基于“三生空間”的土地利用功能演變及生態(tài)環(huán)境響應(yīng)
——以桂西資源富集區(qū)為例

黃天能, 張?jiān)铺m

廣西財(cái)經(jīng)學(xué)院經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易學(xué)院, 南寧 530003

土地利用變化是指在一定時期內(nèi)與區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展相對應(yīng)的土地利用形態(tài)在時空序列上的演變過程[1-2],包括土地利用結(jié)構(gòu)和功能的演變過程[3]。土地利用結(jié)構(gòu)演變表現(xiàn)為區(qū)域土地資源數(shù)量在土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)換以及空間布局的演變,土地利用功能演變表現(xiàn)為土地利用的生產(chǎn)、生活、生態(tài)(簡稱“三生”)三大主導(dǎo)功能之間的相互轉(zhuǎn)換及空間分布的演變[4]。近年來眾多學(xué)者紛紛對土地利用變化的概念、理論與假說、必然性等問題進(jìn)行研究,成果大多基于土地利用結(jié)構(gòu)演變的視角探討土地利用變化時空格局[5-7]、城市擴(kuò)張與土地利用變化[8-9]、土地利用變化對區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響[10-12]、土地利用變化驅(qū)動力分析[13-14]、土地利用演變模式[15]等。土地利用變化對生態(tài)環(huán)境的影響是全球關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一,研究內(nèi)容從地表生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)演變到大氣變化均有涉及,可概況為以下幾種類型：一是從生境破碎度的視角分析土地利用變化引起景觀格局的演變及由此對生物生存環(huán)境產(chǎn)生的影響[16]；二是從環(huán)境質(zhì)量演變的視角分析土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值產(chǎn)生的影響[17-18]；三是土地利用格局演變對空氣質(zhì)量及PM2.5濃度的影響[19-20]?；凇叭臻g”的土地利用主導(dǎo)功能演變將土地利用變化與區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展相銜接,是研究土地利用變化問題的新視角。黨的“十八大”提出“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”的國土空間規(guī)劃目標(biāo),“十九大”進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)“堅(jiān)定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路”,此后學(xué)術(shù)界紛紛從理論框架、劃定方法、格局演變、多功能評價(jià)等方面對土地利用功能演變進(jìn)行研究[21-25]。2019年5月,國家頒布的《關(guān)于建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見》明確提出“三區(qū)空間”劃定的基本要求,標(biāo)志著國土空間開發(fā)格局從以生產(chǎn)空間為主導(dǎo)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)、生活和生態(tài)“三生空間”相協(xié)調(diào)的開發(fā)模式[26]?！叭臻g”成為當(dāng)前地理學(xué)、生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等眾多學(xué)科研究土地利用變化的熱點(diǎn)[27-29]?；凇叭臻g”土地利用功能演變產(chǎn)生的土地破壞、大氣污染、水體惡化、生態(tài)系統(tǒng)退化等環(huán)境問題已引起廣大學(xué)者的關(guān)注,但研究成果尚不多見。已有研究對“三生空間”的識別仍有不足,關(guān)于“三生空間”功能分類體系中各功能地類的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)賦值思想和觀點(diǎn)尚未統(tǒng)一,仍有可改進(jìn)之處。

桂西資源富集區(qū)是國家西部大開發(fā)明確支持建設(shè)的8個重點(diǎn)能源資源富集地區(qū)之一,是中國通往東盟國家的重要通道,也是廣西經(jīng)濟(jì)新的增長極。近年來,在政策與經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動下,區(qū)域土地利用形態(tài)隨著礦產(chǎn)資源開發(fā)、工業(yè)化水平提高、區(qū)域城鎮(zhèn)化等發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變,土地開發(fā)強(qiáng)度不斷增大,土地利用功能隨之發(fā)生變化。桂西資源富集區(qū)作為區(qū)域資源開發(fā)的新戰(zhàn)場,土地利用變化逐年活躍,由此引起的生態(tài)環(huán)境變化值得廣大政府工作人員和科技工作者深入思考和研究,因此,定量研究桂西資源富集區(qū)社會經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中1995—2015年各時段土地利用功能演變的時空特征及生態(tài)環(huán)境響應(yīng)規(guī)律,可為資源型地區(qū)土地資源開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供借鑒。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

