基于“三生”空間的廣西邊境地區(qū)土地利用格局及多功能演變

林樹高，陸汝成,2，劉少坤，葉宗達(dá)，韋千桃，羅金玲

基于“三生”空間的廣西邊境地區(qū)土地利用格局及多功能演變

林樹高1，陸汝成1,2※，劉少坤1，葉宗達(dá)3，韋千桃1，羅金玲4

（1. 南寧師范大學(xué)自然資源與測繪學(xué)院，南寧 530001； 2. 北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點實驗室，南寧 530001； 3. 廣西壯族自治區(qū)自然資源生態(tài)修復(fù)中心，南寧 530022；4. 南寧師范大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院，南寧 530001）

分析邊境地區(qū)土地利用變化對優(yōu)化國土空間開發(fā)保護(hù)格局和實現(xiàn)興邊富民具有現(xiàn)實意義。該研究以廣西邊境地區(qū)為研究對象，在推演基于“三生”空間的“要素-結(jié)構(gòu)-空間-功能”的土地利用多功能機(jī)制基礎(chǔ)上，構(gòu)建評價指標(biāo)體系，運用動態(tài)度、轉(zhuǎn)移矩陣模型分析該地區(qū)2000－2018年“三生”空間格局演變特征，采用TOPSIS和障礙度模型測度其多功能水平并診斷主要障礙因素。結(jié)果表明：1）2000－2018年廣西邊境地區(qū)“三生”空間格局演變速度由平緩轉(zhuǎn)向加速波動，生產(chǎn)空間和生活空間擴(kuò)張，生態(tài)空間收縮，城鎮(zhèn)化水平較高和邊境貿(mào)易活動頻繁的中部-東南部沿線的縣市區(qū)土地利用格局演變更為劇烈；2）2000－2018年廣西邊境地區(qū)土地利用“三生”功能穩(wěn)速上升，生活功能評分最高，生產(chǎn)功能和生態(tài)功能波動式變化明顯，土地利用多功能呈現(xiàn)“雙核雙副”的格局特征，各縣市區(qū)土地利用多功能由低水平高差距階段邁向較高水平的相對均衡狀態(tài)，土地利用格局演化與多功能變化特征一致；3）廣西邊境地區(qū)土地利用多功能的障礙因素主要包括資源要素布局、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和邊境貿(mào)易活動。需在新一輪國土空間規(guī)劃指引下，優(yōu)化旅游資源布局，推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展和加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，促進(jìn)廣西邊境地區(qū)土地利用“三生”功能協(xié)調(diào)發(fā)展以提升多功能整體效應(yīng)。

土地利用；“三生”空間；格局演變；土地多功能；影響因素；廣西邊境地區(qū)

0 引 言

土地利用變化是指與區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段相適應(yīng)的土地利用格局在時空上的結(jié)構(gòu)和功能的演變過程[1-2]，表現(xiàn)為土地利用類型及其發(fā)揮的生產(chǎn)、生活、生態(tài)三大主導(dǎo)功能之間的相互轉(zhuǎn)移及空間布局的演化[3]。2019年，中共中央頒布《關(guān)于建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實施的若干意見》明確提出劃定“三生”空間的總體要求，基于“三生”空間的土地利用格局及其多功能演變將土地利用變化與區(qū)域轉(zhuǎn)型發(fā)展相銜接，是研究土地利用變化問題的新視角[4]。當(dāng)前，土地利用研究的焦點從土地利用格局變化轉(zhuǎn)向土地利用多功能性變化[5-6]，并被國內(nèi)外的土地變化科學(xué)領(lǐng)域的研究者重點關(guān)注[7-8]。國外學(xué)者主要對土地利用多功能及其可持續(xù)性發(fā)展進(jìn)行了實證研究[9]，土地利用多功能的研究從農(nóng)業(yè)方面[10]延伸至生態(tài)景觀[11]等領(lǐng)域，研究方法從定性分析發(fā)展到定量研究。中國學(xué)者也對土地利用多功能開展了較為廣泛的研究，在功能類型識別上，早期學(xué)者將土地多功能分為經(jīng)濟(jì)功能、社會功能和生態(tài)功能3類[12]，隨著研究不斷深入，學(xué)者逐漸將土地利用多功能類型與國土空間開發(fā)格局相結(jié)合，分為生產(chǎn)功能、生活功能和生態(tài)功能3個維度[13]；在多功能評價上，學(xué)者遵循土地“投入—產(chǎn)出”規(guī)律構(gòu)建指標(biāo)體系，采用綜合指數(shù)法、灰色關(guān)聯(lián)投影法、改進(jìn)突變級數(shù)法和TOPSIS模型等方法[14-17]，從不同尺度空間上分析土地利用多功能演變的規(guī)律與特征，數(shù)據(jù)多來自社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)[18-19]。中國學(xué)者以省域、市域為單元分析了土地多功能的權(quán)衡—協(xié)同關(guān)系，對開展土地多功能評價研究具有重要借鑒意義[20]，但已有研究多側(cè)重于土地利用格局變化或土地多功能性評價，較少將土地利用格局的演變過程與其功能變遷相結(jié)合，難以準(zhǔn)確反映區(qū)域土地利用變化的成效；此外，在相對微觀尺度上對邊境民族地帶土地利用格局及其多功能的長時間序列動態(tài)變化的時空分異特征研究還不多見。因此，將“格局+功能”系統(tǒng)相結(jié)合，在基于格局過程的基礎(chǔ)上，分析對應(yīng)空間類型的土地功能演化規(guī)律，能夠綜合反映地區(qū)土地利用變化情況。

