烏魯木齊市2000-2018年“三生”空間格局演變及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

王娟娟, 毋兆鵬,2

(1.新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院, 新疆 烏魯木齊 830054; 2.新疆干旱區(qū)湖泊環(huán)境與資源實(shí)驗(yàn)室, 新疆 烏魯木齊 830054)

早在2005年，章仁彪[1]就把城市的基本功能明確概括為生活、生產(chǎn)和生態(tài)3個(gè)功能。之后，國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)“三生”空間的內(nèi)涵和分類體系進(jìn)行了闡述[2-4]，生產(chǎn)空間是用于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的場(chǎng)所，以承載工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)功能為主；生活空間是以提供人類居住、消費(fèi)、休閑和娛樂(lè)等為主導(dǎo)功能的場(chǎng)所；生態(tài)空間是為城市提供生態(tài)產(chǎn)品和生態(tài)服務(wù)的區(qū)域。隨著研究的深入，學(xué)者們?cè)谘芯恳暯欠矫娌粩嘭S富，包括生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值視角[5]、沖突視角[6]、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)視角[7]等。多采用如狀態(tài)空間法[8]、GIS空間分析法[9]、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法[10]、景觀生態(tài)指數(shù)法[7]、空間功能定量測(cè)度模型[9]、構(gòu)建指標(biāo)體系[11]、協(xié)調(diào)指數(shù)模型[12]等方法進(jìn)行研究。縱觀相關(guān)研究，現(xiàn)階段中國(guó)“三生”空間的研究仍處于起步階段。

為此，本文將在研究“三生”空間格局變化的基礎(chǔ)上對(duì)其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)是生態(tài)系統(tǒng)及其組分在自然或人類活動(dòng)的干擾下所承受的風(fēng)險(xiǎn),指一定區(qū)域內(nèi)具有不確定性的事故或?yàn)?zāi)害對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能可能產(chǎn)生的不利影響[13-14],是評(píng)估區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)性的重要指標(biāo)。中國(guó)西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)較為落后、生態(tài)環(huán)境脆弱，尤其是中國(guó)西北部的干旱地區(qū)，荒漠包圍綠洲，高山環(huán)繞盆地，干旱區(qū)內(nèi)陸的生態(tài)系統(tǒng)單一，人與生態(tài)環(huán)境的相互作用敏感[15]。因此，對(duì)于綠洲土地的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究是實(shí)現(xiàn)綠洲三生空間土地資源可持續(xù)利用的必要措施。

烏魯木齊市作為新疆維吾爾自治區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，屬典型干旱區(qū)綠洲城市，在其城市化發(fā)展進(jìn)程中， “三生”空間格局發(fā)生了較大改變，處于相對(duì)不穩(wěn)定態(tài)勢(shì)?；凇叭笨臻g動(dòng)態(tài)演化格局探討城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),在一定程度上豐富了城市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究的案例,對(duì)城市后續(xù)的建設(shè)方向具有一定的啟示意義。因此，本文基于景觀生態(tài)學(xué)角度的評(píng)價(jià)模式，以格網(wǎng)為評(píng)價(jià)單元，對(duì)研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的時(shí)空演變特征及空間關(guān)聯(lián)特征進(jìn)行定量分析，為烏魯木齊市土地利用決策和生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

烏魯木齊市(86°37′33″—88°58′24″E，42°45′32″—45°00′00″N)位于新疆維吾爾自治區(qū)天山山脈中段北麓地區(qū)，北部主要為低山河谷及沖積平原地域，南部為天山山區(qū)，海拔在412～5 426 m，起伏較為懸殊，兼?zhèn)渖降爻鞘泻推皆鞘袑傩?。由于深居?nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，屬于典型的溫帶半干旱大陸性氣候，常年干燥少雨，晝夜溫差較大。烏魯木齊市是新疆維吾爾自治區(qū)首府，全市轄七區(qū)一縣，總行政面積1.40×104km2。它是中國(guó)擴(kuò)大向西開(kāi)放，開(kāi)展對(duì)外經(jīng)濟(jì)文化交流的重要窗口，也是第二座亞歐大陸橋經(jīng)濟(jì)帶和中國(guó)西部地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)中心。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

