土地利用和土地覆盖变化(LUCC)是驱动区域乃至全球气候和环境变化的重要动力。长时间尺度的LUCC重建研究对预测未来气候变化、制定政策、规避风险以及人类适应等方面具有重大的科学和应用价值。全新世以来农业的起源使全球人类活动日益加剧,而新石器时代晚期(在中国大约距今7~5 ka)农业发展正处于从刀耕火种向耒耜翻耕过渡阶段,夏代处于粗放的原始农业向精耕细作农业的过渡起始阶段,汉代则是人类在进入铁器时代后传统农业的定型发展阶段。由此,以上时期被认为是人类活动改变自然植被的关键期。中国华北地区丰富的考古遗迹和历史文献记录了以上时期人类活动的状况,本文基于已发现和挖掘的考古资料,运用考古学关联建模方法推算出新石器时代晚期、夏代华北地区的人口规模与耕地面积。并通过搜集整理相关历史文献资料,在前人研究的基础上重建了以上时期及汉代华北地区的耕地空间分布格局。得出以下结论:(1)华北地区新石器时代晚期、夏代、汉代的人口规模分别约为:131.52×10~4人、100.57×10~4人、3128.13×10~4人;其耕地面积分别约为:2.66×10~4 km~2、2.03×10~4 km~2、20.02×10~4km~2;整个华北地区在新石器时代晚期、夏代、汉代的耕地分别约占现代耕地的11.96%、9.13%、90%;新石器时代晚期、夏代、汉代华北地区的垦殖率分别达到5.18%、3.95%、38.96%。(2)新时期时代晚期至汉代,华北地区的人口和耕地面积经历了先减后增的变化过程,新石器时代晚期至夏代约1000年的时间内,人口降低了约30.95×10~4人,耕地减少了0.63×10~4 km~2。而历经夏代至西汉近2000年的发展后,其人口上升了约3027.56×10~4人,耕地数量增加了约17.99×10~4km~2。(3)在地形分布上:从新石器时代晚期至汉代,分布在海拔200 m以下的平原地区的耕地,分别占75.05%、75.94%、89.38%;海拔200 m~500 m的丘陵地带分别占19.02%、15.35%、8.38%;海拔500 m~1000 m的地区分别占5.18%、7.32%、2.07%;1000 m以上的高海拔地区分别仅占0.75%、1.39%、0.17%。从坡度来看,新石器时代晚期的耕地网格主要分布在2°以下的平耕地,占耕地网格的92.04%,缓坡耕地(2~6°)和坡耕地(6°以上)网格数分别仅占7.87%和0.09%;夏代时,分布在2°以下的网格数占90.75,缓坡耕地和坡耕地的网格数分别占8.25%和1.00%;西汉时,有94.86%的耕地网格分布在2°以下,缓坡耕地和坡耕地分别只占4.86%和0.28%。(4)从耕地分布的整体时空格局来看,从新石器时代晚期到汉代,耕地分布的概率值不断减小,耕地从块状分布到集中连片分布。其中,新石器时代晚期至夏代,耕地从河南中西部的洛阳盆地、涧河、洛河和伊河河谷地区向豫东南河谷地区及洛阳盆地排水较好的山麓地带聚集,从山东中南山地周围的丘陵、山前冲洪积平原地区向鲁中山地北部、西部集中,从河北西部的太行山东麓山前地区和燕山南北麓地区向冀南、冀东北地区集聚。总体来看,河南地区的耕地向豫东南集中,山东地区的耕地向西、向北集中,河北地区耕地向南迁移。夏代至汉代经历了巨大的生产力与社会变革,其耕地在平原地区集中分布,而且新石器时代、夏代有耕地分布的地区,汉代基本都有分布。耕地的时空格局变化表明人类改造自然的能力不断提高,强度增大。人类活动范围不断扩展,且生态环境面临的压力增大,人类仅通过农业生产活动就已经对自然环境产生深远影响,尤其像华北地区这样开发早且农业长期连续发展的地区,在人类历史早期,人类活动就已经是驱动地表景观变化不可忽略的力量。因此,在现在的发展中更要注意环境承载能力与人口的关系,适度开发。