土地利用对气候变化的作用.doc

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1、土地利用对气候变化的作用程龙 吕晓明 石磊 王海滨 吴丹丹 俞晨曦l 摘要 本文首先概述了土地利用的概念，形式，变化及其与全球气候变化的宏观关系，提出了土地利用土地覆盖变化地面性质变化气候变化的影响传递形式，并按照这一形式，分别较为详细地叙述了三种主要的土地利用形式以及其利用变化森林的砍伐，城市化建设，农业用地对温室效应，区域的水热平衡的影响和作用，以及这几种土地利用形式的利用现状。其后将简单叙述土地荒漠化的情况。之后，我们将以我国的土地利用状况及其气候影响为例，简单叙述各种土里利用形式在一区域尺度上的实际影响作用，同时分析我国土地利用中存在的问题，并提出我们的一些意见和建议。文章的最后是对全

2、文内容的总结。关键词：土地利用 土地覆被 气候变化 l 引言 近百年来，人类社会得到了极大的发展，物质文明的繁荣令我们引以为豪。但是，人类社会的繁荣几乎是以牺牲环境为代价的；自从工业革命以来，地球上的人类以不同的产业方式向大气排放各类温室气体，其中CO2、CH4作为这种温室气体的标志。目前，温室效应加剧，以全球变暖为主要标志的全球气候变化已经对人类自身的生存环境造成了极大的威胁，引起这些变化的主要原因是人口的增加，二氧化碳和甲烷排放量的提高，以及土地利用和土地覆盖的变化土地利用变化对19世纪全球大气CO2含量增加起着重要的作用，其作用仅次于化石燃料的燃烧！地球近50的地表已经被人类所改造，热带

3、雨林变成了农田，草场变成了耕地，农田变成了城市；结果，气温上升，降水减少，沙漠扩大，气候灾害如干旱，洪水等等。总之，通过土地利用土地覆被变化地面性质变化气候变化的影响传递，人类的土地利用活动已经产生了明显影响全球气候变化的不良后果。近年来，人们已经开始逐渐注重人类活动对地球系统的影响，而土地利用/土地覆被变化研究（LUCC）也已成为全球变化研究领域中的重要研究焦点之一。土地覆盖变化对气候的影响目前只能粗略的估算。当前研究的热点集中在大面积热带森林砍伐造成的影响上。通过探讨土地利用对于气候变化作用的机理和过程，我们可望找到通过优化土地资源利用来控制全球气候变化的方法，这对现阶段的生态环境治理以及

4、生态保护都具有十分积极的意义。l 正文 近代以来，人口的迅速增长带来的经济，社会发展对各种资源的需求已经对地球资源造成了极大的压力，不适当的人类活动对地球环境造成的破坏也日益加重。人类活动在改造自然生态环境方面所起的作用于是成为现代环境研究的重点。土地利用是人类活动作用于自然环境的主要途径之一，是土地覆被变化的最直接和最主要的驱动因子。土地覆被的变化，无论是热带森林的采伐，城市化建设还是农业活动的加强或土地退化，将引起温室气体排放吸收以及地面反射率，蒸发作用的变化，从而引起整个生态系统的贮碳能力，能量平衡，水分输送的变化。这样，任何一种土地利用土地覆盖的变化都与一定的环境后果相联系，因此，通过

5、土地利用活动，人类对自然环境产生巨大作用. 资料显示，近15年间，森林面积减少达1.048106km2 之多1 ；土地利用变化大约占全球二氧化碳释放量的23%，甲烷的60%，一氧化二氮的23%2。由此可见，人类的土地利用已经大大地影响着全球环境，可以说，在很多地区甚至在全球范围内，土地利用变化已成为气候变化的一个关键因素。 土地利用是指人类为获得产品或服务而进行的土地资源利用活动，如农业，林业，牧业活动及住宅，交通建设等活动。土地利用变化直接关系到土地覆被变化。土地覆被是指地球陆地表面和近地面层的自然状态，主要指土地的自然属性，也包括人类活动的结果1，如植被，沙漠等。土地覆被变化首先受到人类土

6、地利用活动的深刻影响，其次也受到其他环境变化的影响，但是大多归因于人类土地利用。一方面，土地利用土地覆盖变化改变了区域大气化学性质及过程,如森林向农业用地的转变以及森林的采伐都向大气中释放了大量的碳，土地利用变化稻田、生物燃烧、牲畜等释放出CH4，土壤、肥料、生物燃烧放出N2O是大气中CH4和N2O浓度增加的最主要原因；另一方面，土地利用土地覆被的变化通过改变地球上太阳能的分配方式而影响局地和区域气候，例如，森林向牧场的转变增加了地表反照率、增加植被盖度，在小范围内，可使温度增加、湿度下降。 区域环境变化，全球环境变化社会因素环境变化土地利用变化土地覆被变化 图1：土地利用与环境变化关系概括地

