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土地利用是描述一塊土地上發生的情況的總稱。它涉及使用土地所帶來的效益，以及人類在那裡進行的土地管理行為。 [ 1 ]用於土地利用的類別有：林地、耕地（農用地）、草地、濕地、居民點及其他土地。[ 2 ] : 2914 人類使用土地的方式以及土地利用的變化對環境有許多影響。[ 3 ] [ 4 ]土地利用選擇和人類變化的影響包括城市擴張、土壤侵蝕、土壤退化、土地退化和沙漠化。[ 5 ]土地利用與土地管理實務對包括水、土壤、養分、植物和動物在內的自然資源有重大影響。[ 6 ] [ 7 ]
土地利用變化是「從一個土地利用類別到另一個土地利用類別的變化」。[ 2 ] : 2914 土地利用變化以及化石燃料的使用是二氧化碳（一種主要溫室氣體）的主要人為來源。[ 8 ]人類活動是土地覆蓋變化的最重要原因，人類也直接受到這些變化的環境後果的影響。[ 9 ]例如，森林砍伐（將以前的林地系統性且永久地轉變為其他用途）歷來是土地利用和土地覆蓋變化的主要促進因素。[ 10 ] [ 11 ]
土地變化研究依賴廣泛數據的綜合和多種數據收集方法。[ 12 ]其中包括土地覆蓋監測和評估、風險和脆弱性建模以及土地變化建模。
定義和類別
IPCC將土地利用一詞定義為「應用於一塊土地的安排、活動和投入的總和」。[ 2 ] : 2914 該報告將土地利用分為以下幾類：林地、耕地（農業用地）、草地、濕地、居民點和其他土地。[ 2 ]：2914
聯合國糧食及農業組織的另一個定義是：「土地利用涉及透過使用土地而獲得的產品和/或利益，以及人類為生產這些產品和利益而進行的土地管理[ 1 ]
截至 1990 年代初，地球上約 13% 的土地被視為耕地，其中 26% 為牧場，32% 為森林和林地，1.5% 為城市地區。[ 1 ]
截至2015年，耕地總量佔土地面積的10.7%，其中1.3%為永久農地。[ 13 ] [ 14 ]
例如，美國農業部確定了美國六種主要的土地利用類型。 2017年鄰近48州每種土地利用面積統計如下：[ 15 ]
| 使用 | 面積（米） | 公里2(米) | 佔總數的% |
|---|---|---|---|
| 牧場/範圍 | 第654章 | 2.647 | 35 |
| 森林 | 538.6 | 2.18 | 28 |
| 農地 | 391.5 | 1.584 | 21 |
| 特殊用途 | 168.8 | 0.683 | 9 |
| 各種各樣的 | 68.9 | 0.279 | 4 |
| 城市的 | 69.4 | 0.281 | 4 |
| 全部的 | 1,891 | 7.653 | 100 |
上表的特殊使用區域包括國家公園（29 M 英畝）和州立公園（15 M）、野生動物區（64.4 M）、高速公路（21 M）、鐵路（3 M）、軍事基地（25 M） 、機場（ 3M）和其他一些。其他包括墓地、高爾夫球場、沼澤、沙漠和其他「低經濟價值」區域。美國陸地總面積為910萬平方公里，但這裡所使用的總面積僅指鄰近的48個州，不包括阿拉斯加等。
土地利用變化
土地利用變化是「從一個土地利用類別到另一個土地利用類別的變化」。[ 2 ] : 2914 土地利用變化以及化石燃料的使用是二氧化碳（一種主要溫室氣體）的主要人為來源。[ 8 ]
人類活動是土地覆蓋變化的最重要原因，人類也直接受到這些變化的環境後果的影響。[ 9 ]集體土地利用和土地覆蓋變化從根本上改變了主要地球系統的功能。[ 16 ]例如，人類對土地利用和土地覆蓋的變化對地方和區域層面的氣候產生深遠影響，進而導致氣候變遷。[ 16 ]
人類對土地的利用有著悠久的歷史，最早出現在一萬多年前。[ 17 ] [ 18 ]幾個世紀以來，人類對地表的變化已被記錄為對地球系統和人類福祉產生重大影響。森林砍伐是大規模土地利用變化的一個例子。自 1750 年以來溫帶地區的森林砍伐對土地覆蓋產生了重大影響。[ 19 ]為滿足人類需求而重塑景觀，例如為了農田而砍伐森林，可能會對地球系統產生長期影響，並加劇氣候變遷的原因。[ 20 ]
