2017-12-07　来源：2017-12-07　

      

2017年11月澳门游戏网站大全(中国)有限公司在《地理学报》第72卷第11期发表系列论文，纪念地理学科建立65周年，系列论文之三：公司地貌第四纪学科的创建与发展--公司地理学科建立65周年，作者：李双成，蒙吉军，彭建。论文如下：

公司综合自然地理学研究的发展与贡献

李双成，蒙吉军，彭建

（澳门游戏网站大全(中国)有限公司地表过程分析与模拟教育部重点实验室，北京 100871）

摘要：公司的综合自然地理学缘起于 1952年全国院系调整时在本校设置的自然地理学学科，在半个多世纪的发展历程中，经历了学科初创和完善等阶段，逐渐形成了面向学科前沿和国家需求的综合自然地理学学科体系。针对日趋严峻的气候变化、资源环境和社会经济发展问题，公司综合自然地理学在陆地表层过程及机理、土地利用 /覆被变化及其生态环境效应、生态系统服务与人类福祉、生态风险评价与安全格局构建、自然地域系统划分等方面进行了开拓创新，取得了丰硕成果，引领了中国综合自然地理学的发展。展望未来，公司综合自然地理学将持续进行水、土、气、生等自然地理要素与过程的综合研究，认识人类活动与全球环境变化对主要自然地理过程和格局的影响机理，通过构建观测数据与地表系统模型融合系统，定量评估要素与过程耦合的区域资源环境效应及其对社会经济的影响，在生态文明建设、主体功能区划、国土开发整治和流域综合管理等国家战略服务方面做出更大贡献。关键词：公司；综合自然地理学；创新；回顾；展望

DOI: 10.11821/dlxb201711003

1引言

纵观自然地理学的发展历史，分支学科的专门化和综合集成过程交织进行。 20世纪，随着研究手段、观测和实验技术的不断发展，在以分析思维为主的还原论思潮影响下，自然地理学内部各个分支如地貌学、气候学、水文地理学、土壤地理学、生物地理学等都形成了比较系统的独立理论和学科研究范式。这种趋势一方面促进了自然地理学研究的深入，另一方面又使其内部产生了深刻的学科分化，呈现出空心化现象 。这种空心化的倾向对包括自然地理学在内的地理学发展产生了负面影响，引起了国内外地理学家的广泛关注 。然而，随着自然地理学系统研究范式的逐步确立 ，在全球各个尺度资源环境问题和社会经济发展需求刺激下，在国际重大科学研究计划如“未来地球”推动下，自然地理学的综合研究重新成为学界关注的热点。综合自然地理学（ Integrated physical geography）研究自然地理环境各组成要素间的物质能量关系，阐明自然地理环境的历史形成、现代过程、类型结构、地域分异和发展演变，是自然地理学的重要组成部分。从要素综合、过程综合逐渐提升到区域综合水平 ，综合自然地理学进入一个新的发展阶段。

目前，综合自然地理学的前沿研究领域包括： ①全球环境变化的影响与人类响应。在已有要素和过程综合的基础上，探索地球系统各组成部分之间复杂的社会—环境相互作用的耦合机理，寻求在局地、区域和全球尺度上缓解人地紧张关系的解决方案和转型方式 [7]；②陆地表层过程与格局的综合研究。重点研究陆地表层过程与格局变化的成因机理、幅度与速率、影响与适应，辨识变化的自然与人文驱动因素，模拟变化的动态趋势，评估变化趋势的可控、可缓及其程度 [1, 6]；③特殊区域的综合研究。重点关注一些更容易受到全球环境变化与人类活动影响的区域科学问题，如干旱半干旱区的水分循环和水资源形成、山地自然—人文环境和灾害相互作用、极地（包括青藏高原）冰冻圈环境变化及其对全球气候的影响、海岸带与岛屿灾害及其可持续发展等 。

公司作为近现代中国地理学开创和发展的学术大本营，半个多世纪以来对中国自然地理学尤其是综合自然地理学发展都起到了重要的引领和推动作用。回顾发展历程、梳理学术贡献、展望发展趋势，无疑对新时期中国乃至国际综合自然地理学的发展都大有裨益。

