1987—2018年西雙版納橡膠林時空變化及其線狀特征

翟佳豪，劉 影，肖池偉

（1. 江西師范大學地理與環境學院，南昌 330022；2. 中國科學院地理科學與資源研究所，北京 100101）

橡膠樹（Hevea brasiliensis）原產于亞馬孫河流域，主要種植在赤道附近全年潮濕多雨的地區，如巴西和印度尼西亞等傳統種植區。為了國防建設和經濟發展，打破西方封鎖，20 世紀50 年代初中國投入大量資金研究在非傳統地區種植橡膠林的可行性，并在云南西雙版納地區成功種植（Li et al.,2012）。其后的幾十年間，橡膠林在西雙版納地區迅速擴張。盡管橡膠種植可以顯著提高農戶收入、增加就業機會和改善生計（Zhang et al.,2015），但其造成的土地占用和糧食安全問題也是不爭的事實（Chiarelli et al.,2018），對生態環境造成的負面影響更為突出，如熱帶雨林消失、生物多樣性減少、水土流失、土壤肥力下降等（周宗等，2006；Li et al., 2007; Zhang et al., 2007; Guardiola-Clara et al.,2008;De Blecourt et al.,2013）。西雙版納橡膠林種植具有明顯的地域分布特征且擴張勢頭強勁（張佩芳等，2006；劉曉娜等，2013）。因此，及時準確地掌握橡膠林空間分布、時空擴張過程與特征，對促進橡膠可持續發展和維持區域生態系統穩定意義重大。

已有對橡膠林種植研究集中在種植面積、空間分布變化及其生態環境效應等方面（劉曉娜等，2013；廖諶婳等，2014），側重討論橡膠林分布與地形因子（海拔、坡度、坡向）之間的關系（李增加 等，2008；封志明 等，2013；李陽陽 等，2017）。事實上，除了地形因素制約，人工種植園（如茶園）往往還受道路、河流的影響，即傾向于沿道路、河流（水源）擴張種植（刁亞芹等，2013；李雪柔等，2020）。與道路和河流的距離是農戶種植經濟作物時選擇區位的重要影響因素（Xiao et al.,2015），但在橡膠林擴張種植中尚未有相關報道。地理景觀格局和過程往往受到道路的直接影響而改變（李月輝等，2003），沿線景觀轉移變化幅度與道路干擾強度呈正比，即道路驅動著沿線景觀格局發生變化（張景華等，2013；Zheng et al.,2021），如青藏公路沿線地區的草地退化嚴重而建設用地增加迅速，同時景觀破碎化程度加劇（張鐿鋰等，2002；閻建忠等，2003）。自然林大規模轉換為橡膠林是過去幾十年來西雙版納地區最明顯的景觀變化（李紅梅等，2007；Ziegler et al.,2009；劉曉娜等，2014），因此有必要開展西雙版納道路沿線橡膠林分布特征研究。同時，橡膠（樹）生長對水分的需求極高，土壤含水量是橡膠樹生長和產膠量的重要影響因素（李國堯等，2014；張明潔等，2015）。一般而言，河流及其附近區域土壤含水量更高（蔡亮紅等，2017），對橡膠（膠乳）產量影響較大，特別在旱期灌溉更為重要（陳瑤，2010）。而已有研究普遍關注降水對橡膠林種植區位的選擇以及橡膠林擴張種植對氣候（降水）的影響（劉少軍等，2015；2016），鮮有關注橡膠林沿河流（水源）擴張特征。另外，自1990年以來中國—中南半島地緣政治經濟合作不斷加強，邊境地區的土地利用/覆被已經或正在發生急劇變化（劉曉娜等，2013），人工種植園的持續擴張是導致自然林減少的主要原因（馮京輝等，2021）。其中，西雙版納橡膠林的擴張表現最為明顯，并持續向中國與老撾、緬甸交界的地區擴張（劉曉娜等，2014），且其跨境種植勢頭不可逆（封志明等，2013；Xiao et al.,2019a），但其擴張規律亟待進一步研究。

基于此，本文利用1987—2018年西雙版納橡膠林空間分布數據產品，基于GIS空間分析方法，定量揭示過去32年西雙版納橡膠林在河流沿線、交通廊道以及邊境地區的空間分布規律和線狀特征。以期明晰西雙版納地區橡膠林種植的空間分布規律，為未來橡膠林的合理布局與可持續發展提供參考。

