簡介
流域土地利用指流域土地的使用狀況或土地的社會、經濟屬性。既包括土地生物物理特點的利用方式，也包括隱藏在控制土地生物物理特點之下的意圖，即利用土地的目的。因此，土地利用變化主要體現在土地利用類型變化、土地利用類型數量變化、土地資源生態背景質量變化、土地利用程度變化及土地利用變化的區域差異等方面。不同的土地利用方式往往決定了土地覆蓋情況，從而影響土壤中營養物質的輸出情況。廣義地講，流域土地利用方式可以分為非農業用地即工礦業用地、建設用地和農業用地三大部分。
土地利用變化
模型分類
土地利用變化的研究方法一建立土地利用變化模型。從土地利用土地覆蓋變化的涵義及研究內容出發構建土地利用變化模型，是深入了解土地利用變化成因、過程，預測未來發展變化趨勢及環境影響的重要途徑，也是土地利用變化研究的主要方法。土地利用變化研究中的模型可概括為以下三種類型：
(1)系統診斷模型
系統診斷模型是深入了解土地利用變化機制的主要手段，可分為兩種類型的模型：
①基於經驗的概念化邏輯診斷模型，如土地利用變化驅動力概念診斷模型。
概念化診斷模型是一種基於經驗的定性分析模型，它是建立定量分析模型的基礎。概念性機理模型方面，一類是以經濟學理論為基礎的，如一般概念性屠能-李嘉圖模型(GTR)就是建立在地租理論基礎上的。GTR模型對傳統的Thunen模型進行了擴展在模型中運用了兩種解釋變數：一種變數反映了土地利用的區位差異，稱為屠能成分，另一種變數反映立地質量(通常是土地的自然條件)，稱為李嘉圖變數。國際套用系統分析研究所(ⅡASA)建立的農業土地利用變化模型則是以經濟學中的一般均衡原理為基礎的。模型從基本競爭模型出發，將某一區域的土地利用格局看作是每個土地經營者個體決策的結果。決策者基於土地自然條件為其提供的幾種用途選擇(由土地的多宜性決定)和體制因素(法律，政策，文化，習俗)對用途的限制，根據各種用途的投入產出函式，挑選獲利最大的用途。土地利用的變化可能源自各種用途的可能性發生變化，也可能源於各種用途比較效益的變化。前者可能由於土地政策的放鬆或收緊，技術進步改變了各種用途的生產函式，或者土地經營者所面對的資源約束(勞動力，資本)發生了變化，後者往往源自各種投入和產出的價格波動。
②基於經驗的統計診斷模型，如土地利用變化機制統計診斷模型。
由於土地資源是一個自然．人文綜合體，土地利用及土地覆蓋變化不僅受自然因素的影響，而且受社會、人文因素的綜合影響，僅僅通過直接測量無法充分分析土地利用變化的驅動力。因此需要將在一系列時空尺度下的觀測結果同經驗模型相聯繫，用一組觀察變數(如地貌、氣候、土壤、地表質地、地勢等自然因素)，結合一組輔助性變數(如統計數據)進行統計分析，這樣既能提供一個綜合的方法來認識土地利用變化，同時也為政策的制定提供了依據。統計診斷模型的建立為地理相關性預測及土地利用環境影響評價提供了依據。如中國農科院與荷蘭瓦赫寧根大學共同開發的中國土地利用變化模型(CLUE．CH)，在不同的規模尺度，通過相關和回歸分析，找出影響土地利用變化的主要驅動因子，並在此基礎上預測未來土地利用的變化情景；經驗性診斷模型往往能將模擬結果直觀地反映在地圖上，為未來土地利用管理決策提供參考。但該類模型缺乏相應的理論背景，更多地依賴以往的數據來推測未來土地利用變化的規律，而且在數據選取時常常受數據可得性的制約和模型開發者主觀意志的影響。
(2)土地利用動態變化模型
土地利用動態變化包括土地資源的數量、質量隨時間的變化，也包括土地利用的空間變化及土地利用類型組合方式的變化，同時也包括未來土地資源需求量的變化。因此，土地利用動態變化模型包括土地資源數量變化模型、土地資源生態背景質量變化模型、土地利用空間變化模型、土地利用變化區域差異模型、土地利用程度變化模型、土地需求量預測模型，此外還包括土地利用變化驅動力模型。建立土地利用動態變化模型是研究土地利用變化過程、土地利用變化程度及未來發展變化趨勢的主要手段。
土地利用變化，由於影響到了人類生存與發展的自然基礎，如氣候、土壤、植被、水資源與生物多樣性等，影響到地球生物化學圈層的結構、功能以及地球系統能量與物質循環等方面，與全球的氣候變化、生物多樣性的減少、生態環境演變以及人類與環境之間相互作用的可持續性等密切相關。至今為止，有不少類似的研究著力於通過建立模型來探討土地利用的變化，但真正將土地利用變化與其空間分布相結合，探討不同尺度上土地利用的時空演變規律的動態模型並不多見。中國農業科學院資源區劃所與荷蘭瓦赫寧根農業大學合作，建立的中國土地利用變化及其影響模型(CLUS-CH)，屬於一種動態的土地利用時空變化模擬模型，可以說是在LUCC研究領域的一項有益探索。
