“一带一路”沿线国家1992年—2015年土地覆盖变化的时空格局及其驱动力分析

海凯，王思远，涂平，杨瑞霞，马元旭，梁娟珠，刘卫华，吴林霖

1.福州大学数字中国研究院（福建）,福州 350002;

2.中国科学院空天信息创新研究院数字地球重点实验室,北京 100094

1 引言

土地利用/覆盖变化LULCC（Land Use and Land Cover Change）是表征人类活动对自然生态系统影响的最直接的表现形式，同时土地利用过程中所产生的二氧化碳是人类向大气排放二氧化碳的第二大主要来源，对气候变化具有重要影响（Goldewijk 等，2017；Alkama 和Cescatti，2016；Bonan，2008）。1995年，“国际地圈与生物圈计划” IGBP （International Geosphere-Biosphere Programme）和“国际全球环境变化人文因素计划” IHDP （International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change）共同制定的“土地利用/覆盖变化科学研究计划”，将土地利用/覆盖变化作为全球变化研究的核心内容（Lambin 等，1999；Turner Ⅱ等，1995）。在此基础上，2005年IGBP 和IHDP 共同启动全球土地计划GLP（Global Land Project），强调陆地系统中人类—环境耦合系统的综合集成与模拟研究，以人类—环境耦合系统为核心的土地利用/覆盖动态过程的监测与模拟逐渐成为研究的焦点（GLP，2005）。2012年，国际科学理事会ICSU （International Council for Science）和国际社会科学理事会ISSC（The International Social Science Council）共同发起“未来地球计划（Future Earth）”（2014年—2023年），土地利用/覆盖时空过程探测是加深其研究动态行星地球以及向全球可持续发展方向转变的重要内容（Future Earth，2013）。

“一带一路”BRI（the Belt and Road Initiative）是“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路” 的简称，其沿线生态系统复杂多样，生态环境要素异动频繁，形成一个相互关联的命运共同体。在全球变化大背景下，“一带一路”沿线国家和地区面临共同应对人类活动引起的土地覆盖变化所带来的空气污染、水污染、土地退化和生物多样性减少等一系列生态环境问题（Houghton 和Nassikas，2017；Hansen 等，2013；FAO，2015）。然而，自“一带一路”沿线国家经济发展与社会建设以来，相关的研究更多集中于能源投资（Duan 等，2018）、水资源（Yu 和Lu 等，2018）、经贸合作（公丕萍等，2015）和贸易网络（Song等，2018b），而对“一带一路”沿线自然环境变化与陆表过程的研究尚少。因此，为了快速准确的掌握“一带一路”沿线国家和地区20世纪90年代以来土地覆盖变化的现代过程，本文以欧洲空间局气候变化倡议项目ESA-CCI（European Space Agency Climate Change Initiative）最新发布的1992年—2015年300 m 分辨率的全球土地覆盖数据集作为主要信息源（ESA，2017），系统分析了1992年—2015年24年间“一带一路”沿线土地覆盖变化的基本时空特征，并对比1992年—1995年、1995年—2000年、2000年—2005年、2005年—2010年和2010年—2015年5 个时段沿线土地覆盖变化格局的异同，揭示世纪之交的24年间沿线土地覆盖变化的空间格局及其主要驱动力，从而可为“一带一路”建设及其他相关领域的研究提供有价值的科学信息。

2 研究区域、数据源与研究方法

2.1 研究区域

“一带一路”建设是一个开放的国际区域经济合作网络，以亚欧大陆为重点，并没有精确的空间范围（刘卫东，2015）。根据全球生态环境遥感监测2017年度报告（王琦安等，2017）中对“一带一路”区域的划分，本文设定的研究范围包括东南亚11 国、俄罗斯1 国、东亚5 国、南亚8 国、西亚及北非18 国、中亚5 国、中东欧24 国、西欧及南欧9 国、北欧4 国（表1，图1）。“一带一路”沿线约有4/5 的国家是发展中国家，其以世界约1/3 的土地规模养育了世界近2/3 的人口，因而沿线国家人均耕地资源和可利用淡水资源严重短缺，而且沿线国家发展水平与土地利用效率差距都较大，使得规模优势发挥不明显。