全球化背景下，邊境是中國實施對外開放戰(zhàn)略的重要支撐區(qū)和國際競相滲透的敏感區(qū)域，土地利用除了具有經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)功能外，還呈現(xiàn)出維護(hù)邊疆穩(wěn)定的國土安全功能特征。廣西邊境地區(qū)是中國通往越南和東盟國家最便捷的海陸通道，在“一帶一路”倡議中居于特殊重要的地位。廣西邊境地區(qū)作為典型的“老、少、邊、山、窮”地區(qū)，近年在跨境經(jīng)濟(jì)合作區(qū)等國家級開放開發(fā)平臺和“興邊富民行動”支持下，社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，引致生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間的用地競爭日益加劇，國土空間格局演變加速，區(qū)域土地利用功能多元化和時空差異特征日漸明顯，亟需明晰土地利用格局與其多功能間的相互作用關(guān)系。在分析土地利用格局演變的基礎(chǔ)上開展土地利用多功能評價，有利于揭示各種開放開發(fā)政策驅(qū)動下的邊境地區(qū)發(fā)展過程中土地利用變化成效的客觀規(guī)律。鑒于此，以廣西邊境地區(qū)為典型樣區(qū)，通過推演“要素-結(jié)構(gòu)-空間-功能”的土地利用多功能機(jī)制，分析2000－2018年“三生”空間格局演變特征，并構(gòu)建評價指標(biāo)體系測度其土地利用多功能水平和識別影響因素，為調(diào)控邊境地區(qū)“人口-產(chǎn)業(yè)-生態(tài)”關(guān)系，優(yōu)化國土空間格局和促進(jìn)土地利用多功能協(xié)調(diào)發(fā)展以提升土地利用整體效應(yīng)提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

位于中國廣西西南部的廣西邊境地區(qū)包括那坡縣、靖西市、大新縣、龍州縣、憑祥市、寧明縣、防城區(qū)和東興市共8個縣級行政單元（下簡稱“研究區(qū)”）。研究區(qū)地跨北緯20°46′～23°25′，東經(jīng)105°50′～108°22′，地勢總體呈西北高東南低，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，陸域國土總面積約17 780km2，與越南的廣寧、涼山、高平和河江4省接壤，與越南互通貿(mào)易口岸12個，邊境線約長1 020 km2。研究區(qū)是典型的革命老區(qū)、連片貧困地區(qū)和少數(shù)民族地區(qū)，居住著壯、漢、瑤、苗等23個民族約270余萬人，其中少數(shù)民族人口占比達(dá)80%以上。

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究時段為2000－2018年，數(shù)據(jù)來源包括：1）用于繪制區(qū)位圖30 m×30 m精度的數(shù)字高程（DEM）來源于中國科學(xué)院地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站；用于刻畫土地利用格局演變的5期（2000、2005、2010、2015年和2018年）柵格數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)，根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T21010—2017)和結(jié)合研究區(qū)實際，運用ArcGIS10.5劃分空間類型；2）用于測度土地利用多功能性的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于2001—2019年的《中國縣域統(tǒng)計年鑒》《廣西統(tǒng)計年鑒》《廣西建設(shè)年鑒》，以及各縣國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報，針對缺失個別年份的數(shù)據(jù)按照年均增長率推算獲取。需要說明的是，因子單元防城區(qū)2000年部分統(tǒng)計數(shù)據(jù)缺失，當(dāng)年數(shù)據(jù)參照相關(guān)研究做法[21]，選擇整個地級市市轄區(qū)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)換算而得，經(jīng)與相鄰地區(qū)對比，數(shù)據(jù)符合實際。