桂西資源富集區(qū)是指地處廣西西部的河池、百色、崇左三市所轄的30個縣(市、區(qū)),土地面積869萬 hm2,占全區(qū)土地總面積37.8%,2018年末總?cè)丝诩s920萬人,具有資源富集、生態(tài)脆弱、沿邊開放、扶貧開發(fā)、西南出海大通道支撐點(diǎn)等鮮明特征,是我國西南自然資源豐富、民族文化濃郁、區(qū)位條件較好、發(fā)展?jié)摿^大的地區(qū),具體位置及研究范圍見圖1。近年來伴隨著城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)和礦產(chǎn)資源不斷開發(fā),土地利用功能發(fā)生變化,研究桂西資源富集區(qū)土地利用功能演變及生態(tài)環(huán)境響應(yīng)規(guī)律,對未來國土空間規(guī)劃和管控以及區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)等具有典型性和較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

圖1 研究區(qū)位置及范圍

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

研究區(qū)1995年、2000年、2005年、2010年和2015年土地利用數(shù)據(jù)來源及特征見表1?；谶b感影像,利用ENVI5.1進(jìn)行幾何校正、影像增強(qiáng)、影像融合、鑲嵌與裁剪等一系列處理后,在ArcGIS 10.2平臺上進(jìn)行目視解譯。參考中國科學(xué)院土地分類體系,結(jié)合研究區(qū)土地利用特點(diǎn),將土地利用/覆被類型劃分為水田、旱地、有林地等17種類型,并利用GPS進(jìn)行野外定點(diǎn)核查,同時與Google Earth高分辨率影像進(jìn)行精度驗(yàn)證,數(shù)據(jù)解譯精度均在90%以上,滿足研究要求。行政區(qū)界線來源于2017年版全國基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫。

表1 土地利用遙感影像信息說明

2 研究方法

2.1 “三生空間”分類體系構(gòu)建及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)計(jì)算

土地是一個集生產(chǎn)、生活和生態(tài)功能于一體的多功能復(fù)雜綜合體,但由于土地利用方式、強(qiáng)度等不同,使不同土地利用類型的主導(dǎo)功能差異較大,因此科學(xué)識別區(qū)域“三生空間”是本研究的重要基礎(chǔ)。以中國科學(xué)院土地分類體系為基礎(chǔ),參考張紅旗等[30]對中國“三生用地”分類體系結(jié)合研究區(qū)土地利用特點(diǎn),以土地主導(dǎo)功能和次要功能相結(jié)合的原則構(gòu)建研究區(qū)“三生空間”分類體系,其空間布局見圖2；受李曉文等[31]制定的土地利用類型生態(tài)環(huán)境質(zhì)量值過程和結(jié)果的啟示,筆者認(rèn)為同一地類在不同的土地利用結(jié)構(gòu)中所體現(xiàn)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量應(yīng)不同,因此本文利用面積加權(quán)法[32]動態(tài)計(jì)算研究區(qū)不同年份“三生”土地利用主導(dǎo)功能分類的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)(表2)。

圖2 基于“三生空間”的土地利用現(xiàn)狀空間分布

表2 桂西資源富集區(qū)土地利用主導(dǎo)功能分類體系及其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

2.2 土地利用功能轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用功能結(jié)構(gòu)演變可通過土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣模型來實(shí)現(xiàn),轉(zhuǎn)移矩陣既能反映土地利用的數(shù)量變化,又能體現(xiàn)“三生空間”的轉(zhuǎn)移方向?；谘芯繀^(qū)1995年、2000年、2005年、2010年和2015年5期影像數(shù)據(jù),利用ArcGIS10.2中的重分類和地圖代數(shù)運(yùn)算功能,獲取各時段土地利用功能轉(zhuǎn)移面積,進(jìn)而借助Excel的數(shù)據(jù)透視表功能構(gòu)建土地利用功能轉(zhuǎn)移矩陣。