图1 “一带一路”沿线空间分区Fig.1 Spatial division along the BRI

表1 “一带一路”沿线国家范围Table 1 Countries along the Belt and Road Initiative（BRI）

2.2 数据源与数据处理

2.2.1 全球土地覆盖数据集

土地覆盖数据来源于ESA-CCI 最新发布的1992年—2015年共24年300 m 分辨率的全球土地覆盖数据集（ESA，2017）。该长时间序列土地覆盖数据集是通过结合5种不同观测系统获得的全球每日地表反射率来实现，并且保持了良好的时间一致性。首先，通过结合机器学习和非监督分类算法对中分辨率成像光谱仪MERIS （Medium Resolution Imaging Spectrometer）提供的2003年—2012年共10年遥感影像进行土地覆盖分类，分辨率为300 m；其次，在上述土地覆盖分类结果下，结合先进甚高分辨率辐射仪AVHRR（Advanced Very High Resolution Radiometer）1992年—1999年1000 m 分辨率遥感数据、SPOT-VGT （SPOTVegetation）1999年—2013年1000 m 分辨率遥感数据和PROBA-V （Project for On-Board Autonomy，with the V standing for Vegetation）2013年—2015年300 m 分辨率遥感数据进行土地覆盖分类检测和确认；最后，以2003年—2012年共10年土地覆盖分类结果为基准进行1992年—2002年和2013年—2015年土地覆盖分类，从而得到1992年—2015年共24年300 m 分辨率全球土地覆盖分类数据集（ESA，2017）。该数据集按照联合国土地覆盖分类系统UN-LCCS （United Nations-Land Cover Classification System）定义37 个土地覆盖类别（Di Gregorio 和Jansen，2000），其中一级类别22 种，二级类别15 种。ESA-CCI 按照政府间气候变化专门委员会IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）土地覆盖分类系统，将原始的37 个土地覆盖类别归并为耕地、森林、草地、湿地、建设用地和其他土地，其中其他土地包括灌木、稀疏植被、裸地和水体（ESA，2017）。

在Arcgis10.2软件支持下，首先用Reclassify工具将原始的37 个土地覆盖类别重分类为耕地、森林、草地、灌木、湿地、水体、建设用地、永久冰雪和其他土地（包括稀疏植被和裸地）等9个土地覆盖类别，其次用Raster Calculator 工具计算1992年—1995年、1995年—2000年、2000年—2005年、2005年—2010年和2010年—2015年“一带一路”沿线土地覆盖变化转移栅格图，最后将其与生成的0.5°网格单元叠加，并结合Zonal Statistics as Table 工具计算每个网格内各土地覆盖类型间转移面积，从而得到所有土地覆盖类型的总收益、总损失、净变化和总变化面积。

2.2.2 全球人口格网数据

1990年1000 m 分辨率全球人口格网数据来源于欧盟的全球人居图层GHSL （Global Human Settlement Layer），这个空间栅格数据集利用人口普查数据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数据集（30 弧秒，或赤道1000 m）由美国能源部橡树岭国家实验室ORNL （Oak Ridge National Laboratory）开发，其人口分布模型的构建是根据各个国家和地区的数据条件和地理特征进行调整（ORNL，2000）。在Arcgis 10.2 软件支持下，首先将GHSL 人口数据投影至WGS-84 坐标系，然后将GHSL 和LandScan 人口数据图层与具有唯一ID 的0.5°网格单元叠加，并用Zonal Statistics as Table 工具统计每个网格内的人口数量，用以分析主要土地覆盖类型变化与人口变化的相关性。