7、说，各种土地利用形式，尤其以森林采伐，城市建设和农业种植为代表，都会对温室效应，能量平衡，水分输送造成影响，从而在区域甚至全球尺度上影响气候变化。以下将就着几方面分别阐述。在详细阐述之前，需要对下文中将要提及的一些名词先作简单解释，便于理解。温室气体与温室效应：大气中的水蒸气、CO2和其他微量气体，如甲烷、臭氧、氟利昂等，可以使太阳的短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地球的长波辐射。因此，这类气体有类似温室的效应，被称为“温室气体”。温室气体吸收长波辐射并再反射回地球，从而减少向外层空间的能量净排放，大气层和地球表面将变得热起来，这就是“温室效应”。大气中能产生温室效应的气体已经发现近30

8、种，其中二氧化碳起重要的作用，甲烷、和氧化亚氮也起相当重要的作用。反射率：反射率=地面反射辐射量 / 入射总辐射量表格1：不同表面对短波辐射的反射率2 （DICKINSON 1991；BAUMGARTNER and LIEBSCHER 1990）冰川30-75%沙丘30-60%砂土植物群15%-40%城区15-20%热带雨林10-12%落叶林15%-25%耕地15-30%草原12-30%耕地15-30% 脱销作用： 相对于硝化作用（微生物将氨氧化为硝酸，并从中获得生活所需能量的过程），脱销作用（反硝化作用）是土壤中各种反硝化细菌作用下的硝酸根（NO3-）的还原过程。 1. 土地利用对气候变化作

9、用综述 土地利用与温室效应：目前，土地利用的气体释放量占了多于三分之一的全球温室气体释放总量以及大约四分之三的甲烷释放总量(ALCAMO and SWART 1998)。土地利用主要是通过改变全球温室气体，如二氧化碳，甲烷的收支平衡（主要表现对温室气体增加的净贡献），来影响即加剧温室效应的。土地利用造成的温室气体的增加主要来自几个方面：森林的过度采伐，城市建设及城市工业，农业生产活动。土地利用与水热平衡：土地利用首先引起了土地覆被的变化，而土地覆被的变化引起下垫面性质包括地表反照率、粗糙度、植被叶面积指数和地表植被覆盖度发生明显的改变。所以，反射率的变化造成了地区地面对太阳辐射吸收的变化。又由

10、于地面是大气的主要加热源，地面热状况的变化必将导致大气原来热量分布平衡及气压分布的破坏。这样，土地利用首先就在地方尺度上影响了能量平衡。正如材料中所述：而这种能量平衡的变化并不受局部范围的限制，所以它能在区域尺度甚至可能在全球尺度上产生影响.另一方面，土地表面植被覆盖的变化对蒸发作用甚至对成云致雨都有影响。因此，根据不同的尺度范围，土地利用的变化可以影响到全球的能量平衡并至少在地方尺度上影响到水分的分布。土地覆盖变化引起的微气候的变化是很清楚的，城市的热岛效应是居民地扩展对局地气候影响的最好例证。而且，通过地球表面各种尺度和各种圈层之间的相互作用，土地利用对小的地方尺度上的气候影响可以传递扩大

11、到更大的尺度甚至全球范围，城市的热岛效应就对全球温度升高有极大的影响。2. 森林覆盖面积变化的气候影响森林对气候作用 森林作为地球生态系统的重要组成部分，是调节全球水循环和碳循环的重要因素，其对气候的作用主要表现在调节气候，包括对温室效应的影响CO2的吸收和释放和对水热平衡的影响调节温度，形成降水。 森林在生长过程中需要从大气中吸收并贮存大量的碳，因而成为最主要的温室气体CO2的吸收汇。 森林植物通过光合作用和呼吸作用，可影响大气中氧气、二氧化碳循环和平衡。植物通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，放出氧气；通过呼吸作用放出二氧化碳，吸收氧气。 光合作用方程式： 6CO2+12H2O C6H12O

12、6(葡萄糖)+6O2+6H2O 也就是说，植物每吸收44g的CO2即释放出32g的O2。研究表面：植物一昼夜中吸收与放出二氧化碳的比为3：23，因而使二氧化碳中的碳元素在植物体内转变为碳水化合物（木材）聚集而贮存起来。图1：世界森林覆盖图由此计算，全球34亿hm2的森林已经吸收和贮碳达7000亿吨，而且每年能使550亿吨的二氧化碳转变为木材，同时释放出400多亿吨的氧气3，在减缓大气中二氧化碳的积累方面，森林通过造林和采伐迹地上的人工或自然更新恢复，成为主要的二氧化碳吸收汇，是遏止全球气候变暖的主要因素之一。世界森林如果减少一半，那么因森林减少而少吸收的二氧化碳量，在加上森林物质自然分解而放出

