海凱，王思遠，涂平，楊瑞霞，馬元旭，梁娟珠，劉衛(wèi)華，吳林霖

1.福州大學數(shù)字中國研究院（福建）,福州 350002;

2.中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院數(shù)字地球重點實驗室,北京 100094

1 引言

土地利用/覆蓋變化LULCC（Land Use and Land Cover Change）是表征人類活動對自然生態(tài)系統(tǒng)影響的最直接的表現(xiàn)形式，同時土地利用過程中所產(chǎn)生的二氧化碳是人類向大氣排放二氧化碳的第二大主要來源，對氣候變化具有重要影響（Goldewijk 等，2017；Alkama 和Cescatti，2016；Bonan，2008）。1995年，“國際地圈與生物圈計劃” IGBP （International Geosphere-Biosphere Programme）和“國際全球環(huán)境變化人文因素計劃” IHDP （International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change）共同制定的“土地利用/覆蓋變化科學研究計劃”，將土地利用/覆蓋變化作為全球變化研究的核心內(nèi)容（Lambin 等，1999；Turner Ⅱ等，1995）。在此基礎上，2005年IGBP 和IHDP 共同啟動全球土地計劃GLP（Global Land Project），強調(diào)陸地系統(tǒng)中人類—環(huán)境耦合系統(tǒng)的綜合集成與模擬研究，以人類—環(huán)境耦合系統(tǒng)為核心的土地利用/覆蓋動態(tài)過程的監(jiān)測與模擬逐漸成為研究的焦點（GLP，2005）。2012年，國際科學理事會ICSU （International Council for Science）和國際社會科學理事會ISSC（The International Social Science Council）共同發(fā)起“未來地球計劃（Future Earth）”（2014年—2023年），土地利用/覆蓋時空過程探測是加深其研究動態(tài)行星地球以及向全球可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)變的重要內(nèi)容（Future Earth，2013）。

“一帶一路”BRI（the Belt and Road Initiative）是“絲綢之路經(jīng)濟帶”和“21世紀海上絲綢之路” 的簡稱，其沿線生態(tài)系統(tǒng)復雜多樣，生態(tài)環(huán)境要素異動頻繁，形成一個相互關聯(lián)的命運共同體。在全球變化大背景下，“一帶一路”沿線國家和地區(qū)面臨共同應對人類活動引起的土地覆蓋變化所帶來的空氣污染、水污染、土地退化和生物多樣性減少等一系列生態(tài)環(huán)境問題（Houghton 和Nassikas，2017；Hansen 等，2013；FAO，2015）。然而，自“一帶一路”沿線國家經(jīng)濟發(fā)展與社會建設以來，相關的研究更多集中于能源投資（Duan 等，2018）、水資源（Yu 和Lu 等，2018）、經(jīng)貿(mào)合作（公丕萍等，2015）和貿(mào)易網(wǎng)絡（Song等，2018b），而對“一帶一路”沿線自然環(huán)境變化與陸表過程的研究尚少。因此，為了快速準確的掌握“一帶一路”沿線國家和地區(qū)20世紀90年代以來土地覆蓋變化的現(xiàn)代過程，本文以歐洲空間局氣候變化倡議項目ESA-CCI（European Space Agency Climate Change Initiative）最新發(fā)布的1992年—2015年300 m 分辨率的全球土地覆蓋數(shù)據(jù)集作為主要信息源（ESA，2017），系統(tǒng)分析了1992年—2015年24年間“一帶一路”沿線土地覆蓋變化的基本時空特征，并對比1992年—1995年、1995年—2000年、2000年—2005年、2005年—2010年和2010年—2015年5 個時段沿線土地覆蓋變化格局的異同，揭示世紀之交的24年間沿線土地覆蓋變化的空間格局及其主要驅(qū)動力，從而可為“一帶一路”建設及其他相關領域的研究提供有價值的科學信息。

2 研究區(qū)域、數(shù)據(jù)源與研究方法

2.1 研究區(qū)域

“一帶一路”建設是一個開放的國際區(qū)域經(jīng)濟合作網(wǎng)絡，以亞歐大陸為重點，并沒有精確的空間范圍（劉衛(wèi)東，2015）。根據(jù)全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測2017年度報告（王琦安等，2017）中對“一帶一路”區(qū)域的劃分，本文設定的研究范圍包括東南亞11 國、俄羅斯1 國、東亞5 國、南亞8 國、西亞及北非18 國、中亞5 國、中東歐24 國、西歐及南歐9 國、北歐4 國（表1，圖1）?！耙粠б宦贰毖鼐€約有4/5 的國家是發(fā)展中國家，其以世界約1/3 的土地規(guī)模養(yǎng)育了世界近2/3 的人口，因而沿線國家人均耕地資源和可利用淡水資源嚴重短缺，而且沿線國家發(fā)展水平與土地利用效率差距都較大，使得規(guī)模優(yōu)勢發(fā)揮不明顯。

