摘要：在氣候變化與人類活動(dòng)的影響下, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線不斷變遷。定量辨識氣候變化和人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的貢獻(xiàn)程度, 是當(dāng)今氣候變化領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。該文基于國內(nèi)外相關(guān)研究, 概括了不同視角下北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的定義方法, 分析了氣候變化與人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的驅(qū)動(dòng)作用, 總結(jié)了定量分析驅(qū)動(dòng)力貢獻(xiàn)程度的方法及主要結(jié)果。同時(shí)指出目前研究還存在定義、數(shù)據(jù)、方法和解釋方面的問題。針對以上問題, 提出了多要素綜合定義、驅(qū)動(dòng)力定量分析、高時(shí)空分辨率數(shù)據(jù)的收集以及深層次因果關(guān)系的解釋等解決方法。該文可為敏感區(qū)域土地利用的合理規(guī)劃和氣候變化的減緩與適應(yīng)措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。
引言
中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶地處溫帶季風(fēng)氣候與溫帶大陸性氣候、干旱與濕潤、東北平原與內(nèi)蒙古高原、農(nóng)業(yè)與牧業(yè)的復(fù)合過渡區(qū), 是人類與氣候相互作用最激烈的地區(qū)之一, 對全球變化較為敏感[1]。近幾十年來, 在降水變率增加、溫度上升等氣候變化和超載放牧、過度開墾等人類活動(dòng)的影響下, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的界線頻繁改變, 界線變遷區(qū)的土地利用處于持續(xù)變化中, 給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了不良影響, 使其成為中國生態(tài)問題最為嚴(yán)重的區(qū)域[2]。研究北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的驅(qū)動(dòng)力及其定量貢獻(xiàn), 對剖析氣候變化影響下的敏感區(qū)域生態(tài)環(huán)境響應(yīng)特征及指導(dǎo)區(qū)域土地利用政策具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
近年來, 學(xué)者們圍繞北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷及其驅(qū)動(dòng)力開展了大量研究[3,4,5,6,7,8,9]。有研究指出, 氣候冷暖和干濕波動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的形成和變遷有深刻影響[3]。也有研究認(rèn)為, 人類活動(dòng) (諸如人口、經(jīng)濟(jì)、政策等) 造成農(nóng)牧業(yè)的交融碰撞、反復(fù)侵退, 進(jìn)而導(dǎo)致北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的界線波動(dòng)[4,5,7]。事實(shí)上, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的界線隨時(shí)空的變遷是對氣候變化和人類活動(dòng)響應(yīng)的綜合結(jié)果[10,11]。氣候變化提供了農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)所需的水熱資源, 而人口壓力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和政策則誘導(dǎo)人們到北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶墾荒耕種, 造成了農(nóng)耕范圍的擴(kuò)大。但是, 對于氣候變化與人類活動(dòng)在北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷中的相對作用, 已有研究多從定性角度分析, 缺乏定量分析和統(tǒng)一結(jié)論。量化北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的驅(qū)動(dòng)作用, 摸清氣候變化與人類活動(dòng)對界線變遷影響的強(qiáng)弱差異, 有助于系統(tǒng)全面地認(rèn)識北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的變化規(guī)律。因此, 關(guān)于氣候變化與人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的驅(qū)動(dòng)作用的定量研究急需加強(qiáng)?；趪鴥?nèi)外相關(guān)研究, 本文概括了不同視角下北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的定義方法, 分析了氣候變化與人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的驅(qū)動(dòng)作用, 總結(jié)了研究驅(qū)動(dòng)力貢獻(xiàn)程度的方法和結(jié)果, 并進(jìn)一步提出存在問題及解決思路。研究有助于深入理解敏感區(qū)域?qū)夂蜃兓捻憫?yīng)特征, 為因地制宜地采取氣候變化的應(yīng)對措施提供理論基礎(chǔ)。
1、北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶定義
1.1 基于代用證據(jù)的推斷
歷史時(shí)期北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶范圍的界定, 主要基于代用證據(jù)的采集與分析, 包括歷史文獻(xiàn)、考古事件、冰芯、珊瑚、樹輪、石筍與湖泊沉積記錄等[12,13,14,15,16]。張丕遠(yuǎn)依據(jù)史料勾畫了公元前5世紀(jì)到20世紀(jì)初北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的分布范圍[13] (表1, 圖1a, 1b) 。王金朔等依據(jù)行政建制設(shè)置, 推求了清朝蒙地農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線的變化[14]。古土壤剖面孢粉、地球化學(xué)特征和沉積相分析顯示, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶位于明長城與秦長城之間[15]。
代用證據(jù)是進(jìn)行歷史時(shí)期北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線確定的有效手段, 但往往不夠系統(tǒng), 且覆蓋的時(shí)空尺度有限。北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶范圍的最終確定往往以代用證據(jù)推斷的多數(shù)情況綜合而定, 因此較為粗略。
1.2 基于野外調(diào)查的定義
