2001年—2009年中國及周邊國家土地利用/覆蓋變化分析

周秋文　楊勝天等

摘要：土地利用/覆蓋變化能一定程度上反映國土開發(fā)變化特征，如何將傳統(tǒng)的土地利用/覆蓋變化研究與面向周邊的國家區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略相結合，成為土地利用/覆蓋變化研究的新問題?；谘芯繀^(qū)2001年、2009年兩期MODIS土地利用/土地覆蓋數據，對土地利用/覆蓋變化的格局、過程、驅動力進行了分析，進而提出了未來雙邊合作的方向。結果表明：2001年2009年期間，除了水域和林地面積減少以外，草地、耕地、建設用地、未利用地面積都是增加的；除全球環(huán)境變化等自然因素外，國家政策、人口增長、經濟發(fā)展等人類因素是土地利用/覆蓋變化的主要驅動力。未來我國應注重與俄羅斯、印度、哈薩克斯坦等周邊國家在森工、農牧業(yè)、邊貿往來等領域的開發(fā)合作，維護邊疆穩(wěn)定，實現雙邊共贏發(fā)展。

關鍵詞：LUCC；時空格局；國土開發(fā)；周邊國家

中圖分類號：P962

文獻標識碼：A

1 引言

全球環(huán)境變化越來越成為人類關注的熱點問題，土地利用/覆被變化（LUCC）是全球環(huán)境變化的重要組成部分和引起全球環(huán)境變化的主要原因之一。研究表明，LUCC對氣候變化、陸地生態(tài)系統(tǒng)地球物理和地球化學循環(huán)過程、全球陸地一海洋相互作用等有著重要影響，對于區(qū)域乃至全球生態(tài)環(huán)境變化具有重要意義。LUCC不僅是人地相互作用過程的最終體現，也是地球表層系統(tǒng)最明顯的景觀標志，是全球環(huán)境變化中自然與人文交叉最密切的問題。LUCC實質是“人類環(huán)境”關系問題，其核心研究內容包括LUCC驅動力與驅動機制、LUCC狀況、LUCC效應研究與作用機制、LUCC模型模擬與土地可持續(xù)利用等4個方面。1995年IGBP與IHDP共同發(fā)起了“土地利用/覆被變化（LUCC）”研究計劃，并就LUCC的研究方法提出了概念性框架，2005年IGBP和IHDP又聯(lián)合推出了全球土地計劃（Global Land Pro ject，GLP）。上述兩大研究計劃，極大地促進了土地利用/覆被變化的研究，在過去的20多年里，不同學科的學者對LUCC給予了很多關注，圍繞LUCC的格局、過程、驅動力等問題開展了大量的研究。

全球化已成為當今世界的主旋律，為了增強國際經濟競爭能力，各國和地區(qū)通過組成區(qū)域經濟共同體或戰(zhàn)略聯(lián)盟，以區(qū)域集團的整體優(yōu)勢參與國際競爭是一個大趨勢。中國地處亞洲東部中央，與周邊20個國家（陸地、海洋）相鄰，處于一個被“包圍”的地理區(qū)位，地緣關系十分復雜，弄清周邊地緣關系，對于維護國家安全具有重要的戰(zhàn)略意義。隨著中國綜合國力和國際影響力的提高，在新的國際形勢下，國家的和平與發(fā)展面臨生態(tài)環(huán)境和社會經濟方面的諸多挑戰(zhàn)。中國與周邊國家諸地緣體的合作問題，不僅涉及中國與周邊國家的地緣經濟問題，還關系到地緣政治、地緣文化、地緣社會、地緣戰(zhàn)略、地緣格局、地緣通道及地緣生態(tài)等相關地緣關系問題。一方面，全球環(huán)境變化的問題日益受到重視，地區(qū)或者一國的生態(tài)環(huán)境變化所造成的影響已不再局限于地區(qū)或者國內，有可能波及周邊國家或者更廣域的范圍，其影響可能是廣泛而深遠的；另一方面，全球化進程使各國產生了廣泛的聯(lián)系，一國的國土開發(fā)行為對周邊國家的影響將日益加強。