圖1 “一帶一路”沿線空間分區(qū)Fig.1 Spatial division along the BRI

表1 “一帶一路”沿線國家范圍Table 1 Countries along the Belt and Road Initiative（BRI）

2.2 數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)處理

2.2.1 全球土地覆蓋數(shù)據(jù)集

土地覆蓋數(shù)據(jù)來源于ESA-CCI 最新發(fā)布的1992年—2015年共24年300 m 分辨率的全球土地覆蓋數(shù)據(jù)集（ESA，2017）。該長時間序列土地覆蓋數(shù)據(jù)集是通過結(jié)合5種不同觀測系統(tǒng)獲得的全球每日地表反射率來實現(xiàn)，并且保持了良好的時間一致性。首先，通過結(jié)合機器學習和非監(jiān)督分類算法對中分辨率成像光譜儀MERIS （Medium Resolution Imaging Spectrometer）提供的2003年—2012年共10年遙感影像進行土地覆蓋分類，分辨率為300 m；其次，在上述土地覆蓋分類結(jié)果下，結(jié)合先進甚高分辨率輻射儀AVHRR（Advanced Very High Resolution Radiometer）1992年—1999年1000 m 分辨率遙感數(shù)據(jù)、SPOT-VGT （SPOTVegetation）1999年—2013年1000 m 分辨率遙感數(shù)據(jù)和PROBA-V （Project for On-Board Autonomy，with the V standing for Vegetation）2013年—2015年300 m 分辨率遙感數(shù)據(jù)進行土地覆蓋分類檢測和確認；最后，以2003年—2012年共10年土地覆蓋分類結(jié)果為基準進行1992年—2002年和2013年—2015年土地覆蓋分類，從而得到1992年—2015年共24年300 m 分辨率全球土地覆蓋分類數(shù)據(jù)集（ESA，2017）。該數(shù)據(jù)集按照聯(lián)合國土地覆蓋分類系統(tǒng)UN-LCCS （United Nations-Land Cover Classification System）定義37 個土地覆蓋類別（Di Gregorio 和Jansen，2000），其中一級類別22 種，二級類別15 種。ESA-CCI 按照政府間氣候變化專門委員會IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）土地覆蓋分類系統(tǒng)，將原始的37 個土地覆蓋類別歸并為耕地、森林、草地、濕地、建設用地和其他土地，其中其他土地包括灌木、稀疏植被、裸地和水體（ESA，2017）。

在Arcgis10.2軟件支持下，首先用Reclassify工具將原始的37 個土地覆蓋類別重分類為耕地、森林、草地、灌木、濕地、水體、建設用地、永久冰雪和其他土地（包括稀疏植被和裸地）等9個土地覆蓋類別，其次用Raster Calculator 工具計算1992年—1995年、1995年—2000年、2000年—2005年、2005年—2010年和2010年—2015年“一帶一路”沿線土地覆蓋變化轉(zhuǎn)移柵格圖，最后將其與生成的0.5°網(wǎng)格單元疊加，并結(jié)合Zonal Statistics as Table 工具計算每個網(wǎng)格內(nèi)各土地覆蓋類型間轉(zhuǎn)移面積，從而得到所有土地覆蓋類型的總收益、總損失、凈變化和總變化面積。

2.2.2 全球人口格網(wǎng)數(shù)據(jù)

1990年1000 m 分辨率全球人口格網(wǎng)數(shù)據(jù)來源于歐盟的全球人居圖層GHSL （Global Human Settlement Layer），這個空間柵格數(shù)據(jù)集利用人口普查數(shù)據(jù)描述了人口的分布和密度（JRC，2015）。2000年—2015年LandScan 高分辨率全球人口分布數(shù)據(jù)集（30 弧秒，或赤道1000 m）由美國能源部橡樹嶺國家實驗室ORNL （Oak Ridge National Laboratory）開發(fā)，其人口分布模型的構(gòu)建是根據(jù)各個國家和地區(qū)的數(shù)據(jù)條件和地理特征進行調(diào)整（ORNL，2000）。在Arcgis 10.2 軟件支持下，首先將GHSL 人口數(shù)據(jù)投影至WGS-84 坐標系，然后將GHSL 和LandScan 人口數(shù)據(jù)圖層與具有唯一ID 的0.5°網(wǎng)格單元疊加，并用Zonal Statistics as Table 工具統(tǒng)計每個網(wǎng)格內(nèi)的人口數(shù)量，用以分析主要土地覆蓋類型變化與人口變化的相關性。