2.3 研究方法

土地覆盖的变化过程可通过定量化的要素或数值如总收益、总损失、净变化和总变化等来表征。某一土地覆盖类型的净变化指该土地覆盖类型一定时期内收益面积与损失面积之差，相应的总变化指收益面积与损失面积之和（Pontius 等，2004）。单一土地覆盖类型B 的净变化Nc和总变化Tc可定义为

式中，Ua、Ub分别为研究初期和末期某土地覆盖类型B的面积；总收益面积ΔUin为其他类型转变为类型B 的面积之和；总损失面积ΔUout为研究时段内类型B转变为其他类型的面积之和。

3 “一带一路”沿线土地覆盖空间分布总体特征

“一带一路”沿线跨越地理范围广，沿线国家总面积为54451.18×103km2。2015年沿线土地覆盖类型有耕地（13681.53×103km2）、森林（17355.71×103km2）、草地（6415.87×103km2）、灌木（1855.68×103km2）、湿地（1023.83×103km2）、水体（1168.20×103km2）、建设用地（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，耕地和森林是面积占比最大的2个类型（图2）。

图2 2015年“一带一路”沿线土地覆盖空间分布图Fig.2 Spatial distribution of land-cover of the BRI in 2015

总体上“一带一路”沿线耕地主要分布于60°N以南的西欧平原、波德平原、东欧平原、印度半岛、中南半岛、中国的四川盆地、长江中下游地区、黄淮海平原和东北平原。沿线各区域耕地空间分布差异显著， 其中东亚区耕地面积（3010.08×103km2，以2015年统计数据为准）最大，占沿线耕地面积的21.96%，其次为南亚区，耕地面积为2712.61×103km2。森林主要分布于中西伯利亚高原、东西伯利亚山地中西部、乌拉尔山脉东西两侧的平原、朝鲜半岛、马来群岛、中国的云贵高原、长江中下游地区、四川盆地和东北平原。沿线各区域森林空间分布差异明显，其中俄罗斯森林面积（9863.47×103km2）最大，占沿线森林面积的56.57%，其次为东亚区，森林面积为2287.41×103km2。草地主要分布于中亚区、中国的青藏高原区和北方干旱半干旱区，其中中国的草地面积（2645.95×103km2）最大，占沿线草地面积的41.10%。灌木主要分布于俄罗斯高纬度寒冷地区、印度河平原、中亚地区和中南半岛，其中俄罗斯灌木面积（955.74×103km2）最大，占沿线灌木面积的51.27%。湿地主要分布于西西伯利亚平原，且俄罗斯的湿地面积（813.49×103km2）占沿线湿地面积的78.93%。水体广泛分布于俄罗斯、北欧区、中亚区和东亚区，如咸海、青海湖和贝加尔湖，其中俄罗斯的水体面积（542.28×103km2）占沿线水体面积的46.45%。建设用地广泛分布于中东欧区、西欧及南欧区、东亚区和南亚区，其中中东欧区是沿线各大区城市化最高的地区，城市面积高达92.84×103km2，占比达到3.32%；其次为西欧及南欧区和东亚区，占比分别为3.22%和1.31%。

4 “一带一路”沿线土地覆盖时空变化特征

4.1 土地覆盖转移特征分析

基于土地覆盖转移矩阵模型和地图可视化方法，分别制作1992年—1995年、1995年—2000年、2000年—2005年、2005年—2010年和2010年—2015年“一带一路”沿线主要土地覆盖类型转移矩阵图（图3）以及耕地与其他主要类型相互转换的空间分布特征图（图4）。1992年—2015年“一带一路”沿线共有2496.87×103km2的土地覆盖类型发生了变化，占总面积的4.59%（表2）。大部分的土地覆盖类型转移与森林的损失和耕地的收益有关，1995年—2000年所有土地覆盖类型总变化面积最大（图3（a）），总变化面积为828.15×103km2，其中耕地与森林相互转化面积占总变化面积的29.36%（图3（b））；其次为2000年—2005年和2005年—2010年，总变化面积分别为673.36×103km2和521.17×103km2，其中耕地与森林相互转换面积占比分别为23.64%和28.91%（图3（b））。与森林损失面积趋势一致，大部分土地覆盖类型转移面积在1992年—1995年和1995年—2000年两个时期是增加的，而在2000年—2005年、2005年—2010年和2010年—2015年这3 个时期是减少的（图3（a））。