儘管化石燃料的燃燒是當今氣候變遷的主要驅動因素，但在工業革命之前，森林砍伐和灌溉是人類造成的溫室氣體排放的最大來源。[ 20 ]即使在今天，35% 的人為二氧化碳貢獻仍可歸因於土地利用或土地覆蓋變化。[ 20 ]目前，地球上近50%的非冰地表已被人類活動改造，其中約40%用於農業，超過自然系統，成為氮排放的主要來源。[ 20 ]
未來人類土地轉化的增加並非不可避免：在討論減緩和適應氣候變遷的應對方案時，政府間氣候變遷專門委員會的一份特別報告指出，「許多應對方案，如提高糧食生產力、飲食選擇和糧食損失以及減少浪費，可以減少對土地轉變的需求，從而有可能釋放土地並為加強實施其他應對方案創造機會」。[ 21 ]：20
分析方法
土地變化科學在很大程度上依賴廣泛數據的綜合和多種數據收集方法，其中一些方法詳述如下。[ 22 ]
土地覆蓋監測和評估
土地變化科學的主要功能是記錄和模擬景觀變化的長期模式，這可能是人類活動和自然過程造成的。[ 23 ]在監測和評估土地覆蓋和土地利用變化的過程中，科學家會考慮幾個因素，包括土地覆蓋和土地利用正在發生變化的地方、變化的程度和時間尺度，以及變化如何隨時間變化。[ 24 ]為此，科學家使用各種工具，包括衛星影像和其他遙感資料來源（例如飛機影像）、現場觀測、歷史記錄和重建模型。[ 23 ]這些工具，特別是衛星影像，使土地變化科學家能夠準確監測土地變化率，並創建一致的長期記錄，以量化隨時間變化的變異性。[ 24 ]透過觀察土地覆蓋變化的模式，科學家可以確定這些變化的後果，預測未來變化的影響，並利用這些資訊為策略性土地管理提供資訊。
風險和脆弱性建模
風險和脆弱性建模也是土地變遷科學的實際應用之一。準確預測人類活動將如何影響土地覆蓋隨時間的變化，以及這種變化對生態和人類系統可持續性的影響，可以為制定旨在應對這些變化的政策提供資訊。[ 25 ]
研究風險和脆弱性需要開發定量、定性和地理空間模型、方法和支持工具。[ 26 ]這些工具的目的是傳達人類社區和自然生態系統對災害事件或長期土地變化的脆弱性。風險和脆弱性建模需要分析社區對災害的敏感性，了解人員和基礎設施的地理分佈，並準確計算特定幹擾發生的機率。[ 26 ]
土地變化建模
研究風險和脆弱性的關鍵方法是土地變化建模（LCM），它可用於模擬變化以及土地利用和土地覆蓋。[ 27 ] LCM 可用於預測在不同情況下土地利用和土地覆蓋可能如何變化，這對於風險評估很有用，因為它可以預測潛在影響，並可用於為政策決策提供信息，儘管有一些影響不確定。[ 27 ]
土地利用變化的例子
森林砍伐
毀林是指將以前的林地系統性地、永久地轉變為其他用途。[ 11 ]歷史上它一直是土地利用和土地覆蓋變化的主要促進者。[ 10 ]森林是全球生態系的重要組成部分，對於碳捕獲、生態過程和生物多樣性至關重要。[ 10 ]然而，自從農業發明以來，全球森林覆蓋率已經減少了35%。[ 10 ]
森林砍伐很少只有一個直接或根本原因。[ 30 ]相反，森林砍伐是系統性力量同時或相繼作用、改變土地覆蓋的相互交織的結果。[ 30 ]森林砍伐的發生有許多相互關聯的原因。[ 31 ]例如，大規模森林砍伐通常被視為工業化農業的產物，但相當一部分原始森林砍伐是小規模移民農業的結果。[ 32 ]隨著森林覆蓋率的減少，森林資源枯竭，人口增加導致稀缺，這促使人們再次遷移到以前未受干擾的森林，從而重新開始砍伐森林的過程。[ 32 ]這種持續遷移背後有幾個原因：貧窮造成的可用農地的缺乏和高成本可能導致現有農地耕作強度的增加。[ 32 ]這導致了農田的過度開發，並最終導致沙漠化，這是另一種土地覆蓋變化，使土壤無法使用且無利可圖，要求農民尋找未受破壞和無人居住的原始森林。[ 32 ]
除了農村人口遷移和自給農業外，經濟發展也會對森林砍伐產生重大影響。[ 30 ]例如，旨在提高生活品質的公路和鐵路擴建導致了亞馬遜和中美洲的嚴重森林砍伐。[ 30 ]此外，經濟發展的根本驅動力往往與全球經濟參與有關，從出口增加到外債。[ 30 ]
都市化