以往的大尺度土地利用/覆被變化研究中，多以全球、大洲、國家或者大流域等單元為研究區(qū)，缺乏以一國為中心，對周邊國家土地利用/覆被變化格局和過程的研究。因此，在全球化的新形勢下，只有從國際國土開發(fā)合作的視角，開展中國及周邊國家土地利用/覆被變化空間格局和過程的研究和分析，才能充分了解周邊國家國土開發(fā)的格局和時空演變過程，為國家在國土開發(fā)合作領域的宏觀戰(zhàn)略決策提供可靠依據。

進入21世紀以來，世界經濟發(fā)生巨大變化，新興經濟體群體性崛起，成為世界經濟的主力軍。隨著中國、印度、俄羅斯等新興大國經濟先后起飛，亞洲國際影響力持續(xù)上升，中國周邊政治經濟格局較以往出現了新的變化。鑒于土地利用/覆被變化與國土開發(fā)合作的密切聯(lián)系，分析中國及周邊國家進入21世紀以來土地利用/覆被變化空間格局和過程具有重要意義。受數據條件限制，研究時段選擇2001年至2009年。本文結合MODIS土地利用/土地覆蓋分類產品，提取中國及周邊國家2001年、2009年兩期土地利用/土地覆蓋數據，分析了中國及周邊國家土地利用/覆蓋變化的格局和過程，進而揭示中國周邊國家國土開發(fā)的基本特征并提出未來雙邊合作的方向。

2 數據來源與處理

2.1 數據來源

數據來源于MODIS 5km分辨率土地利用/土地覆蓋分類產品（Land Cover Data），數據選取時段為2001年和2009年兩期。MODIS土地覆蓋產品精度驗證的結論表明，全球1km土地覆蓋產品總體精度為75%80%，各個土地覆蓋類型的分類精度為60%-90%。雖然對于MODIS全球5km土地覆蓋產品精度的研究較少，但是由于MODIS全球5km土地覆蓋產品是在1km土地覆蓋產品基礎之上產生，故其精度大致可參考1km土地覆蓋產品，在大尺度研究中，上述精度基本符合研究需要。

除土地利用/土地覆蓋數據以外，在分析土地利用/覆蓋變化驅動力時用到一些中國及周邊國家的社會經濟數據及政策性文件、文獻，上述數據和文件、文獻主要來源于世界銀行數據庫、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署數據庫、世界資源研究所數據庫④以及中國駐周邊國家大使領館網站、中華人民共和國商務部商品報告，以及其它相關新聞報道。相關數據、文件、文獻主要查找時間范圍為2000年到2011年。

2.2 數據處理

MODIS土地覆蓋類型產品包含五個數據集，五個分類方案如下：IGBP的全球植被分類方案；美國馬里蘭大學（UMD）方案；基于MODIS葉面積指數/光合有效輻射方案；基于MODIS衍生凈初級生產力（NPP）方案；植物功能型（肺功能）方案。地類劃分以美國馬里蘭大學分類方案為基礎，根據研究需要進行了地類歸并，最后將研究區(qū)土地利用類型劃分為6類（表1，圖1）。

MODIS數據產品原始投影為正弦曲線投影，在ArcGIS軟件中將正弦曲線投影轉換為Albers投影，重采樣方法選用最鄰近法（Nearest），圖像文件保存為Geotiff格式，格網分辨率設置為5km。