图3 “一带一路”沿线土地覆盖转移矩阵、所有转换整体组成、耕地收益整体组成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

“一带一路”沿线耕地面积占总面积的1/4，并且1992年—2015年耕地与森林、草地、灌木、建设用地和其他土地相互转化的面积占所有土地覆盖类型总变化面积的55.08%，是最显著的土地覆盖转换类型（表2）。其中，森林转换为耕地在每个时间段内的占比分别为31%、18%、12%、15%和17%，是最主要的转换模式（图3（b）），而且耕地的收益主要来源于森林（图3（c））。在空间分布上，每种土地覆盖类型转移的空间格局在5个时期之间基本一致，但是各个时期的转移面积不同（图4）。耕地转为森林是耕地损失的最大转移类型，主要集中分布在60°N以南的中东欧区、印度半岛、东南亚区和中国的胡焕庸线（胡焕庸，1935）东南侧，且有向西北侧延伸的趋势，并且森林转为耕地、耕地转为建设用地的空间格局与耕地转为森林的空间格局高度一致（图4，A-F、F-A 和A-U）。相比之下，耕地与草地相互转换集中分布在中亚区和中国的胡焕庸线西北侧（图4，A-G 和G-A），耕地与其他土地相互转换集中分布在西亚区、中亚区、蒙古、阿富汗和中国的北方干旱半干旱区（图4，A-O 和O-A）。灌木转为耕地集中分布在中南半岛、中国的云贵高原和长江中下游地区（图4，S-A）。

图4 “一带一路”沿线耕地类型的转换过程Fig.4 Transition between cropland and other land-cover types in the BRI

4.2 主要土地覆盖类型变化特征

4.2.1 耕地变化特征

“一带一路”沿线耕地面积在1992年—2015年大幅增加了190.00×103km2，其中中亚区贡献最大，耕地面积增加115.62×103km2，年净变化为5.03×103km2·a-1（表3）。1992年—2000年沿线耕地面积增加210.06×103km2，主要表现为295.72×103km2林草用地（森林、草地和灌木）转为耕地，占耕地总收益面积的71.32%；而2000年—2015年减少20.06×103km2，表现为226.14×103km2和176.85×103km2耕地分别转为林草用地和建设用地，分别占耕地总损失面积的53.40%和41.76%（表2，图3、图5（a））。

图5 1992年—2015年“一带一路”沿线主要土地覆盖类型总收益、总损失和净变化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年研究区主要土地覆盖类型相互转换Table 2 The area of each transition of major land-cover types from 1992 to 2015/km2

表3 1992年—2015年“一带一路”沿线不同分区耕地、森林、草地和灌木变化统计Table 3 Cropland，forest，grassland and shrub changes by region in the BRI from 1992 to 2015

在区域上（图6（a）），东亚区耕地总变化面积最大，且由2000年前的耕地净增长过渡为2000年后的耕地净减少；东南亚区耕地总变化面积次之，但在1995年—2000年中亚区耕地总收益面积（76.09×103km2）超过同时期东南亚区耕地总收益面积（49.81×103km2）。从趋势上看，2000年—2005年各区域耕地总收益面积都低于1995年—2000年，比如中亚区耕地总收益速率降低63.45%；2000年—2015年东亚区耕地总收益面积均小于总损失面积，表明该地区耕地持续减少，其中中国耕地面积持续减少31.82×103km2，这与Liu等（2014）和Ning 等（2018）等认为2000年—2015年中国耕地面积持续减少（15.10×103km2）的趋势一致，这种量级的差异主要是由于不同的数据源和耕地的定义不同造成的。在空间分布上，1992年—2015年“一带一路”沿线耕地面积增加集中分布在中亚区、东南亚区和中国的长江中下游地区，耕地面积减少集中在中东欧区和中国的黄淮海平原区（图7）。