從廣義上講，城市化是指居住在城市地區的人口不斷增加。都市化既指城市人口成長，也指城市地區的物質增長。[ 33 ]據聯合國稱，自1950年以來，全球城市人口迅速增加，從7.51億增加到2018年的42億，目前的趨勢預測這一數字將繼續增長。[ 34 ]伴隨著人口轉移的，是經濟流動、文化生活方式、人口空間分佈的顯著變化。[ 34 ]儘管都市化地區僅覆蓋地球表面的3%，但它們對土地利用和土地覆蓋變化有重大影響。[ 35 ]
出於多種原因，城市化對土地利用和土地覆蓋變化非常重要。特別是，都市化透過城鄉連結的變化或城鄉地區之間商品和服務轉移的生態足跡影響其他地方的土地變化。 [ 36 ]都市化進程的加速導致消費增加，這給週邊農村土地帶來了更大的壓力。[ 36 ]城市地區的向外擴張也可能佔用鄰近的以前用於農作物種植的土地。[ 36 ]
都市化也透過城市熱島效應影響土地覆蓋。當由於建築物和道路等吸收和重新發射太陽輻射的結構高度集中以及植被覆蓋度低而導致城市地區的溫度高於週邊地區時，就會出現熱島現象。[ 37 ]與熱島相關的高溫會損害人類健康，特別是在低收入地區。[ 37 ]
鹹海的衰落
鹹海的快速衰退是局部土地利用和土地變化如何對區域氣候系統產生複合影響的一個例子，特別是當人類活動嚴重擾亂自然氣候循環時，如何利用土地變遷科學來繪製和研究此類影響變化。[ 38 ] 1960年，位於中亞的鹹海是世界第四大湖。[ 39 ]然而，蘇聯為灌溉現在的哈薩克、烏茲別克和土庫曼斯坦的乾旱平原而進行的引水工程導致鹹海失去了85%的土地覆蓋和90%的體積。[ 39 ]鹹海的消失對該地區人類與環境的相互作用產生了重大影響，包括海洋漁業的大量減少以及乾海鹽層隨風傳播導致農田鹽鹼化。 [ 38 ] [ 39 ]
此外，科學家們已經能夠使用美國宇航局的中分辨率成像光譜儀（MODIS）等技術來追蹤鹹海及其周圍氣候隨時間的變化。[ 40 ]使用建模和衛星影像來追蹤人為造成的土地覆蓋變化是土地變化科學範圍的特徵。
規定
通常，政治管轄區會進行土地使用規劃並規範土地使用，以避免土地使用衝突。土地使用規劃透過土地劃分和使用條例和法規（例如分區法規）來實施。
城市增長邊界是土地利用管制的一種形式。例如，俄勒岡州波特蘭市的城市發展邊界必須包含至少 20,000 英畝（81 平方公里）的閒置土地。此外，俄勒岡州限制農地的開發。這些規定有爭議，但經濟分析得出的結論是，農田的升值與其他土地類似。[ 41 ]
美國
在美國殖民地，最初制定的有關土地使用的法規很少。隨著社會從農村轉向城市，公共土地監管變得重要，特別是對於試圖控制其邊界內的工業、商業和住房的城市政府。第一個分區條例於 1916 年在紐約市通過，[ 42 ] [ 43 ]，到 20 世紀 30 年代，大多數州都通過了分區法。 20 世紀 70 年代，對環境和歷史保護的擔憂導致了進一步的監管。
如今，聯邦、州和地方政府透過成文法規範成長和發展。然而，對土地的大部分控制源於私人開發商和個人的行為。私人土地使用安排的司法判決和執行可以加強公共監管，並實現監管分區無法實現的控制形式和水準。人們越來越擔心土地使用監管是當今美國住房隔離的直接原因。[ 44 ]
20 世紀 60 年代通過的兩項主要聯邦法律極大地限制了土地的使用。它們是1966 年《國家歷史保護法案》（如今體現在 16 USC 461 等）和1969 年《國家環境政策法案》（42 USC 4321 等）。
參見
- 文化景觀 －景觀，被人類永久銘記
- 土地利用、土地利用變化與林業 —溫室氣體清冊部門
- 土地利用預測 －預測城市地區出行活動的分佈和強度
- 生物燃料對土地利用變化的間接影響 —生物燃料生產的負面外溢效應
- 土地變遷建模 —地理與生態研究領域
- 土地使用規劃 – 中央當局規範土地使用的過程
- 土地使用衝突 －對於特定區域的土地用途存在分歧
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耶 穌 對 他 說 ： 你 要 盡 心 、 盡 性 、 盡 意 愛 主 ─ 你 的 神 。
—— Matthew 22:37 —— 馬 太 福 音 22:37