1 研究區概況

西雙版納位于21°10′—22°40′N、99°55′—101°50′E之間，面積約19 124.5 km2，西南與緬甸接壤，東南與老撾相連（圖1）。西雙版納地勢周圍高、中間低，西北高、東南低，山地丘陵占95%，海拔為369～2 404 m（圖1-a）。西雙版納地處熱帶北部邊緣，北有哀牢山、無量山為屏障，南面東西兩側靠近印度洋和孟加拉灣，形成了高溫多雨、旱雨季分明的氣候特征。年均溫18.9～22.6 ℃，年均降雨量1 136～1 513 mm；旱季從當年11月到次年4月，雨季為5―10 月。西雙版納下轄一市兩縣（景洪市、勐臘縣、勐海縣），首府位于景洪市，共32個鄉鎮，常住總人口118萬人（2018年①https://www.xsbn.gov.cn/597.news.detail.dhtml?news_id=78799）。西雙版納主要公路有213 國道、171 縣道、允大公路、昆磨高速公路等（圖1-b），主要河流有瀾滄江、補遠江、流沙河、南阿河、南臘河等（圖1-c）。

西雙版納是中國第二大天然橡膠生產基地，橡膠是西雙版納的特色支柱產業，成為農民增收和地方財政收入的主要來源。但橡膠林的急劇擴張也給生態環境帶來了很多不利的影響（Mann, 2009），其中自然林的不斷減少尤其突出。西雙版納熱帶雨林作為中國重要和獨特的生態系統，具有唯一性和不可替代性（吳學燦等，2020）。但由于橡膠需求量增大，導致西雙版納眾多熱帶雨林轉化為人工橡膠林（鄒國民等，2015）。單一化橡膠林種植改變了西雙版納熱帶雨林的景觀格局，并出現較為嚴重的片段化和破碎化（張佳琦等，2013）。

西雙版納橡膠林種植面積從1987 年的329.7 km2增加到2018 年的2 287.2 km2，其中景洪市（1 086.5 km2） 和勐臘縣（1 122.2 km2） 占比約96.6%，勐海縣不到78.5 km2（Xiao et al., 2019b）。橡膠林種植面積在2000―2010年增長速度最快，10年間增加了1 374.1 km2，占32 年間增長總面積的70.2%；2010年后由于橡膠價格低迷和“地盡其用”（封志明等，2013；李達 等，2020），到2018 年全州橡膠種植面積僅增加了97.1 km2。當前，西雙版納的橡膠林主要分布在景洪市的景哈鄉、嘎灑鎮、勐罕鎮和勐龍鎮，勐臘縣的關累鎮、勐捧鎮、勐滿鎮和勐侖鎮，而勐海縣的橡膠種植高度集聚于中緬邊境的打洛鎮（圖1-d）。

圖1 西雙版納地形（a）、道路（b）、河流（c）及當前橡膠林分布（d）Fig.1 The topography(a),road(b),river(c)and current rubber plantations distribution(d)of Xishuangbanna

2 數據來源與方法

2.1 數據來源

西雙版納橡膠林空間分布數據產品源于已有研究（Xiao et al., 2019b），時間尺度為1987—2018年、空間分辨率為30 m。從中選取1987、1990、2000、2010、2018年為代表年份，據此表征不同時間節點橡膠林的空間分布，并分析過去32年西雙版納橡膠林的線狀（沿道路、河流與邊境線）擴張特征。

道路和水系矢量數據來源于OSM（OpenStreet-Map, https://www.openstreetmap.org），這是一款由網絡公眾共同打造的免費開源地圖，具有高豐富性和準確性等優點（羅路長等，2017）。基于OSM的道路和水系矢量數據提取西雙版納的主要道路（如允大公路）和河流（如瀾滄江）（見圖1-b、c）。

2.2 研究方法

基于1987年西雙版納橡膠林分布與道路、河流的距離關系，定義緩沖區距離為道路、河流兩側5 km，以1 km 為間隔建立緩沖區量化西雙版納橡膠林在道路、河流沿線的線狀擴張特征。

