貴州省“三生空間”時(shí)空演變研究

馬淑亮，郜紅娟

(1.貴州理工學(xué)院建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，貴州 貴陽 550003； 2.貴州師范學(xué)院地理與資源學(xué)院，貴州 貴陽 550018))

0 引言

自改革開放以來，我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程快速推進(jìn)，城鎮(zhèn)化率已經(jīng)從1978年的17.9%上升到了2017 年的58.5%[1]。然而，在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展過程中，其生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間用地矛盾亦愈發(fā)嚴(yán)峻[2-3]。面對(duì)發(fā)展困境，十八大提出要構(gòu)建“生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀”的“三生空間”。結(jié)合土地利用現(xiàn)狀分類國家標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建的三大土地利用空間體系對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境及優(yōu)化國土空間開發(fā)具有重要意義。因此，“三生空間”的相關(guān)研究成為土地資源管理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[4-5]。

目前，學(xué)者們對(duì)“三生空間”的研究主要集中于“三生空間”的功能分類、“三生空間”的布局優(yōu)化、不同尺度“三生空間”研究等方面。從功能分類來看，現(xiàn)有研究側(cè)重于主體功能區(qū)[6-8]、生態(tài)系統(tǒng)理論[9-10]及土地利用[11-12]的“三生空間”分類。如張紅旗等[7]以土地的主體功能為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建了中國“三生用地”的分類體系，并對(duì)其空間格局進(jìn)行了分析；念沛豪等[9]運(yùn)用生態(tài)位理論的功能評(píng)價(jià)模型，為湖南省國土空間進(jìn)行功能分類并建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。另外，學(xué)者從各行政區(qū)劃尺度(國家、省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn))[13-16]及典型區(qū)域[17-18]研究了“三生空間”。如郇璐琳等[15]以海陽市為例，探索了“三生空間”的空間分異特征及演變趨勢；柳冬青等[17]構(gòu)建了“生產(chǎn)、生活適宜性和生態(tài)重要性”三生功能空間評(píng)價(jià)體系，揭示了1990-2014 年甘肅白龍江流域三生功能空間格局及其變化特征。此外，部分學(xué)者基于適宜性評(píng)價(jià)、“多規(guī)合一”等開展了“三生空間”的布局優(yōu)化研究[19-21]。如胡興定等[20]分析了影響“三生空間”布局的因素，并研究了關(guān)于優(yōu)化采礦復(fù)墾區(qū)人居環(huán)境的理論體系。目前，“三生空間”的相關(guān)研究多采用ArcGIS法和模型法。如崔家興等[22]在ArcGIS支持下，采用格網(wǎng)分析、空間自相關(guān)分析和三角圖分析法研究“三生空間”分布格局和演化特征；朱媛媛等[23]采用生態(tài)評(píng)估模型(NPP)提出湖北省五峰縣“三生空間”優(yōu)化策略。然而當(dāng)前研究多集中于我國中東部地區(qū)和西北地區(qū)，鮮有學(xué)者關(guān)注西南地區(qū)。貴州作為近幾年發(fā)展較快的省份，快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢必對(duì)生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間產(chǎn)生壓力。同時(shí)，貴州省作為長江和珠江上游重要生態(tài)保護(hù)區(qū)，其“三生空間”變化對(duì)兩江生態(tài)安全至關(guān)重要。鑒于此，以貴州省為例，分析“三生空間”時(shí)空演變特征，以期為土地利用優(yōu)化布局、生態(tài)文明建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

貴州省地處我國西南腹地，東與湖南、西與云南、南與廣西、北與四川和重慶接壤，全省總面積為17.6萬km2，轄9個(gè)市(州)，88個(gè)縣(市區(qū))。全境位于云貴高原東部，高原山地居多，地勢東高西低，平均海拔1 100 m左右。氣候類型屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，氣溫變化小，冬暖夏涼，氣候宜人。年平均氣溫15℃左右。年降水量1 100～1 300 mm。近年來，貴州省經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，建設(shè)用地占用耕地現(xiàn)象屢見不鮮，人類活動(dòng)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境干擾強(qiáng)烈。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

該研究土地利用數(shù)據(jù)來源于地理國情監(jiān)測云平臺(tái)，數(shù)據(jù)包括1995、2005和2015 年3期分辨率為30 m的貴州省土地利用數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是中科院基于Landsat遙感影像采用人機(jī)交互目視解譯的方式獲得，精度大于85%，可以滿足研究需要。運(yùn)用ArcGIS軟件將土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、城鄉(xiāng)及工礦用地、水域未利用地6個(gè)一級(jí)類和有林地、灌木林地、疏林地、其他林地等27個(gè)二級(jí)類。