2 研究方法

2.1 土地利用多功能機(jī)制與指標(biāo)體系

2.1.1 基于“三生”空間的土地利用多功能機(jī)制

遵循“要素組成結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)搭建空間，空間發(fā)揮功能”的邏輯框架，參照學(xué)者關(guān)于“三生”空間的分類與功能識別[22-24]和借鑒土地利用多功能的交互機(jī)制推演[19,25-26]，推導(dǎo)基于“三生”空間的土地利用多功能機(jī)制（圖2）。首先，發(fā)揮土地利用功能滿足人類需求是土地利用的最終目的，土地要素作為承載人類活動的基礎(chǔ)，在自然條件和人為干預(yù)下形成了適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段的土地利用結(jié)構(gòu)，按土地利用結(jié)構(gòu)可將國土空間分為生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間，為發(fā)揮土地利用功能提供空間保障。生產(chǎn)空間是以提供工、農(nóng)、服3類產(chǎn)品為主導(dǎo)功能的區(qū)域，滿足直接或間接的經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求，在土地利用類型中，耕地、園地等為農(nóng)林牧漁業(yè)提供空間保障，體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)物質(zhì)生產(chǎn)功能，工礦用地、倉儲用地等為工業(yè)、服務(wù)業(yè)提供用地保障，體現(xiàn)了就業(yè)支持、空間承載的經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)功能；生活空間是以提供社會保障、文體休閑為主導(dǎo)功能的區(qū)域，滿足人類的居住、旅游和教育需求，在土地利用類型中，城鎮(zhèn)住宅用地和農(nóng)村住宅用地為人類提供了居住休憩空間，體現(xiàn)了生活承載功效，風(fēng)景名勝設(shè)施用地和交通用地等為科教文衛(wèi)事業(yè)提供了發(fā)展空間，體現(xiàn)了文化生活功能；生態(tài)空間是以提供生態(tài)產(chǎn)品和服務(wù)為主導(dǎo)功能的區(qū)域，滿足生物資源供給和生態(tài)承載需求，在土地利用類型中，林地、草地和河流水面、湖泊水面等為構(gòu)筑水陸生態(tài)系統(tǒng)和景觀提供了基礎(chǔ)空間，土地利用呈現(xiàn)強(qiáng)生態(tài)功能，空閑地、沼澤地等架起了生陸生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡橋梁，呈現(xiàn)弱生態(tài)性功效。其次，土地是一個具有多維功能的復(fù)雜系統(tǒng)，其功能可分為生產(chǎn)、生活和生態(tài)3種類型[27]，可實現(xiàn)不同地域土地利用結(jié)構(gòu)與功能空間布局的比較[6]?！叭笨臻g發(fā)揮的“三生”功能之間存在著交互影響的耦合關(guān)系：生產(chǎn)功能是土地利用多功能的基礎(chǔ)，生活功能和生態(tài)功能的發(fā)揮依賴生產(chǎn)功能提供的資金和技術(shù)支撐；生活功能是土地利用的最終目標(biāo)，是生產(chǎn)功能和生態(tài)功能交融優(yōu)化后的產(chǎn)出；生態(tài)功能是實現(xiàn)土地利用多功能可持續(xù)的保證，良好的生態(tài)環(huán)境是滿足人類生存需求和促進(jìn)區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵[19]。因此，只有實現(xiàn)土地利用“三生”功能彼此適應(yīng)、協(xié)調(diào)，才能提升整個土地利用系統(tǒng)總功能的效應(yīng)。

2.1.2 指標(biāo)體系

基于“三生”空間結(jié)構(gòu)、分區(qū)，立足功能交互機(jī)制，參考相關(guān)研究成果[16-17,28]并結(jié)合研究區(qū)土地利用功能特征，構(gòu)建廣西邊境地區(qū)土地利用多功能評價指標(biāo)體系。其中，生產(chǎn)功能由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通運輸子功能構(gòu)成，選取糧食生產(chǎn)水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展成效和交通運輸能力等10個指標(biāo)表征土地利用的生產(chǎn)功能；生活功能由就業(yè)消費、旅游休閑和社會安全子功能構(gòu)成，選取收入結(jié)構(gòu)、旅游教育資源和社會穩(wěn)定等10個復(fù)合指標(biāo)衡量土地利用的生活功能；生態(tài)功能包括生態(tài)保育和生態(tài)承載子功能，選取生態(tài)環(huán)境本底和生態(tài)環(huán)境壓力等7個指標(biāo)量化土地利用的生態(tài)功能，當(dāng)中的生態(tài)服務(wù)價值指標(biāo)值參照謝高地等[29]制定的價值當(dāng)量表測算。數(shù)據(jù)在無量綱化后，通過熵值法確定各指標(biāo)權(quán)重（表1）。