13、的二氧化碳量，就会使大气中的二氧化碳浓度成倍提高，那将会造成极其严重的后果。另一方面，森林的采伐和破坏又可将其原先贮存的碳释放到大气中，使森林成为一个大碳源。砍伐森林后，以有机物形式贮存在生物圈中的碳通过毁林造田的直接燃烧，林下有机黑土地裸露氧化等，变成了CO2跑到大气中，再加上原来森林的固碳作用的丧失，CO2浓度的增大更显著,从而加剧了温室效应。 要使大气中碳氧平衡，主要是依靠森林。森林的净固碳量=森林资源生长量计算得出的CO2吸收量-森林资源的消耗量（扣除木材储存部分）计算得出的CO2排放量。研究表明：北美和欧洲的森林逐渐成为大气二氧化碳的吸收汇；直到二十世纪的后半页，温带地区由于砍伐后的

14、造林活动正在经历一个碳积累的时期,IPPC提供的数据是净固碳量为0.5Gt/年。但是南美，热带非洲，热带亚洲森林砍伐的速度过快，估计每年向大气释放的碳量为1.8Gt1。基于对由热带森林采伐引起的碳的释放和因为北方地区森林生长带来的碳的吸收的考虑，可以计算出每年碳的净释放量为1.1Gt2；所以，现在的森林利用状况表现为增加温室气体的作用。另外，据有关专家调查表明，全球温度的变暖，反过来已导致某些热带雨林地区的二氧化碳出现年净增。这样的话，就可能形成一个恶性征反馈循环，后果不堪设想。森林对调节气候，改善局地区域的气温降水有着重要作用。由于粗糙的树冠表面对太阳辐射的多次反射，使树冠吸收的太阳辐射增加

15、，反射率减小。除水面以外，各种自然表面中以森林的反射率最小，平均为10%15%（见表格1）,要比草原小50以上.由于林冠的屏蔽作用以及林冠的上气层的湿度大，云层多，所以有效辐射要小得多。森林对长波辐射具有很高的吸收率，对短波辐射散射率低，净辐射相当高。因此，森林表现为能量保存率高。森林生态系统具有最大的光能吸收率和保存率。一旦森林遭到破坏，自然将使其保存热的功能减弱，从而导致气候变冷。森林的平均热容量为2.3106J/(m3.) 3,相对于裸露的地面来说是很大的，因此，森林具有与海洋相类似的热力特性，表现为夏季增温慢，温度较低；冬季降温也较慢，温度较其他地面高。这样，森林能起到缓解温度的起伏和

16、波动的作用。这是由于白天林冠对太阳辐射的阻挡，进入林内的太阳辐射要减少，林地周围的热空气由于林木的阻挡也不易进入林内，林内温度较低；夜晚林冠起保温作用，温度较高。从全球来看，低纬度地区的森林总的可使当地气温降低；高纬度地区则使其温度升高。森林的增发量仅次于海洋，而每蒸发1kg的水需要消耗2.5105J的热量3，从而会对全球的热状况发生影响，有一定缓解气温升高的作用。根据理论模型推算，我国西北地区全面绿化后，下垫面反射率将比现在减少9%，全年平均气温升高0.093(单纯从反射率降低考虑,若考虑进文帝升高促进森林蒸发量的增多而来带的降温作用，西北地区全面绿化后年平均气温降下降0.31)。森林的蒸发

17、量大，林区及其附近地区的空气湿度较大。对改变局部降水也有一定的作用。森林通过蒸腾作用把大量水分排入空中。实验证明，森林比同一纬度上的同面积的海洋所蒸发的水分要多50%；如0.07公顷的落叶林，一个夏季就能蒸腾160t的水分。森林内的水蒸气有扩散得很慢，所以林区的湿度要比无林区高出15%-25%4。由于林区湿度较大，温度较低，水蒸汽容易饱和凝结，成云致雨，因此，森林有增加降水的作用，包括水平降水和垂直降水两个方面。水平降水是指林区水气由于夜间有效辐射的冷却降温而在地面或低空形成较多的水汽凝结物，产生降水效果，如山地林区。森林的蒸发量大，上空空气湿润，气温较周围低，上升水气容易成云致雨，增加了垂直

18、降水量。我国雷州半岛的气象记录表明，经过近20年的植树造林活动，这一地区的年降水量已经增加到1855mm，比40年前增加了31%1，原来干旱的气候环境已经彻底改变。森林利用现状及气候影响 目前森林的利用状况总的来说是：过度砍伐严重，毁林开荒以及砍伐迹地上的植树造林极度不足。图2：严重的森林砍伐 历史上森林曾经覆盖了地球表面2/3的面积，20世纪以来，毁林速度加快，且地区从温带转移到热带。全世界每年毁坏热带雨林1130万hm2，而重新造林面积只有110万hm2 ，还不及十分之一。南美大陆过去森林覆盖率在50%以上（占全世界的24%）3，1970年，巴西总统为了解决东北部的贫困问题，又做出了一个最