土地利用轉移矩陣用于描述同一區(qū)域不同時間段內土地利用類型的相互轉化情況，土地利用轉移圖則在空間上展示了前后兩期土地利用狀況發(fā)生變化的類別和空間位置。土地利用轉移矩陣的原理，是在GIS環(huán)境中利用空間分析方法進行轉移矩陣的計算并生成轉移圖，首先通過空間分析中的疊加分析識別出土地利用類型發(fā)生變化的區(qū)域，然后SQL查詢語言識別各地類的來源和去向，依次進行，就可以得到土地利用類型轉移矩陣和轉移圖。

3 土地利用/覆蓋變化格局與過程分析

3.1 現狀土地利用/土地覆蓋格局

2009年研究區(qū)土地類型中面積最大的是草地，共有草地面積17000萬km²，占研究區(qū)總面積的42.2%，主要分布于中國西北，蒙古，哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦等中亞國家，以及俄羅斯北部。其次是林地，共有林地面積10848萬km²，占研究區(qū)總面積的27%，林地主要分布于中國東北、藏東南、東南亞諸國以及俄羅斯。共有耕地面積6996萬km²，占研究區(qū)總面積的17.4%，耕地面積較大的是中國東北、華北、中部地區(qū)以及俄羅斯西南部、印度。共有未利用地4524萬km²，占研究區(qū)總面積的11.3%，未利用地的主要構成是分布于中國西北、青藏高原以及印度、巴基斯坦和阿富汗的荒漠。土地類型中所占比例較小的是建設用地和水域，共有水域面積685萬km²，占研究區(qū)總面積的1.7%；共有建設用地143萬km²，占研究區(qū)總面積的0.4%（圖1）。

3.2 土地利用/土地覆蓋變化特征

總體而言，2001年-2009年期間，除了水域和林地面積減少以外，其它四種土地利用/土地覆蓋類型面積都是增加的。面積減少的類型中，林地面積顯著減少，面積減少了117萬km²，占2001年林地面積的9.8%；面積增加的類型中，增加量最大的是未利用地，與2001年相比增加了13%，建設用地絕對增量雖然不大，但是其面積增加速率較快（圖2）。

水域面積變化不大，2001-2009年水域面積減少0.92萬km²，占2001年水域面積的1.4%。水域的主要轉出類型為未利用地和草地，2001-2009年問，分別有0.4%的水域轉為草地和未利用地。水域面積減少的國家主要有緬甸、印度、俄羅斯，分別減少了10%、7%、9%，從絕對減少量來看，水域面積減少最嚴重的國家是俄羅斯，主要分布在俄羅斯的西西伯利亞地區(qū)。在水域面積總體減少的同時，也存在局部水域面積增加的情況，越南、巴基斯坦、馬來西亞存在局部水域面積增加的的情況，但是增量不大。

林地面積顯著減少，2001-2009年林地面積減少117萬km²，占2001年林地面積的9.8%。林地的主要轉出去向是草地和耕地，2001-2009年約有13%的林地轉為了草地，有3%的林地轉為耕地。林地面積轉出最大的國家是俄羅斯，其次為緬甸，主要發(fā)生在俄羅斯東北部和西北部緯度較高的地區(qū)；林地面積轉出相對比例較大的國家是吉爾吉斯斯坦和巴基斯坦，但上述兩國本身林地面積不大，故林地變化情況不明顯。局部林地面積新增的情況主要出現在韓國，但由于韓國國土面積較小，其林地新增對于整個研究區(qū)林地減少的格局影響不大。

草地面積略微增加，2001-2009年草地面積增加38萬km²，占2001年草地面積的2.3%。新增草地的主要來源是林地和耕地，其中林地所占比例為9.3%，耕地所占比例為3.3%。草地新增面積最大的國家是俄羅斯和巴基斯坦，巴基斯坦新增草地廣泛分布在印度河河谷及俾路支省南部地勢相對平坦地區(qū)。除了幾個大國草地面積增加外，草地面積增加的情況在許多小國也是存在的，韓國、越南、菲律賓、馬來西亞等國草地面積都有一定程度的增加，但是新增草地面積在整個研究區(qū)而言總量并不大。