在對邊境研究和邊境管理中，通常將邊境地區定義為距國境線20 km 的帶狀區域（劉景峰等，2006；劉美玲等，2006a，2006b）。基于此，在國境線中國一側建立5、10、15、20 km 4 個緩沖帶，定量刻畫西雙版納橡膠林在邊境地區的分布特征和擴張規律。需要說明，在構建邊境地區緩沖區時，中緬和中老邊境緩沖區在勐臘縣境內的關累鎮和勐捧鎮重疊部分較多，鑒于關累鎮大部分與緬甸接壤，勐捧鎮只與老撾相連，所以將關累鎮境內橡膠林歸為中緬邊境，勐捧鎮境內橡膠林歸為中老邊境。

3 結果與討論

3.1 橡膠林沿道路擴張特征

從西雙版納道路兩側不同距離內橡膠林種植面積（圖2-a）及占比變化（圖2-b）可知，1987—2018年，在西雙版納道路兩側0～1、1～2、2～3、3～4、4～5 km 范圍內，橡膠林面積分別增加787.0、476.6、311.4、203.1、95.5 km2。不難發現，在不同時期，各緩沖帶內橡膠林面積占比均隨著距離的增加而減少，呈明顯衰減趨勢。換言之，橡膠林優先種植在距離道路更近的區域，即可達性高更有利于膠林開墾、種植、割膠和運輸，道路交通條件對國營農場保障橡膠的及時轉運、個體膠農割膠后的及時存儲與交易具有重要作用。西雙版納道路兩側5 km內橡膠林種植面積由1987年的264.6 km2增加到2018 年的2 139.2 km2，增長了7.1 倍，而其余地區僅增長了1.3倍（78.7 km2）。過去32 年間，西雙版納96.0%的新增橡膠林位于道路兩側5 km以內的區域，特別是在允大公路、171 縣道和昆磨高速兩側尤為明顯。整體上，1987—2018 年道路沿線5 km內的橡膠林種植面積占比呈現先上升后趨于平穩的趨勢。細言之，1987—2000 年道路沿線5 km 緩沖區內橡膠林的種植面積占比由81.3%持續上升到94.2%，面積增加了501.4 km2。2000年后5 km緩沖區內橡膠林種植面積占比維持在九成左右，且其增加面積高達1 373.2 km2。

圖2 1987—2018年西雙版納道路沿線橡膠林面積（a）及占全區比例（b）變化Fig.2 Change of rubber plantation area(a)and proportions(b)along roads in Xishuangbanna from 1987 to 2018

距道路不同距離緩沖區內，橡膠林面積占比變化明顯，0～1 km內先升后降，而1～2和2～3 km內穩中有升，3～4和4～5 km內則為先降后升，5 km以外明顯的先降后穩。西雙版納橡膠林早期會在距離道路更近的地方種植，隨后逐漸向兩側擴張。與此同時，隨著橡膠林不斷擴張，不同緩沖區內種植面積占比發生變化。其中，道路沿線2 km以內橡膠林擴張最為明顯。1987―2000 年道路沿線2 km 內橡膠林的種植占比由53.6%持續上升到74.5%，相應面積增加了431.3 km2；其中超七成（310.2 km2）的增長發生在道路沿線1 km以內，其橡膠林面積達全區橡膠林種植總面積的一半以上。2000―2010年，橡膠林加速擴張，道路2 km 范圍內種植面積增加了870.7 km2。雖然這一時期道路沿線2 km以內區域橡膠林面積占比下降，但仍維持在67.8%，而道路沿線2～5 km 內橡膠林面積占比呈上升趨勢。由此可見，西雙版納橡膠林優先在道路沿線2 km內大規模種植；隨著橡膠林不斷向外擴張，2 km緩沖帶內的面積占比有所下降，但其面積仍增長迅速。2010年后西雙版納橡膠林面積快速增長態勢減弱，道路附近種植空間所剩不多，加之2012年以來天然橡膠價格持續下跌，部分個體膠農改種經濟收益更高的其他作物，如菠蘿、香蕉等。該時期，道路沿線1 km范圍內橡膠林種植面積首次減少，占比由45.4%下降到39.4%；但道路5 km范圍內橡膠林面積依然增加，占比也略有上升。由此可知，交通運輸及其道路可達性是影響橡膠林擴張種植的重要因素。