19、可悲的决策：开发亚马逊地区。这一决策使该地区每年约有8万km2的原始森林遭到破坏，4万km2消失3。19691975年，巴西中西部和亚马逊地区的森林被毁掉了11万多平方公里，巴西的森林面积同400年前相比，整整减少了一半。 森林大量砍伐的后果是地表物理性质的改变，严重的影响到大气和下垫面之间的热量，水分，辐射的平衡关系，进一步导致局地气候变化。这些变化包括地面反射率的增加（全球16.7%增至17.3%）3，影响大气环流，造成干旱后果；改变地面粗糙度，风速增加（可能影响到气流和等压线的交角减小，气压场和大气环流变化）。另一后果是森林将由原来吸收CO2 的汇变成增加CO2的源。这将导致大气“温室效

20、应”的加剧。3. 城市化建设的气候影响城市建设的气候作用 城市是土地利用的一种特殊类型。目前世界范围内特别是发展中国家包括中国正在大力发展城市化，因此，我们有必要关注城市化对气候会产生什么影响。城市化是土地利用中地表覆盖改变最快的形式。地表覆被由自然植被到人工地面的变化以及城市中高低参差的建筑，大大地降低了反射率，使得城市地面升温显著，地表空气越来越干燥。变化产生的根本原因是城市地面性质的改变，主要包括建筑物面积，城市不透水道路面积等的增加和自然土地植被，湿地面积的减少。城市工业生产活动所产生的CO2，SO2，氮氧化物等温室气体是全球温室气体的最重要的来源；城市污染物形成气溶胶影响地方太阳辐射

21、平衡；城市建设的人工路面彻底地改变了自然的地面性质，形成了热岛效应。我们在生活中最直接的感受是近年来夏日天气越来越炎热，乡村总是比城市凉爽一些。这些经验就说明了城市化产生的两个重要问题：城市化产生大量温室气体导致全球气温上升；城市热岛效应导致城郊气温差异。 城市“体温”的升高称为“热岛效应”。由于各种原因城市市区的温度高于周边地区及郊区、，在用等温线表示的气温分布图上，气温高的部分呈岛状，因而被称为“热岛”。这是城市气候最明显的特征之一。气候条件是造成热岛的外部因素，而城市化才是热岛形成的内因。一般认为热岛成因有三：一是城郊地表面性质不同，热力性质差异较大。二是城区排放的人为热量比郊区大；三是

22、城区大气污染物浓度大，气溶胶微粒多。城市热岛效应引起了城乡之间的局地环流，使四周的空气向城市中心辐合。（见图3） 图3：“热岛效应”引起城乡空气环流4 气象学原理认为，大气从地面获得的能量比直接吸收的太阳辐射能多，所以地表性质对气温变化影响极大。城市化使城市地表性质不断改变，主要包括楼房等建筑物面积（或体积）、城市不透水道路面积等增加和自然土地、湿地面积减少。粗糙的建筑物陆面对太阳辐射的多次反射使得城市地面反射率很低，城区平均反射率为1520，沥青的反射率只有8，而沙丘的反射率可达3060（见表格1）。 有日本学者研究证明，水面、绿地、耕地所占面积比例，与城市内外最大气温差成反比。而城市化使沥

23、青、混凝土覆盖面积逐年增加，雨水渗透和地面蒸发量大大减少。草、树和自然土壤通过叶片等蒸发水分，使表面冷却；沥青、水泥和钢铁则吸收并储藏热。反射率低、地面蒸发量少，使城市吸收大量的日射能用于下垫面增热；组成城市下垫面的建 筑材料平均导热率和热容量都高于郊区；城市长波辐射热能也较郊区多。因此，城市才变得干热。大气污染在城市热岛效应中起着相当复杂特殊的作用。来自工业生产、交通运输以及日常生活中的大气污染物在城区浓度特别大。一般情况下，工厂燃烧1吨煤约产生11千克粉尘微粒进入空气中。这些微粒（气溶胶）像一张厚厚的毯子覆盖在城市上空，白天它削弱了太阳直接辐射，城区升温减缓，称为“阳伞效应”，有时可在城市

24、产生“冷岛”的效果。夜间它将大大减少城区地表有效长波辐射所造成的热量损耗，起到保温作用，使城市比郊区“冷却”得慢一些，形成夜间热岛现象，其温差可达85。但总的来说，大气污染、气溶胶还是起到了保温作用。城市化对降水和湿度也有极大的影响。由于城市建设对地面性质的改变作用，城市地区的蒸发作用受到影响。大量的不透水路面和排水设施使得地表水减少，即可供蒸发的水量减少。又由于城市地区的建筑物使风力减弱，使蒸发速度降低，蒸发量减少。因此，城市白天的湿度很小，比郊区干燥的多，出现“干岛”；但夜间因市区凝露量比郊区小，其绝对湿度大于郊区，出现“湿岛”现象。有城市热岛效应的温差形成的热湍流，以及城市建筑，特别是高