耕地面積略微增加，2001-2009年耕地面積增加25萬km²，占2001年耕地面積的3.8%。新增耕地的主要來源主要是林地和草地，2009年的耕地面積中約有5%來自林地，有10%來自草地。耕地新增面積最大的是哈薩克斯坦，2009年比2001年新增耕地10萬km²，其次為巴基斯坦、蒙古、俄羅斯，哈薩克斯坦新增耕地主要出現在該國東部和東北部地區(qū)，巴基斯坦新增耕地主要分布在印度河中游和上游河谷地區(qū)。耕地減少的國家主要有中國、印度、韓國，中國耕地減少的情況分布在除西北和青藏高原以外的廣大地區(qū)，印度則全國各地都有耕地減少的情況。

建設用地面積大幅增加，2001-2009年建設用地面積約增加8%。新增建設用地的來源主要是耕地、草地、林地，其中耕地所占比例最大，所占比例約為7%。新增建設用地較多的國家有中國、俄羅斯、印度、巴基斯坦，相對增量較大的國家是印度、俄羅斯、中國，2009年印度的建設用地比2001年增加了10%左右，俄羅斯和中國分別為8%和7%。新增建設用地的分布區(qū)域并不集中，主要是分布在人口密集的地區(qū)，以各大城市為中心向外圍蔓延，如俄羅斯的西部、歐洲部分，中國的東部沿海地區(qū)。在中國及周邊國家中，建設用地減少的情況較少。

未利用地增加較多，2001-2009年未利用地增加約13%。新增未利用地主要來源于草地，約占2009年未利用地面積的14%，其次為水域和林地。新增未利用地面積較大的國家有中國、哈薩克斯坦、巴基斯坦，中國新增未利用地面積23萬km²，相對增量較大的國家是哈薩克斯坦，2009年未利用地面積比2001年增加了8%。新增未利用地主要分布于中國西北、青藏高原，哈薩克斯坦西部和北部。未利用地減少的情況主要出現在俄羅斯、塔吉克斯坦等國，俄羅斯高緯度地區(qū)部分未利用地轉化成了草地或林地。

4 土地利用/覆蓋變化驅動力

導致土地利用/覆蓋變化的因素主要有自然和人文兩大方面，自然因素引起的土地利用/覆蓋變化在不同地區(qū)有一定的相似性，主要是全球環(huán)境變化等因素。本部分主要從社會、經濟、政策等角度，以土地利用/覆蓋變化較明顯的一些國家為例，闡述引起中國及周邊國家林地、草地、耕地、建設用地土地利用/覆蓋類型變化的因素。

4.1 林地變化的主要原因

林地減少的主要驅動力是森林砍伐和開荒。以俄羅斯為例，20世紀90年代以前，俄羅斯林木蓄積量雖然很大，但是森林采伐量卻相對較小。俄羅斯聯(lián)邦政府近年加大了森林資源開發(fā)的力度，2005年俄林業(yè)產值與2002年相比增長了近2倍。聯(lián)邦政府一方面不斷完善法律法規(guī)，出臺《2003年-2010年林業(yè)發(fā)展構想》等文件，另一方面從政策上引導投資方向，大力引進外資參與森林資源開發(fā)，國外許多大型森工企業(yè)通過各種形式不斷向俄森工領域滲透，俄羅斯遠東地區(qū)領導人對華合作積極性有所提高，越來越重視與中方的合作，近年中國在俄羅斯森林工業(yè)外資中所占的比重逐年提高。上述因素對俄森林資源的開發(fā)起到了很大的促進作用，加速了林地面積的減少。

