关系正解 对清代、民国时期至现代的土地覆盖数据分别采用历史文献数据订正法和多源耕地数据关系模型校正法进行规范化处理, 得到较接近真实的、归一化的过去300 a东北三省分县耕地面积和土地面积数据序列. 2.1 旗人土地及重封建制 清代东北的耕地由民地和旗地两部分构成.民地, 指民人 (主要是汉人) 的私有土地, 归州县管理;旗地, 是旗人土地的统称, 归旗署管理, 就经营方式而言, 大致包括两部分:一为官庄, 是旗地中由清王朝及其皇族宗室、权贵所直领设庄经营的土地通称;二为八旗官兵份地 (通称一般旗地) , 是按“计丁授田”制分授给一般旗人的土地.因此, 清盛京 (相当于今辽宁省) 、吉林、黑龙江三将军辖区的耕地面积为民地、一般旗地、官庄面积的总和. 2.1.1 清代东北行政界线内的土地、耕地 本文所使用的清代前半期耕地数据主要来源于乾隆元年版的《盛京通志》和乾隆四十八年版的《盛京通志》