利用2000年9月2日、2010年8月13日Landsat-TM/ETM+遙感影像和2018年9月4日Landsat-8OLI遙感影像3期，借助ENVI 5.1和ArcGIS 10.5軟件平臺(tái)，在完成波段合成、圖像鑲嵌、裁剪、幾何糾正、判讀解譯等處理工作后，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土地利用現(xiàn)狀分類(GB/T21010-2017)》，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際土地利用狀況，最終得到烏魯木齊市2000，2010和2018年3期的土地利用現(xiàn)狀圖和基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)。混淆矩陣驗(yàn)證解譯精度均在92%以上，滿足研究分類標(biāo)準(zhǔn)精度。

2 研究方法

2.1 “三生”空間分類及其變化度量指標(biāo)

對(duì)于“三生”空間的分類體系的研究，中國(guó)學(xué)者以其內(nèi)在理念為基礎(chǔ)，做出了很多研究。相關(guān)學(xué)者將中國(guó)用地空間分為生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間3大類，分類體系缺乏對(duì)用地復(fù)合功能的考慮。后來(lái)，張紅旗等[3]將中國(guó)用地變化類型分為4大類，充分考慮用地復(fù)合功能，是現(xiàn)如今較為完善的“三生”空間分類體系。本研究遵循實(shí)用性和繼承性的原則，根據(jù)已有研究成果和用地功能的屬性確定“三生”空間類型[16]。結(jié)合烏魯木齊市的土地利用類型特征，充分考慮用地的復(fù)合功能，構(gòu)建出適宜研究區(qū)的“三生”空間分類體系(表1)。

表1 烏魯木齊市“三生”空間分類體系

為了研究“三生”空間的變化強(qiáng)度，采用綜合“三生”空間變化動(dòng)態(tài)度和單一“三生”空間類型變化動(dòng)態(tài)度進(jìn)行分析[17]。

(1)

(2)

式中：LC為研究時(shí)段內(nèi)區(qū)域綜合“三生”空間動(dòng)態(tài)度； ΔLUi=j表示研究期內(nèi)第i類“三生”空間類型面積轉(zhuǎn)為第j類“三生”空間類型面積的絕對(duì)值； LUi為研究初期第i類“三生”空間類型的面積；T為研究時(shí)段；L表示研究時(shí)段內(nèi)單一“三生”空間類型的動(dòng)態(tài)度；Ua，Ub分別表示研究初期和末期某一“三生”空間類型的面積。

為了進(jìn)一步了解“三生”空間在空間上的變化過(guò)程，本文借助重心遷移模型[18]，并通過(guò)其重心遷移的方向和距離描述不同類型“三生”空間的總體變化趨勢(shì)和空間變化特征。

(3)

式中：Xt，Yt分別為第t年某類“三生”空間重心的經(jīng)、緯度坐標(biāo)；n為第t年該類“三生”空間的斑塊數(shù);Cti為第t年該類“三生”空間第i個(gè)斑塊的面積；Xti，Yti分別為第t年該類“三生”空間第i個(gè)斑塊的幾何中心經(jīng)、緯度坐標(biāo)。區(qū)域重心空間區(qū)位年際移動(dòng)距離的測(cè)度計(jì)算公式為[19]。

(4)

式中：D為兩個(gè)年份間某類“三生”空間重心移動(dòng)的距離;s，k分別為兩個(gè)不同年份; (Xs，Ys)，(Xk，Yk)分別為第s年和第k年某類“三生”空間重心所在空間的地理坐標(biāo)(經(jīng)度值，緯度值) ；C為常數(shù)，取值111.11，是把地理坐標(biāo)(經(jīng)緯度)換算成平面距離(km)的系數(shù)。

2.2 “三生”空間生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

為了清楚“三生”空間中可能存在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，從而優(yōu)化研究區(qū)“三生”空間結(jié)構(gòu)，本文基于網(wǎng)格采樣法(根據(jù)研究區(qū)范圍，運(yùn)用0.60 km×0.60 km的正方形單元網(wǎng)格進(jìn)行等間距采樣，共劃分風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)39 693個(gè))，通過(guò)計(jì)算各樣區(qū)內(nèi)的“三生”空間面積比例來(lái)構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，將“三生”空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值，構(gòu)建起“三生”空間與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系模型[20]。

(5)

Ri=Si·Vi

(6)

式中：ERIi為風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)i的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，該值越大表示生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度越高，反之，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度越高；Aki為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)中景觀類型i的面積；Ak為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的面積；Ri為第i類景觀的景觀損失度指數(shù)[20-22]，表示各類型景觀遭遇干擾時(shí)所受到生態(tài)損失的差別，即其自然屬性損失的程度；Si為景觀干擾度指數(shù)[22]；Vi為景觀脆弱度指數(shù)[22]。