1953年, 趙松喬第一次提出北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的概念, 認(rèn)為察北、察盟及錫盟等地區(qū)土地利用方式由南至北呈現(xiàn)出集約農(nóng)業(yè)-粗放農(nóng)業(yè)-定牧區(qū)-定牧游牧過渡區(qū)-游牧區(qū)的漸變特征[2]。隨后, 基于氣候、土壤、經(jīng)濟(jì)、土地利用等狀況的調(diào)查, 許多學(xué)者對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶范圍進(jìn)行了定性描述[17,18] (表1, 圖1c) 。如周立三等認(rèn)為甘青地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶表現(xiàn)出由南向北、由東向西的純農(nóng)業(yè)-農(nóng)牧交錯(cuò)帶-純牧區(qū)的漸變特征[17]。王錚等認(rèn)為沿騰沖-黑河連線的胡煥庸人口地理線的生態(tài)環(huán)境過渡帶大致和北方農(nóng)牧交交錯(cuò)錯(cuò)帶帶分分布布一一致致[[1188]]。。
基基于于野野外外調(diào)調(diào)查查的的北北方方農(nóng)農(nóng)牧牧交交錯(cuò)錯(cuò)帶帶范范圍圍沒沒有有特特定定的的定定量量約約束束條條件件, , 直直觀觀形形象象。。但但由由于于只只是是大大致致位位置置的的描描述述, , 且在具體界線勾畫時(shí)受主觀影響, 因此限制了北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷及其驅(qū)動(dòng)力的進(jìn)一步定量研究。
1.3 基于氣候要素的定義
農(nóng)作物與牧草的生長格局一般與沿梯度明顯過渡的氣候一致。因此, 許多學(xué)者基于氣候要素對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶進(jìn)行定義。
北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶處于干旱半干旱地區(qū), 水分是使用頻率最高的指標(biāo), 如降水量、濕潤度、降水變率等 (表1, 圖1d) [19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29]。關(guān)于北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線的降水量范圍, 已有研究認(rèn)為介于200~550 mm之間。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)雨量需求的底線, 400 mm等降水量線常被看作北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的中心[29]。例如, 李棟梁等和賈慎修分別認(rèn)為北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶分布在200~400與300~550 mm降水量范圍內(nèi)[20,28]。濕潤度可以從水分收支的角度對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶進(jìn)行定義[19,30,31]。例如, 林儒耕將濕潤度為0.3的等值線作為內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯(cuò)帶旱作農(nóng)業(yè)的西界[19]。降水變率大是北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的顯著特征[32]。因此, 趙哈林等選擇降水變率的范圍 (15%~30%) 、年降水量 (300~450 mm) 和和干干燥燥指指數(shù)數(shù) ( (11~~22) ) 等等指指標(biāo)標(biāo)定定義義北北方方農(nóng)農(nóng)牧牧交交錯(cuò)錯(cuò)帶帶[[2211]]。。李李世世奎奎等等取取年年降降水水量量≥≥440000 mmmm保保證證率率2200%%為為北北方方農(nóng)農(nóng)牧牧交交錯(cuò)錯(cuò)帶帶北北界界, , 保保證證率率5500%%為為南南界界[[3333]]。。
表1 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶定義方法Table 1 Definitions of farming-pastoral ecotone in northern China
溫度是影響農(nóng)牧生產(chǎn)的另一重要因素[22,34]。Ye等依據(jù)年均溫大于1℃或≥0℃積溫大于2 500~2 700℃, 降水大于350 mm的標(biāo)準(zhǔn), 推斷農(nóng)牧交錯(cuò)帶可能的耕地界線[34]。農(nóng)牧交錯(cuò)帶類型會(huì)因氣候、地貌、植被等特征的不同而有差異, 選擇的主導(dǎo)因子也應(yīng)因地制宜。如余優(yōu)森等將水分因子 (年均降水400 mm及其80%和20%保證率) 和溫度因子 (≥0℃積溫1 800℃及其80%和20%保證率) 分別作為劃分甘肅省半干旱地區(qū)和高寒濕潤地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶的主導(dǎo)因子[35]。
除水分、溫度外, 風(fēng)力、土壤、海拔等也可作為輔助指標(biāo)來定義北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶[23,36]。李世奎等增加了全年日平均風(fēng)速≥5 m/s的天數(shù)作為輔助指標(biāo)[23]。這一定義同時(shí)考慮了旱作農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定性和土地沙化的潛在動(dòng)力, 并因地制宜地確定了指標(biāo)的相應(yīng)數(shù)值, 因此被廣泛采用[37,38,39]。朱震達(dá)等認(rèn)為除年降水量、降水變率和風(fēng)力狀況外, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶還應(yīng)符合地面沙物質(zhì)厚度為80~170 cm這一條件[24]。陳全功等在氣候要素的基礎(chǔ)上增加了海拔來模擬北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的范圍[40]。
氣候要素具備空間連貫性和時(shí)間完整性, 可以打破行政區(qū)劃限制。基于氣候要素對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶進(jìn)行定義, 可方便分析各種時(shí)空尺度上的界線變遷, 因此被許多學(xué)者采用。但是, 氣候條件只是客觀提供農(nóng)牧業(yè)利用的可能和適宜度, 現(xiàn)實(shí)情況下農(nóng)牧業(yè)是否按照氣候提供的分布則不得而知[7]?；跉夂蛞囟x的界線忽略了人類活動(dòng)的影響, 對沒有太多人類活動(dòng)干預(yù)的地區(qū)而言直接且準(zhǔn)確, 但對于復(fù)雜耦合的自然-人類生態(tài)系統(tǒng)不夠全面。
Fig.1 Scope of farming-pastoral ecotone (FPE) based on different definitions
1.4基于土地利用要素的定義