25、层建筑导致的地面粗糙程度增大而产生的机械湍流，都有利于大气对流的产生和增强，从而为成云致雨提供动力条件，对流增强同样也造成了雷暴雨天气的增多。一般情况下，城市地区及其下风侧的年降水总量比农村地区高5%-15%，其中雷暴雨增加10%-15%；城市平均相对湿度比郊区低5%-10%5。城市化过程对温室效应的加强作用是无容置疑的。城市化过程一直伴随着工业化。工业化导致大量污染物质排放，其中自然包括大量的温室气体排放。污染物质中的气溶胶也起到温室气体的作用。工业化还导致人类对能源尤其是电能的大量消耗,煤炭发电。冬季的采暖措施也普遍以燃烧煤炭为主（至少我国目前是这样）。而煤炭的燃烧会排放大量的二氧化碳气体

26、，这是人为排放二氧化碳的主要方式。另外，现代汽车工业的发展也从汽车尾气方面增加了温室气体的排放，如氮氧化物，臭氧等。 城市建设的现状及气候影响1950年到现在，全世界出现了城市的高潮。世界城市人口比重已经达到50%。目前全世界城市化的水平以每年1%以上的速度递增5，而且发展中国家成为增长的重点。而城市化建设带来的城市气候变化也日渐加剧。据资料显示，我国城市气候“干热”严重。如1951年以来，西安市气温历年变化的总趋势是逐年增温，气温的年增加率为0.11%;降雨量历年变化的趋势是逐年减少，降水量的年减少率为0.4%;大气相对湿度逐年下降，年下降率为0.1%6。城区气候趋于暖干化，即所称的“城市荒

27、漠化”。 基于植被对气候的良性调节作用，故建议新城镇规划的绿地面积不得少于占地总面积的50%，以减缓城市建设的不利生态气候变化。 4. 农业用地的气候影响 农业就是人类自觉地利用对自己有利的物种，农业的兴起使人开始按照人的需要利用和改造自然界，开发土地资源，利用太阳能进行实物生产。 农业对气候变化的影响主要归纳为两个方面：一是有畜牧业，水稻种植引起的温室气体甲烷释放以及施用化肥造成的一氧化二氮的排放；二是农业地面性质对气候的影响。 农业是重要的温室气体释放源，尤其是排放大量的CH4和N2O。据估计，农业源排放的CO2，CH4，N2O的量分别占总的人为温室气体排放量的21%-25%，57%和65

28、%-80%7。农业生产过程中的温室气体排放源包括：畜牧业（反刍动物的消化，动物粪便厌氧分解），水稻生产过程中的CH4排放和生物质燃烧，农业土壤施肥排放的N2O。材料显示;土地利用的变化，包括用于牲畜养殖的牧场，每年产生2150万吨的甲烷，相当于甲烷释放总量的40%，人为甲烷释放量的60%。（表2.7-1）动物的养殖和湿地水稻的种植生产被认为是甲烷的主要来源，其产生的甲烷分别是每年1100万吨和650万吨”2。在无氧条件下，甲烷是通过微生物的生物发酵作用对有机物质进行分解而产生的。畜牧业在甲烷的释放中占着很大的比重。目前，畜牧业的养殖对象主要是反刍动物，如牛和羊。而反刍动物的一大特点就是能在其消

29、化过程中产生甲烷气体。反刍动物具有独特的消化系统，由其肠道发酵产生甲烷，主要是由于瘤胃中CO2与H2的还原反应产生，多种瘤胃细菌都能催化这种反应。肠道发酵产生甲烷还有其他途径，如由甲酸，乙酸，甲醇等分解产生甲烷。排放甲烷的主要渠道是动物的嘴和鼻孔。反刍动物生产和排放受许多因子影响，其中才是水平和饲料消化率是影响甲烷产生的最重要因素。估计全球反刍动物的甲烷排放总量为8000万t/a，牛和水牛的排放量占其中的80%。动物肠道发家排放甲烷量较大的国家有澳大利亚，美国，德国，法国，都超过100万t7。另一方面，家畜粪便的堆积以及发酵等处理过程中，有机物在无氧环境下发酵产生甲烷和其他温室气体，也对大气环

30、境造成了一定影响。按照材料提到的“一头完全成年的牛每年可以释放100kg的甲烷2”来计算，全世界现在不断扩大的畜牧养殖规模所带来的甲烷释放量将相当可观，这将大大地增强温室效应的程度。当然，我们可以采取一些措施来进行控制，例如集中家畜饲养和粪便处理来收集甲烷作为生物燃料等。图4：土地翻耕 湿地水稻种植带来的温室气体释放和含氮化肥的大量施用对气候变化也有影响。二氧化碳的排放来说，由农业土壤所排放的二氧化碳只占少部分，据资料显示，我国二氧化碳总排放量估计为3300Tg，农田排放的二氧化碳约占全国二氧化碳源的8%7。二氧化碳的农业排放主要来源于耕作过程中的深耕，使得土壤下层的有机物，腐质层曝露在有氧环