緬甸政府雖然重視森林資源保護，并有一定的政策法規(guī)，如1992年頒布新的《森林法》、1995年頒布的《國家林業(yè)行動計劃》，但是由于其森林資源豐富，森林采伐是一重要的產業(yè)，緬甸北部有亞洲最大的原始森林，近些年國際市場木材價格上漲，緬甸的原始森林遭遇了毀滅性的砍伐，導致其林地面積減少。毀林開荒是導致緬甸林地面積減少的另一重要因素，緬甸適宜多種熱帶作物生長，然而近年天然橡膠等熱帶農林產品價格快速上漲，天然橡膠價格10年間上漲了10倍，高額的利潤促使橡膠林迅速擴張，毀林開荒種植橡膠導致了林地減少?；馂囊彩窃斐删挼樵忌謸p失的重要因素，在緬甸，燒荒是當地農民常用的開墾耕地的方法然而，失控的林火每年都造成巨大的森林損失，如2009年緬甸森林大火過火面積300多公頃，甚至蔓延到我國境內云南省騰沖縣。

4.2 草地變化的主要原因

森林砍伐后砍伐跡地變成草地，俄羅斯等國家林地面積減少相應地帶來了草地面積增加。除了俄羅斯草地面積增加以外，巴基斯坦、尼泊爾也存在林地面積和草地面積增減對應的關系。草地面積增加的另一個重要原因是一些國家實施退耕還林還草等保護環(huán)境的政策，如中國從20世紀90年代開始就推出了退耕還林還草試點工程，并在之后出臺了一系列的退耕還林還草政策，這對草地面積的增加起到了一定的推動作用。

4.3 耕地變化的主要原因

哈薩克斯坦地廣人稀，耕地潛力巨大，目前耕作面積不足前蘇聯(lián)時期的2/3。隨著世界糧食需求增加和糧食價格上漲，哈薩克斯坦更加重視糧食生產，進一步刺激了耕地面積增長。哈薩克斯坦出臺了許多鼓勵糧食生產的政策，如政府糧食采購與農業(yè)補貼等，此外1991年開始，1996年初步完成的農牧業(yè)私有化政策，刺激了農業(yè)生產的積極性，上述政策都在一定程度上加速了耕地面積的增長。

巴基斯坦是南亞農業(yè)國家，與哈薩克斯坦大量出口糧食不同，巴基斯坦巴糧食安全仍然面臨巨大挑戰(zhàn)，估計目前仍有一半的人口不同程度營養(yǎng)不良，多數是兒童、婦女和老人、因此促進農業(yè)增長已成為巴政府為克服經濟、政治危機所采取的重要措施之一。巴基斯坦耕地開發(fā)潛力較大，如旁遮普農業(yè)可租用土地大約有7.7萬公頃，信德省可租用土地為1.2萬公頃。為了鼓勵農業(yè)開發(fā)，巴基斯坦政府鼓勵農業(yè)公司化經營，并有許多配套優(yōu)惠政策，并由政府投資用于改善農業(yè)基礎設施，如2007年撥款200.3億盧比用于農業(yè)在建項目和新開發(fā)項目。在大力發(fā)展國內農業(yè)投資的同時，為了鼓勵外資投資，巴基斯坦出臺了一系列的優(yōu)惠政策，如允許100%外資擁有、最低投資限額不限等。

4.4 建設用地變化的主要原因

人口增長及農村人口向城市遷移使城市不斷擴張，是建設用地增加的一大原因。以印度為例，千萬以上人口城市到本世紀初已增加到三個，無控制的人口增長已成為印度城市急劇擴張的重要因素。印度人口不斷增長的同時，農村人口由于生存條件差或由于失去土地無法生存，大量涌入城市，在城市建成了連片的貧民窟。印度耕地普遍集中在少數人手里，許多農民涌入城市并不完全是因為城市能夠為農民提供大量的就業(yè)機會，而是由于農村經濟的蕭條和破產把農民推向了城市。