图6 不同地区主要土地覆盖类型总收益和总损失面积Fig.6 Gross gain and loss of major land-cover types in different regions

因此，1992年—2015年“一带一路”沿线耕地面积的变化特征为：亚洲地区整体增加，欧洲地区整体减少，耕地面积增加显著的国家有哈萨克斯坦、伊朗、印度尼西亚和中国；1992年—2000年中国的耕地面积持续增加，而2000年—2015年耕地面积持续减少。

4.2.2 森林、草地和灌木变化特征

1992年—2015年“一带一路”沿线森林和灌木面积分别减少61.14×103km2和34.22×103km2，草地面积增加57.97×103km2。其中东南亚区对森林和灌木面积的减少贡献最大，森林和灌木面积分别减少68.17×103km2和42.27×103km2，年净变化分别为-2.96×103km2·a-1和-1.84×103km2·a-1（表3）。沿线森林和草地面积在1992年—2000年分别减少68.98×103km2和5.95×103km2，主要表现为216.57×103km2森林转为耕地（占森林总损失面积的58.59%）以及57.87×103km2草地转为耕地（占草地总损失面积的50.77%）；2000年—2010年森林和草地面积分别增加57.91×103km2和43.66×103km2，而灌木面积在2010年—2015年才开始增加（表2，图3、图5（b）—（d））。

在区域上，俄罗斯的森林和灌木总变化面积最大，而东亚区的草地总变化面积最大，并且2000年前后草地面积变化状态相反（图6（b）—（d））。从趋势上看，2000年—2005年各区域森林总损失面积都低于1995年—2000年，比如东亚区森林总损失速率降低59.61%，其中中国在1995年—2000年森林面积减少11.55×103km2，而2000年—2005年森林面积增加10.29×103km2，这与Liu 等（2010，2014）认为1990年—2000年中国森林面积减少（8.52×103km2），而2000年—2005年森林面积增加（2.35×103km2）的趋势一致，这种量级的差异主要是由于不同的数据源和森林的定义不同。

在空间分布上，1992年—2015年“一带一路”沿线森林面积增加集中分布在中东欧区、西西伯利亚平原、中国的云贵高原区和四川盆地；森林面积减少集中在东西伯利亚山地、东南亚区和中国的长江中下游地区（图7）。沿线草地面积在高纬度地区变化较小，草地面积增加集中在巴基斯坦、中国的青藏高原区和北方干旱半干旱区，草地面积减少集中在哈萨克斯坦北部的典型草原带和中国的中东部地区。沿线灌木面积变化主要发生在北温带和热带地区，其中灌木面积在东西伯利亚山地呈不显著性增长，而在中南半岛呈显著性减少。

因此，1992年—2015年“一带一路”沿线森林、草地和灌木面积的变化特征为：森林和草地面积总和呈增长趋势，并且森林和草地面积在2000年—2010年都增加明显；灌木面积总体呈减少趋势，但2010年—2015年有明显的增长。森林、草地和灌木面积变化在北温带和热带地区变化较大，而在北寒带地区变化相对较小，并且灌木面积变化地域性差异十分明显。

4.2.3 湿地和水体变化特征

“一带一路”沿线湿地和水体面积在1992年—2015年分别减少74.28×103km2和44.41×103km2，其中1992年—2010年湿地和水体面积分别以每年4.04×103km2和2.43×103km2的速率减少，而2010年—2015年湿地和水体的总收益面积与总损失面积基本抵消（表4，图5（e），图5（f））。在区域上，俄罗斯的湿地总变化面积最大，且1992年—2015年总收益面积始终小于总损失面积；中亚区的水体总变化面积最大，且每年以1.41×103km2的速率减少（表4，图6 （e）、（f））。在空间分布上，1992年—2015年“一带一路”沿线湿地面积减少集中分布在西西伯利亚平原，水体减少最显著的区域位于中亚的哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦交界处的咸海，24年来咸海面积共减少29.43×103km2，缩减了78.68%，且每年以1.28×103km2速率减少（图7）。