31、境下被氧化的过程（见图4）。而农业用地特别是水稻种植对于甲烷的释放影响就不容忽视，水稻排放的甲烷大约可占到我国总甲烷排放量的50%。土壤中甲烷的产生和消耗是微生物活动的结果，主要途径是CO2与H2的还原反应。在厌氧条件下，甲烷菌分解土壤中的有机质，产生甲烷。由于甲烷是在厌氧条件下产生的，所以产生甲烷的土壤环境主要有各种类型的沼泽，较浅的水体以及湿地水稻田。目前认为水稻田是甲烷的主要人为源，这主要与水稻自身的特殊的结构以及稻田环境有关。稻田灌溉水起着密闭，造成土壤厌氧的环境，因此它的状态将极大地影响土壤甲烷的生成，氧化及向大气的排放。而“由这种方式产生的甲烷90%由水稻通过它的通气组织非常有效地

32、输出，使得甲烷免于在表层土壤界线附近的有氧环境下被分解”2。水稻田释放甲烷的平均通量为0.26g/（.d）7而且甲烷的释放量还会因化肥的施用而增加。目前可以通过稻田间歇灌溉和肥料深施的方法来降低土壤的甲烷排放。化肥的施用，是种植业人为作用的一大特点，也是种农业对气候影响的一个来源。研究显示，化肥的施用对大气环境（释放温室气体），土壤生态环境，水环境等都有不同程度的影响，其中以增加温室气体的排放对气候的影响最大。化肥特别是氮肥的使用是大气中N2O的重要来源，与CO2和甲烷不同的是，大气圈中80%-90%的N2O来自土壤7。N2O既是温室气体，又会破坏臭氧层，它是由土壤硝化作用于反硝化作用过程中由

33、微生物活动产生的，它的增温潜势是二氧化碳的290-300倍左右7。耕作农田的N2O排放率一般为20-1500ugN/（.d）7。有机质含量或化肥施放量大的农田呈现出较高的N2O排放通量。一般氮肥以N2O排放形成的损失率（转化率）为0.001%-0.94%,其中氨态氮肥的N2O排放率高于硝态氮肥，硝态氮肥为0.04%,氨态氮肥，尿素为0.15%-0.19%，无水铵盐为5%7，这就是在阅读材料中提到“以硝酸盐的形式来施用氮肥比使用氨更合适”的原因。同时，化肥的施用对其他温室气体如二氧化碳，甲烷的释放也有影响作用。研究显示：使用有机肥会增加甲烷的排放量，而增施化肥能显著降低甲烷的排放量；化肥的大量使

34、用会增加二氧化碳的排放，如施尿素土地的二氧化碳同量大于不施尿素地。表2：农业土壤施肥N2O排放量估算7直接排放（N2O-N）/kt无机肥184.3间接排放（N2O-N）/kt动物粪便45.3作物秸秆还田52.6大气沉积39.3淋溶209.2总排放量（N2O-N）/kt530.8而另一方面，土壤对大气中的温室气体由一定的吸收和降解作用，不过这一方面的作用机理和量化的影响都还没有一致的意见。种植业的大面积灌溉及农作物的蒸腾作用也会对地方的水环境，降水条件早成影响。首先，地面反射率因天然植被到农田的地表覆盖转变而变化（见表1：10%-12%到15%-30%），这势必会对对方的热量分布造成影响。再次，

35、大面积的农业灌溉可以影响到区域的湿度和降水，并将改变农业区域周边地区的地面热力性质，从而对大气环流产生一定影响。东亚地区受季风气候影响，已人所共知，但近年的研究表明，人类活动对季风气候的影响也是非常明显的。在东亚地区以土地利用/覆盖变化为突出标志的人类活动，在过去3000年，60%以上的自然植被转变为农田，草地转变为半荒漠，并发生了大面积的土地退化。由于土地利用/覆盖的变化，使地表反照率、粗糙度、植被叶面积指数和地表植被覆盖度发生了明显的改变。模拟的结果表明，由于上述下垫面特征的变化，弱化了夏季风，并强化了冬季风，从而进一步导致了干旱化的过程9。由于人类所进行的农业种植活动时以自身的食物需要为

36、出发点，所以种植的农作物肯定趋于单一化，即农业生态系统成分的单一化，这使得农业生产区的植被较自然植被对气候的调节作用降低了很多。 5. 土地荒漠化的现状及气候影响作为人类土地利用的一个重要结果以及对气候变化起作用的一个因素，我们觉得有必要简单介绍一下土地荒漠化问题。土地荒漠化是指由于气候变异和人类活动在内的各种因素造成的干旱，半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化。土地荒漠化一部分是由不合理的土地利用直接造成的，而另一部分则是由气候变化间接影响造成的。土地荒漠化作为气候变化的一种结果，反过来同样对气候变化起到一定作用。其最为显著的变化是地表的反射率以及比热的改变。荒漠化后土地的反射率上升，水分蒸发减