基于土地利用要素的定義是指根據(jù)實(shí)際土地利用模式, 以農(nóng)牧用地的數(shù)量比例與空間結(jié)構(gòu)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的范圍及界線進(jìn)行界定[7,25,41], 又稱為土地利用界線。吳傳鈞等定義北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶內(nèi)耕、林、草的面積之比為1∶0.5∶1.5[25] (表1, 圖1e) 。Yu等將北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶定義為農(nóng)、牧業(yè)用地在網(wǎng)格內(nèi)的比例均為≥10%且≤80%, 且林業(yè)用地比例≤10%[7]。Shi等認(rèn)為北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶為1 km2網(wǎng)格內(nèi)耕地與草地的比例各≥15%的連片區(qū)域[8]。
基于土地利用方式的空間結(jié)構(gòu), 從現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的角度確定北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的范圍較為合理, 地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)的發(fā)展也為高時(shí)空分辨率土地利用信息的提取提供了技術(shù)支持。但是, 20世紀(jì)70年代及以前的土地利用空間分布的資料有限。而且, 土地利用決策的復(fù)雜性使得界線會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)、人口等一些社會(huì)因素發(fā)生頻繁的改變, 不易捕捉。
1.5基于綜合指標(biāo)的定義
基于綜合指標(biāo)的定義是指根據(jù)氣候、土地利用、景觀、植被以及經(jīng)濟(jì)、行政區(qū)劃等綜合界定北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶。大部分研究將氣候與土地利用指標(biāo)相結(jié)合, 如王靜愛等根據(jù)濕潤系數(shù) (0.35~0.60) 和土地利用數(shù)量特征 (農(nóng)業(yè)用地占15%~35%, 牧業(yè)用地占35%~75%) , 確定了內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯(cuò)帶的分布范圍[10] (表1, 圖1f) 。隨后, 又在年降水量 (250~500 mm) 和降水變率 (25%~50%) 基礎(chǔ)上, 結(jié)合土地利用結(jié)構(gòu), 劃定了北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的范圍[32]。Liu等[4]以年降水量400 mm等值線為中心, 結(jié)合耕地密度 (10%~40%) 和草地密度 (25%~70%) 界定了北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶范圍。也有研究考慮了經(jīng)濟(jì)和行政區(qū)劃因素。例如, Gao等[42]認(rèn)為除土地類型比例、降水和干旱指數(shù)外, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的種植業(yè)需占農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的60%以上。Ping等和Zhang等分別根據(jù)居民生計(jì)方式和行政區(qū)劃中的旗-縣界線來定義北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶[26,27]。
選擇綜合指標(biāo)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的范圍進(jìn)行定義, 符合北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的形成原理與變遷規(guī)律。但是, 在指標(biāo)選取之前需進(jìn)行相關(guān)關(guān)系檢驗(yàn), 以免聯(lián)系緊密的指標(biāo)同時(shí)進(jìn)行定義。除此之外, 各指標(biāo)定義時(shí)的數(shù)量范圍還需在調(diào)查基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)的討論研究。
2、北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的驅(qū)動(dòng)力
由于生態(tài)系統(tǒng)交錯(cuò)分布的獨(dú)特性和生態(tài)環(huán)境的脆弱性, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的驅(qū)動(dòng)力較為復(fù)雜。目前的研究認(rèn)為氣候變化和人類活動(dòng)是導(dǎo)致北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的主要原因, 但對兩者之間相對作用的定量研究還較為缺乏。
2.1 氣候變化
2.1.1 歷史時(shí)期氣候變化對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線的影響
在生產(chǎn)力低下的歷史時(shí)期, 氣候變化經(jīng)常左右著北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的遷移[43] (表2, 圖2a) 。學(xué)者們基于代用證據(jù)復(fù)原北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的范圍[13], 采用回歸校準(zhǔn)、多項(xiàng)式擬合等方法重建歷史時(shí)期氣候變化, 采用小波分析、多窗譜分析等識別冷暖期與降水周期, 通過氣候長期變化重建結(jié)果與北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶范圍變化的對比和相關(guān)分析, 研究兩者的互動(dòng)關(guān)系[6]。
氣候寒暖變化會(huì)造成歷史時(shí)期北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的推移[3], 溫暖時(shí)期界線北移, 反之亦然。秦漢以來七個(gè)時(shí)期北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線的偏北程度與同期中東部地區(qū)溫暖程度的變化幅度與速率一致[6]。9-13世紀(jì)的中世紀(jì)暖期, 農(nóng)耕區(qū)向北擴(kuò)展至現(xiàn)今蒙古境內(nèi)的漠北地區(qū)[6]。15世紀(jì)初, 北部氣候轉(zhuǎn)寒致農(nóng)耕區(qū)北界內(nèi)徙至長城以內(nèi);18世紀(jì)氣候轉(zhuǎn)暖, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶東段顯著向北推移[3]。