2 发展历程

公司自然地理学专业的渊源可追溯到 1929年建立的清华大学地学系地理组，以及抗战期间的西南联大地质地理气象系地理组。 1952年全国院系调整，清华大学地学系地理组和燕京大学部分教员联合成立公司地质地理系时首先设立了自然地理专业，从清华大学转入公司的林超和李孝芳是自然地理专业的主要奠基人。随着地貌、植物地理、环境地理的相继专门化，公司自然地理专业形成了以自然地理综合研究为鲜明特色的研究体系。林超、李孝芳、陈传康、范信平、李寿深、关伯仁、卢培元等老一辈学者在自然地理综合研究和教学中发挥了重要作用。随着 20世纪 50年代末期苏联学者 A. R.伊萨钦科来中国系统讲授地理壳、自然区划和景观学进展，该讲学研修班在林超领导下经集体讨论，确定了“综合自然地理学”的学科名称，并发展为自然地理学的一门独立分科 。1978年、 1982年和 1988年，林超陆续招收（综合）自然地理专业的硕士生、博士生和博士后，并于 1978年开设了“土地类型和自然区划国内外研究动态”研究生课程，系统介绍英、澳、美、加、德、荷等国家或学派的土地系统、自然分区等理论研究和实践成果，对推动中国综合自然地理学理论发展和人才培养做出了重要贡献 。

在综合自然区划方面，林超、冯绳武和关伯仁于 1954年率先完成了《中国自然地理区划大纲》，是新中国第一个完备的全国综合自然地理区划方案，比之前的历次区划跨进了一大步，基本反映了全国的自然地理面貌 。依据区划学和类型学相结合的方法，陈传康建立了全球性分异、大陆大洋地域分异、区域性分异、中尺度分异和地方性分异的地球表层地域分异规律体系，对自然区划的原则和方法进行了开拓性研究 ，提出了以双列系统分析为基础的综合单列系统，成为以后开展自然区划研究的理论基础。在土地类型学研究中，陈传康提出了以地貌部位及其结构为基础的土地分级划分标准 。20世纪 70年代后期，中国大、中比例尺土地类型制图中的土地分级遂趋向于采用景观学派和英澳学派相结合的三级分级系统，陈传康和蔡运龙等提出了一套汉语涵义较切合定义的名称——地块、地段、地方三级系统，更加方便推广应用 。

在科学研究的同时，还十分重视教材编写工作。 1983年，陈传康和李昌文在多年教学和科研实践的基础上，汲取了英、澳学派的观点和区域实践成果，进一步完善了《综合自然地理学》讲义，同时还编纂了《综合自然地理学参考资料》（共 6册）。 1993年，由陈传康、伍光和、李昌文等编著的《综合自然地理学》教材在高等教育出版社正式出版[13]，建立了以地域分异、自然区划、土地类型为基本理论的综合自然地理学内容体系。该教材对公司自然地理专业多年来的研究成果进行了总结，不仅从理论体系上 对综合自然地理学进行了系统地、深层次梳理，而且从实践上进行可操作性论证，是理论、实践与方法融为一体的教科书（该教材于 1995年获国家教委优秀教材二等奖）。伍光和、蔡运龙在此基础上进行了补充完善，于 2004年由高等教育出版社再版了《综合自然地理学》（第二版） 。

3 学术贡献

全球及各个尺度的环境变化和资源生态问题的日益凸显，给综合自然地理学研究带来了巨大的机遇与挑战。公司综合自然地理研究紧跟国际前沿，注重实践应用，不断创新与拓展自然地理综合研究的领域。蔡运龙、王仰麟、许学工、陆雅海和李双成等学者相继主持了一系列国家自然科学基金重点项目，如“西南喀斯特山区土地利用 /土地覆被变化及其对土地资源利用可持续性的影响”（2004-2007）、“城市景观格局演变及其生态环境效应研究”（2007-2011）、“渤海西部海岸高强度开发的环境变化影响与多功能持续发展”（2009-2012）、“水稻土甲烷氧化的微生物机理与关键调控因子”（2012-2016）、“生态系统服务与区域社会福祉耦合机制研究：基于地理学综合分析的途径”（2012-2016）、“城市景观格局与自然灾害生态风险研究”（2014-2018）等。以重大科学研究项目为支撑，将综合自然地理研究从传统的自然地域系统研究向陆地表层过程及机理、土地利用变化及生态环境效应、景观生态风险与安全、生态系统服务等学科前沿领域延伸。