2.3 研究方法

土地覆蓋的變化過程可通過定量化的要素或數(shù)值如總收益、總損失、凈變化和總變化等來表征。某一土地覆蓋類型的凈變化指該土地覆蓋類型一定時期內(nèi)收益面積與損失面積之差，相應的總變化指收益面積與損失面積之和（Pontius 等，2004）。單一土地覆蓋類型B 的凈變化Nc和總變化Tc可定義為

式中，Ua、Ub分別為研究初期和末期某土地覆蓋類型B的面積；總收益面積ΔUin為其他類型轉(zhuǎn)變?yōu)轭愋虰 的面積之和；總損失面積ΔUout為研究時段內(nèi)類型B轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋偷拿娣e之和。

3 “一帶一路”沿線土地覆蓋空間分布總體特征

“一帶一路”沿線跨越地理范圍廣，沿線國家總面積為54451.18×103km2。2015年沿線土地覆蓋類型有耕地（13681.53×103km2）、森林（17355.71×103km2）、草地（6415.87×103km2）、灌木（1855.68×103km2）、濕地（1023.83×103km2）、水體（1168.20×103km2）、建設用地（444.23×103km2）、永久冰雪（180.14×103km2）、稀疏植被（3084.55×103km2）和裸地（9241.43×103km2），其中，耕地和森林是面積占比最大的2個類型（圖2）。

圖2 2015年“一帶一路”沿線土地覆蓋空間分布圖Fig.2 Spatial distribution of land-cover of the BRI in 2015

總體上“一帶一路”沿線耕地主要分布于60°N以南的西歐平原、波德平原、東歐平原、印度半島、中南半島、中國的四川盆地、長江中下游地區(qū)、黃淮海平原和東北平原。沿線各區(qū)域耕地空間分布差異顯著， 其中東亞區(qū)耕地面積（3010.08×103km2，以2015年統(tǒng)計數(shù)據(jù)為準）最大，占沿線耕地面積的21.96%，其次為南亞區(qū)，耕地面積為2712.61×103km2。森林主要分布于中西伯利亞高原、東西伯利亞山地中西部、烏拉爾山脈東西兩側(cè)的平原、朝鮮半島、馬來群島、中國的云貴高原、長江中下游地區(qū)、四川盆地和東北平原。沿線各區(qū)域森林空間分布差異明顯，其中俄羅斯森林面積（9863.47×103km2）最大，占沿線森林面積的56.57%，其次為東亞區(qū)，森林面積為2287.41×103km2。草地主要分布于中亞區(qū)、中國的青藏高原區(qū)和北方干旱半干旱區(qū)，其中中國的草地面積（2645.95×103km2）最大，占沿線草地面積的41.10%。灌木主要分布于俄羅斯高緯度寒冷地區(qū)、印度河平原、中亞地區(qū)和中南半島，其中俄羅斯灌木面積（955.74×103km2）最大，占沿線灌木面積的51.27%。濕地主要分布于西西伯利亞平原，且俄羅斯的濕地面積（813.49×103km2）占沿線濕地面積的78.93%。水體廣泛分布于俄羅斯、北歐區(qū)、中亞區(qū)和東亞區(qū)，如咸海、青海湖和貝加爾湖，其中俄羅斯的水體面積（542.28×103km2）占沿線水體面積的46.45%。建設用地廣泛分布于中東歐區(qū)、西歐及南歐區(qū)、東亞區(qū)和南亞區(qū)，其中中東歐區(qū)是沿線各大區(qū)城市化最高的地區(qū)，城市面積高達92.84×103km2，占比達到3.32%；其次為西歐及南歐區(qū)和東亞區(qū)，占比分別為3.22%和1.31%。

4 “一帶一路”沿線土地覆蓋時空變化特征

4.1 土地覆蓋轉(zhuǎn)移特征分析

基于土地覆蓋轉(zhuǎn)移矩陣模型和地圖可視化方法，分別制作1992年—1995年、1995年—2000年、2000年—2005年、2005年—2010年和2010年—2015年“一帶一路”沿線主要土地覆蓋類型轉(zhuǎn)移矩陣圖（圖3）以及耕地與其他主要類型相互轉(zhuǎn)換的空間分布特征圖（圖4）。1992年—2015年“一帶一路”沿線共有2496.87×103km2的土地覆蓋類型發(fā)生了變化，占總面積的4.59%（表2）。大部分的土地覆蓋類型轉(zhuǎn)移與森林的損失和耕地的收益有關，1995年—2000年所有土地覆蓋類型總變化面積最大（圖3（a）），總變化面積為828.15×103km2，其中耕地與森林相互轉(zhuǎn)化面積占總變化面積的29.36%（圖3（b））；其次為2000年—2005年和2005年—2010年，總變化面積分別為673.36×103km2和521.17×103km2，其中耕地與森林相互轉(zhuǎn)換面積占比分別為23.64%和28.91%（圖3（b））。與森林損失面積趨勢一致，大部分土地覆蓋類型轉(zhuǎn)移面積在1992年—1995年和1995年—2000年兩個時期是增加的，而在2000年—2005年、2005年—2010年和2010年—2015年這3 個時期是減少的（圖3（a））。