氣候干濕波動(dòng)也與北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶農(nóng)牧業(yè)興衰息息相關(guān)。干燥期牧業(yè)擴(kuò)張, 界線南移;濕潤期農(nóng)業(yè)擴(kuò)張, 界線北推[44,45]。若降水較多年平均降水量減少100 mm, 北方農(nóng)區(qū)北界將向東南退縮100 km以上[44]。全新世濕潤期, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶西界較20世紀(jì)90年代西移90 km左右, 干燥期東移180 km左右[45]。
許多學(xué)者將水熱條件綜合起來考慮氣候變化對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶波動(dòng)的影響[46,47]。張?zhí)m生等、楊志榮等基于內(nèi)陸封閉湖泊孢粉與殘留動(dòng)植物的分析, 發(fā)現(xiàn)全新世暖濕期對應(yīng)農(nóng)業(yè)文化, 暖期結(jié)束時(shí)農(nóng)業(yè)向牧業(yè)轉(zhuǎn)換, 冷干期對應(yīng)農(nóng)牧交錯(cuò)文化[46,47]。自公元前1500年至公元前4世紀(jì), 氣候冷干化導(dǎo)致北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶向南移動(dòng)了2~5個(gè)緯度[48]。歷史上春秋戰(zhàn)國、漢、晉、唐、遼金、清代中葉及現(xiàn)代等時(shí)期氣候暖濕, 農(nóng)業(yè)文化興盛, 農(nóng)業(yè)北界北擴(kuò)[49]。
以上多數(shù)研究能夠給出歷史時(shí)期氣候變化的基本特征與界線遷移方向的對應(yīng)關(guān)系, 即暖濕期界線北移, 冷干期界線南擴(kuò);部分研究也給出了界線推移的定量范圍。但對氣候變化的描述還停留在冷暖干濕特征上, 沒有給出具體溫度水分變化與界線推移范圍的定量因果關(guān)系。
2.1.2 20世紀(jì)以來及未來氣候變化對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線的影響
北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線隨氣候的冷暖干濕發(fā)生進(jìn)退交替的現(xiàn)象一直延續(xù)至今。1950-1990年, 30%的年份北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線出現(xiàn)整體擺動(dòng), 20%的年份出現(xiàn)東西相異擺動(dòng)[15]。
關(guān)于20世紀(jì)以來北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線的波動(dòng), 大部分學(xué)者認(rèn)為降水變化是主要原因[20,38,39]。1961-2000年, 干旱年界線東南移, 極端干旱年份, 北界 (200 mm等降水量線) 正好與多年平均狀態(tài)下的南界 (400 mm等降水量線) 相吻合, 多雨年向西北移動(dòng)[21]。Liu等和楊建平等發(fā)現(xiàn)1961—2005年, 區(qū)域干旱化導(dǎo)致氣候界線整體上向東、南、東南方向變遷[4,50]。不同區(qū)域變遷范圍有所差異, 東北段氣候界線向東移動(dòng), 其東南界和西北界移動(dòng)的最大距離分別為259.7 km和220.5 km;華北段與西北段界線均向東南移動(dòng), 其東南界、西北界移動(dòng)的最大距離分別為126.5 km、96.4 km和118.9 km、98.1 km[4,42]。以上研究發(fā)現(xiàn), 隨著近幾十年降水量的減少, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的氣候界線整體向東南移動(dòng)較為明顯[4,41,42] (圖2b) 。
也有學(xué)者同時(shí)考慮氣溫和降水對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線的影響。Ye等分別以溫度和降水作為南北與東西界線的限制, 發(fā)現(xiàn)相對于1951-2008年而言, 20世紀(jì)早期的冷期東北地區(qū)耕地北界平均南移75 km, 1990 s的溫暖期平均北移100 km。西界和東界干旱期向東北遷移了250和125 km, 濕潤期西界和東界分別向西南遷移了125和200 km[34]。
未來氣候變化對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶格局的影響, 多基于氣候界線的定義, 根據(jù)未來氣候變化情景進(jìn)行預(yù)測[45,51,52]。周廷儒等預(yù)測未來百年內(nèi)相對濕潤期北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶西界在丘陵區(qū)和沙區(qū)較20世紀(jì)90年代分別西移35和80 km, 相對干燥期則相應(yīng)分別東移45 km和80 km[45]。以1961-1995年的氣候條件為基準(zhǔn), 溫度增加2℃、降水不變的情況下, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶將向東南移, 移動(dòng)最大處可達(dá)200 km[52];降水增加10%時(shí), 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的位置基本上與現(xiàn)在一致[52] (圖2c) 。
20世紀(jì)以來及未來時(shí)期氣候變化對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線的驅(qū)動(dòng)作用大都以氣候界線為基礎(chǔ)。由于兩者本身存在的原生因果關(guān)系, 基于氣候界線分析氣候變化的驅(qū)動(dòng)作用, 嚴(yán)格來說是不科學(xué)的。因此, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線波動(dòng)的氣候驅(qū)動(dòng)作用的研究還需借助土地利用界線。
Fig.2 Boundary shift of farming-pastoral ecotone
2.2人類活動(dòng)
處于生態(tài)環(huán)境過渡帶的北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶, 對人類干擾 (政策、人口、經(jīng)濟(jì)以及宗教等) 也十分敏感[53] (表2) 。
秦和西漢的“戍邊屯墾和移民富邊”, 唐代的“屯田戍邊”, 東漢、晉、五代、宋遼、西夏時(shí)期游牧民族的南下, 明、清朝大規(guī)模地興修長城, “軍屯”“民屯”的實(shí)施, 清朝康熙、咸豐年間的“邊禁”及“關(guān)禁”以及清末明初直到新中國成立時(shí)的墾荒政策, 是影響北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶格局的主要驅(qū)動(dòng)因子[30]。在政策和移民的驅(qū)動(dòng)下, 1916—2000年北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶東北段耕地界線持續(xù)向西北方向移動(dòng)。1916—1940年, 東北地區(qū)耕地界線質(zhì)心分別向西、向北移動(dòng)了15′44″和58′49″[5,54]。
