过去千年中国耕地空间格局变化研究

As one of the main driving factors of climate change, land cover status was considered as an important boundary condition in climate and ecological simulations. However, quantifications of China long history Land Use/Cover Change (LUCC, hereafter) are scarce. By collecting historical records about population, taxes-cropland area, land policies, tax policies and reclamation policies systematically and analyzing the meanings and properties of taxes-cropland area in different periods of ancient China and the reason of why taxes-cropland area is not real cropland area, we will design a method on the basis of historical records to calibrate taxes-cropland area. And then we will reconstruct cropland area of each province (or Lu/Dao, i.e. province-level political unit in the ancient of China) of China for the last millennium. Additionally, by means of GIS, we'll design an approach of gridding reconstructing historical cropland's spatial pattern to reconstruct gridding cropland datasets at the cell size of 10 km by 10 km for the last millennium of China. Finally, we'll try to reveal the basic law of land use and spatiotemporal characteristics in China for the last millennium and clarify the main driving factors of LUCC in different historical periods by analyzing the reconstruction results. The reconstruction results can be used as input data of climate and ecological simulations and the approach used in this research will provide method reference and theoretical foundation for reconstructing historical LUCC of China.

土地覆盖变化是气候变化的主要驱动因素之一，因而成为各类气候与生态效应模型的重要边界条件。目前有关我国长时间尺度土地利用变化的量化研究，还十分薄弱。本项目拟在系统收集我国过去千年人口、田亩、土地制度、赋役制度和垦殖政策等史料的基础上，通过对不同历史时期"田亩数字"性质与内涵的考释，以及影响"田亩数字"偏离实际耕地数量原因的剖析，构建基于史载资料进行耕地数据校准的方法，重建过去千年我国各省（路、道）区耕地面积变化序列；探讨利用GIS技术再现历史耕地空间格局的网格化方法，建立中国过去千年耕地网格化数据集（空间分辨率为10km×10km）；在此基础上，揭示近千年来我国土地利用变化的基本规律及时空特征，阐明不同历史时期影响土地利用变化的主要驱动因素。为深入开展我国长时间尺度土地覆盖变化的气候与生态效应模拟研究提供可靠的基础数据，为实现重建我国历史时期土地覆盖变化这一科学目标提供理论基础和方法保障。

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。项目组以中国过去千年耕地空间格局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) 基于对中国过去千年(含盖宋、辽、金、元、明、清等朝代)人口、田亩、土地制度和赋役制度等史料的整理，及各时期 “田亩数字”性质的考释，项目组构建了基于不同史料进行耕地面积订正的方法，重建了中国东部地区路(省)域及过去300年中国省域耕地面积变化序列。结果显示：过去千年中国东部地区耕地面积呈波动增加趋势，从公元976年的34.7×104km2增至1661年的49.4×104km2，并于1980`s达到峰值，为113.1× 104km2。. (2) 在深入分析中国土地垦殖活动历史过程的基础上，项目组提出了土地垦殖遵循“先优后劣”、“ 先易后难”的规律；据此，遴选了海拔高度、地面坡度及气候生产潜力等因子，构建了土地宜垦性评估模型和耕地、森林网格化分配模型，建立了中国过去300年耕地（22个时点）、森林（21时点）网格化数据集 (空间分辨率为10km)；并通过与现代遥感数据的对比，验证了重建结果的合理性。. (3) 时空变化特征分析显示：1661-1996年，中国耕地面积呈先增后减态势，1661-1873年，东北和四川盆地垦殖范围扩展明显，垦殖率年均增长率高于0.5%；1873-1980年，东北、西南和西北地区垦殖扩展较大，新疆年均增长率达2.13%。1700 年至1960`s，森林覆盖率由25.13%降至8.72%，西南地区、南方丘陵地区、甘肃东南部和东北地区森林覆被下降最为明显。. (4) 通过对中、美、巴、印四国过去300年土地利用变化的对比分析，阐明了推动四国土地垦殖发展最直接的驱动因素是国家政策，但就根本驱动因素而言，中、印是人口，美、巴则是国家财政。