圖3 “一帶一路”沿線土地覆蓋轉(zhuǎn)移矩陣、所有轉(zhuǎn)換整體組成、耕地收益整體組成Fig.3 Transition matrix between major land-cover types in the BRI，composition patterns of all transitions in the BRI and composition patterns of cropland gains

“一帶一路”沿線耕地面積占總面積的1/4，并且1992年—2015年耕地與森林、草地、灌木、建設用地和其他土地相互轉(zhuǎn)化的面積占所有土地覆蓋類型總變化面積的55.08%，是最顯著的土地覆蓋轉(zhuǎn)換類型（表2）。其中，森林轉(zhuǎn)換為耕地在每個時間段內(nèi)的占比分別為31%、18%、12%、15%和17%，是最主要的轉(zhuǎn)換模式（圖3（b）），而且耕地的收益主要來源于森林（圖3（c））。在空間分布上，每種土地覆蓋類型轉(zhuǎn)移的空間格局在5個時期之間基本一致，但是各個時期的轉(zhuǎn)移面積不同（圖4）。耕地轉(zhuǎn)為森林是耕地損失的最大轉(zhuǎn)移類型，主要集中分布在60°N以南的中東歐區(qū)、印度半島、東南亞區(qū)和中國的胡煥庸線（胡煥庸，1935）東南側(cè)，且有向西北側(cè)延伸的趨勢，并且森林轉(zhuǎn)為耕地、耕地轉(zhuǎn)為建設用地的空間格局與耕地轉(zhuǎn)為森林的空間格局高度一致（圖4，A-F、F-A 和A-U）。相比之下，耕地與草地相互轉(zhuǎn)換集中分布在中亞區(qū)和中國的胡煥庸線西北側(cè)（圖4，A-G 和G-A），耕地與其他土地相互轉(zhuǎn)換集中分布在西亞區(qū)、中亞區(qū)、蒙古、阿富汗和中國的北方干旱半干旱區(qū)（圖4，A-O 和O-A）。灌木轉(zhuǎn)為耕地集中分布在中南半島、中國的云貴高原和長江中下游地區(qū)（圖4，S-A）。

圖4 “一帶一路”沿線耕地類型的轉(zhuǎn)換過程Fig.4 Transition between cropland and other land-cover types in the BRI

4.2 主要土地覆蓋類型變化特征

4.2.1 耕地變化特征

“一帶一路”沿線耕地面積在1992年—2015年大幅增加了190.00×103km2，其中中亞區(qū)貢獻最大，耕地面積增加115.62×103km2，年凈變化為5.03×103km2·a-1（表3）。1992年—2000年沿線耕地面積增加210.06×103km2，主要表現(xiàn)為295.72×103km2林草用地（森林、草地和灌木）轉(zhuǎn)為耕地，占耕地總收益面積的71.32%；而2000年—2015年減少20.06×103km2，表現(xiàn)為226.14×103km2和176.85×103km2耕地分別轉(zhuǎn)為林草用地和建設用地，分別占耕地總損失面積的53.40%和41.76%（表2，圖3、圖5（a））。

圖5 1992年—2015年“一帶一路”沿線主要土地覆蓋類型總收益、總損失和凈變化Fig.5 Gross gain，gross loss and net changes of major land-cover types from 1992 to 2015 in the BRI

表2 1992年—2015年研究區(qū)主要土地覆蓋類型相互轉(zhuǎn)換Table 2 The area of each transition of major land-cover types from 1992 to 2015/km2

表3 1992年—2015年“一帶一路”沿線不同分區(qū)耕地、森林、草地和灌木變化統(tǒng)計Table 3 Cropland，forest，grassland and shrub changes by region in the BRI from 1992 to 2015