2.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)“三生”空間變化的響應(yīng)度

為了揭示生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)“三生”空間變化的敏感程度，本文借鑒微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)中的彈性理論，引入彈性系數(shù)分析烏魯木齊市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)“三生”空間變化的響應(yīng)彈性特征[23]。

(7)

式中：ERC表示研究時(shí)段內(nèi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)“三生”空間類型變化的響應(yīng)彈性系數(shù)； ERIb，ERIa分別表示研究末期和初期生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)； LC為研究時(shí)段內(nèi)綜合“三生”空間動(dòng)態(tài)度。

3 結(jié)果與分析

3.1 “三生”空間時(shí)空格局變化

2000—2018年，烏魯木齊市“三生”空間格局變化十分明顯(圖1)，隨著研究區(qū)城市化進(jìn)程加快，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，生活生產(chǎn)空間明顯擴(kuò)張，近20 a間面積增長(zhǎng)了606.99 km2(圖2)，增長(zhǎng)率達(dá)到169.78%；生態(tài)生產(chǎn)空間面積增加了121.61 km2，上升趨勢(shì)較為平緩；與之相對(duì)應(yīng)，生態(tài)空間和生產(chǎn)生態(tài)空間呈逐年減少態(tài)勢(shì)，2000—2018年，分別減少了503.52 km2，225.09 km2，下降率分別達(dá)到4.27%和21.79%。

圖1 研究區(qū)“三生”空間格局分布

圖2 研究區(qū)“三生”空間結(jié)構(gòu)變化

研究區(qū)近20 a來(lái)，生活生產(chǎn)空間的增長(zhǎng)速率最快，動(dòng)態(tài)度最高(表2)，為9.43%，生活生產(chǎn)空間的增長(zhǎng)主要依托原有斑塊向其周邊生態(tài)空間中的草地以及生產(chǎn)生態(tài)空間進(jìn)行一定范圍的擴(kuò)張(表3)，侵占面積分別為366.33 和255.90 km2，主要發(fā)生在中心城區(qū)的周邊區(qū)域；生態(tài)生產(chǎn)空間的動(dòng)態(tài)度較低，變化速度相對(duì)較為平緩。2000—2018年，生態(tài)空間作為研究區(qū)的主要空間類型，面積減少的最多，但其動(dòng)態(tài)度僅有-0.24%，與其面積較大有關(guān)。其包含的2種用地類型存在相互轉(zhuǎn)移狀況；此外，生態(tài)空間向其他空間類型均存在不同程度的轉(zhuǎn)移，主要表現(xiàn)為生態(tài)空間中的草地向生活生產(chǎn)空間以及生態(tài)生產(chǎn)空間中的林地面積轉(zhuǎn)移了366.33和219.56 km2。生產(chǎn)生態(tài)空間面積減少的最快，動(dòng)態(tài)度達(dá)到-1.21%，這一現(xiàn)象在中心城區(qū)北部表現(xiàn)較為明顯。值得注意的是生產(chǎn)生態(tài)空間面積遠(yuǎn)低于生態(tài)空間，動(dòng)態(tài)度卻是生態(tài)空間的5倍，其面積的減少主要表現(xiàn)為耕地的減少，所造成的直接后果就是糧食的減產(chǎn)，這也為該地區(qū)的糧食與耕地問(wèn)題敲響了警鐘，需要引起重視。研究區(qū)近20 a“三生”空間綜合動(dòng)態(tài)度達(dá)到0.40%，后期用地變化的速率相比于前期速率減慢，表明烏魯木齊市 “三生”空間演變速度呈放緩趨勢(shì)。