人口增加造成了人類對更多耕地資源的需求, 促使了墾殖政策的實(shí)施, 影響著北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線的變遷。以東北三省為例, 1851—1949年, 人口由312.5萬人增加至3 664.8萬人, 增加了10.72倍;與此同時(shí), 耕地由1851年的12.12 km2增加至1949年的144.29 km2, 擴(kuò)張了10.91倍[55]。近100年, 東北耕地的墾殖率由約10%增至20%以上[56]。1949-2000年, 東北三省的人口達(dá)到了1 0655萬人[57], 增加了1.91倍。1940—1980年, 耕地界線質(zhì)心分別向西、北移動(dòng)了56′4″和3′40″;1980—2000年, 耕地界線質(zhì)心分別向西、北移動(dòng)了48′15″和16′53″[5]。1986—2000年, 農(nóng)牧交錯(cuò)帶東北段東南界、西北界均向西變遷, 兩者變遷的最大距離分別為78.8和206.5 km[4];至2008年, 東北三省人口增至10874萬人[58], 由于人口增長的壓力, 1975—2008年大興安嶺東南緣的農(nóng)牧交錯(cuò)帶被持續(xù)向西向南擴(kuò)張的農(nóng)業(yè)所侵占, 移向更加干旱的地方[7]。
除人口外, 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、土地開發(fā)強(qiáng)度、宗教傳播以及飲食結(jié)構(gòu)的變化也會(huì)影響農(nóng)牧交錯(cuò)帶的變遷[27]。由于經(jīng)濟(jì)水平和土地開發(fā)強(qiáng)度較高, 華北段界線變遷明顯大于西北段。華北段西北界北移最大距離為93.7 km, 東南界顯著向西北方向移動(dòng), 最大距離為144.3 km[4,42]。18世紀(jì)中葉開始, 天主教傳教士把當(dāng)?shù)鼐用褶D(zhuǎn)化為教徒的同時(shí)還提供土地、房屋和農(nóng)具的出租。到1952年, 天主教促使農(nóng)業(yè)活動(dòng)越過長城進(jìn)入牧區(qū), 察哈爾地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線也因此向北向西移動(dòng)[27]。1991年之后, 阿爾巴尼亞南部地區(qū)城市居民飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生變化, 肉、奶需求量增加, 導(dǎo)致該區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶牧業(yè)擴(kuò)張[59]。
2.3氣候變化與人類活動(dòng)的綜合作用
北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線是過去幾千年勞動(dòng)人民根據(jù)氣候、土壤等自然因素, 同時(shí)受到政治、軍事、民族習(xí)慣等人為活動(dòng)影響而形成的界線 (表2) , 氣候變化和人類活動(dòng)共同促進(jìn)了北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶空間格局的形成與變化[5,10,60]。近300年來, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶出現(xiàn)兩次明顯北移過程, 乾隆年間北移近100 km, 清末“移民實(shí)邊”東段和西段分別北移了300和50 km, 自然、區(qū)位、戰(zhàn)爭、政策和人口是驅(qū)動(dòng)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶從明長城向西向北推進(jìn)的主要?jiǎng)恿3,14]。曾早早等對過去300年吉林土地開墾界線的研究也得出相似結(jié)論[60]。
一種觀點(diǎn)認(rèn)為, 全新世暖期結(jié)束的氣候變化事件是北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶形成的主要原因[4,49]。氣候變化提供著作物耕作的客觀范圍, 人類活動(dòng)在氣候因素基礎(chǔ)上對此地帶的形成和分布格局起著加速作用。亞洲季風(fēng)在中國大陸的進(jìn)退、停留時(shí)間、范圍和強(qiáng)度時(shí)空上的波動(dòng)造成降水的波動(dòng), 誘發(fā)了人們墾殖的僥幸心理, 再加上鼓勵(lì)墾殖的政策造成北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶墾殖界線向西北擴(kuò)張[61]。人類通過調(diào)整自己的行為來減緩氣候變化帶來的不利影響, 尤其是極端氣候事件發(fā)生后的政策與移民的響應(yīng), 對東北農(nóng)牧交錯(cuò)帶的界線有著不可忽視的貢獻(xiàn)[11,62,63]。Ye等發(fā)現(xiàn)東北地區(qū)移民開墾的七次高峰對應(yīng)著華北地區(qū)氣候?yàn)?zāi)害的發(fā)生, 而每一次土地和移民政策的變化則是東北地區(qū)對極端氣候事件的響應(yīng)[63]。
另一種觀點(diǎn)認(rèn)為, 歷史時(shí)期北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的形成是各民族勢力消長導(dǎo)致的農(nóng)耕文化與畜牧文化空間上推移和交融的結(jié)果[30], 人類活動(dòng)比氣候變化的作用更大[37,50]。程序認(rèn)為北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的形成是在自然條件不宜農(nóng)耕的基礎(chǔ)上, 因人為活動(dòng)干擾而形成的社會(huì)-生態(tài)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng), 人文因素是其主要原因[37]。楊建平等通過分析近五十年亞洲季風(fēng)與北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線關(guān)系得出類似結(jié)論[50]。需要指出的是, 人類活動(dòng)對界線變遷的影響取決于當(dāng)時(shí)所處的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政策和地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱程度等綜合影響的人類適應(yīng)能力[43,48]。隨著科技的進(jìn)步, 氣候變化對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的影響日趨減小。例如明清時(shí)期“小冰期”的寒冷氣候下, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶并未出現(xiàn)明顯南退[6]。氣候變化對坦桑尼亞中北部農(nóng)牧交錯(cuò)帶的影響研究也證實(shí)了這一觀點(diǎn), 當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的適應(yīng)能力直接影響著農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線的穩(wěn)定性[64]。