3.2 橡膠林沿河流擴張特征

1987年以來，西雙版納橡膠林種植面積在河流沿線5 km 內明顯增加，由1987 年的180.6 km2增加到2018年的1 665.2 km2，增長了近8.2倍（圖3-a）。其中，河流沿線2 km以內增長了11.3倍，種植面積達851.2 km2，而全區僅增長了5.9 倍。由于橡膠種植對水分需求較大，橡膠林種植區位的選擇傾向于距離河流更近的區域，如瀾滄江、南阿河與南臘河沿岸地區。不難發現，這些區域普遍地勢低平，土壤含水量較高且靠近水源，十分適宜橡膠林種植。

圖3 1987—2018年西雙版納河流沿線橡膠林面積（a）及占全區比例（b）變化Fig.3 Change of rubber plantations area(a)and proportion(b)along rivers in Xishuangbanna from 1987 to 2018

1987—2018 年，西雙版納有76.0%（1 484.6 km2）的新增橡膠林位于河流沿線5 km 以內，其中40%位于2 km 內。具體地，1987―2000 年，河流沿線1 km 內橡膠林擴張速率最快，在2000 年占比最高，達26.7%。2000年后河流沿線1 km以內和1～2 km 內橡膠林占比有所下降，其他區域占比上升（圖3-b）。1987—2018 年，在西雙版納河流沿線0～1、1～2、2～3、3～4、4～5 km，橡膠林面積分別增加了342.9、313.0、259.1、206.3、158.1 km2。由此可知，距離河流越近，橡膠林種植面積增加越多。此外，2000 年以來，距離河流5 km 以外區域的橡膠林種植面積增加近七成（71.7%），橡膠林由河流沿線逐漸向外不斷擴張。不言而喻，“地盡其用”導致西雙版納橡膠林不斷向距離河流更遠的地方發展，橡膠林從種植的“適宜區”逐漸向“非適宜區”擴張。

特別地，2010年以來，西雙版納橡膠林種植面積在河流沿線2 km 區域內出現首次下降，共減少77.1 km2。原因可能包括：1）2012年天然橡膠價格大幅度下跌，許多個體農戶紛紛砍伐橡膠林而改種其他經濟收益較高的作物（如菠蘿、甘蔗、香蕉等）。2）河流沿線的土地地勢低平，更適合人工建設用地的發展，隨著城鎮化進程的不斷發展，建設用地逐漸侵占河流附近原有的橡膠林地（劉怡媛等，2019）。3）西雙版納政府實施的生態保護政策中要求建設環境友好型橡膠林，如西雙版納生物產業作物辦公室“十二五”規劃明確指出河流附近需要恢復種植自然植被（西雙版納人民政府，2012），導致河流附近的部分橡膠林減少（劉怡媛等，2019）。4）橡膠種植使用的化肥和除草劑會導致水質下降（Xu et al.,2014），因此保證飲用水源不受污染也是河流附近橡膠林減少的重要原因之一。

需要說明，西雙版納地形起伏度較大，山地丘陵占95%以上，一般而言，道路大多分布在地勢低平的河谷。在GIS空間分析時，導致道路與河流沿線橡膠林重合較多，道路兩側的橡膠林同樣也位于河流沿線。在今后實地考察和農戶調研中，需進一步厘清人類活動（居民點等）對橡膠種植區位選擇的影響及其驅動因素分析。

3.3 橡膠林沿邊境擴張特征

1987—2018 年，西雙版納邊境地區（距國境線20 km以內）橡膠林種植面積由115.3 km2增加到1 508.4 km2，增長了12.1 倍（圖4-a）。過去32 年間，中緬邊境橡膠林種植面積增加了861.6 km2，超過邊境地區增加面積的六成，年均增加27.8 km2，高度集中在勐龍鎮、景哈鄉和打洛鎮。同一時期，中老邊境橡膠林增加面積約占邊境地區的四成，年均增加17.1 km2，主要集中在勐捧鎮、勐滿鎮、磨憨鎮和勐臘鎮。受地緣合作的影響，邊境地區橡膠林擴張種植勢頭強勁，且中緬邊境橡膠林擴張速率和面積均高于中老邊境。