表2 研究區(qū)不同時(shí)期“三生”空間用地類型動(dòng)態(tài)度

表3 研究區(qū)主要“三生”空間用地類型面積轉(zhuǎn)移矩陣

重心遷移結(jié)果表明，近20 a，研究區(qū)生態(tài)空間重心向南遷移了0.009 7°，向西遷移了0.002 9°，整體向西南遷移了1.10 km。此外，其他“三生”空間類型均呈現(xiàn)向東南遷移趨勢(shì)，其中，由于綠洲城市擴(kuò)張，生活生產(chǎn)空間重心向南遷移了0.013 3°，向東遷移了0.001 2°，整體向東南遷移了1.47 km。2000—2010年，生態(tài)生產(chǎn)空間重心向北遷移了0.001 3°，向西遷移了0.003 0°；2010—2018年，生態(tài)生產(chǎn)空間重心向南遷移了0.010 8°，向東遷移了0.008 8°，整體向東南遷移了1.17 km。生產(chǎn)生態(tài)空間重心向南遷移了0.033 4°，向東遷移了0.067 9°，整體向東南遷移了6.63 km。生產(chǎn)生態(tài)空間相較于其他空間遷移距離最為明顯(圖3)。

圖3 研究區(qū)“三生”空間重心遷移變化

3.2 “三生”空間生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

3.2.1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化 利用公式(5)計(jì)算各年份各樣區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值，可以得到2000—2018年研究區(qū)36 963個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)平均值，分別為0.840 9，0.852 4和0.849 3，風(fēng)險(xiǎn)水平呈先增后減趨勢(shì)，表明自2010年后該區(qū)域的生態(tài)安全狀況趨于好轉(zhuǎn)。為了進(jìn)一步研究該區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間異質(zhì)性特征，借助地統(tǒng)計(jì)學(xué)中的半方差函數(shù)進(jìn)行區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分析(表4)。結(jié)果表明，2000，2010和2018年C0/(C0+C)分別為37.37%，41.14%和42.42%，呈持續(xù)上升的趨勢(shì)，說(shuō)明在600 m以下的小尺度上，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的隨機(jī)變異性較大。目前，人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響程度日益增加，意味著生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)在小尺度上的隨機(jī)變異程度也在不斷加大。

表4 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變異函數(shù)的擬合模型參數(shù)

為了更好地呈現(xiàn)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布特征，選取指數(shù)模型和相關(guān)參數(shù)設(shè)置，對(duì)2000，2010和2018年的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行克里金插值。采用自然斷點(diǎn)法將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值劃分為5級(jí)[24-25]，即低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(ERI≤0.45)、較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.450.95)(圖4)。并對(duì)研究區(qū)不同“三生”空間類型的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的分級(jí)所占的面積進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(圖5)。結(jié)果表明，研究期間，生態(tài)空間生態(tài)脆弱度較高、生態(tài)環(huán)境脆弱，存在較大的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，該空間類型內(nèi)始終以高、較高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為主，占比達(dá)92.15%。其中，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積呈逐年遞減趨勢(shì)，近20 a減少了410.08 km2，主要發(fā)生在中心城區(qū)生活生產(chǎn)空間周邊。2000—2010年，較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)減少了66.73 km2，主要發(fā)生在南部山區(qū)；到2018年，這一類型區(qū)域面積增加了161.24 km2，明顯分布在中心城區(qū)西南部的生產(chǎn)生態(tài)空間附近。其他空間內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相對(duì)較低，生態(tài)生產(chǎn)空間始終以低和較低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為主。2000—2018年，隨著生活生產(chǎn)空間的擴(kuò)張，其空間范圍由低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)升級(jí)為中風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)加劇，且隨著時(shí)間推移，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積持續(xù)增加了589.78 km2。受生活生產(chǎn)空間擴(kuò)張影響，2000—2010年生產(chǎn)生態(tài)空間風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)升級(jí)，空間內(nèi)以較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為主，中、較高、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積均有不同程度增加；2010—2018年，空間內(nèi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下降，北部區(qū)域的低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)增加。

圖4 研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布

圖5 研究區(qū)“三生”空間的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)面積變化

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)之間轉(zhuǎn)化的結(jié)果表明，2000—2018年，研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)大體呈明顯上升趨勢(shì)(圖6)，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)上升的區(qū)域面積為1 852.93 km2，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下降的面積為1 711.45 km2，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)發(fā)生變化的區(qū)域面積約占總面積的25.57%。在2000—2010年，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)上升的面積為1 972.81 km2，主要是生活生產(chǎn)空間以及生產(chǎn)生態(tài)空間內(nèi)低、較高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)上升；在2010—2018年，達(dá)到399.18 km2，較明顯的是生活空間北部較低風(fēng)險(xiǎn)的上升；前一時(shí)段是后一時(shí)段的4.94倍。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下降的面積在前一階段為1 376.83 km2，主要是高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的下降，而后一時(shí)段風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下降的面積為779.14 km2。2010—2018年，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下降的面積是風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)上升面積的1.95倍，說(shuō)明該區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度有所減緩。