世界上其他農(nóng)牧交錯(cuò)帶也是氣候變化與人類活動(dòng)共同作用的結(jié)果。例如, 基于孢粉記錄推斷, 俄羅斯泰梅爾半島農(nóng)牧交錯(cuò)帶的形成受到農(nóng)業(yè)活動(dòng)、海侵和氣候變化的共同影響[65]。隨著環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和政策的變化, 許多農(nóng)牧交錯(cuò)帶都出現(xiàn)了牧業(yè)系統(tǒng)的收縮, 其主要原因有干旱、城市化、自然資源的退化、農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展以及接近市場與服務(wù)的欲望[66,67,68]。例如, 過去三十年, 干旱、野火以及土地覆被變化 (由于棉花種植導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)擴(kuò)張) 導(dǎo)致西非馬里農(nóng)牧交錯(cuò)帶北部地區(qū)多年生草本植物被毀, 牧業(yè)活動(dòng)南移[66]?；诙嚯A段采樣技術(shù)對埃塞俄比亞南部博洛南農(nóng)牧交錯(cuò)帶的農(nóng)戶進(jìn)行問卷調(diào)查, 發(fā)現(xiàn), 在降水少、病蟲害增加、市場可達(dá)性差和投入資本缺乏的情況下, 當(dāng)?shù)啬撩駷榱颂岣呱?jì)水平, 轉(zhuǎn)換為農(nóng)業(yè)經(jīng)營的意愿非常強(qiáng)烈[67]。埃塞俄比亞東部農(nóng)牧交錯(cuò)帶的問卷調(diào)查也有同樣結(jié)論, 干旱和土地使用權(quán)的變更是造成農(nóng)牧界線變遷的主要原因[68]。
許多學(xué)者能夠認(rèn)識到北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶土地利用界線的波動(dòng)是氣候變化和人類活動(dòng)共同驅(qū)動(dòng)的結(jié)果, 但關(guān)于兩者相對作用的大小多從定性角度進(jìn)行分析, 較少定量區(qū)分氣候變化和人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的貢獻(xiàn)程度。
表2 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷驅(qū)動(dòng)力Table 2 Driving forces of boundary shift of farming-pastoral ecotone in northern China
北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線的變遷及其驅(qū)動(dòng)力研究進(jìn)展
2.4 氣候變化與人類活動(dòng)的定量貢獻(xiàn)
為解決以上問題, 學(xué)者們試圖定量識別氣候變化和人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的貢獻(xiàn)。
2.4.1 研究方法
常用的方法有相關(guān)分析、回歸分析、格蘭杰因果檢驗(yàn)、小波分析、方差分解及冗余分析等[8,9,16]。如Shi等通過垂直和水平方向變動(dòng)探測方法 (FishNet) 和界線變遷方向變動(dòng)探測方法 (digital shoreline analysis system, DSAS) 對土地利用界線和氣候界線進(jìn)行探測, 基于兩者的相關(guān)分析, 分別從垂直、水平和界線變遷方向?qū)夂蜇暙I(xiàn)率進(jìn)行計(jì)算[8,69]。相關(guān)分析與回歸分析操作性強(qiáng), 易于理解, 其結(jié)果表征二者之間的依存關(guān)系, 但并不一定表示兩者之間必然的因果關(guān)系。為克服以上局限性, 有人選擇格蘭杰檢驗(yàn)和小波分析來分析氣候變化與人類活動(dòng)對農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的貢獻(xiàn)率。例如Zhang等基于格蘭杰因果檢驗(yàn)及小波分析發(fā)現(xiàn), 歷史時(shí)期北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷與降水波動(dòng)和人類活動(dòng)關(guān)系密切[16]。格蘭杰因果檢驗(yàn)與小波分析能夠證實(shí)氣候變化和人類活動(dòng)與界線變遷的因果關(guān)系, 但對貢獻(xiàn)程度的計(jì)算具有一定的限制性。方差分解和冗余分析能夠給出各因素對某對象影響的貢獻(xiàn)程度, 可以用做氣候變化與人類活動(dòng)對農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的貢獻(xiàn)率的量化。Li等使用方差分解和冗余分析, 定量分析歷史時(shí)期氣候變化驅(qū)動(dòng)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶變化的相對作用[9]。
就目前的研究方法而言, 多集中于統(tǒng)計(jì)分析, 該類方法操作簡單, 數(shù)據(jù)易獲取, 但是, 在北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線對氣候變化和人類活動(dòng)的響應(yīng)機(jī)理的理解方面, 還缺乏理論的全面支撐。
2.4.2 研究結(jié)果
關(guān)于氣候變化與人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的貢獻(xiàn)程度。有研究認(rèn)為自然因素的貢獻(xiàn)率超過了人類活動(dòng), 如Yang等[70]以土地利用的變化軌跡中是否有因人類干擾而發(fā)生變化的區(qū)域作為區(qū)分自然和人類活動(dòng)因素的指標(biāo), 從空間上識別出1954—2007年東北農(nóng)牧交錯(cuò)帶鎮(zhèn)賚縣的土地變化中自然因素的貢獻(xiàn)率 (37.28%) 超過了人類活動(dòng)的貢獻(xiàn)率 (26.89%) 。
也有研究認(rèn)為, 氣候變化與人類活動(dòng)的相對貢獻(xiàn)率的大小隨時(shí)間、位置、方向的不同而有所差異, 例如, Shi等在1 km2尺度上從多階段、多區(qū)域、多方向上定量區(qū)分了氣候變化對不同區(qū)域農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的相對作用, 發(fā)現(xiàn)1970s—2010年, 氣候貢獻(xiàn)率最大的地區(qū)集中在大興安嶺東南緣以及內(nèi)蒙古高原東南緣的西北段, 在水平方向和垂直方向上分別達(dá)10.7%~44.4%和4.7%~55.9%;在界線變遷方向上為1.1%~16.8%[8]。過去2300年, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷在幾百年尺度上受長期降水波動(dòng)影響, 短期尺度上與人類活動(dòng)有關(guān)[16]。以上研究將氣候變化與人類活動(dòng)作為一個(gè)整體來考慮, 并未進(jìn)一步區(qū)分氣候變化或人類活動(dòng)各具體要素的貢獻(xiàn)率。Li等[9]認(rèn)為, 在過去2200年里, 降水對驅(qū)動(dòng)北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷、游牧民族南下、沙塵暴天氣等17個(gè)歷史現(xiàn)象的作用 (67.4%) 大于溫度的驅(qū)動(dòng)作用 (32.5%) 。但是關(guān)于人類活動(dòng)對界線變遷的貢獻(xiàn)率, 只能通過氣候變化貢獻(xiàn)率間接推測, 未做明確的量化分析。另外研究將總體宏觀尺度的農(nóng)業(yè)生態(tài)、地理政治以及生態(tài)移動(dòng)等17個(gè)指標(biāo)作為一個(gè)整體來考慮, 沒有單獨(dú)區(qū)分氣候變化對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷這一單獨(dú)結(jié)果的貢獻(xiàn)。