經濟高速發(fā)展，帶來工業(yè)化和城市化的進程，使建設用地不斷擴展。進入21世紀以來，以中國等亞洲發(fā)展中國家經濟高速發(fā)展，由于產業(yè)發(fā)展的需要，許多各種開發(fā)區(qū)、工業(yè)區(qū)也不斷涌現，城市向人們提供了許多工作機會和更好的生活條件，越來越多的人涌入城市。為了給不斷擴張的城市提供空間，只有擠占城市周邊更多的耕地。

俄羅斯與亞洲許多發(fā)展中國家有不同的國情，導致其建設用地增長的驅動力也有所不同。俄羅斯地廣人稀，人口增速不快，且其工業(yè)化和城市發(fā)展已經有一定基礎，工業(yè)區(qū)、開發(fā)區(qū)快速增長的現象也并不明顯。俄羅斯建設用地的擴張主要原因是歐洲部分一些歷史悠久的城市改造，為了拓展城市空間，另一方面原因是近年遠東地區(qū)開發(fā)建設用地有一定擴張。

5 結論與討論

5.1 結論

本研究基于2001年和2009年兩期土地利用數據，分析了中國及周邊國家土地利用/覆蓋變化格局和過程，進而從土地利用/覆蓋變化驅動力的角度揭示出中國周邊國家國土開發(fā)的基本特征并提出未來開發(fā)合作方向。

受近年全球木材價格不斷上漲的推動，俄羅斯與緬甸森林資源開發(fā)力度較大，并且上述國家都出臺了相關的優(yōu)惠政策，俄羅斯在其整個針葉林帶都開始了大規(guī)模的森林資源開發(fā)，緬甸的森林資源開發(fā)主要集中在該國北部，近期內我國應該充分注意上述國家相應地區(qū)的森林工業(yè)開發(fā)合作。上述國家和重點地區(qū)森林砍伐后的跡地利用方向問題也是值得重視的開發(fā)合作領域，今后應該密切關注并尋求森林砍伐后的造林、耕地開發(fā)等領域的合作。

受全球糧食價格上漲和糧食需求增加等因素的影響，哈薩克斯坦、巴基斯坦等國擴大耕地面積以增加糧食產量。中國是農業(yè)大國，有許多先進的農業(yè)技術，豐富的農資、農產品以及廣闊的市場，在廣域國土開發(fā)合作中應該充分重視與上述國家在農技、農機、農資、農產品及耕地等領域的廣泛合作。

受人口增長、城市化、工業(yè)化因素的影響，印度、俄羅斯、中國等國家建設用地的擴張較為明顯，在廣域國土開發(fā)合作中應關注上述國家邊境城市的建設，尤其應關注俄羅斯遠東地區(qū)邊境城市的建設，大力發(fā)展雙邊貿易往來和邊境節(jié)點城市合作，提升我國邊境地區(qū)區(qū)域性中心城市建設的水平。

5.2 討論

土地利用/覆蓋變化表征了一定時間特定區(qū)域內人地關系在不同地域空間上的作用強度與作用模式，中國及周邊國家土地利用/覆蓋變化格局和過程能在一定程度上反映研究區(qū)各國國土開發(fā)過程和特征，開展中國及周邊國家土地利用/覆被變化空間格局和過程的分析，能為我國制定面向周邊的廣域國土開發(fā)戰(zhàn)略提供周邊國家生態(tài)環(huán)境和國土開發(fā)變化過程等方面有效的信息支撐。

廣域國土開發(fā)尚屬于一個較新的概念，相關研究并不多，如何將廣域國土開發(fā)與土地利用/覆蓋變化研究緊密結合，為面向周邊國家的國土開發(fā)戰(zhàn)略服務，仍然是一個值得探討的問題。本研究中限于遙感數據精度及分類方法不同等因素，各地類的統(tǒng)計數據與傳統(tǒng)以國家為單位的統(tǒng)計年鑒或統(tǒng)計公報數據存在差距，一定程度上影響了本研究結果的準確性。此外，由于可獲取的遙感數據時間序列較短，并不能反映中國及周邊國家長期以來國土格局開發(fā)變化過程。