3.1 陆地表层过程及机理

公司综合自然地理研究重点关注水、土、气、生等自然要素和过程的集成和交叉，并考虑人类活动的影响，在多尺度下对多要素进行了综合分析和模拟预测。在植物物候时空过程方面，陈效逑等从自然地理学格局与过程视角开展研究，取得了丰硕成果： ①揭示物候现象发生的顺序相关律、准年周期律和超年波动律，深化了对物候现象发生时间的基本规律及其环境机制的认识 ；②提出物候—遥感法，实现了由点及面确定区域植被生长季节及其对气候变化的响应 ；③建立了一系列基于气温和降水的物候时间模型和空间模型，提高了草本和木本植物物候模拟精度并揭示了气候变化响应的区域差异及其成因[17-22]。在气候过程研究方面，赵昕奕等长期关注下垫面气候变化及其环境效应，在气候要素时空特征、变化趋势以及人类活动影响等研究领域取得较大进展： ①分析了中国和区域气温和降水的时间变化特征 ；②探讨了气候变化与土地利用类型的关系 ；③研究了人类活动对大气边界层尤其是城镇地区热环境的影响。在古环境和气候变化过程研究方面，王红亚等综合使用地磁学、地球化学、古生物学和测年技术等手段，利用湖泊沉积物和现代气候、水文数据，估算了华北平原的古年径流深 ，重建了内蒙古高原更新世末期和全新世 、非洲西部 Sahel地区全新世 、中国中东部高海拔地区中、晚全新世的气候—环境变化 ，深化了对这些地区古气候—环境变化的认识。

在地球化学元素循环过程研究方面，周丰等阐明了水热条件对氮排放因子空间格局的影响及其地带性规律，解决了从站点到区域 /全球氮排放过程的尺度转换问题 ；建立了“自下而上”和“自上而下”多模型集合方法 ，揭示了中国农田 N2O排放增速变缓的人为驱动机制 ；开发了自适应移动网格的水生态模型 和快速源解析方法 ，发现了氮沉降对湖泊生态退化的“急性激发”效应和对生态恢复的“慢性推迟”效应 。围绕稻田土壤碳循环和甲烷排放过程，陆雅海等从事土壤微生物与生物地球化学机制研 究，揭示了稻田土壤有机质厌氧分解的微生物机制 ，发现了稻田甲烷产生的关键微生物及其对土壤条件的适应机制 ，系统研究了稻田甲烷氧化过程及其调控因子，指出了稻田干湿交替和氮肥施用对甲烷氧化的促进作用。随着学术界对全球变化问题的日益关注，陆地表层过程与机理研究逐渐从区域尺度转向全球尺度，并强调不同空间尺度上多种自然过程的相互作用研究 。赵昕奕等研究发现近年来中国的气温变化与全球气候变化有一定程度的相关关系 。朴世龙等研究了温度变化对植被生长、生态系统碳源汇和农作物产量的影响及其机制，并预测了全球碳循环长期动态 。彭书时等综合评估了土地利用变化对气候的反馈作用，揭示了植被生长对气候的影响机制 。李双成等利用 MODIS地表温度数据，基于卫星观测资料研究了森林生态系统对地表温度的影响，并揭示了其生物物理机制的作用 。

地球系统模式是研究地球表层过程和机理的重要途径，也是自然地理综合研究的必备手段。针对陆面模式薄弱或缺失诸如土地利用、植被动态、碳水耦合、湿地动态、喀斯特湖动态、甲烷排放和冻土消融等地表过程，彭书时等在陆面模式 ORCHIDEE中开发和改进了相应模块，并应用于全球变化研究 。

3.2 土地利用变化及其生态环境效应

公司综合自然地理研究高度关注土地利用变化及其效应。蔡运龙等在梳理喀斯特地区土地利用研究现状的基础上 ，分析了贵州喀斯特地区的土地利用变化及其生态效应 ，提出一个土地系统变化空间尺度综合的研究方案 ，并建立了一个土地变化科学范式与生态脆弱区研究案例相结合、土地变化生态效应评价与土地利用优化配置相结合、微观过程与宏观格局相结合、退化土地修复的社会经济途径与工程技术途径相结合的土地变化综合研究体系 。王红亚等通过对贵州高原一些缺乏水文资料地区水库泥沙的 137Cs比活度分析、粒度分析、 TOC和 TN分析、矿物磁性测试等，推衍 20世纪 60年以来降水、土地利用变化对土壤侵蚀过程的影响 。蒙吉军等在明晰河西走廊等地土地利用变化时空格局的基础上，重点研究了变化的驱动机制 ，提出了驱动类型对土地系统变化产生不同的影响 ，指出土地利用变化的驱动力存在明显的尺度依赖性 。彭建等重点关注滇西北地区土地利用演变格局 ，并在此基础上分析了退耕还林等生态工程的生态效应 。杨小柳等重点关注了土地利用 /覆被变化对区域洪水的影响，构建“土地利用—水文—水动力耦合模型” ，并在流域尺度上发展了“土地利用—水资源—生态联合调度优化模型”等一系列水资源综合管理方法 。许学工等多尺度研究黄河三角洲土地利用与土地覆被的质量变化 ；遥感监测 37年渤海湾沿岸土地变化，计算了渤海湾填海造陆导致的生态损失，并提出有序填海的调控思路和方法 。这些研究厘清了不同生态脆弱区的土地演变机制，为生态脆弱区的生态保护和重建等提供借鉴。