2.3 土地利用功能重心轉(zhuǎn)移模型

土地利用功能重心轉(zhuǎn)移模型基于人口地理學(xué)中的人口分布重心原理構(gòu)建而得,基本方法是：把研究區(qū)分為k個評價(jià)單元,確定每個評價(jià)單元的幾何中心坐標(biāo)(以經(jīng)緯度表示),然后將中心坐標(biāo)乘以該評價(jià)單元該類型功能用地的面積,最后將累加后的乘積除以研究區(qū)該類型功能用地的總面積,即可求出研究區(qū)域內(nèi)某種土地功能的重心坐標(biāo)[33-34],表達(dá)式為：

(1)

式中,Xt、Yt分別為第t年某種土地資源分布重心的經(jīng)緯度坐標(biāo)；Xk、Yk分別為第k個評價(jià)單元幾何中心的經(jīng)緯度坐標(biāo)；Ski為第k個評價(jià)單元某類功能用地的面積；n為基于“三生功能”的土地資源類型數(shù)量。重心轉(zhuǎn)移距離指某年份重心與隨后相鄰年份重心之間的直線距離,設(shè)第t,(t+1)年份重心分別為Pt(Xt,Yt),Pt+1(Xt+1,Yt+1),則相鄰年份重心轉(zhuǎn)移距離為：

(2)

2.4 土地利用功能演變的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)模型

2.4.1生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)是該區(qū)域內(nèi)“三生用地”具有的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及其面積比例綜合作用的結(jié)果[35-36],計(jì)算公式如下：

(3)

式中,EVk為第k個評價(jià)單元的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù),Ski為第k個評價(jià)單元某類功能用地的面積；Sk為第k個評價(jià)單元的土地總面積,Vi為第i類功能用地的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù),n為基于“三生功能”的土地資源類型數(shù)量。

2.4.2生態(tài)貢獻(xiàn)度

土地利用功能演變的生態(tài)貢獻(xiàn)度指土地利用功能轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的區(qū)域環(huán)境生態(tài)質(zhì)量改變的影響程度[37-38],正值表示該類轉(zhuǎn)型改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,負(fù)值表示該類轉(zhuǎn)型導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降。計(jì)算公式如下：

(4)

式中,LEI為土地利用功能演變的生態(tài)貢獻(xiàn)度,LEj、LEi分別為某種土地利用功能變化類型所反映的變化初期和末期土地利用類型所具有生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù),ΔSk為該變化類型的面積；Sk為第k個評價(jià)單元的土地總面積；n為基于“三生功能”的土地資源類型數(shù)量。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用功能演變特征

由圖3可知：隨著礦產(chǎn)資源開發(fā)和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展,桂西資源富集區(qū)生態(tài)生產(chǎn)空間和生活生產(chǎn)空間呈上升趨勢,20年間生態(tài)生產(chǎn)空間面積增加了124.95 hm2,2015年較1995年增長了20.40%；生活生產(chǎn)空間面積增加了174.77 hm2,2015年較1995年增長了24.03%,其中2010—2015年增長幅度最大,增加了134.47 hm2,占研究期增長幅度的76.94%。生態(tài)空間總體呈下降趨勢,20年間生態(tài)空間面積減少了267.32 hm2,其中1995—2000年減少幅度最大,為170.90 hm2,占研究期減少幅度的63.93%；生產(chǎn)生態(tài)空間呈先上升后下降的趨勢,1995—2000年增長了145.02 hm2,隨后2000—2015年持續(xù)下降了177.42 hm2,總的來說,即使受國家耕地保護(hù)制度的制約,研究期內(nèi)桂西資源富集區(qū)生產(chǎn)生態(tài)空間面積仍減少了32.40 hm2。