在區(qū)域上（圖6（a）），東亞區(qū)耕地總變化面積最大，且由2000年前的耕地凈增長過渡為2000年后的耕地凈減少；東南亞區(qū)耕地總變化面積次之，但在1995年—2000年中亞區(qū)耕地總收益面積（76.09×103km2）超過同時期東南亞區(qū)耕地總收益面積（49.81×103km2）。從趨勢上看，2000年—2005年各區(qū)域耕地總收益面積都低于1995年—2000年，比如中亞區(qū)耕地總收益速率降低63.45%；2000年—2015年東亞區(qū)耕地總收益面積均小于總損失面積，表明該地區(qū)耕地持續(xù)減少，其中中國耕地面積持續(xù)減少31.82×103km2，這與Liu等（2014）和Ning 等（2018）等認為2000年—2015年中國耕地面積持續(xù)減少（15.10×103km2）的趨勢一致，這種量級的差異主要是由于不同的數(shù)據(jù)源和耕地的定義不同造成的。在空間分布上，1992年—2015年“一帶一路”沿線耕地面積增加集中分布在中亞區(qū)、東南亞區(qū)和中國的長江中下游地區(qū)，耕地面積減少集中在中東歐區(qū)和中國的黃淮海平原區(qū)（圖7）。

圖6 不同地區(qū)主要土地覆蓋類型總收益和總損失面積Fig.6 Gross gain and loss of major land-cover types in different regions

因此，1992年—2015年“一帶一路”沿線耕地面積的變化特征為：亞洲地區(qū)整體增加，歐洲地區(qū)整體減少，耕地面積增加顯著的國家有哈薩克斯坦、伊朗、印度尼西亞和中國；1992年—2000年中國的耕地面積持續(xù)增加，而2000年—2015年耕地面積持續(xù)減少。

4.2.2 森林、草地和灌木變化特征

1992年—2015年“一帶一路”沿線森林和灌木面積分別減少61.14×103km2和34.22×103km2，草地面積增加57.97×103km2。其中東南亞區(qū)對森林和灌木面積的減少貢獻最大，森林和灌木面積分別減少68.17×103km2和42.27×103km2，年凈變化分別為-2.96×103km2·a-1和-1.84×103km2·a-1（表3）。沿線森林和草地面積在1992年—2000年分別減少68.98×103km2和5.95×103km2，主要表現(xiàn)為216.57×103km2森林轉(zhuǎn)為耕地（占森林總損失面積的58.59%）以及57.87×103km2草地轉(zhuǎn)為耕地（占草地總損失面積的50.77%）；2000年—2010年森林和草地面積分別增加57.91×103km2和43.66×103km2，而灌木面積在2010年—2015年才開始增加（表2，圖3、圖5（b）—（d））。

在區(qū)域上，俄羅斯的森林和灌木總變化面積最大，而東亞區(qū)的草地總變化面積最大，并且2000年前后草地面積變化狀態(tài)相反（圖6（b）—（d））。從趨勢上看，2000年—2005年各區(qū)域森林總損失面積都低于1995年—2000年，比如東亞區(qū)森林總損失速率降低59.61%，其中中國在1995年—2000年森林面積減少11.55×103km2，而2000年—2005年森林面積增加10.29×103km2，這與Liu 等（2010，2014）認為1990年—2000年中國森林面積減少（8.52×103km2），而2000年—2005年森林面積增加（2.35×103km2）的趨勢一致，這種量級的差異主要是由于不同的數(shù)據(jù)源和森林的定義不同。

在空間分布上，1992年—2015年“一帶一路”沿線森林面積增加集中分布在中東歐區(qū)、西西伯利亞平原、中國的云貴高原區(qū)和四川盆地；森林面積減少集中在東西伯利亞山地、東南亞區(qū)和中國的長江中下游地區(qū)（圖7）。沿線草地面積在高緯度地區(qū)變化較小，草地面積增加集中在巴基斯坦、中國的青藏高原區(qū)和北方干旱半干旱區(qū)，草地面積減少集中在哈薩克斯坦北部的典型草原帶和中國的中東部地區(qū)。沿線灌木面積變化主要發(fā)生在北溫帶和熱帶地區(qū)，其中灌木面積在東西伯利亞山地呈不顯著性增長，而在中南半島呈顯著性減少。

因此，1992年—2015年“一帶一路”沿線森林、草地和灌木面積的變化特征為：森林和草地面積總和呈增長趨勢，并且森林和草地面積在2000年—2010年都增加明顯；灌木面積總體呈減少趨勢，但2010年—2015年有明顯的增長。森林、草地和灌木面積變化在北溫帶和熱帶地區(qū)變化較大，而在北寒帶地區(qū)變化相對較小，并且灌木面積變化地域性差異十分明顯。

