中国过去300年草地覆被变化重建

Land use and land cover change (LUCC) is an important driving factor of global environmental change. And historical LUCC datasets have been widely used in models to simulate the climatic or ecological effects of human land use activities. As far as we know, long time scale grassland change researches related China hardly exists based on extensive review of the literature. Therefore, in this project, firstly, by collecting, mining and calibrating historical documents and investigation and statistics data of modern times, we will create a retrospective model based on the historical change tendency of grassland area and statistics of modern times. Then grassland area of China at provincial level covering the past 300 years will be estimated. Subsequently, based on GIS technology, we will re-appear the distribution rules and algorithm model of historical grassland distribution and then reconstruct the grassland dataset of China over the past 300 years at a resolution of 10 by 10 km. On the basis of this dataset, we try to reveal the basic principles of grassland cover change of China over the past 300 years and to analyze its spatiotemporal characteristics. The driving factors of grassland cover change for different periods (including the Qing dynasty, the Republic of China, and the People’s Republic of China) and different regions will be determined too. The results of this project can be used as input data of models to simulate the climatic or ecological effects of historical LUCC of China. In addition, the methods we designed in this project can also be seen as theoretical basis of historical LUCC reconstruction of China and facilitate the improvement of reconstruction methods.

土地利用与土地覆被变化是全球环境变化的重要驱动因素，因而成为各类气候与生态效应模拟研究的重要参数。目前，有关我国长时间序列草地覆被变化的重建研究，还十分薄弱。本项目拟在系统收集、挖掘与整理历史文献资料及近现代调查统计资料的基础上，构建基于历史变化趋势及近现代调查统计资料进行草地面积推算的回溯模型，重建过去300年中国各省区草地面积变化序列；探讨基于GIS技术再现历史草地空间格局的分配规则与算法模型，建立我国过去300年草地覆被变化数据集（空间分辨率为10km×10km）；在此基础上，揭示过去300年我国草地覆被变化的基本规律及时空特征，阐明不同时期（清代、民国与新中国）、不同区域影响草地覆被变化的主要驱动因素及机制。为深入开展中国区域长时间尺度土地覆被变化的气候与生态效应模拟研究提供可靠的基础数据，为我国历史时期土地利用与覆被变化重建提供理论基础与方法保障。

历史时期土地利用与覆被变化研究，对深入开展区域及全球长时间尺度气候与生态变化模拟研究及历史碳收支估算具有重要意义。项目组以中国过去300年草地覆被变化重建为研究目标，通过4年研究，基本完成了项目计划。主要成果有：.(1) 全球历史土地利用数据集已经在全球变化研究中得到了广泛的应用，但其草地数据在区域尺度上的可靠性，还未得到验证和评估。项目组以基于历史文献重建的过去百年中国草地数据集、过去300年中国东北三省数据集、以及1980-2015年中国遥感土地利用/覆盖数据库(CLUDs)为基准，对全球数据集HYDE3.1，HYDE3.2，SAGE以及PJ数据集中国草地数据的精度进行评估。从上述评估结果可知，HYDE3.1、HYDE3.2、SAGE以及PJ等全球数据集中国历史草地数据与本国学者所重建的数据相比，不仅变化趋势完全相悖，而且绝对数量也差异巨大。造成上述差异的原因除全球数据集与中国区域数据集秉承不同草地概念的内涵外，主要是源于区域性不同土地利用范式而形成的不同的逻辑基础与重建方法。.(2) 中国东、西部地区草地面积动态变化过程存在本质上的差别：西部草地受土地垦殖影响，面积以缩减为主；东部草地多为次生，随着毁林的扩大，草地面积以增加为主。项目组针对东、西部草地覆被迥异的特点及演化规律，分区域构建了历史草地面积重建方案，进而重建了中国过去300年的草地面积变化序列及空间分布格局。.(3) 土地垦殖前中国草地面积高达320.85×106ha，主要分布在北方和西部地区；森林面积高达397.12×106ha，主要分布在东部地区。受人类活动影响，中国草地面积呈持续减少的态势。1700年时草地面积为的302.84×106ha，到2000年时面积下降为278.80×106ha，面积减少了24.03×106ha，。其中，西部地区，移民垦殖是草地面积减少的主要原因；可划分为快速减少、缓慢减少和急剧减少等3个阶段。东部地区，草地面积呈“先扬后抑”的态势；前期受棚民毁林的影响，次生草地面积持续增加，后期在政府护林、育林政策的推动下，草地面积逐步缩减。