圖3 1995—2015年“三生空間”面積走勢

為進(jìn)一步研究土地利用功能演變過程和特征,以“三生空間”構(gòu)建了轉(zhuǎn)移矩陣,結(jié)果如表3：1995—2000年轉(zhuǎn)移面積最大的是生態(tài)空間轉(zhuǎn)為生產(chǎn)生態(tài)空間,為154.01 hm2,主要是林地和草地轉(zhuǎn)為旱地；其次是生態(tài)空間轉(zhuǎn)為生態(tài)生產(chǎn)空間,面積為18.02 hm2,主要是局部地區(qū)開挖坑塘水面養(yǎng)殖占用其他林地和草地；少量生產(chǎn)生態(tài)空間轉(zhuǎn)為生態(tài)生產(chǎn)空間和生活生產(chǎn)空間。2000—2005年轉(zhuǎn)移面積最大的是生產(chǎn)生態(tài)空間轉(zhuǎn)為生態(tài)空間,這一轉(zhuǎn)移過程與上一時期最大轉(zhuǎn)移類型相逆,面積為52.01 hm2,主要是耕地撂荒后轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸睾土值?；其次是生態(tài)空間轉(zhuǎn)為生態(tài)生產(chǎn)空間,面積為15.13 hm2,具體轉(zhuǎn)移地類類似于上一時段；生態(tài)空間和生產(chǎn)生態(tài)空間向生活生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)移較上一時期明顯增大。2005—2010年,生態(tài)空間轉(zhuǎn)為生態(tài)生產(chǎn)空間上升為最顯著的轉(zhuǎn)移類型,面積達(dá)43.27 hm2,占該時期轉(zhuǎn)移面積的45.98%。其次是生產(chǎn)生態(tài)空間向生活生產(chǎn)空間和生態(tài)生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)變,分別為20.43 hm2和16.23 hm2,主要表現(xiàn)為耕地被建設(shè)占用以及耕地轉(zhuǎn)變?yōu)轲B(yǎng)殖水面；生態(tài)空間向生活生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)移6.07 hm2,亦有生態(tài)空間和生產(chǎn)生態(tài)空間相互轉(zhuǎn)化,但生態(tài)空間向生產(chǎn)生態(tài)空間轉(zhuǎn)移占主導(dǎo)地位。2010—2015年,生活生產(chǎn)空間面積大幅提升,增加面積136.47 hm2,主要來自生產(chǎn)生態(tài)空間和生態(tài)空間,分別為82.14 hm2和54.33 hm2,說明該時期建設(shè)主要占用了耕地,其次是林地和草地；發(fā)生轉(zhuǎn)移的還有生態(tài)空間向生態(tài)生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)移、生態(tài)空間和生產(chǎn)生態(tài)空間相互轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)生態(tài)空間向生態(tài)生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)移。值得注意的是2010—2015年首次出現(xiàn)了生活生產(chǎn)空間向生產(chǎn)生態(tài)空間轉(zhuǎn)移,體現(xiàn)為建設(shè)用地轉(zhuǎn)變?yōu)楦?這可能是近年來易地扶貧搬遷、農(nóng)村建設(shè)用地整理以及礦山復(fù)墾的綜合作用對耕地保護(hù)的貢獻(xiàn)?？偟膩碚f,生態(tài)生產(chǎn)功能和生活生產(chǎn)功能增強(qiáng)、生態(tài)功能和生產(chǎn)生態(tài)功能減弱是研究區(qū)三生空間轉(zhuǎn)型的主基調(diào)；“三生空間”轉(zhuǎn)型受資源開發(fā)、精準(zhǔn)扶貧、土地管理政策等因素的共同影響。

表3 1995—2015年各時段“三生空間”轉(zhuǎn)移矩陣/hm2

3.2 土地利用功能重心轉(zhuǎn)移

根據(jù)公式(1)分別計(jì)算了研究區(qū)1995年、2000年、2005年、2010年和2015年的“三生空間”重心坐標(biāo)并判別重心位置及轉(zhuǎn)移方向,根據(jù)公式(2)計(jì)算重心轉(zhuǎn)移距離,結(jié)果如圖4。

圖4 1995—2015年各時段“三生空間”重心位置、轉(zhuǎn)移方向及距離

從重心位置來看,20年間,生態(tài)空間重心均落在田陽縣境內(nèi),主要是該縣以低山丘陵土山地為主,占全縣土地總面積的比例約為55%,土山地易于植被生長,使該區(qū)域成為桂西資源富集區(qū)重要的生態(tài)屏障；生產(chǎn)生態(tài)空間重心均落在田東縣境內(nèi),源于生產(chǎn)生態(tài)功能對自然條件要求相對較高,而田東縣地處右江河谷沖積平原,中部為平緩開闊的盆地,右江河穿過盆地中間流向東南,兩岸形成比較平坦的耕作高產(chǎn)地,是廣西重要的糧食生產(chǎn)基地,也是萬畝高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)基地；生態(tài)生產(chǎn)空間重心均落在田陽縣境內(nèi),田陽縣地處右江河谷中部,水域總面積約為616667 hm2,占全縣土地總面積的2.58%,境內(nèi)水利設(shè)施相對完善,是重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖基地；生活生產(chǎn)空間重心均落在大新縣境內(nèi),大新縣錳礦、鐵礦、石炭巖、稀土礦等礦產(chǎn)資源豐富,境內(nèi)以小型礦山為主,分布廣泛,近年來礦產(chǎn)資源開發(fā)及礦山修復(fù)使建設(shè)用地遷移活躍。