4.2.3 濕地和水體變化特征

“一帶一路”沿線濕地和水體面積在1992年—2015年分別減少74.28×103km2和44.41×103km2，其中1992年—2010年濕地和水體面積分別以每年4.04×103km2和2.43×103km2的速率減少，而2010年—2015年濕地和水體的總收益面積與總損失面積基本抵消（表4，圖5（e），圖5（f））。在區(qū)域上，俄羅斯的濕地總變化面積最大，且1992年—2015年總收益面積始終小于總損失面積；中亞區(qū)的水體總變化面積最大，且每年以1.41×103km2的速率減少（表4，圖6 （e）、（f））。在空間分布上，1992年—2015年“一帶一路”沿線濕地面積減少集中分布在西西伯利亞平原，水體減少最顯著的區(qū)域位于中亞的哈薩克斯坦和烏茲別克斯坦交界處的咸海，24年來咸海面積共減少29.43×103km2，縮減了78.68%，且每年以1.28×103km2速率減少（圖7）。

教材處理的原則不只這些，以上所述僅為一孔之見，可能不準確也不全面。教材的處理既是一種教學方法，又是一門教學藝術，方法因人而異。只要是有利于提高課堂教學效率的教材處理方法，都應成為教師研究與實踐的對象。

圖7 1992年—2015年“一帶一路”沿線主要土地覆蓋類型凈變化的空間分布Fig.7 Spatial distribution of net change of major land-cover types in the BRI from 1992 to 2015

表4 1992年—2015年“一帶一路”沿線不同分區(qū)濕地、水體和建設用地變化統(tǒng)計Table 4 Wetland，water and built-land changes by region in the BRI from 1992 to 2015

4.2.4 建設用地擴張

“一帶一路”沿線建設用地面積在1992年—2015年持續(xù)增加260.39×103km2，并且俄羅斯、東亞區(qū)、南亞區(qū)、西歐及南歐區(qū)和中東歐區(qū)建設用地增加面積超過耕地增加面積（表3、表4）。1992年—2000年、2000年—2005年、2005年—2010年和2010年—2015年沿線建設用地分別以每年5.57×103km2、19.75×103km2、10.69×103km2和12.72×103km2的速率擴張，其中2000年—2005年擴張最為明顯，主要表現(xiàn)為79.86×103km2耕地轉(zhuǎn)為建設用地，占建設用地總收益面積的80.87%（表2，圖3、圖5（g））。

在區(qū)域上，東亞區(qū)建設用地面積增加最多，且2000年—2015年建設用地持續(xù)高速擴張；中東歐區(qū)建設用地增加次之，但2005年—2015年建設用地擴張持續(xù)緩慢（圖6（g））。從趨勢上看，東南亞區(qū)、東亞區(qū)和西亞及北非區(qū)建設用地擴張速率持續(xù)增加，比如中國在1992年—2000年和2000年—2015年建設用地面積分別增加8.95×103km2和80.35×103km2，擴張速率分別為1.12×103km2·a-1和5.36×103km2·a-1，并且中國的建設用地擴張主要以占用耕地為主，1992年—2015年有88.50%的新增建設用地來自于對耕地的侵占。Liu 等（2014）和Ning 等（2018）等認為1990年—2000年中國建設用地面積增加17.60×103km2，2000年—2015年建設用地面積增加62.20×103km2。這種量級的差異主要來源于數(shù)據(jù)源的分辨率不同。在空間分布上，1992年—2015年“一帶一路”沿線建設用地面積增加集中分布在中東歐區(qū)、印度和中國的胡煥庸線東南側(cè)，而俄羅斯的高緯度寒冷地區(qū)相對變化較?。▓D7）。

因此，1992年—2015年“一帶一路”沿線建設用地面積的變化特征為：建設用地新增面積超過耕地新增面積，且新增建設用地有79.07%來自于對耕地的侵占；新增建設用地主要分布在地勢平坦的平原區(qū)，如中歐平原、波德平原、黃淮海平原和長江中下游平原；2000年—2005年沿線建設用地擴張速率高于其他4 個時期，2010年—2015年建設用地擴張速率次之。

5 “一帶一路”沿線土地覆蓋變化原因初探

5.1 人口增長因素

如表5所示，基于30788 個網(wǎng)格單元計算1992年—2015年“一帶一路”沿線主要土地覆蓋類型與人口變化的相關系數(shù)，其中建設用地與耕地、人口變化的線性相關系數(shù)分別為-0.2875 和0.3935。與此同時，森林變化與耕地（r=-0.5410）、草地（r=-0.1232）和灌木（r=-0.3912）呈負相關，這是因為在過去的24年里，有417.68×103km2、94.36×103km2和109.03×103km2森林分別轉(zhuǎn)為耕地、草地和灌木。建設用地、耕地和人口變化的相關性具有統(tǒng)計學意義。如圖8所示，建設用地和耕地變化之間存在負相關關系（r=-0.2875），這表明在研究期間，建設用地的擴張大部分來源于耕地。建設用地與人口變化呈正相關關系（r=0.3935），這表明人口的持續(xù)高速增長促使沿線各國建設用地的快速擴張（圖9）。