在关注过去和现状土地利用及其生态效应的同时，高度关注未来土地利用的模拟。蒙吉军等探索建立了土地系统变化情景模拟的不同方法 ，利用基于邻域相关构建空间权重的 Auto-logistic模型构建 CLUE-S模型，模拟了漓江流域 2020年土地利用格局；李双成等应用基于径向基函数神经网络的 CA模型，模拟了深圳市的土地利用变化情景 。总体而言，通过变化监测、驱动力识别、模型模拟、效应评估与预测分析等途径，重点关注土地利用时空格局变化、驱动机制、生态效应及其重要阈值，极大地推动了中国土地利用/覆被变化（ LUCC）研究的发展。

随着城市化的快速发展，城市地区的土地利用变化及其生态环境效应受到高度关注。王仰麟等较早关注城市景观格局的形成机制，在关键景观格局指标析取的基础上 ，明晰了深圳市不透水表面指数等景观组分的多时相时空特征 ，揭示了植被变化规律及 其对大城市人类活动的响应规律 ；同时，通过构建社会—生态系统脆弱性、恢复力、适应性等研究框架，评估景观生态风险及适应方式 。赵淑清等利用多源遥感数据完成了过去 30年中国主要城市扩张时间序列图，解析了城市扩张过程的时空格局，评估了城市扩张的多种生态后果。她的研究小组发现， 1978-2010年中国主要城市扩张速度和模式具有明显的时间和空间差异 ；城市化带来了明显的热岛效应，但强度具有季节和昼夜差异 ，并在方法论上探讨了使用数据的实时性对热岛效应正确评估的重要性，指出过期的边界会给热岛强度的正确评估带来误差 ；首次建立了用遥感数据评估城市化对植被生长的直接和间接影响的理论体系、定量方法，并发现城市环境对植被生长的普遍促进作用，城市化往往导致植被生长起始期提前、结束期推迟、生长季延长 ，这种间接促进作用大约可以抵消 40%的城市化对于植被替代的直接负面影响 。彭建等梳理了城市发展的生态用地需求测算研究进展 ，基于偏相关分析明晰气候变化背景下植被对城市化进程响应机制 ，提出了城市化进程净初级生产力（ NPP）响应的互不干扰、拮抗对立与协同共生三阶段概念模型 ；定量解析景观组分对地表温度的影响，明晰了区域绿地显著降温的规模阈值 ；遥感识别了中国 PM2.5变化趋势，评价了其人群健康风险并划分控制区 。许学工等研究了北京市绿色空间的变化，强调发挥绿色空间的复合功能，进行首都圈绿色空间格局的构建 。这些研究对于科学理解城市地区土地利用变化与生态过程互馈机理、提升城市生态可持续性具有重要意义。

3.3生态系统服务与人类福祉

生态系统服务的研究涉及不同时空尺度自然过程、自然—人文过程和人文过程及其递进关系 ，关注时空异质性、空间流动性和区域特征，能够拓展综合自然地理学的研究视角，也是综合自然地理学的最新综合途径 。公司综合自然地理学者极力推动生态系统服务研究的“地理化”转向。李双成等倡议建立生态系统服务地理学范式，在系统梳理生态系统服务地理学学科框架的基础上，提出了基于地理学视角的生态系统服务分类体系、形成机制及其相互作用关系、供给与需求时空特征和区域差异、生态系统服务与人类社会福祉耦合关系等重要研究议题 。蒙吉军等在定量识别生态系统服务空间分异的基础上，关注土地利用对生态系统服务的影响，探讨基于生态系统服务的生态系统管理 。彭建等关注快速城市化过程对生态系统服务变化的影响，识别了人口城市化和经济城市化对生态系统服务的影响阈值 。李双成和彭建均对生态系统服务权衡的研究进展进行了系统梳理，对水生态系统服务的空间流动进行了模拟 。