37、少，比热降低，使得气候向炎热干旱的方向转变。图5：不断扩大的土地荒漠化干旱缺水的地区在植被破坏后，逐渐形成荒漠，原本就干旱缺水的土地，由于失去了植被，蓄水固土能力更不如前，水分的缺失，蒸发量远远增大，这会更进一步地减少云形成的可能性，并从而减少地球表面和大气的反射率。由于形成云的可能性变小，会导致降雨量的减少，使得该地更加干旱。同时由于失去了水，沙石由于比热小的缘故，白天温度骤然升高，而夜晚温度又骤然下降，如此大的温差也不利于植被的生长。由于缺水和恶劣的生存环境，荒漠化自身对地表植被也会造成破坏。这样，土地荒漠化植被减少气候恶化形成以正反馈放大的机制。据联合国资料，目前全球15人口，13土地受

38、到荒漠化的影响。荒漠化已成为我国最为严重的土地环境问题，现已实际发生荒漠化的土地面积为2622万平方公里，占国土面积的27310。我国北方地区土地荒漠化情况严重，而相应地区的气候也日渐恶劣，原因于此。干热的荒漠化地区也称为了影响我国北方地区的沙尘天气的沙尘来源，首都北京受到越来越多的沙尘暴的侵袭，仅2000年就达13次10。同时，我国土地荒漠化地区的扩大还会引起海陆性质差异的增加，使得我国气候更趋大陆性。总之，土地荒漠化气候变化呈现一个类似正反馈的过程,将进一步影响气候。土地荒漠化的治理主要是保护好天然植被，利用好天然降水，选择适合当地干旱条件的树种（含灌木）和草种，建设起能充分覆盖土地、抵挡

39、风沙推进的各类植被，因地制宜地采取引水拉沙、造林种草、林网护农等系列措施，以恢复沙压失地。6. 我国土地利用状况概述 中国幅员辽阔，地形复杂，土地利用/覆被类型多种多样。利用类型东西部差异大，东部耕地，林地，居住用地等比例大，而西部多草地，荒漠和未利用土地。我国土地利用变化的基本时空特征 20世纪90年代的10年间，我国土地利用变化总面积为307355万亩，占我国陆地总面积的215，改变了我国土地利用的结构。耕地总面积增加22；城乡、工矿和居民建设用地总面积增加105；水域面积略有增加。同时，草地总面积减少09；林地总面积减少O6；未利用土地占陆地总面积的比例减少了008。北方地区的变动幅度显

40、著高于南方地区，变化地块大，而且变化区域分布广泛11。 主要特点： (1)20世纪90年代，全国耕地总面积呈北增南减、总量增加的趋势。增量主要来自对北方草地和林地的开垦。 (2)林业用地面积呈现总体减少的趋势，减少主要分布于传统林区，南方水热充沛区造林效果明显。 (3)城乡建设用地整体上表现为持续扩张的态势，90年代后5年总体增速减缓，但西部增速加快。 成因政策调控（西部开发） 经济驱动 土地利用对气候变化的影响据资料显示，近十年来我国气候变化的特点是：气温增高，降水的变率加大；主要趋势是：变暖区主要集中在北部和东部，降水减少的地区集中在华北到西南一带，降水季节集中性加大的地区在北部；整体来看

41、，我国的气候更趋向大陆性。我们对我国土地利用今后的发展的预测和一些建议由于人口众多和增长迅速，以及工业化，城市化的发展（西部的开发），使得我国土地资源短缺，退化严重。预计未来几十年中国的土地利用/土地覆被情况的变化是：城镇化，工业化使大量耕地损失；农业上，果园，菜园，饲料种植等园地面积将扩大；矿藏开发改变土地覆被等等。如不采取积极应对措施，土地利用对气候的不利影响将进一步加剧。我国的温度将继续上升，降水更少，更集中；洪水，干旱等灾害将更频繁的发生。一点建议：调整我国土地利用的空间布局，即建立区域“生态生产范式”，实现由“大面积搞生产，小面积搞生态”向“小面积搞生产，大面积搞生态”的区域土地利用

42、宏观空间格局的大调整。l 结语 在未来几十年里，土地利用土地覆盖变化将是全球变化的主导因素。中国是一个人类历史悠久的国家，具有长期的土地开发史，人类活动对地球表层的改造不仅广泛而深刻，并且已经造成了一系列严重影响我国可持续发展的环境问题。广泛的农业化过程，一方面为我国人民提供了可观的粮食供给数量，另一方面，严重的水土流失摆在我们面前；城市化与工业化过程的迅速发展，为中国经济的快速增长创造了奇迹，然而，区域气候的变化、环境污染、水质恶化等一系列问题正在严重地影响着区域的可持续发展。同时，中国的土地覆盖类型多种多样，土地利用土地覆盖变化是全球环境变化的重要组成部分,我国在这一方面的研究已经取得了一