2.2 評價方法

2.2.1 動態(tài)度模型

采用土地利用綜合動態(tài)度（Land Use Comprehensive Dynamics，LC）和土地利用單一動態(tài)度（）模型分析時間序列上的“三生”空間變化特征。計算公式為：

式中LC和分別為綜合動態(tài)度（%）和單一動態(tài)度（%）；S、ΔS分別是第類土地類型在研究時段內(nèi)的起始面積和其轉(zhuǎn)為第類土地面積（hm2）的絕對值；U和U分別為研究基期和末期某種土地利用的面積（hm2）；為研究時段。

表1 廣西邊境地區(qū)土地利用多功能評價指標(biāo)體系

2.2.2 轉(zhuǎn)移矩陣模型

轉(zhuǎn)移矩陣是研究土地利用類型之間轉(zhuǎn)移方向和數(shù)量的常用方法，可以直觀展示“三生”用地在空間上的演化過程。數(shù)學(xué)表達(dá)式為

式中S為土地利用類型面積，hm2；為土地利用類型數(shù)；為研究時段基期第類土地到研究末期轉(zhuǎn)為第類土地的面積，hm2。

2.2.3 改進(jìn)TOPSIS模型

改進(jìn)TOPSIS模型具有原始數(shù)據(jù)利用效率高、幾何意義直觀等優(yōu)點。采用改進(jìn)TOPSIS模型測度土地多功能綜合評分。首先，采用極差法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理：

式中Y表示標(biāo)準(zhǔn)化后的值；x為原始指標(biāo)值；xmax、xmin分別為原始數(shù)據(jù)中的最大值和最小值。其次，確定正、負(fù)理想解：

式中為貼近度，即各子功能綜合評價得分，取值介于[0，1]之間，分別用()、()、()表示。最后，計算土地利用總功能：

=()+()+()（7）

式中為土地利用總功能；為待定系數(shù)，設(shè)定為1/3。

2.2.4 障礙度模型

運用障礙度模型識別土地利用多功能水平的主要障礙因素，為提升土地利用多功能整體效應(yīng)提供措施介入依據(jù)。引入因子貢獻(xiàn)度、指標(biāo)偏離度和障礙度3個指標(biāo)建立障礙度模型，計算公式為

式中F為因子貢獻(xiàn)度，%，即單項指標(biāo)在評價系統(tǒng)中的權(quán)重；Y指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值；S為指標(biāo)障礙度，%。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用格局時空演變

3.1.1 三生空間動態(tài)變化分析

通過對2000－2018年廣西邊境地區(qū)5期遙感數(shù)據(jù)分析，得知廣西邊境地區(qū)土地利用格局以生態(tài)空間為主，占國土空間面積比例超過77%，生產(chǎn)空間次之，生活空間最小。由表2可知，“三生”空間的變化速度存在互異性。①2000－2018年，生產(chǎn)空間和生活空間面積分別增加1 145.92、3 166.77 hm2，單一動態(tài)度分別為0.02、0.74，生態(tài)空間面積減少4 312.69 hm2，單一動態(tài)度為?0.02，生活空間的變化是加劇土地利用格局重構(gòu)的主要原因。②分時段來看，生產(chǎn)空間和生活空間擴(kuò)張，變化速度呈加速提升趨勢，分別由2000－2010年的?0.004、?0.015增長到2010－2018年間的0.044、1.684；生態(tài)空間持續(xù)收縮，面積減少加快，“三生”空間綜合動態(tài)度則由0.07升至0.20。此外，不同區(qū)域的“三生”空間變化速度也有明顯差異，其中中部的憑祥市和東南部的防城區(qū)、東興市土地利用格局演化較為劇烈。

3.1.2 三生空間格局演化分析

為分析“三生”空間的內(nèi)部轉(zhuǎn)換情況，借助Arc-GIS軟件的“疊加分析”工具獲取不同時段的“三生”空間轉(zhuǎn)移矩陣（表3、圖4）。從不同研究時段來看：①2000－2010年，研究區(qū)“三生”空間相互轉(zhuǎn)移面積27 313.44 hm2，變化相對較小。生產(chǎn)空間新增面積164.86 hm2，轉(zhuǎn)出和轉(zhuǎn)入面積分別為6 374.11、6 538.97 hm2，與生態(tài)空間的相互轉(zhuǎn)化貢獻(xiàn)率達(dá)80%以上；生活空間面積轉(zhuǎn)出與轉(zhuǎn)入強(qiáng)度相仿，轉(zhuǎn)出量中71.54%流向生產(chǎn)空間，轉(zhuǎn)入量中80.11%來源于生產(chǎn)空間；生態(tài)空間面積轉(zhuǎn)出量高于轉(zhuǎn)入量，絕大部分是與生產(chǎn)空間之間的相互轉(zhuǎn)化。②2010－2018年，較上時段比“三生”空間變化劇烈，3類空間參與轉(zhuǎn)移面積多達(dá)57 905.38 hm2。生態(tài)空間雙向轉(zhuǎn)移面積是前一階段的近2倍，面積凈減4 514.02 hm2，其中轉(zhuǎn)出面積中有90.41%轉(zhuǎn)為生產(chǎn)空間，轉(zhuǎn)入面積中有96.49%來自生產(chǎn)空間；生產(chǎn)空間和生活空間分別新增面積1 310.78、3 203.24 hm2，分別來源于生態(tài)空間、生產(chǎn)空間的轉(zhuǎn)出量。總的來看，2000－2018年間，生產(chǎn)空間和生態(tài)空間的相互轉(zhuǎn)換面積大，格局演化較為明顯，生活空間相互轉(zhuǎn)換面積較小，但新增面積最大。