關(guān)于氣候變化與人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的貢獻(xiàn)程度的衡量, 應(yīng)當(dāng)在分別分析氣候變化和人類活動(dòng)的整體作用之后, 再具體考慮氣候變化或人類活動(dòng)各具體要素的具體貢獻(xiàn), 以識別驅(qū)動(dòng)界線變遷的主要因子。但是目前還缺乏驅(qū)動(dòng)力的整體與部分的遞進(jìn)研究。
3、北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷研究存在問題
3.1 定義不統(tǒng)一
自從趙松喬先生提出北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶以來, 歷時(shí)60余年, 不同背景的學(xué)者基于不同用途給出北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的定義, 使用的指標(biāo)大致包括代用證據(jù)、野外調(diào)查、氣候、土地利用、植被、生計(jì)方式等方面。由于定義視角、指標(biāo)選擇、指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的差別, 關(guān)于北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的定義并不統(tǒng)一。除此之外, 基于多要素的北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶綜合定義的研究還十分有限。在進(jìn)行北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶定義時(shí), 應(yīng)當(dāng)選擇哪些指標(biāo), 如何區(qū)分主要指標(biāo)與輔助指標(biāo), 各指標(biāo)的相對權(quán)重如何, 都是值得思考的具體問題。作為量化氣候變化和人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的貢獻(xiàn)程度的基礎(chǔ), 準(zhǔn)確、合理且綜合的定義亟待解決。
3.2 方法問題
北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶是中國北方一條重要的生態(tài)脆弱和敏感帶, 其變遷同時(shí)受到氣候變化和人類活動(dòng)的影響。但是, 目前關(guān)于北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶變遷的驅(qū)動(dòng)力分析中, 以定性研究為主, 有限的定量化研究集中在氣候變化對界線變遷的貢獻(xiàn)上, 方法停留在相關(guān)分析、回歸分析等統(tǒng)計(jì)階段, 統(tǒng)計(jì)分析簡便易行, 可操作性強(qiáng), 但是研究基于驅(qū)動(dòng)力-界線變遷關(guān)系的各種簡化假設(shè), 關(guān)于界線變遷對驅(qū)動(dòng)力響應(yīng)機(jī)理的理解不夠全面透徹, 很難判斷驅(qū)動(dòng)力與界線變遷之間的必然因果關(guān)系。格蘭杰檢驗(yàn)與小波分析能夠進(jìn)一步證明兩者之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的因果關(guān)系, 但不能判斷兩者之間的內(nèi)在機(jī)制, 而且對貢獻(xiàn)率的定量化不夠有說服力。另外, 目前研究對不同時(shí)期不同區(qū)域氣候變化的具體要素 (氣溫、降水等) 、人類活動(dòng)的具體要素 (社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人口等) 以及氣候變化和人類活動(dòng)整體的影響差異還不能定量區(qū)分, 因此, 為因地制宜地采取氣候變化應(yīng)對措施的支持有限。
3.3 數(shù)據(jù)問題
盡管中國擁有豐富的歷史文獻(xiàn)記載和自然證據(jù) (樹輪、冰芯、湖芯、石筍和珊瑚樣本等) , 可以實(shí)現(xiàn)歷史時(shí)期氣候變化重建和北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線的提取。但是, 與觀測數(shù)據(jù)相比, 代用數(shù)據(jù)分布零散、缺乏系統(tǒng)性和時(shí)間連續(xù)性, 只能大致反演歷史時(shí)期氣候變化, 依據(jù)代用證據(jù)勾勒的北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的界線變遷粗糙且不連續(xù), 這些都限制著歷史時(shí)期氣候變化和人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的貢獻(xiàn)程度的定量化發(fā)展。對近現(xiàn)代而言, 人口、經(jīng)濟(jì)、城市化等人類活動(dòng)要素大都基于行政單元, 其時(shí)空分辨率難與自然要素一致。除此之外, 政策、技術(shù)、文化等人類活動(dòng)要素的指標(biāo)選取及其空間展示具有一定的局限性[9], 也影響了人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的相對作用的定量辨識。
3.4 機(jī)制解釋欠全面
土地利用是一個(gè)非常復(fù)雜的決策行為, 不同時(shí)空尺度上氣候變化和人類活動(dòng)對土地利用的貢獻(xiàn)程度不同, 同樣的驅(qū)動(dòng)力在不同地區(qū)、不同時(shí)期的驅(qū)動(dòng)作用也會(huì)不同, 尤其在氣候頻繁多變、生態(tài)脆弱、經(jīng)濟(jì)不夠發(fā)達(dá)的北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶地區(qū)。目前關(guān)于驅(qū)動(dòng)力-界線變遷的因果機(jī)制的研究, 大都集中在時(shí)間尺度, 對于空間尺度和參與者尺度的分析還比較欠缺, 而且缺乏不同尺度上驅(qū)動(dòng)力的差異分析。從大時(shí)空尺度而言, 氣候控制著農(nóng)作物與牧草的生長范圍;從小時(shí)空尺度而言, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的土地利用決策因時(shí)、因地、因人而異, 目前研究對氣候變化-界線變遷的因果機(jī)制, 通過分析作物和牧草的生長來實(shí)現(xiàn);但是對人類活動(dòng)-界線變遷的因果機(jī)制解釋不夠全面, 既沒有數(shù)據(jù)定量顯示, 也沒有合適案例說明。因此, 關(guān)于氣候變化和人類活動(dòng)與界線變遷的因果關(guān)系還需深入研究。
4、研究展望
1) 多要素的綜合定義
北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶展示出從自然到人類活動(dòng)的過渡特征, 是氣候、土壤、海拔等自然因素空間過渡和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人口等人類活動(dòng)空間響應(yīng)的綜合體現(xiàn)。因此, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的定義應(yīng)當(dāng)在綜合考慮自然因素與人類活動(dòng)影響的基礎(chǔ)上, 因地制宜地選擇合適變量, 結(jié)合地理信息系統(tǒng)、遙感、模型模擬等方法, 根據(jù)變量在時(shí)空尺度上呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)、數(shù)量與空間梯度, 確定北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的合理范圍。