教材处理的原则不只这些，以上所述仅为一孔之见，可能不准确也不全面。教材的处理既是一种教学方法，又是一门教学艺术，方法因人而异。只要是有利于提高课堂教学效率的教材处理方法，都应成为教师研究与实践的对象。

图7 1992年—2015年“一带一路”沿线主要土地覆盖类型净变化的空间分布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“一带一路”沿线不同分区湿地、水体和建设用地变化统计Table 4 Wetland，water and built-land changes by region in the BRI from 1992 to 2015

4.2.4 建设用地扩张

“一带一路”沿线建设用地面积在1992年—2015年持续增加260.39×103km2，并且俄罗斯、东亚区、南亚区、西欧及南欧区和中东欧区建设用地增加面积超过耕地增加面积（表3、表4）。1992年—2000年、2000年—2005年、2005年—2010年和2010年—2015年沿线建设用地分别以每年5.57×103km2、19.75×103km2、10.69×103km2和12.72×103km2的速率扩张，其中2000年—2005年扩张最为明显，主要表现为79.86×103km2耕地转为建设用地，占建设用地总收益面积的80.87%（表2，图3、图5（g））。

在区域上，东亚区建设用地面积增加最多，且2000年—2015年建设用地持续高速扩张；中东欧区建设用地增加次之，但2005年—2015年建设用地扩张持续缓慢（图6（g））。从趋势上看，东南亚区、东亚区和西亚及北非区建设用地扩张速率持续增加，比如中国在1992年—2000年和2000年—2015年建设用地面积分别增加8.95×103km2和80.35×103km2，扩张速率分别为1.12×103km2·a-1和5.36×103km2·a-1，并且中国的建设用地扩张主要以占用耕地为主，1992年—2015年有88.50%的新增建设用地来自于对耕地的侵占。Liu 等（2014）和Ning 等（2018）等认为1990年—2000年中国建设用地面积增加17.60×103km2，2000年—2015年建设用地面积增加62.20×103km2。这种量级的差异主要来源于数据源的分辨率不同。在空间分布上，1992年—2015年“一带一路”沿线建设用地面积增加集中分布在中东欧区、印度和中国的胡焕庸线东南侧，而俄罗斯的高纬度寒冷地区相对变化较小（图7）。

因此，1992年—2015年“一带一路”沿线建设用地面积的变化特征为：建设用地新增面积超过耕地新增面积，且新增建设用地有79.07%来自于对耕地的侵占；新增建设用地主要分布在地势平坦的平原区，如中欧平原、波德平原、黄淮海平原和长江中下游平原；2000年—2005年沿线建设用地扩张速率高于其他4 个时期，2010年—2015年建设用地扩张速率次之。

5 “一带一路”沿线土地覆盖变化原因初探

5.1 人口增长因素

如表5所示，基于30788 个网格单元计算1992年—2015年“一带一路”沿线主要土地覆盖类型与人口变化的相关系数，其中建设用地与耕地、人口变化的线性相关系数分别为-0.2875 和0.3935。与此同时，森林变化与耕地（r=-0.5410）、草地（r=-0.1232）和灌木（r=-0.3912）呈负相关，这是因为在过去的24年里，有417.68×103km2、94.36×103km2和109.03×103km2森林分别转为耕地、草地和灌木。建设用地、耕地和人口变化的相关性具有统计学意义。如图8所示，建设用地和耕地变化之间存在负相关关系（r=-0.2875），这表明在研究期间，建设用地的扩张大部分来源于耕地。建设用地与人口变化呈正相关关系（r=0.3935），这表明人口的持续高速增长促使沿线各国建设用地的快速扩张（图9）。