表2 廣西邊境地區(qū)“三生”空間結(jié)構(gòu)及其動態(tài)度

注：為土地利用單一動態(tài)度。

Note:is the single dynamic degree of land use.

表3 廣西邊境地區(qū)“三生”空間轉(zhuǎn)移矩陣

從不同地域空間來看，生產(chǎn)空間減少部分主要集中在靖西市、東興市和大新縣（圖4），增加部分集中在防城區(qū)、靖西市和大新縣，生產(chǎn)空間的變化較大程度上取決于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，生產(chǎn)空間演化強(qiáng)度與各縣區(qū)發(fā)展水平相符；生活空間減少部分集中大新縣和寧明縣，增加部分主要在城鎮(zhèn)化水平較高的靖西市、防城區(qū)、東興市和憑祥市；生態(tài)空間減少部分集中在靖西市、憑祥市、防城區(qū)和東興市，增加部分集中在防城區(qū)和東興市。

3類空間的轉(zhuǎn)化方式與布局揭示廣西邊境地區(qū)土地利用格局演變模式：隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，作為承載產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生產(chǎn)空間加速擴(kuò)張，為保障經(jīng)濟(jì)活動順利進(jìn)行，生活空間與生產(chǎn)空間交融布局，且隨著城鎮(zhèn)化水平提高，生活空間向生產(chǎn)空間延伸，生態(tài)空間成為地方經(jīng)濟(jì)擴(kuò)容與人口增長的間接腹地，空間范圍逐漸收窄。

3.2 土地利用多功能時空演變

3.2.1 土地利用多功能動態(tài)變化分析

2000－2018年，廣西邊境地區(qū)土地利用多功能評分呈波動式上升，“三生”功能差距先收窄后擴(kuò)大，特別是生態(tài)功能仍有較大提升空間，各類型功能間的內(nèi)部協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制還有待健全。由圖5可知，可將研究區(qū)土地利用多功能變化分為2個階段，即土地利用多功能緩慢上升階段（2000－2010年）和土地利用多功能加速波動上升階段（2010－2018年）。由前述可知，研究區(qū)土地利用多功能動態(tài)變化與土地利用格局動態(tài)演化特征一致。2000－2010年間，研究區(qū)“三生”功能評價值表現(xiàn)為生態(tài)功能>生產(chǎn)功能>生活功能，功能值分別由2000年的0.45、0.36、0.15上升至2010年的0.49、0.41、0.29，該時期研究區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，土地利用生態(tài)功能優(yōu)勢突出，但隨著國家民委提出“興邊富民行動”并上升為國家戰(zhàn)略以及加強(qiáng)與東盟國家的經(jīng)貿(mào)交流，土地利用各項功能逐漸提升、差距縮小。

在經(jīng)濟(jì)政策刺激和“一帶一路”倡議等系列政策疊加驅(qū)動下，2010－2018年研究區(qū)土地利用多功能水平大幅躍升，主要表現(xiàn)為生產(chǎn)功能水平在2010年開始加速提高，由2010年的0.41提高至2015年的0.62，較2000年提高了0.26，之后回穩(wěn)；此階段，邊境地區(qū)推進(jìn)“興邊富民行動”和開展精準(zhǔn)扶貧工作，在改善邊民生活條件等方面取得巨大成效，2018年生活功能指數(shù)達(dá)到0.86，各項子功能全面優(yōu)化，較2000年提升了0.71；生態(tài)功能則表現(xiàn)為先提高后趨于平穩(wěn)，主要原因一是生態(tài)空間萎縮，生態(tài)保育子功能降低，二是以犧牲一定生態(tài)環(huán)境為代價的加快經(jīng)濟(jì)建設(shè)導(dǎo)致生態(tài)承載加壓，子功能指數(shù)下降，表明研究區(qū)亟需加大生態(tài)文明建設(shè)力度。研究區(qū)土地總功能水平（2000－2018年由0.32提高到0.68），即在“十二五”期間經(jīng)歷了高速增長后，在“十三五”期間開始穩(wěn)步優(yōu)化，隨著全面脫貧開啟鄉(xiāng)村振興建設(shè)后，廣西邊境地區(qū)土地利用多功能將由量變邁向質(zhì)和量的全面提升。