同时，随着研究尺度从生态系统向景观演进，景观多功能性的研究逐渐受到关注。彭建等在对国内外多功能景观研究进行系统梳理的基础上 ，重点评估了都市区农业景观多功能性 ，并分析了耕地多功能景观的动态变化及其影响机制 。总体而言，生态系统服务研究极大地拓展了综合自然地理学的研究领域，成为一个新的学科增长点。

3.4 生态风险评价与安全格局构建

作为综合自然地理的重要应用出口，生态风险及其相关研究有利于更有效地应对生态风险、保障生态安全，从而促进区域可持续发展。 2000年代初，许学工等最早开始探讨区域生态风险及其评价的特点，并梳理出“风险源分析—受体分析—暴露危害分析—风险表征”的区域生态风险评价概念模型 。蒙吉军等构建了区域生态风险评价的“ 3R模型”及区域生态风险防范的基本框架 。基于这些模型和框架，许学工、王仰麟、蒙吉军、彭建、赵昕奕等相继开展了城市、湿地、流域、山地、矿区、农牧交错带等不同类型区域/景观生态风险评价，进一步推动了国内的生态风险评价研究 。

与此同时，彭建等在系统梳理景观生态风险研究进展的基础上 ，开始关注生态系 统健康评价，寻求从风险的反面视角解析区域生态环境问题 。杨小柳等提出基于土地利用的流域水安全评估框架 。随着研究的不断深入，生态风险 /安全的研究逐渐从关注风险 /安全的空间格局认知到强调空间规避，即生态安全格局的构建。蒙吉军等基于最小累积阻力模型与多目标线性规划模型分别构建了鄂尔多斯土地利用生态安全格局，并利用景观指数对两者进行评价，从而有效指导鄂尔多斯市土地资源的可持续利用 。彭建等则系统整合提出“源地确定—廊道识别—战略点设置”的生态安全格局构建范式，指出了源地识别的过程中需要考虑景观连通性、供给与需求 ，阻力面的设定应关注夜间灯光、地质灾害敏感性修正等方面的问题 ，提出了重要阈值设定、有效性评价、多尺度关联和生态过程耦合等四个生态安全格局构建研究的重点方向 。

3.5自然地域系统划分

作为地理学的传统工作和重要研究内容，区划能够从区域角度观察和研究地域综合体，探讨区域单元的形成发展、分异组合、划分合并和相互联系，是对过程和类型综合研究的概括和总结 。基于前人丰富的研究成果，蔡运龙在《中国地理多样性与可持续发展》一书中阐述了三大地带和七大地区及其内部的地理多样性，可视为综合区划之集成。许学工等综合考虑农业资源、农业发展、环境和生态、农村社会、科教和管理 5大系统、 95个指标，通过计算相对优势，进行中国农业可持续发展区划 。同时，李双成、蒙吉军、彭建等在综合自然区划、生态地理区划、生态功能区划、主体功能区划、生态系统服务分区等方面做了大量工作，并将快速发展的计算机技术和地理数学方法引入分区工作，有效提高了分区的客观性和科学性 。李双成等将 SOFM神经网络应用于综合自然区划研究中，指出基于 SOFM网络的分区具有划分层次明显、区域分割清晰、客观性强等优点，是对传统区划方法的有力补充和拓展 ；同时，将空间小波变换应用于生态地理界线识别与定位，解决了传统区划研究中分区界线难以多尺度、准确表达的问题 。彭建等将 Kohonen神经网络应用于土地资源综合分区，采用自上而下演绎与自下而上归并相结合的途径将全国划分为 41个土地资源亚区。

在强化技术方法的同时，分区方案的对比验证也逐渐受到关注，从而减少分区结果的不确定性。不同分区方案间的对比以及与区域自然地理特征的空间对比被普遍应用于分区结果的验证。李双成等用黄秉维综合自然区划方案中半湿润半干旱分界线作为检验标准，检验了小波分析结果的可靠性和有效性 。彭建等依循植被动态一致性准则，依据两步筛选法，实现了黄土高原生态地理分区多种方案间的优选 。此外，景观指数也被逐渐引入分区方案的验证。彭建等根据分区中的区域共轭性原则，提出基于景观聚集度指数的分区方案优选方法 。分区方法的创新和分区结果的验证，能够确保地域划分的客观性、科学性，从而有效指导区域的分区管治和可持续发展。