圖8 1992年—2015年“一帶一路”沿線建設用地和耕地變化的散點圖Fig.8 Scatter plot of built-up land changes versus cropland changes in the BRI from 1992—2015

圖9 1992年—2015年“一帶一路”沿線建設用地變化和1990—2015年人口變化的散點圖Fig.9 Scatter plot of built-up land changes for 1992—2015 versus population changes for 1990—2015 in the BRI

表5 1992年—2015年“一帶一路”沿線主要土地覆蓋類型變化和1990年—2015年人口變化的相關性Table 5 Correlations between the changes of major land-cover categories during 1992—2015 and population change during 1990—2015 in the BRI

為了更好地理解建設用地的擴張趨勢，在現(xiàn)有的人口數(shù)據(jù)基礎上，計算了1992年—2000年，2000年—2005年，2005年—2010年和2010年—2015年4 個時間段內(nèi)沿線主要土地覆蓋類型與人口變化的相關系數(shù)（表6—表9）。建設用地與耕地之間始終呈負相關關系，并且在2010年—2015年有較強的負相關關系（r=-0.5332）。建設用地與人口變化的相關系數(shù)依次為0.0151、0.2410、0.2550和0.3589，這表明2000年之后，新增人口對建設用地的需求更加旺盛。森林和耕地之間始終呈高度負相關關系，4個時間段內(nèi)的相關系數(shù)依次為-0.5196、-0.4794、-0.6080 和-0.5576。相比之下，森林和草地之間始終呈微弱的負相關關系，相關系數(shù)依次為-0.1376、-0.1391、-0.1220和-0.1133。

表6 1992年—2000年“一帶一路”沿線主要土地覆蓋類型變化和1990年—2000年人口變化的相關性Table 6 Correlations between the changes of major land-cover categories from 1992—2000 and population change from 1990—2000 in the BRI

表9 2010年—2015年“一帶一路”沿線主要土地覆蓋類型變化和人口變化的相關性Table 9 Correlations between the changes of major land-cover categories and population change from 2010—2015 in the BRI

在空間分布方面，Song 等（2018a）認為東南亞區(qū)、中東歐區(qū)、印度半島和中國的胡煥庸線東南側(cè)的土地覆蓋變化與人類直接活動的相關程度為75%—100%，而中西伯利亞高原、東西伯利亞山地和中國的胡煥庸線西北側(cè)的土地覆蓋變化與人類直接活動的相關程度為0—25%，且這種相關性的空間分布與LandScan 人口的空間分布高度一致，也與本研究中耕地、森林和建設用地面積變化的空間分布基本吻合（圖7）。

5.2 社會經(jīng)濟發(fā)展與政府相關政策因素

土地利用效率是社會經(jīng)濟發(fā)展作用的結(jié)果，隨著城鎮(zhèn)化水平和經(jīng)濟發(fā)展水平的提高，城市建設用地利用效率也會得到提升（Cao 等，2019；張立新等，2017）。1992年以來，“一帶一路”沿線各國經(jīng)濟一直保持快速增長，資源開發(fā)強度不斷增大、城市化進程加快，同時，沿線國家的土地覆蓋變化與各國的政府政策聯(lián)系密切。1991年蘇聯(lián)解體以及哈薩克斯坦政府為支持農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的復蘇而采取的措施都是與哈薩克斯坦典型草原帶耕地面積增加和草地面積減少有關的關鍵人為因素。2000年前后，中國由土地市場形成初期過渡為“切實保護耕地”和“生態(tài)環(huán)境建設”并重的兩個階段（劉芳等，2016）?！拔鞑看箝_發(fā)、東北振興、中部崛起”等區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略加速人口及勞動力流動（Liu 等，2010），在國家宏觀政策的帶動下，建設用地面積呈現(xiàn)出由胡煥庸線東南側(cè)向西北側(cè)擴張的趨勢?！巴四吝€草工程”使得中國青藏高原區(qū)和北方干旱半干旱區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)呈恢復趨勢，“退耕還林政策”使得云貴高原區(qū)和四川盆地森林面積顯著增加，對區(qū)域土地覆蓋狀況的改善產(chǎn)生積極的影響（Liu 等，2010；張海燕等，2015）。

表7 2000年—2005年“一帶一路”沿線主要土地覆蓋類型變化和人口變化的相關性Table 7 Correlations between the changes of major land-cover categories and population change from 2000—2005 in the BRI

表8 2005年—2010年“一帶一路”沿線主要土地覆蓋類型變化和人口變化的相關性Table 8 Correlations between the changes of major land-cover categories and population change from 2005—2010 in the BRI