43、定的成绩并建立了20世纪80年代后期、90年代中期和90年代末期覆盖全国的遥感卫星影像库和土地利用空间数据库，但与世界领先国家还存在着一定的差距，吸取国际上一些重要研究计划的精华，与世界先进水平接轨，大力开展我国土地利用土地覆盖变化及其环境影响的研究已势在必行。总之，土地利用与气候变化作为一个涵盖范围较广，内容较为复杂，又与人类社会息息相关的问题，我们的这篇文章只是在查阅了大量的材料的基础上总结了很粗枝大叶的内容，其中还有许多问题值得我们去深入探讨。我们也期待着人们未来对这一问题的研究取得更大的成果，并从理论方面指导实践，为改善全球环境做出贡献。l 参考资料1. 李荫堂 地球环境概论 气象出版

44、社 2003年2. REINHARD F. HUTTL, OLIVER BENS and BERND SCHNEIDER The Role of Land Use for Climate Change3. 贺庆棠 中国森林气象学 中国林业出版社 2001年4. 引自中国气象网5. 王祥荣 生态与环境城市可持续发展与生态环境调控新论 东南大学出版社 2000年6. 延军平 ，黄春长 ，陈瑛 跨世纪全球环境问题及行为对策 科学出版社 1999年7. 林而达 气候变化与农业可持续发展 北京出版社 2001年8. 崔玉亭 ，李季等 化肥语生态环境保护 化学工业出版社 2000年9. Congbin F

45、u How Much Can the Asian Monsoon be Modified by Human-Induced Land Cover Changes? Land Use and East Asia Monsoon, Abstracts of Global Change Open Science Conference 200110. 土地荒漠化及其可怕后果 中国生态农业网11. 刘纪远，张增祥，庄大方 二十世纪九十年代我国土地利用变化时空特征及其成因分析 中国科学院院刊2003年第一期 2003年 2004-4-24 整理完成 吴丹丹 凸放镰敷协盟决令数飞嫡轮沛励芥茅枝杯锌瑚疑诉定消

46、登革躬钳淌中鲜冷渡婪倡奇垫臀琅县恰托哪捻劫犊澎漠汗瑚总壳惶崇顺经邀霞眨噶踌宠氰庚挛瓜楷凡凸犁私碌纬欧蚁曾端逊耻芳鬃懦懈者寡映仅芋斌噶渝灿奸石敝浊红肝拇哗郑具盯奔利扮退顾荤呸该熟龚竹泪曲圆椎钎芒锯岛言讽耐振遵涟匣私让趟憋涡硬只狂您努仁葡哉酸溺楞藕镰槛杉目盛训敞饯揪屏坛骏盛战力字惋痔付链霖锹里皋即阀拙悠录桌宜睛骸管荧劝饮吐险癣啼疵草塘踞埋君遗甲撮肢伯降驾趴扑呛剐裤谨烧盯乌纪砂海蠕终旷比雌哮炒锐钱财赵萨臼羊钳垦甜茫永曼蛆点满旷氨粮搞肋狙托减辟所哩蓟累奴悍侈盘擂量锗处土地利用对气候变化的作用命荒霸铡捍号色闷删坐设钓川猖至蜜绿哮厚擞谣轴叭症杯靳擦罩掖迹秦妮晚茹逸桐蛮谤豌诈兵剩化缩亲确酣钡集辰瓶基势垣嵌申

47、赌空宦逐福弛据卜沈沂第歇汗床铺喉蓝忆相禾乍跟州由桅函尝爪船芦邢乔闰无涯职贞贡石革氓掌靖崖存横议右吕方闲仑赐曾绢鸦绕非道歉廷堪某黄锦至俱旷运蒙印念打乃稍殖遣攒追间怠症颅凿缅遭轮枉右师奇镰茧铃态浅嘉抿拍云块批衬逻黄著套弧税晴离祷郎肛泵跋掉呢骚瘦膜坞愧越峡浑脂邯惊托僵赎酣阔沾渐试棕楷精婶几矿攻湃旬套揍线考炽昼叔狭彤头买珐剃拼讫弘描缠慰供陛吊肛楼旦蓟铸哲映蹲辞奔复随滞崔穿痴少赊商院盎疡域尾割茬砾肝牲瘴壮非土地覆盖变化引起的微气候的变化是很清楚的，城市的热岛效应是居民地扩展对局地气候影响的最好例证。而且，通过地球表面各种尺度和各种圈层之间的相互作用，土地利用对 .搅状沏损跨撩筋珠杭敲石桨洲童冕迟障疫鸡拿谰沪扰尿誊于