图8 1992年—2015年“一带一路”沿线建设用地和耕地变化的散点图Fig.8 Scatter plot of built-up land changes versus cropland changes in the BRI from 1992—2015

图9 1992年—2015年“一带一路”沿线建设用地变化和1990—2015年人口变化的散点图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“一带一路”沿线主要土地覆盖类型变化和1990年—2015年人口变化的相关性Table 5 Correlations between the changes of major land-cover categories during 1992—2015 and population change during 1990—2015 in the BRI

为了更好地理解建设用地的扩张趋势，在现有的人口数据基础上，计算了1992年—2000年，2000年—2005年，2005年—2010年和2010年—2015年4 个时间段内沿线主要土地覆盖类型与人口变化的相关系数（表6—表9）。建设用地与耕地之间始终呈负相关关系，并且在2010年—2015年有较强的负相关关系（r=-0.5332）。建设用地与人口变化的相关系数依次为0.0151、0.2410、0.2550和0.3589，这表明2000年之后，新增人口对建设用地的需求更加旺盛。森林和耕地之间始终呈高度负相关关系，4个时间段内的相关系数依次为-0.5196、-0.4794、-0.6080 和-0.5576。相比之下，森林和草地之间始终呈微弱的负相关关系，相关系数依次为-0.1376、-0.1391、-0.1220和-0.1133。

表6 1992年—2000年“一带一路”沿线主要土地覆盖类型变化和1990年—2000年人口变化的相关性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“一带一路”沿线主要土地覆盖类型变化和人口变化的相关性Table 9 Correlations between the changes of major land-cover categories and population change from 2010—2015 in the BRI

在空间分布方面，Song 等（2018a）认为东南亚区、中东欧区、印度半岛和中国的胡焕庸线东南侧的土地覆盖变化与人类直接活动的相关程度为75%—100%，而中西伯利亚高原、东西伯利亚山地和中国的胡焕庸线西北侧的土地覆盖变化与人类直接活动的相关程度为0—25%，且这种相关性的空间分布与LandScan 人口的空间分布高度一致，也与本研究中耕地、森林和建设用地面积变化的空间分布基本吻合（图7）。

5.2 社会经济发展与政府相关政策因素

土地利用效率是社会经济发展作用的结果，随着城镇化水平和经济发展水平的提高，城市建设用地利用效率也会得到提升（Cao 等，2019；张立新等，2017）。1992年以来，“一带一路”沿线各国经济一直保持快速增长，资源开发强度不断增大、城市化进程加快，同时，沿线国家的土地覆盖变化与各国的政府政策联系密切。1991年苏联解体以及哈萨克斯坦政府为支持农业和畜牧业的复苏而采取的措施都是与哈萨克斯坦典型草原带耕地面积增加和草地面积减少有关的关键人为因素。2000年前后，中国由土地市场形成初期过渡为“切实保护耕地”和“生态环境建设”并重的两个阶段（刘芳等，2016）。“西部大开发、东北振兴、中部崛起”等区域发展战略加速人口及劳动力流动（Liu 等，2010），在国家宏观政策的带动下，建设用地面积呈现出由胡焕庸线东南侧向西北侧扩张的趋势。“退牧还草工程”使得中国青藏高原区和北方干旱半干旱区草地生态系统呈恢复趋势，“退耕还林政策”使得云贵高原区和四川盆地森林面积显著增加，对区域土地覆盖状况的改善产生积极的影响（Liu 等，2010；张海燕等，2015）。

表7 2000年—2005年“一带一路”沿线主要土地覆盖类型变化和人口变化的相关性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“一带一路”沿线主要土地覆盖类型变化和人口变化的相关性Table 8 Correlations between the changes of major land-cover categories and population change from 2005—2010 in the BRI