(3)土地利用變化綜合評價模型
由於各類模型所具有的功能不同，因此，將多種模型的優點結合起來構建綜合模型用於研究LUcC的驅動機制並進行動態模擬是一個重要方向。這方面，近年來出現的CLUE-S模型是一個較好的代表，它具備同時預測土地利用及土地覆被數量和空間位置變化的能力。
建立模型，還應落實到空間上，即與地理信息系統相結合。目前，這樣的模型還處在探索之中。像資源環境研究領域的其它問題一樣，最大的挑戰來自於問題的複雜性。土地利用及土地覆被變化的社會經濟與環境驅動因子間在不同的空間和時間尺度上錯綜複雜的相互關係，使這種變化具有較大的不確定性。顯然，驅動因子一土地利用一土地覆被系統的變化機制不是單一的模型所能刻畫的。因此，需要採取多種手段進行綜合研究。
驅動力分析
土地利用變化的驅動力主要來自三個方面：(1)自然因素，由於自然因素導致土地的屬性發生變化，迫使人們改變土地利用的方式，可認為是被動性的變化，而且變化速度相對比較緩慢；(2)社會因素，隨著社會經濟發展的不同時期，人們觀念和政府政策的轉變導致人們對土地產出的種類和數量的需求發生變化，導致土地利用發生變化，可認為是主動性的變化；(3)科技進步，使得人們從科學的角度合理規劃使用土地，導致土地利用的變化，可稱之為技術性變化，可稱之為技術性變化。
流域土地利用對策
依據區域自然及社會經濟條件，順應土地資源開發利用和環境保護的要求，調控土地資源的利用方式是土地可持續利用的必然選擇。對此提出以下幾點具體對策：
(1)提高水土資源的利用率，實現土地資源最佳化配置。
引導公眾參與規劃，對規劃實行動態監測，並以法律手段保證規劃的嚴肅性和可實旋性。在政策方面，應進一步完善和穩定聯產承包等責任制，確定一定時期內土地開發利用結構以及建設用地、農田保護區等控制性目標和土地開發目標，確定城市發展、開發區建設和重要基礎設施建設用地範圍；確保基本農田，保持耕地總量的動態平衡；限制建設用地的空間擴展方向，減少耕地占用。調整土地利用結構，達到最佳配製，使有限的自然資源得以充分利用，力求以最少的投入取得最大的經濟效益，並加快水土保持和水利建設，搞好引蓄水工程，努力提高灌溉技術和管理水平，按照水源多少及地形地貌特徵，合理安排種植計畫。加強水土資源管理，充分保護利用，發展綠肥，增施有機肥，培肥土壤，改良結構，穩固基礎，保持地力的可持續性。
(2)控制環境污染， 開展土地生態環境建設，保護生態可持續發展。
加強水土保持，大搞水土保持體系建設，陡坡耕地退耕還林還草以防生態惡化。大力營造水土保持經濟林，既可攔泥防沖固土，又可改善微環境，調節小氣候，保護生態環境的根本好轉，同時還可取得較大經濟效益。應通過經濟或法律手段控制工業和生活廢水、污水直接向農田排放；倡導綠色工業和生態農業，並促使城市建設向生態城市方向發展；建立生態示範區，建設生態示範區是探索區域土地資源可持續利用的有效途徑和解決環境與發展、保護與開發問矛盾的有效手段，可樹立一批未來土地可持續利用的樣板。繼續建設濕地公園，城市化進程使得大量濕地被填埋，導致濕地的生態與社會服務功能喪失，濕地公園的建設對城市生態安全、生態環境建設及社會、經濟等多方面因素的影響和重要作用。
(3)加大科技投入，轉變增長方式。
今後經濟發展將不可避免地占用一部分耕地，而人口在較長一段時期內尚呈增長趨勢，致使人均耕地進一步減少。因此，必須增加科研投入、積極培養、引進入才，大力推廣科研成果，重點發展現代農業(包括立體農業、精細農業等)和高新技術產業，變以資源大量消耗為基礎的增長為以知識為基礎的增長，還應更好地發揮耕地的規模經濟效益。此外，本區應繼續發展間、套、連作的多熟制，農漁結合的基塘農業，農田林網化，發展充分利用有機物還田的傳統有機農業、生態農業等。
(4)減少耕地流失，集約利用建設用地。