圖6 研究區(qū)各生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)變化分布

3.2.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間聚集分析 對(duì)近20 a“三生”空間生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值的Moran’sI值進(jìn)行全局空間自相關(guān)檢驗(yàn)，2000，2010，2018年Moran’sI值分別為0.731 0，0.708 9和0.698 8。各期Moran’sI狀態(tài)統(tǒng)計(jì)值均在267.97以上，遠(yuǎn)大于0.001置信水平下的3.290 5臨界值，且顯著性檢驗(yàn)p值均為0.001，明顯小于顯著性水平 0.05。說(shuō)明研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布不是隨機(jī)模式，而是呈集聚分布模式，具有明顯的空間正相關(guān)性。即風(fēng)險(xiǎn)值高的區(qū)域，周邊區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)值也高；風(fēng)險(xiǎn)值低的區(qū)域，周邊區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)值也低?；贚ISA指數(shù)，研究區(qū)“三生”空間生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的“熱點(diǎn)”“冷點(diǎn)”分布十分突出(圖7)。2000—2018年，LISA的低值聚集區(qū)主要集中分布在生活生產(chǎn)空間、生產(chǎn)生態(tài)空間以及生態(tài)生產(chǎn)空間。隨著研究區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，中心城區(qū)不斷擴(kuò)張，低值聚集區(qū)范圍不斷擴(kuò)大；南部山區(qū)的低值聚集區(qū)具有較明顯的空間變化。高值聚集區(qū)主要位于草地生態(tài)空間，逐漸由中心城區(qū)邊緣地區(qū)向其周邊地區(qū)收縮，南部山區(qū)的高值聚集區(qū)呈逐年減少趨勢(shì)。整體來(lái)看，近20 a研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的局部集聚特征變化并不明顯。

圖7 研究區(qū)“三生”空間生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)LISA聚集圖

3.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)“三生”空間變化的響應(yīng)彈性分析

2000—2018年，烏魯木齊市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)“三生”空間變化的響應(yīng)彈性呈現(xiàn)出空間分異特征(圖8)。其中新市區(qū)和頭屯河區(qū)的彈性系數(shù)始終為正，是正響應(yīng),即研究區(qū)內(nèi) “三生”空間變化會(huì)引起生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的增加，且彈性較大，說(shuō)明較小的“三生”空間變化則會(huì)造成生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的明顯增加,生態(tài)環(huán)境脆弱。沙依巴克區(qū)彈性系數(shù)兩個(gè)時(shí)期皆為負(fù),是負(fù)響應(yīng),即“三生”空間變化有利于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的降低；后期彈性指數(shù)減少，“三生”空間變化對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響減弱。其他區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)“三生”空間變化的響應(yīng)前期為正響應(yīng)，后期為負(fù)響應(yīng)。天山區(qū)的“三生”空間變化對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響始終很強(qiáng)，是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化的主要驅(qū)動(dòng)力；與之相反，達(dá)坂城區(qū)、烏魯木齊縣和米東區(qū)的“三生”空間變化對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響始終很弱。整體來(lái)看，2000—2018年，烏魯木齊市彈性指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，雖然隨著城市化的快速發(fā)展，建設(shè)生活用地?cái)U(kuò)張會(huì)造成烏魯木齊市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提高,但生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)“三生”空間變化的響應(yīng)彈性降低，這表明影響生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的因素呈現(xiàn)多樣化的特征。

圖8 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)“三生”空間變化的響應(yīng)