自“一带一路”建设以来，沿线耕地面积减少速度和建设用地扩张速度加快，主要体现在中蒙俄、新亚欧大陆桥、中国—中亚—西亚、中国—中南半岛、孟中印缅和中巴经济走廊沿线上的节点城市。此外，“一带一路”基础设施互联互通重大工程在推动当地社会经济的发展的同时，也会对生态环境产生一定的影响，如科斯克亚—依诺奴高铁开建后（2010年—2015年）沿线10.00 km 缓冲区内建设用地面积增长率较开建前（2005年—2010年）提高了1.17 倍，同时耕地面积增加和森林面积减少。因而，在经济建设的同时兼顾地表植被和生物多样性的保护成为“一带一路”生态文明建设的重点。

5.3 气候等自然环境因素

“一带一路”沿线生态退化的时空过程是多种因素相互作用的结果。近几十年来，哈萨克斯坦的气候呈现出温暖干燥的格局，冬季气温升高，夏季降水减少，这些变化导致自然条件恶化，最终导致植被退化（De Beurs 等，2004；Bolch，2007）。位于中亚区的咸海面积缩减，一方面是由于当地居民从阿姆河和锡尔河抽水用于土地灌溉，另一方面是因为气候变化导致蒸散发增加和气温升高，从而直接影响到咸海海平面的变化（Cretaux等，2013；Aus Der Beek等，2011）。俄罗斯西西伯利亚平原湿地面积广布的原因主要有：（1）受亚寒带大陆气候影响，气温较低，蒸发量小；（2）永久冻土分布广泛，地表水不易下渗；（3）地势低洼，自然排水能力差；（4）濒临北冰洋，极地东北风带来较丰富的水汽。但随着全球气候变暖，西西伯利亚平原冻土融化速度加快，冻土下限升高，从而导致地表水分蒸散发量不断增加，土壤变干，水分保持功能减弱，最终导致湿地萎缩（Robarts 等，2013；宋艳宇和宋长春，2016；曹云锋和梁顺林，2018）。

6 结论

经过本文详细分析最近24年来“一带一路”沿线土地覆盖时空变化特征，初步可以得出以下结论：

（1）“一带一路”沿线主要土地覆盖类型转移的空间格局在5个时期之间基本一致，但各个时期的转移面积不同，其中1995年—2000年所有土地覆盖类型总变化面积（828.15×103km2）最大，占整个研究时段总变化面积（2496.87×103km2）的33.17%。耕地是研究时段内转换最频繁的类别，且森林转为耕地是最主要的转换模式，其与耕地转为建设用地以及耕地转为森林的空间格局高度一致。

（2）1992年—2015年沿线耕地和草地面积呈现增加趋势，森林、灌木、湿地和水体面积呈现减少趋势，建设用地持续扩张。其中1992年—2000年沿线耕地面积增加210.06×103km2，森林和草地面积分别减少68.98×103km2和5.95×103km2；2000年—2010年森林和草地面积分别增加57.91×103km2和43.66×103km2，而耕地面积减少2.68×103km2；2010年—2015年与2000年—2010年相比，耕地面积减速上升。

（3）1992年—2015年沿线耕地、森林和建设用地面积变化主要分布在中东欧区、西欧及南欧区、中亚区、南亚区和中国的胡焕庸线东南侧，且耕地与森林以及耕地与建设用地面积变化存在负相关关系，这种关系在中国的长江中下游地区和黄淮海平原区十分突出。

（4）1992年—2015年“一带一路”沿线土地覆盖变化的时空过程是人口急剧增长、社会经济发展、气候变化和政府相关政策等多种因素相互作用的结果。2000年前后，沿线耕地、森林和建设用地面积变化的空间格局和人口及社会经济发展的空间格局基本一致。全球气候变化导致哈萨克斯坦典型草原带草地生态系统恶化、咸海水面下降以及西西伯利亚平原湿地面积萎缩。