1.3 研究方法

1.3.1 “三生空間”分類

借鑒國土空間“三生”功能理論[24]，并結(jié)合前人的研究成果，以土地的生態(tài)、生產(chǎn)、生活功能為主導(dǎo)，與土地利用現(xiàn)狀地類相銜接，結(jié)合主體功能區(qū)分類，對(duì)《土地利用現(xiàn)狀分類》標(biāo)準(zhǔn)中的27個(gè)二級(jí)地類進(jìn)行“三生功能”的歸并，構(gòu)建“三生用地”分類體系，如表1所示。

表1 貴州省“三生空間”分類

1.3.2 “三生空間”轉(zhuǎn)移矩陣

“三生空間”轉(zhuǎn)移矩陣是指根據(jù)一個(gè)地區(qū)不同時(shí)期土地覆被狀況的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系而得到的一個(gè)二維矩陣，它反映了在一段時(shí)間內(nèi)一種用地類型向其他各種用地類型轉(zhuǎn)換的數(shù)量和方向[25-26]。

2 結(jié)果與分析

2.1 貴州省“三生空間”時(shí)空轉(zhuǎn)型研究

1995-2005年間貴州省生產(chǎn)空間面積顯著增加，生活空間面積相對(duì)保持穩(wěn)定，生態(tài)空間面積顯著減少；2005-2015年生產(chǎn)空間面積減少，生活空間面積增加，生態(tài)空間面積相對(duì)保持穩(wěn)定；1995-2015年生產(chǎn)空間及生活空間面積增加，而生態(tài)空間面積顯著減少，這主要是因?yàn)槭艿礁母镩_放以來貴州省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快、退耕還林工程的實(shí)施、產(chǎn)業(yè)開發(fā)的影響，如表2所示。

表2 1995-2015年“三生空間”面積及其變化km2

1995-2005年間貴州省生產(chǎn)空間與生態(tài)空間之間的轉(zhuǎn)換較顯著，其中生態(tài)空間轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)空間的面積最多為2 037 km2，生活空間轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)空間和生態(tài)空間的面積相同為7 km2。2005-2015年各空間的轉(zhuǎn)換較1995-2005年顯著增加，其中生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)換為生態(tài)空間的面積最多為4 319 km2。1995-2015年整體上各空間的轉(zhuǎn)換相對(duì)頻繁，特別是生產(chǎn)空間與生態(tài)空間之間的轉(zhuǎn)換尤為顯著，如表3所示。

表3 1995-2015年“三生空間”轉(zhuǎn)移矩陣km2

2.2 貴州省“三生空間”格局變化特征

1995-2005年，貴州省大部分地區(qū)的生產(chǎn)空間呈擴(kuò)張趨勢，僅有西北部個(gè)別地區(qū)、中部個(gè)別地區(qū)及西南部個(gè)別地區(qū)呈縮小趨勢，其中東北部個(gè)別地區(qū)、中部個(gè)別地區(qū)、東南部個(gè)別地區(qū)、西部零星地區(qū)及南部個(gè)別地區(qū)擴(kuò)張趨勢明顯。貴州省絕大部分地區(qū)的生活空間呈擴(kuò)張趨勢，僅有東部個(gè)別地區(qū)、中部個(gè)別地區(qū)、南部個(gè)別地區(qū)及西北部零星地區(qū)呈縮小趨勢。貴州省絕大部分地區(qū)的生態(tài)空間呈縮小趨勢，僅有西北部個(gè)別地區(qū)、中部個(gè)別地區(qū)及西南部個(gè)別地區(qū)呈擴(kuò)張趨勢，其中中部零星地區(qū)縮小趨勢明顯，如圖1所示。

2005-2015年，貴州省絕大部分地區(qū)的生產(chǎn)空間呈縮小趨勢，僅有東部個(gè)別地區(qū)、中部個(gè)別地區(qū)及西南部個(gè)別地區(qū)呈擴(kuò)張趨勢，其中中部零星地區(qū)縮小趨勢明顯。貴州省絕大部分地區(qū)的生活空間呈縮小趨勢，僅有西部個(gè)別地區(qū)及中部個(gè)別地區(qū)呈擴(kuò)張趨勢，其中東南部個(gè)別地區(qū)縮小趨勢明顯。貴州省部分地區(qū)的生態(tài)空間呈擴(kuò)張趨勢，而東部部分地區(qū)、中部部分地區(qū)及西部部分地區(qū)呈縮小趨勢，其中中部零星地區(qū)擴(kuò)張趨勢明顯，如圖1所示。