自“一帶一路”建設以來，沿線耕地面積減少速度和建設用地擴張速度加快，主要體現(xiàn)在中蒙俄、新亞歐大陸橋、中國—中亞—西亞、中國—中南半島、孟中印緬和中巴經(jīng)濟走廊沿線上的節(jié)點城市。此外，“一帶一路”基礎設施互聯(lián)互通重大工程在推動當?shù)厣鐣?jīng)濟的發(fā)展的同時，也會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，如科斯克亞—依諾奴高鐵開建后（2010年—2015年）沿線10.00 km 緩沖區(qū)內(nèi)建設用地面積增長率較開建前（2005年—2010年）提高了1.17 倍，同時耕地面積增加和森林面積減少。因而，在經(jīng)濟建設的同時兼顧地表植被和生物多樣性的保護成為“一帶一路”生態(tài)文明建設的重點。

5.3 氣候等自然環(huán)境因素

“一帶一路”沿線生態(tài)退化的時空過程是多種因素相互作用的結(jié)果。近幾十年來，哈薩克斯坦的氣候呈現(xiàn)出溫暖干燥的格局，冬季氣溫升高，夏季降水減少，這些變化導致自然條件惡化，最終導致植被退化（De Beurs 等，2004；Bolch，2007）。位于中亞區(qū)的咸海面積縮減，一方面是由于當?shù)鼐用駨陌⒛泛雍湾a爾河抽水用于土地灌溉，另一方面是因為氣候變化導致蒸散發(fā)增加和氣溫升高，從而直接影響到咸海海平面的變化（Cretaux等，2013；Aus Der Beek等，2011）。俄羅斯西西伯利亞平原濕地面積廣布的原因主要有：（1）受亞寒帶大陸氣候影響，氣溫較低，蒸發(fā)量?。唬?）永久凍土分布廣泛，地表水不易下滲；（3）地勢低洼，自然排水能力差；（4）瀕臨北冰洋，極地東北風帶來較豐富的水汽。但隨著全球氣候變暖，西西伯利亞平原凍土融化速度加快，凍土下限升高，從而導致地表水分蒸散發(fā)量不斷增加，土壤變干，水分保持功能減弱，最終導致濕地萎縮（Robarts 等，2013；宋艷宇和宋長春，2016；曹云鋒和梁順林，2018）。

6 結(jié)論

經(jīng)過本文詳細分析最近24年來“一帶一路”沿線土地覆蓋時空變化特征，初步可以得出以下結(jié)論：

（1）“一帶一路”沿線主要土地覆蓋類型轉(zhuǎn)移的空間格局在5個時期之間基本一致，但各個時期的轉(zhuǎn)移面積不同，其中1995年—2000年所有土地覆蓋類型總變化面積（828.15×103km2）最大，占整個研究時段總變化面積（2496.87×103km2）的33.17%。耕地是研究時段內(nèi)轉(zhuǎn)換最頻繁的類別，且森林轉(zhuǎn)為耕地是最主要的轉(zhuǎn)換模式，其與耕地轉(zhuǎn)為建設用地以及耕地轉(zhuǎn)為森林的空間格局高度一致。

（2）1992年—2015年沿線耕地和草地面積呈現(xiàn)增加趨勢，森林、灌木、濕地和水體面積呈現(xiàn)減少趨勢，建設用地持續(xù)擴張。其中1992年—2000年沿線耕地面積增加210.06×103km2，森林和草地面積分別減少68.98×103km2和5.95×103km2；2000年—2010年森林和草地面積分別增加57.91×103km2和43.66×103km2，而耕地面積減少2.68×103km2；2010年—2015年與2000年—2010年相比，耕地面積減速上升。

（3）1992年—2015年沿線耕地、森林和建設用地面積變化主要分布在中東歐區(qū)、西歐及南歐區(qū)、中亞區(qū)、南亞區(qū)和中國的胡煥庸線東南側(cè)，且耕地與森林以及耕地與建設用地面積變化存在負相關關系，這種關系在中國的長江中下游地區(qū)和黃淮海平原區(qū)十分突出。

（4）1992年—2015年“一帶一路”沿線土地覆蓋變化的時空過程是人口急劇增長、社會經(jīng)濟發(fā)展、氣候變化和政府相關政策等多種因素相互作用的結(jié)果。2000年前后，沿線耕地、森林和建設用地面積變化的空間格局和人口及社會經(jīng)濟發(fā)展的空間格局基本一致。全球氣候變化導致哈薩克斯坦典型草原帶草地生態(tài)系統(tǒng)惡化、咸海水面下降以及西西伯利亞平原濕地面積萎縮。