嚴(yán)格而言, 北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的界線并非一條將農(nóng)、牧業(yè)截然分開的線, 而是具有一定寬度的過渡帶, 因此北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線劃分可以將緩沖區(qū)的概念納入考慮。在充分考慮了理論基礎(chǔ)后, 界線劃分時(shí)盡量讓機(jī)器遵循數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)規(guī)則, 避免人為主觀判斷的影響。
2) 驅(qū)動(dòng)力研究的定量化
為全面了解北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線波動(dòng)的機(jī)制, 應(yīng)進(jìn)行北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷驅(qū)動(dòng)力的定量分析, 探究農(nóng)牧用地變化的內(nèi)在機(jī)理[8,16]。以氣候變化和人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線驅(qū)動(dòng)的因果關(guān)系為理論基礎(chǔ), 借鑒差值比較法的思路[53], 采用模型分析, 結(jié)合當(dāng)?shù)刂脖簧L參數(shù), 以農(nóng)業(yè)氣候資源能夠滿足農(nóng)牧用地的潛在分布為依據(jù), 模擬不考慮人類活動(dòng)影響, 只考慮氣候變化的北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的潛在適宜界線, 以其變遷表征表示氣候變化對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的貢獻(xiàn)率, 潛在適宜界線與實(shí)際界線波動(dòng)的方向與強(qiáng)度的差別則代表著人類活動(dòng)對界線變遷的貢獻(xiàn)率。在得出氣候變化與人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的整體貢獻(xiàn)程度的基礎(chǔ)上, 結(jié)合格蘭杰檢驗(yàn), 確定氣候變化與人類活動(dòng)各具體要素與界線變遷因果關(guān)系, 從機(jī)理驅(qū)動(dòng)過程出發(fā), 借助機(jī)理模型分析與統(tǒng)計(jì)模型分析相結(jié)合, 進(jìn)一步探討各具體要素的貢獻(xiàn)率。
3) 高時(shí)空分辨率數(shù)據(jù)的搜集
繼續(xù)補(bǔ)充歷史時(shí)期代用證據(jù), 完善數(shù)值模擬、校準(zhǔn)與驗(yàn)證的方法, 提高數(shù)據(jù)的時(shí)空分辨率, 為氣候變化和人類活動(dòng)的驅(qū)動(dòng)作用的定量化提供支持。對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線波動(dòng)的近現(xiàn)代過程而言, 收集多源數(shù)據(jù), 諸如遙感、統(tǒng)計(jì)、問卷調(diào)查和地塊試驗(yàn)數(shù)據(jù)等, 尤其注意補(bǔ)充一手?jǐn)?shù)據(jù), 以方便分析農(nóng)牧業(yè)轉(zhuǎn)變與生物-地理-自然屬性、農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)特征的關(guān)系, 從不同角度理解人類活動(dòng)對土地利用的過程。除此之外, 繼續(xù)完善人類活動(dòng)數(shù)據(jù)空間化的合理方法。
4) 深層次的因果關(guān)系解釋
氣候-人類-土地利用之間的相互作用具備復(fù)雜的非線性響應(yīng)特征, 氣候變化與人類活動(dòng)對北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的驅(qū)動(dòng), 是對這一復(fù)雜過程的表象體現(xiàn)。定性描述對應(yīng)現(xiàn)象的互動(dòng)關(guān)系雖對適應(yīng)氣候變化、恢復(fù)生態(tài)平衡有一定的啟示作用, 但不能展現(xiàn)驅(qū)動(dòng)力與結(jié)果之間的黑箱或灰箱內(nèi)容, 尚不足從機(jī)制的角度為人類調(diào)整自身行為提供借鑒[12]。深層次的因果關(guān)系的解釋需要建立在深入了解驅(qū)動(dòng)力-界線變遷因果理論的基礎(chǔ)上, 剖析不同時(shí)期、不同區(qū)域的合適案例, 調(diào)查和分析利益相關(guān)者 (政策制定者、土地利用決策者等) 個(gè)體與群體對氣候變化、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等因素影響的認(rèn)知和響應(yīng), 結(jié)合其心理過程, 深入解釋氣候變化和人類活動(dòng)對界線變遷的相互作用過程, 而不是單純地就模型或統(tǒng)計(jì)的結(jié)果給出脫離實(shí)際地理意義的片面解釋。
5、結(jié)論
中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶處于多要素復(fù)合過渡區(qū), 氣候變化與人類活動(dòng)共同驅(qū)動(dòng)著其界線的變遷?；趪鴥?nèi)外相關(guān)研究, 總結(jié)了不同視角下北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的定義方法, 主要基于代用證據(jù)、野外調(diào)查、氣候要素、土地利用要素和綜合指標(biāo)。就北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的驅(qū)動(dòng)力而言, 氣溫、降水是導(dǎo)致北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的主要?dú)夂蜃兓? 表現(xiàn)為暖濕期界線北移, 冷干期界線南擴(kuò);政策、人口、經(jīng)濟(jì)、宗教、飲食結(jié)構(gòu)等是影響北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶界線變遷的主要人類活動(dòng)要素。氣候變化與人類活動(dòng)對界線變遷的定量貢獻(xiàn)的研究方法主要有相關(guān)分析、回歸分析、格蘭杰因果檢驗(yàn)、小波分析、方差分解及冗余分析等。目前研究還存在定義不統(tǒng)一、方法、數(shù)據(jù)以及機(jī)制解釋欠全面等問題。未來還需從多要素的綜合定義, 驅(qū)動(dòng)力研究的定量化, 高時(shí)空分辨率數(shù)據(jù)的搜集以及深層次的因果關(guān)系解釋等方面進(jìn)行研究。
中國鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)自：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)2018年20期
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