4研究成果应用

公司综合自然地理学研究具有服务国家和社会需求的优良传统、延续至今。陈传康曾指出：综合地理学具有三重性，即要同时开展理论地理学、建设地理学和区域开发研究 。20世纪 80年代 -20世纪末，随着综合自然地理学理论体系的建立，结合区域人口、资源、环境和发展问题，公司综合自然地理学在实践应用方面进行了大量探索。除了参加传统的自然资源考察、应用性自然区划外，还广泛参与国土整治、区域开发与发展战略、旅游规划等应用性课题研究，为各级政府制定社会经济发展政策提供了强有力的科学支撑。

进入 21世纪以来，全球气候变化和资源环境问题更加凸显，公司综合自然地理学研究成果社会化应用指向更为突出。例如，彭书时使用改进和耦合开发新模块的 ORCHIDEE为全球碳计划碳收支平衡年度报告等多个国际模型比较项目提供模拟和分析结果 ；他目前担任全球碳计划甲烷工作组成员，负责全球碳计划甲烷收支平衡研究中 ORCHIDEE模型模拟工作，并参与完成了全球甲烷收支平衡的综合分析和全球湿地 2000-2012年甲烷排放模型比较分析两个项目 ，同时完成了中国过去 30年来甲烷人为排放清单，修正了 EDGAR排放数据库对中国甲烷排放量的高估 。周丰等利用地面观测和调查资料数据，集成陆面模式、大气反演和数值模拟等多种方法，研究了氮素排放和驱动机制，研究成果被联合国发起的“全球气候智能型农业联盟”建议为精准施肥实施效果的度量工具，同时修正了国际社会关于“中国贡献”的认识；他目前担任全球碳计划氧化亚氮工作组成员，负责全球碳计划氧化亚氮收支平衡研究中 1901-2014年农田排放模拟工作和多模型比较分析。

在服务国家需求方面，蔡运龙提出的“最小人均耕地面积”和“耕地压力指数”以及耕地价值重建理念在中国耕地资源保护方面起到了重要作用 。杨小柳等提出的三段九步法已应用于国家节水战略的编制，并将中国的流域综合管理经验介绍到国外 ；他曾任荷兰政府 /全球水资源合作组织联合专家组组长，指导斯威士兰、喀麦隆、贝宁等国的国家水资源发展计划的编制，并兼任亚洲开发银行高级专家，参与亚洲—太平洋地区 40余国家/地区的水安全评估。

5 重点发展方向

根据学科发展趋势和国际研究前沿，结合自身优势和特点，公司综合自然地理学在未来的研究中将注重以下五个方面的发展：

（1）全球环境变化的区域响应及适应。通过地表过程和格局的动态模拟，探讨全球环境变化对自然生态系统和社会经济系统的影响及其交互作用，识别关键控制要素、重点响应地域，为中国气候变化适应策略的制定提供科学支撑。

（2）自然地理过程耦合及资源环境效应。持续关注水、土、气、生等自然地理过程，聚焦区域水文、土壤过程及其耦合机制，系统研究土壤微生物碳氮转化过程，理解人类活动与全球环境变化对主要自然地理过程的影响机理，评估过程耦合的区域资源环境效应及对社会经济的影响。

（3）观测数据—陆地表层系统模型融合系统。聚焦全球环境变化与陆地表层系统的相互作用和调控研究，重点理解主要陆地过程对外界扰动响应的敏感性和恢复机制，优化和完善观测数据—陆地表层系统融合的陆面模式，量化陆地表层系统的变化特征与调控途径。

（4）基于土地生态系统服务的自然地理综合研究。在自然地理要素与过程研究的基础上，以土地生态系统及其提供的服务为综合分析对象，重点突破土地系统变化及其生态效应、区域生态风险管理及生态安全格局优化，以及近远程视角下的生态系统服务流空间制图、驱动机理、效应评估、情景模拟和动态调控。

（5）面向景观可持续性提升的流域综合管理。结合“未来地球”等国际研究计划对可持续性议题的高度关注，基于流域自然生态过程的整体性，以水文过程链接土壤、植被、大气等自然地理要素，通过土地利用关联人类社会经济活动及发展战略，耦合关联流域土地利用与水文过程，模拟不同流域发展情景的景观可持续性响应，优化流域综合管理策略、提升全球变化适应能力。

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