圖4 1987—2018年西雙版納邊境地區橡膠林面積（a）及占全區比例（b）變化Fig.4 Change of rubber plantations area(a)and proportion(b)in xishuangbanna border region from 1987 to 2018

過去32年間，西雙版納邊境地區的橡膠林平均占全區橡膠林種植面積的55.6%以上，平均占比由1987年35.4%上升到2018年的66.2%。其中，邊境沿線10 km 以內平均占比近四成，邊境地區的橡膠林種植面積及其占比總體呈不斷增加趨勢，且增加的面積及速度均遠高于非邊境地區。由此可知，西雙版納橡膠林擴張種植具有明顯的趨邊性特征，即持續向靠近老撾和緬甸的邊境地區擴張。然而，受土地資源限制，當前西雙版納橡膠林已占用了大部分的橡膠種植適宜區，未來可供橡膠林種植的區域十分有限（即“地盡其用”）；而老撾和緬甸境內有較大的橡膠林種植適宜區，因此，西雙版納的橡膠林種植向老撾、緬甸跨境種植已是不可避免（封志明等，2013）。

西雙版納與緬甸和老撾2個中南半島國家相鄰，受地緣政治經濟合作持續加強的影響，橡膠林在邊境地區擴張迅速，緬甸、老撾與西雙版納相鄰的部分省份也開始種植橡膠林。特別是為了維護邊疆安全穩定，減少邊境地區的毒品犯罪活動，以及從源頭上鏟除毒源，中國自1990年以來開始實施境外罌粟替代種植項目（李隆偉等，2021），即種植其他經濟作物（橡膠、甘蔗、茶葉、水果等）以減少罌粟的種植，涉及區域包括老撾北部和緬甸東部，其中橡膠是最主要的替代種植品種。西雙版納作為“替代種植”政策的主要實施地，促使緬甸和老撾境內的橡膠林（特別是靠近中國的邊境省份）持續擴張（李宇宸等，2020），如老撾北部瑯南塔省2018年橡膠林種植面積已是2011年的2倍（Xiao et al.,2020）。

由于西雙版納地區的橡膠種植面積與產量在一定程度上已達到了“瓶頸”，而中國是世界第一大天然橡膠消費和進口國，因此迫切需要加強保障天然橡膠的供應能力。中南半島地區作為世界上最重要的橡膠主產區且毗鄰中國，當前和未來相當長時間內仍是中國橡膠進口的主要來源地。與此同時，近些年來橡膠的跨境種植愈來愈熱，即利用中國的資金與技術以及中南半島鄰國的土地、勞動力，從而供應國內的天然橡膠需求。由此，中國―中南半島橡膠種植和跨境合作種植是農林合作的優先領域。

4 結論

利用1987—2018 年西雙版納30 m 分辨率橡膠林數據集，基于GIS空間分析方法，定量揭示了過去32 年間西雙版納橡膠林時空變化及其在道路沿線、河流沿線和邊境地區的分布特征。得到的結論主要有：1）道路對橡膠林種植區位的選擇具有重要導向作用。橡膠林種植會優先選擇在距離道路較近的區域。因不便于采膠或者橡膠林更新換代，距離道路較遠、交通可達性較差的地區可能會減少橡膠種植或者改種其他經濟作物。2）河流沿線也是橡膠林擴張的主要區域，其土壤含水量高且便于灌溉，更適宜橡膠林的種植。受橡膠價格下跌、建設用地擴張、生態環境保護等影響，2010年以來河流沿線部分區域橡膠林面積逐漸減少。3）西雙版納橡膠林擴張具有明顯的趨邊性特征，邊境地區占全州橡膠林種植面積的比例持續上升。中緬和中老邊境橡膠林種植面積均不斷增加，中緬邊境擴張速率和面積高于中老邊境。

本文的橡膠林分布數據產品重點關注了成林而忽略了橡膠幼林，而其他統計結果也可能會遺漏個體農戶種植的小塊橡膠林。因此，有必要開展針對橡膠幼林的遙感識別方法研究，特別是利用高時空分辨率數據源（如Sentinel-2）進行更為精細的橡膠林遙感制圖。