4 討 論

在國(guó)土空間格局演變方面，以烏魯木齊市為研究對(duì)象的相關(guān)成果多認(rèn)為生活空間是變化最劇烈的空間類型，生產(chǎn)生態(tài)空間與生活空間存在比較嚴(yán)峻的矛盾關(guān)系，難以實(shí)現(xiàn)同步協(xié)調(diào)發(fā)展[26-27]，這與本文的結(jié)果相吻合。總的來(lái)說(shuō)，是因?yàn)榻陙?lái)烏魯木齊市始終以服務(wù)型經(jīng)濟(jì)為重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，大量的產(chǎn)業(yè)集中區(qū)聚集在中心城區(qū)周邊，對(duì)生活生產(chǎn)空間的需求增多，就會(huì)通過(guò)掠奪生產(chǎn)生態(tài)空間以及生態(tài)空間等空間類型來(lái)滿足發(fā)展需要，從而使得生活空間明顯擴(kuò)張。但自《烏魯木齊市城市總體規(guī)劃(2011—2020年)》所引導(dǎo)構(gòu)建的城市用地“南控、北擴(kuò)、先兩延、后東進(jìn)”的空間布局實(shí)施以來(lái)，生活生產(chǎn)空間擴(kuò)張受到限制。需要注意的是耕地的大量減少必會(huì)影響到糧食的產(chǎn)量，這是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)情況下難以避免的趨勢(shì)，政府要把控好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與耕地保護(hù)的平衡點(diǎn)，保證耕地面積的底線。2000—2010年，由于米東區(qū)“500水庫(kù)”的修建，生態(tài)生產(chǎn)空間重心向西北方向遷移。同時(shí)，隨著烏魯木齊縣休閑旅游場(chǎng)所的開(kāi)發(fā)，致使南部空間類型更替較為劇烈 “三生”空間重心則整體向南遷移。由此可見(jiàn)，人類對(duì)土地資源的改造是空間類型更替變化的主要誘因。

干旱區(qū)綠洲城市限制人類生產(chǎn)活動(dòng)的生態(tài)空間，由于其內(nèi)部的空間類型較為單一，本身的生態(tài)脆弱度指數(shù)很高，作為主要輸出空間類型，它的景觀損失度指數(shù)是最大的，因此生態(tài)空間的風(fēng)險(xiǎn)值也較高，這與張?jiān)耓28]、潘竟虎[29]等的研究結(jié)果基本一致。得益于《烏魯木齊市土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)調(diào)整完善方案》中加強(qiáng)對(duì)耕地特別是基本農(nóng)田的保護(hù)、優(yōu)化建設(shè)用地結(jié)構(gòu)和布局、劃定生態(tài)保護(hù)“紅線”等政策的提出，2010—2018年，研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)等級(jí)明顯下降，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度有所放緩。并且生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)“三生”空間變化的響應(yīng)程度也在減弱，影響生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的因素不再只是“三生”空間的類型變化，逐漸呈現(xiàn)多樣化的特征。而隨著生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)影響因素的復(fù)雜化，在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的構(gòu)建上,就需要從多方面進(jìn)行綜合考慮，在后續(xù)的研究中將進(jìn)一步完善和補(bǔ)充。

5 結(jié) 論

(1) 2000—2018年，伴隨著區(qū)域內(nèi)人類活動(dòng)的加強(qiáng)，烏魯木齊市生活生產(chǎn)空間明顯增加，增長(zhǎng)率達(dá)到169.78%，生態(tài)生產(chǎn)空間面積平緩上升，生態(tài)空間和生產(chǎn)生態(tài)空間下降明顯，下降率達(dá)到4.27%和21.79%；生活生產(chǎn)空間的增速一直處于最大狀態(tài)，增長(zhǎng)主要來(lái)自對(duì)生態(tài)空間中的草地以及生產(chǎn)生態(tài)空間的侵占。研究區(qū)近20 a間的綜合動(dòng)態(tài)度達(dá)到0.40%?！叭笨臻g四種類型均呈現(xiàn)重心向南遷移趨勢(shì)，而生產(chǎn)生態(tài)空間相較于其他空間遷移最為明顯。

(2) 2000，2010和2018年烏魯木齊市的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均值分別為0.840 9，0.852 4和0.849 3，呈先增后減趨勢(shì)。通過(guò)空間自相關(guān)分析與半方差分析可知，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)集聚程度減弱，近20 a間，生態(tài)空間內(nèi)以高、較高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為主，占比達(dá)92.15%；其他空間內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)相對(duì)較低，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)變化較明顯的是生活生產(chǎn)空間和生產(chǎn)生態(tài)空間，區(qū)域內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)上升。

(3) 研究期間，研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)大體呈明顯上升趨勢(shì)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)上升的面積略高于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下降的面積。但2010—2018年以生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下降為主，是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)上升面積的1.95倍，說(shuō)明該區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度有所減緩。

(4) 烏魯木齊市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)“三生”空間變化的響應(yīng)具有時(shí)空分異特征。2000—2018年，研究區(qū)彈性指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)“三生”空間變化的響應(yīng)彈性降低，這表明影響生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的因素呈現(xiàn)多樣化的特征。