3.2.2 土地利用多功能時空差異分析

據(jù)“三生”功能值，繪制2000年和2018年各縣市區(qū)土地利用多功能評價圖（圖6）?？芍?，研究期間，廣西邊境地區(qū)土地利用多功能值空間演化劇烈，“三生”功能空間分布的非均衡性特征顯著。

1）生產(chǎn)功能。2000－2018年，生產(chǎn)功能值在空間上呈現(xiàn)明顯的以中部核心區(qū)、東南部側(cè)翼為高值區(qū)向外遞減的非線性分布。2018年，生產(chǎn)功能較高值區(qū)主要分布在憑祥市、東興市、防城區(qū)和龍州縣，以上4個子單元生產(chǎn)空間面積相對較小，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平最高、交通便利，是國家邊境開放開發(fā)平臺的聚集區(qū)，通過發(fā)揮區(qū)位交通運輸功能帶動相鄰地區(qū)形成了較為明顯的生產(chǎn)功能優(yōu)勢區(qū)。生產(chǎn)功能低值區(qū)主要在石漠化面積較大的那坡縣，2018年生產(chǎn)功能值僅有0.35，該縣自然資源環(huán)境相對惡劣，一直是廣西脫貧攻堅的重點地區(qū)。

2）生活功能。由圖6b、圖6e可知，生活功能值空間變化最明顯，連片地區(qū)由低值區(qū)躍升至高值區(qū)。2018年，生活功能高值區(qū)主要分布在研究區(qū)中部，與生產(chǎn)功能具有一定的空間重疊性。這些地區(qū)是所在地級市的社會服務(wù)重點供給區(qū)域，近年奮力做好脫貧攻堅工作，農(nóng)村居民人均收入年均增長11.47%，城鄉(xiāng)收入平衡指數(shù)提高，就業(yè)消費子功能呈上升趨勢；區(qū)域3A或以上旅游景區(qū)數(shù)量相較研究基期增加26倍，地均旅游收入激增近70倍，邊境地區(qū)還通過各種措施吸引邊民回歸，人口密度提高，旅游教育子功能和社會安全子功能顯著提升。

3）生態(tài)功能。研究期間，廣西邊境地區(qū)生態(tài)功能呈小幅上升趨勢，2000、2010和2018年的生態(tài)功能值分別為0.45、0.49、0.58，生態(tài)環(huán)境水平還有待進(jìn)一步提升。從各縣市區(qū)的生態(tài)功能值時空變化來看，研究基期，大部分縣市區(qū)值均低于0.3且有一半地區(qū)小于0.1，主要集中在研究區(qū)北部，這與該地區(qū)自然條件和地形地貌有一定關(guān)系。近年來，廣西大力開展石漠化地區(qū)生態(tài)脆弱治理，通過加快植樹造林、減緩?fù)恋赝嘶潭?，增?qiáng)了各縣生態(tài)保育功能；同時還積極推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，將“兩山”理論貫穿經(jīng)濟(jì)發(fā)展始終，生態(tài)承載壓力一定程度上得到緩解，至研究末期生態(tài)功能有所提升。

4）總功能。土地利用總功能是各類型功能的有機(jī)綜合，直接反映加載在土地要素上的活動所能滿足人類需求的程度，直接反映土地利用成效。圖6g、圖6h顯示，2000年，研究區(qū)東南側(cè)的防城區(qū)土地利用總功能值最高（0.36），表明此時期廣西邊境地區(qū)市轄區(qū)土地利用總功能比遠(yuǎn)郊區(qū)強(qiáng)，其余各地總功能值較低，與單項功能之間的協(xié)調(diào)發(fā)展程度密切相關(guān)；2018年，廣西邊境地區(qū)各縣市區(qū)土地利用總功能整體增強(qiáng)，呈現(xiàn)“雙心、雙帶”格局，一是以東南部縣級東興市為核心向西北側(cè)輻射的緩慢增長帶，二是以中部縣級憑祥市為核心向西北側(cè)高速拉升帶，各縣市區(qū)總功能值均高于0.6，相較于2000年大幅提高，各類型功能協(xié)調(diào)發(fā)展程度增強(qiáng)。