從各功能空間重心轉(zhuǎn)移方向和距離來看,向東偏北方向遷移是生態(tài)空間重心轉(zhuǎn)移的主體趨勢,20年間共向東偏北方向移動333.89 m(如圖4虛線所示,下同),由田陽向巴馬方向轉(zhuǎn)移。生產(chǎn)生態(tài)空間重心先向西北轉(zhuǎn)移909.41 m,后向西南轉(zhuǎn)移729.29 m,最后向東北方向轉(zhuǎn)移254.32 m,20年間生產(chǎn)生態(tài)空間重心共向西北方向轉(zhuǎn)移959.94 m,由田東向田陽方向轉(zhuǎn)移。生態(tài)生產(chǎn)空間重心轉(zhuǎn)移距離最大,達(dá)25526.52 m,四個時段均向西北方向轉(zhuǎn)移。生活生產(chǎn)空間重心因礦產(chǎn)開采和礦山復(fù)墾的復(fù)雜性轉(zhuǎn)移方向多變,1995—2015年共向西南方向轉(zhuǎn)移11579.48 m。生態(tài)生產(chǎn)空間和生活生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)移距離明顯大于生產(chǎn)生態(tài)空間和生態(tài)空間,說明坑塘水面和建設(shè)用地受人類干擾強(qiáng)烈,土地利用變化活躍程度較高；而耕地、林地、草地等生產(chǎn)生態(tài)用地和生態(tài)用地受自然環(huán)境的約束較大,短時期內(nèi)不會發(fā)生強(qiáng)烈演變。

3.3 土地利用功能演變的生態(tài)環(huán)境響應(yīng)

3.3.1生態(tài)環(huán)境質(zhì)量演變

研究區(qū)各年份生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)計(jì)算結(jié)果顯示(表4)：1995—2015年研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)由1995年的0.6337持續(xù)降至2015年的0.6323,表明生態(tài)環(huán)境總體質(zhì)量有所下降。從1995到2015各年中,雖然生態(tài)環(huán)境質(zhì)量年度變化量不大,但處于持續(xù)降低的狀態(tài),可能的原因：一是2000年以前桂西資源富區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)主要集中在平果和南丹,其他地方以小規(guī)模礦山為主,2000年后開始對德保、靖西等地進(jìn)行大規(guī)模的鋁礦資源開發(fā),目前仍處于礦產(chǎn)資源開發(fā)周期的初始階段,短時間內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不會發(fā)生太大變化,但生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)降低的問題應(yīng)引起政府部門和學(xué)術(shù)界的重視；二是研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量同時存在改善和降低兩種趨勢,一定程度上相互中和,降低趨勢略占優(yōu)勢。根據(jù)圖5結(jié)合圖2可知,各評價(jià)時點(diǎn)上,田林、都安、大化、憑祥、凌云、西林、樂業(yè)等以林草地為主要地類的縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較高,田林和憑祥以發(fā)展林木業(yè)產(chǎn)品為主要產(chǎn)業(yè),生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較高,而都安、大化、凌云、西林、樂業(yè)等縣受地形地貌影響,限制了工業(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)聚集,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較高。南丹、靖西、德保、平果等重點(diǎn)礦產(chǎn)資源型縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較低；田陽和田東作為廣西重要的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量普遍偏低；宜州市、江州區(qū)和扶綏縣是近年來廣西重點(diǎn)推進(jìn)城鎮(zhèn)化的區(qū)域,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量最低,表明城鎮(zhèn)擴(kuò)張過程中建設(shè)用地規(guī)模擴(kuò)大嚴(yán)重影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；金城江因四面環(huán)山發(fā)展受限,河池市選擇宜州市作為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域,各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)向宜州市轉(zhuǎn)移；崇左2003年撤縣立市后,江州區(qū)作為全市的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心,近年來城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大；扶綏縣作為南寧市的后花園,不僅煤礦資源豐富,也是廣西推進(jìn)城鎮(zhèn)化的重點(diǎn)區(qū)域,近年來不斷吸引各大中專院校和房產(chǎn)企業(yè)入駐,城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積迅速增長,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)較低。從時間序列對比單個縣域的評價(jià)結(jié)果可知,研究期間,有 26個縣(市、區(qū))生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于下降態(tài)勢,占總研究區(qū)域的86.67%,因此持續(xù)下降是研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主體趨勢,低質(zhì)量區(qū)主要集中在中部的田陽、田東、平果縣和東南部的宜州市、江州區(qū)和扶綏縣。