1995-2015年，貴州省大部分地區(qū)的生產(chǎn)空間呈擴(kuò)張趨勢，僅有西北部個(gè)別地區(qū)、中部個(gè)別地區(qū)、東部零星地區(qū)及西部個(gè)別地區(qū)呈縮小趨勢，其中中部及南部零星地區(qū)擴(kuò)張趨勢明顯。貴州省全部地區(qū)的生活空間呈擴(kuò)張趨勢，其中西部個(gè)別地區(qū)及中部零星地區(qū)擴(kuò)張趨勢明顯。貴州省絕大部分地區(qū)的生態(tài)空間呈縮小趨勢，僅有北部個(gè)別地區(qū)、中部個(gè)別地區(qū)、東部零星地區(qū)及西南部個(gè)別地區(qū)呈擴(kuò)張趨勢，其中中部零星地區(qū)縮小趨勢明顯，如圖1所示。

2.3 貴州省“三生空間”在地形起伏度上的變化特征

1995-2005年間貴州省生產(chǎn)空間在各地形起伏度上均呈小幅上升趨勢(Ⅲ>Ⅰ=Ⅱ>Ⅳ>Ⅴ)，生活空間在起伏度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上呈上升趨勢，而在Ⅳ、Ⅴ上呈下降趨勢，生態(tài)空間在各地形起伏度上均呈小幅下降趨勢(Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅴ)；2005-2015年間生產(chǎn)空間在各地形起伏度上均呈小幅下降趨勢(Ⅴ>Ⅳ>Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ)，生活空間在各地形起伏度上均呈上升趨勢(Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅳ)，生態(tài)空間在起伏度Ⅰ上呈下降趨勢，在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ上逐漸呈緩慢上升趨勢；1995-2015年間生產(chǎn)空間在各地形起伏度上均呈小幅上升趨勢(Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅴ)，生活空間在起伏度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上呈上升趨勢，而在Ⅳ、Ⅴ上呈下降趨勢，生態(tài)空間在各地形起伏度上均呈小幅下降趨勢，如圖2所示。

圖1 貴州省“三生空間”格局變化

圖2 “三生空間”在地形起伏度上的變化

3 討論

“三生空間”時(shí)空演變是長期人與土地資源之間相互作用的結(jié)果，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的發(fā)展演變過程。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1995-2015年間貴州省生產(chǎn)空間及生活空間的面積增加，主要是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和人口的大量增加。近年來，隨著氣候變化和人類活動(dòng)的不斷加劇，引發(fā)了一系列問題，如資源開發(fā)強(qiáng)度過大、土地資源利用低效浪費(fèi)、環(huán)境污染日益加劇等導(dǎo)致生態(tài)用地不斷被支離和占用，破碎化加劇。此外，貴州省“三生空間”分布格局區(qū)域差異較為顯著，生活空間與生產(chǎn)空間分布格局具有相似性，這與李明薇等[14]、郇璐琳等[15]研究結(jié)果較為相似。然而，本研究的生產(chǎn)空間分布較為分散，生活空間分布較為集中，這與崔家興等[22]對(duì)湖北省的三生空間演化格局的研究結(jié)果存在一定差異。貴州省各空間的轉(zhuǎn)換較為頻繁，特別是生產(chǎn)空間與生態(tài)空間的轉(zhuǎn)換尤為顯著，這在曾小潔等[27]研究結(jié)果中有所顯示。然而，值得注意的是，生活空間受地形起伏度的影響較大，不同區(qū)域可以針對(duì)其變化規(guī)律提出應(yīng)對(duì)策略。

4 結(jié)語

1995-2015年間貴州省生產(chǎn)空間及生活空間的面積增加，生態(tài)空間的面積顯著減少。各空間的轉(zhuǎn)換較頻繁，其中生產(chǎn)空間與生態(tài)空間的轉(zhuǎn)換尤為顯著。從空間格局來看，貴州省大部分地區(qū)的生產(chǎn)空間呈擴(kuò)張趨勢，全部地區(qū)的生活空間亦呈擴(kuò)張趨勢，而絕大部分地區(qū)的生態(tài)空間呈縮小趨勢。從地形起伏度上來看，生產(chǎn)空間在各地形起伏度上均呈小幅上升趨勢，生活空間在起伏度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上呈上升趨勢，而在Ⅳ、Ⅴ上呈下降趨勢，生態(tài)空間在各地形起伏度上均呈小幅下降趨勢。