過去近20年，各縣市區(qū)土地“三生”功能水平呈上升趨勢，各類型功能值空間分異特征顯著。自2000年開始實施“興邊富民行動”等系列邊境開放開發(fā)政策以來，各縣市區(qū)土地利用功能由低水平高差距階段邁向較高水平的相對均衡狀態(tài)，在土地利用方式改革和政策支持的雙重保障下，研究區(qū)土地利用格局與功能演變適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐。但是，生態(tài)空間仍面臨其他空間的擠壓和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的生態(tài)承載加壓，各功能之間的協(xié)調(diào)發(fā)展程度有待提高，還需以國土空間規(guī)劃和全域國土綜合整治為契機(jī)，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，切實提高土地利用的生態(tài)功效。

3.3 土地利用多功能障礙因子診斷

廣西邊境地區(qū)土地利用的生產(chǎn)和生態(tài)功能已呈下降趨勢，各類型功能面臨差距擴(kuò)大和協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制不健全等問題。因此，采用障礙度模型對土地利用多功能障礙因子進(jìn)行診斷，為提升土地利用功能提供依據(jù)。限于篇幅，僅列置各類型功能障礙度等級較高的前2位因子，結(jié)果見表4。

表4 2000－2018年廣西邊境地區(qū)土地利用多功能主要障礙因子及障礙度

影響廣西邊境地區(qū)土地利用多功能發(fā)揮的因子障礙度變化情況互異，從目標(biāo)層障礙度來看表現(xiàn)為生活功能>生產(chǎn)功能>生態(tài)功能，影響因素主要有資源要素布局、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和邊境貿(mào)易活動。旅游資源豐富度差和地均旅游收入低是阻礙研究區(qū)生活功能發(fā)揮的主要因子。廣西邊境地區(qū)旅游資源空間分布差異較大，旅游收入總體偏低，2018年，研究區(qū)有區(qū)域3A或以上旅游景區(qū)46處，主要分布在中部的憑祥市、大新縣、寧明縣和龍州縣，占比達(dá)67.39%，另外，從旅游資源收益來看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高、區(qū)位條件優(yōu)勢明顯的東興市地均旅游收益為1 782.37萬元/km2，是北部那坡縣的近30倍，說明旅游教育子功能的整體協(xié)調(diào)性欠缺。生產(chǎn)功能在研究期內(nèi)主要受投資和邊境貿(mào)易因素影響，其中地均對外貿(mào)易額指標(biāo)障礙度為8.11，但影響程度逐年下降，城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資指標(biāo)障礙度為6.28，影響程度呈加劇之勢。生態(tài)功能呈下降之勢，除受空間收縮的影響外，更重要是生態(tài)系統(tǒng)本身的健康水平受到威脅，污水處理率指標(biāo)障礙度由4.26上升到4.44，區(qū)域生態(tài)環(huán)境承載壓力增加；研究區(qū)森林覆蓋率由70.44%降低到70.07%，但隨著生態(tài)文明建設(shè)成效不斷顯現(xiàn)，森林覆蓋率的障礙度降低。未來，需要在新一輪國土空間規(guī)劃指導(dǎo)下，優(yōu)化旅游資源布局并加強(qiáng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，實現(xiàn)廣西邊境地區(qū)“三生”功能協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)土地資源可持續(xù)利用。

4 討 論

土地利用變化包括土地利用結(jié)構(gòu)和功能的演變過程。文章開展基于格局過程的土地利用多功能評價，以識別區(qū)域減弱或不合理變化的土地利用功能并診斷其影響因素，相較以往單項的土地利用格局變化或土地利用多功能研究，將“格局+功能”相結(jié)合能夠綜合反映地區(qū)土地利用變化情況，可為優(yōu)化國土空間格局提供依據(jù)，也將有助于促進(jìn)廣西邊境地區(qū)土地利用“三生”功能協(xié)調(diào)發(fā)展。研究結(jié)果顯示，廣西邊境地區(qū)土地利用“三生”功能評價值增長情況為生活功能高于生產(chǎn)功能高于生態(tài)功能，這與相近案例中的山區(qū)土地利用“三生”功能增幅中生產(chǎn)功能高于生活功能高于生態(tài)功能的結(jié)論有所不同[28]，主要原因是廣西邊疆地區(qū)作為典型的“老、少、邊、山、窮”地區(qū)，致力改善民生和吸引邊民回歸始終是邊境地區(qū)發(fā)展的首要任務(wù)，因此土地利用生活功能增幅遠(yuǎn)高于生產(chǎn)功能；在土地利用多功能的影響因素上，與其他內(nèi)陸地區(qū)相比[13]，廣西邊境地區(qū)土地利用多功能除受自然資源稟賦、社會經(jīng)濟(jì)水平和區(qū)域發(fā)展政策等因素影響外，還受邊境貿(mào)易活動因素的影響。