表4 各年份生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

圖5 各年份生態(tài)環(huán)境質(zhì)量空間分布

3.3.2生態(tài)貢獻(xiàn)率差異

區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量同時存在著改善與下降兩種相逆的趨勢,在一定程度上相互抵消使區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量維持在一定范圍內(nèi)。各研究時段內(nèi)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善和下降的主要土地功能轉(zhuǎn)移類型的生態(tài)貢獻(xiàn)指數(shù)和貢獻(xiàn)度見表5。四個時期的綜合生態(tài)貢獻(xiàn)指數(shù)均為負(fù)數(shù),結(jié)合表4可知,研究期內(nèi)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于持續(xù)下降的態(tài)勢。

表5 影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要用地轉(zhuǎn)移類型及貢獻(xiàn)度

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為水域生產(chǎn)用地、一般生態(tài)用地和重點(diǎn)生態(tài)用地,一般生態(tài)用地轉(zhuǎn)為水域生產(chǎn)用地和重點(diǎn)生態(tài)用地,城鄉(xiāng)生活用地轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的主導(dǎo)因素。1995—2000年一般生態(tài)用地轉(zhuǎn)為重點(diǎn)生態(tài)用地貢獻(xiàn)度達(dá)97.3%,主要是該時期內(nèi)大量草地和其他林地轉(zhuǎn)為灌木林地和有林地；2000—2005年一般生態(tài)用地轉(zhuǎn)為重點(diǎn)生態(tài)用地貢獻(xiàn)度仍占據(jù)首要地位,達(dá)68.35%,受退耕還林等政策影響,開始出現(xiàn)農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)為林地等生態(tài)用地,貢獻(xiàn)度為25.84%；2005—2010年一般生態(tài)用地轉(zhuǎn)為重點(diǎn)生態(tài)用地貢獻(xiàn)度達(dá)84.32%；2010—2015年使生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的轉(zhuǎn)移類型較前三期發(fā)生明顯變化,一般生態(tài)用地轉(zhuǎn)為重點(diǎn)生態(tài)用地貢獻(xiàn)度降至46.30%,同時農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為水域生產(chǎn)用地貢獻(xiàn)度從2005—2010年的9.00%上升到31.35%,主要是該時期內(nèi)田陽縣將水田和旱地開挖為坑塘水面,大量進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖。

導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的因素較多,其中重點(diǎn)生態(tài)用地轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、一般生態(tài)用地和城鄉(xiāng)生活用地以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)生活用地是導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的主要因素,導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境下降的土地利用功能轉(zhuǎn)移類型隨時間推移不斷增多。1995—2000年導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境下降的主要因素是重點(diǎn)生態(tài)用地轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地和一般生態(tài)用地,貢獻(xiàn)度達(dá)85.16%,主要原因是林地砍伐以及林地和高覆蓋草地被開墾為耕地。2000—2005年重點(diǎn)生態(tài)用地轉(zhuǎn)為一般生態(tài)用地貢獻(xiàn)度高達(dá)92.20%,該時期雖受退耕還林政策影響使大量耕地轉(zhuǎn)為林地,但是該時期也是研究區(qū)桉樹大量砍伐的時期,相逆的兩種因素綜合作用后生態(tài)環(huán)境下降的趨勢占據(jù)主導(dǎo)地位。2005—2010年重點(diǎn)生態(tài)用地轉(zhuǎn)為一般生態(tài)用地貢獻(xiàn)度為87.56%,略高于同期內(nèi)一般生態(tài)用地轉(zhuǎn)為重點(diǎn)生態(tài)用地貢獻(xiàn)度(84.32%)。2010—2015年導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的主導(dǎo)因素與前三期相比發(fā)生顯著變化,該時期最主要特征是在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化政策等因素的綜合作用下,城鄉(xiāng)生活用地大幅提升。重點(diǎn)生態(tài)用地轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)生活用地導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境下降貢獻(xiàn)度首次躍居第一,為45.57%,主要是城鎮(zhèn)擴(kuò)張及局部地區(qū)礦山遷移和復(fù)墾使建設(shè)用地規(guī)模和布局急劇發(fā)生變化；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)生活用地導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境下降貢獻(xiàn)度由上一時期的2.04%上升至15.24%,一般生態(tài)用地轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)生活用地由上一時期的0.97%上升至10.65%,主要原因是城鎮(zhèn)擴(kuò)張占用周邊的耕地、林地和草地。