急劇膨脹的工業、住宅及交通等建設用地大量占用耕地，對農業發展威脅極大，進一步危及到區域糧食安全。因此，必須嚴格審批占用農田項目，確保耕地總量平衡，還應投入資金大力改造中低產田，使耕地質量不斷提高。另一方面，必須精打細算，堅持城鎮土地成片開發，集約利用城鎮建設用地；進一步完善城市土地市場，嚴禁土地閒置，建設用地的規劃還應充分考慮建造高層建築，提高建築容積率。可以適當撤併一些自然村，同時對村落進行統一規劃建設，改變居民點過於分散的局勢，從而減少土地的占用面積，也利於配備設旖，提高農民的生活質量。
(5)提高水土保持，完善河道的整治工程。
水土保持在水土流失區，為防止水土流失，保護、改良與合理利用水土資源而採取的一種工程措施。其主要作用有：蓄水保土，防止土壤侵蝕對流域環境的破壞；對已遭到破壞的土地進行整治，提高土壤抗蝕性，減輕土壤侵蝕對流域環境的破壞；使水土資源得到充分、合理地開發和利用。河道整治工程就是為了加大天然河道的下泄能力，提高河道的輸運水效率，使得來自上游的洪水能儘快通過整治河段下泄。控制圍墾範圍，保證湖泊調蓄洪水的能力。
對湖泊富營養化的影響
流域土地利用方式可以分為非農業用地即工礦業用地、建設用地和農業用地三大部分，其中各分又可再細分為各種不同的土地利用方式。
不同土地利用方式改變了系統水分運動途徑從而影響系統養分的運移。因而，不同的土地利用方式通過各種途徑影響營養物質的循環和流動從而對水體富營養化產生深刻的影響。土地利用方式的變化不僅改變了流域的景觀格局，也改變了湖泊與陸地之間物質和能量方面的交換與聯繫，從而改變了流域生態系統的結構和自身修復功能，使湖泊日益受到富營養化的嚴重威脅。農業用地是流域最主要的，同時也是對氮磷等造成水體富營養化的營養元素影響最大的土地利用方式之一。
1、非農業用地與水體富營養化研究概況
非農業用地包括工礦業用地和建設用地兩大類。改革開放以來，隨著經濟的不斷發展，工業化進程的不斷提高，各種高耗能、高排放的工廠應運而生。為了方便排污減少治污成本，不少工廠依河而建，將大量未處理的污水直接排放到河中，導致了大面積水源的污染。與此同時，為了支撐工業發展，採礦業也在不斷發展。但在開採過程中往往忽視環境的保護，對生態系統造成了極大的破壞，而廢棄的尾礦也沒有進行妥善的管理，導致土壤中的營養元素隨地表徑流進入水體，造成水體的富營養化。而隨著人口、經濟的增長，城鎮和交通用地也在不斷擴張，建設時由於地表植被的破壞、土壤的大規模開挖和隨意堆放，極易發生土壤侵蝕，導致營養物質的流失。隨著城鎮化建設的發展、人口的增多以及城市街道路面的不透水性，使得人類生產和生活中所產生的大量垃圾、污水隨雨水流入河流和湖泊，導致水體營養鹽急劇增多，水質惡化，富營養化加劇。
從20世紀80-90年代起，我國由於工業污染嚴重，點源污染研究、治理一直被視為環境污染治理的重點。隨著科技的進步和對工業污染治理力度的加大，工業污染已經得到了有效地控制。與此同時，隨著經濟的發展，城市基礎設施建設的跟進，各種排污管道系統的建設，城市生活污水也得以進行集中處理，大大減少了城市污水對水體的污染。雖然對點源污染的治理取得了一定的成效，有效地降低了水體營養物質的負荷量，但水質狀況並未因此而得到明顯改善。至此，人們才開始意識到農業面源污染在水體富營養化中扮演的重要角色，並開始把精力集中到農業面源污染的治理中。
2、 農業用地也湖泊富營養化研究概況
這裡的農業指大農業，不僅包括種植業，同時包括養殖。導致湖泊富營養化發生的主要原因是由於水體氮、磷營養鹽數量劇增，而農業生產會導致大量氮、磷營養鹽流入水體，因而農業在富營養化發生過程中起到重要作用。有關研究表明非點源污染的主要來源就是農業，農業在湖泊外源磷的貢獻率方面超過其他污染源。研究表明，在中國水體嚴重污染的流域，農田/農村畜禽養殖和城鄉結合部的生活排污是造成水體氮磷富營養化的主要原因，其貢獻率超過來自工業和城市生活的點源污染。中國農業科學院土壤肥料研究所在太湖流域、滇池流域的多點長期定位試驗，在江蘇、浙江、雲南、山東、北京、上海等十多個省市上百個縣的實地考察和5000餘個田間的採樣調查顯示，在中國流域面積大的水域，如滇池、五大湖泊、三峽庫區等，水體富營養化最主要的驅動因素有以下3個。
（1）高氮、磷肥料用量的菜果花(蔬菜、水果、花卉）農田面積大幅度增長；
（2）流域農村地區畜禽養殖業密集發展；
（3）基礎設施差的城鄉結合部地帶城鎮建設快速擴展。
因此，深入的了解農業土地利用方式與湖泊富營養化之間的關係具有深遠意義