4 研究結(jié)論

基于“三生空間”視角,利用GIS空間分析和重心轉(zhuǎn)移、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、生態(tài)貢獻(xiàn)率等模型,分析了桂西資源富集區(qū)1995—2015年各時段土地利用功能演變特征及生態(tài)環(huán)境響應(yīng)情況,結(jié)論如下：

(1)從“三生空間”面積變化來看,20年間桂西資源富集區(qū)生態(tài)生產(chǎn)空間和生活生產(chǎn)空間呈上升趨勢,生產(chǎn)生態(tài)空間面積增加了124.95 hm2,2015年較1995年增長了20.40%；生活生產(chǎn)空間面積增加了174.77 hm2,2015年較1995年增長了24.03%；生態(tài)空間總體呈下降趨勢,面積減少了267.32 hm2；生態(tài)生產(chǎn)空間呈先上升后下降的趨勢,最終面積減少了32.40 hm2。生態(tài)生產(chǎn)功能和生活生產(chǎn)功能增強(qiáng)、生態(tài)功能和生產(chǎn)生態(tài)功能減弱是研究區(qū)三生空間演變的主基調(diào)；三生空間演變受資源開發(fā)、城鎮(zhèn)化發(fā)展、精準(zhǔn)扶貧、土地管理政策等因素的共同影響。

(2)從各空間重心轉(zhuǎn)移方向和距離來看,生態(tài)生產(chǎn)空間重心轉(zhuǎn)移距離最大,20年間由田陽中部向西北方向轉(zhuǎn)移距離達(dá)25526.52 m；生產(chǎn)生活空間重心由大新東北部向西南方向轉(zhuǎn)移11579.48 m；生產(chǎn)生態(tài)空間重心由田東中部向西北方向轉(zhuǎn)移959.94 m,趨近于田陽縣；生態(tài)空間重心向東偏北方向移動333.89 m,呈現(xiàn)由田陽向巴馬轉(zhuǎn)移的趨勢。

(3)從生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)結(jié)果看,研究期間研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于不斷下降態(tài)勢。田林、都安、大化、憑祥、凌云、西林、樂業(yè)等以林草地為主要地類的縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較高,南丹、靖西、德保、平果等重點(diǎn)礦產(chǎn)資源型縣域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較低；田陽和田東作為廣西重要的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量普遍偏低；宜州市、江州區(qū)和扶綏縣作為近年來廣西重點(diǎn)推進(jìn)城鎮(zhèn)化的區(qū)域,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量最低。

(4)區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量同時存在著改善與下降兩種相逆的趨勢,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降占據(jù)主導(dǎo)地位。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為水域生產(chǎn)用地、一般生態(tài)用地和重點(diǎn)生態(tài)用地,一般生態(tài)用地轉(zhuǎn)為水域生產(chǎn)用地和重點(diǎn)生態(tài)用地,城鄉(xiāng)生活用地轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的主導(dǎo)因素。導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的因素較多,其中重點(diǎn)生態(tài)用地轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、一般生態(tài)用地和城鄉(xiāng)生活用地以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為城鄉(xiāng)生活用地是導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的主要因素,導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境下降的土地利用功能轉(zhuǎn)移類型隨時間推移不斷增多。