在推演“要素-結(jié)構(gòu)-空間-功能”的土地利用多功能機(jī)制基礎(chǔ)上，通過土地利用類型主導(dǎo)功能的作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)歸并，形成了“三生”空間分異格局，對明晰土地利用格局與其多功能之間的關(guān)系是一次有益的探索。但是，土地利用空間與功能之間是“一對一”或“一對多”的關(guān)系[30]，因此，在土地利用類型主導(dǎo)功能下的“一對一”的空間歸并，難免存在地類功能“一對多”的機(jī)制表達(dá)不健全等問題，需結(jié)合土地多功能測度準(zhǔn)確識別“三生”空間。另外，邊境貿(mào)易作為影響邊境土地利用變化的重要因素，限于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的獲取性，文章僅選取地均進(jìn)出口額表征邊境貿(mào)易功能，功能表達(dá)尚不完善，下一步需要全面表征邊境地區(qū)土地利用的對外貿(mào)易功能，進(jìn)一步完善邊境地區(qū)土地利用多功能評價機(jī)制。

5 結(jié) 論

1）廣西邊境地區(qū)土地利用格局以生態(tài)空間為主，“三生”空間格局演變具有“緩慢—加速”的階段性特征。2000－2018年，生產(chǎn)空間和生態(tài)空間面積分別擴(kuò)張1 145.92、3 166.77 hm2，生態(tài)空間面積收縮4 312.69 hm2。2000－2010年間，“三生”空間變化速度較為平緩，各類型空間相互轉(zhuǎn)移面積27 313.44 hm2；2010－2018年，“三生”空間變化速率呈現(xiàn)加速趨勢，“三生”空間變化劇烈，3類空間參與轉(zhuǎn)移面積57 905.38 hm2?！叭笨臻g的轉(zhuǎn)化方式與布局定量揭示廣西邊境地區(qū)土地利用格局演變模式為生產(chǎn)空間加速擴(kuò)張，生活空間與生產(chǎn)空間交融布局并向生產(chǎn)空間延伸，生態(tài)空間成為地方經(jīng)濟(jì)擴(kuò)容與人口增長的間接腹地，空間范圍逐漸收窄。

2）2000－2018年，廣西邊境地區(qū)土地利用多功能評分呈波動式上升、變化差異明顯，各類型功能差距先收窄后擴(kuò)大，土地利用多功能動態(tài)變化與土地利用格局動態(tài)演化特征一致。2000－2010年間，廣西邊境地區(qū)土地利用各項功能逐漸提升，功能水平差距縮??；2010－2018年，土地生產(chǎn)功能加速提高后逐漸平穩(wěn)，生活功能持續(xù)高漲，生態(tài)功能則表現(xiàn)為先提高后降低趨于平穩(wěn)，仍有較大提升空間。各縣市區(qū)“三生”功能均增強(qiáng)，土地利用多功能空間演化劇烈，土地利用生態(tài)功能和生活功能高于生產(chǎn)功能，土地利用多功能則呈現(xiàn)“雙核雙副”的空間格局。

3）廣西邊境地區(qū)土地利用多功能的影響因素主要有資源要素布局、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和邊境貿(mào)易活動。針對廣西邊境地區(qū)土地利用生態(tài)功能下降、各類型功能增效困難、差距擴(kuò)大和功能間協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制不健全等問題，需要在新一輪國土空間規(guī)劃指導(dǎo)下，優(yōu)化旅游資源布局，積極利用各項政策，加強(qiáng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，實現(xiàn)“三生”功能協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)土地資源可持續(xù)利用。

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Land use pattern and multifunctional evolution in the border areas in the Guangxi Zhuang Autonomous Region based on “production-living-ecosystem” space

Lin Shugao1, Lu Rucheng1,2※, Liu Shaokun1, Ye Zongda3, Wei Qiantao1, Luo Jinling4

(1.530001,; 2.530001,; 3.530022,; 4.530001,)

Changes in land use have posed a great challenge to the development and protection of national land space in the border areas. Taking the China-Vietnam border areas in the Guangxi Zhuang Autonomous Region as the research object, an evaluation index system was constructed in this study to deduce the multifunctional system of land utilization using “elements-structure-space-function” of the production-living-ecosystem space (PLE). The dynamic index and transition matrix model were applied to analyze the PLE evolution of the spatial pattern from 2000 to 2018. TOPSIS method and the obstacle model were adopted to measure the multifunctional level, further to diagnose the main obstacle factors. The results showed that: 1) The evolution speed of PLE spatial pattern changed from mild to accelerated fluctuation, indicating an obvious periodic characteristic . Specifically, a slow evolution period was from 2000 to 2010, while an accelerated period was from 2010 to 2018. The spatial comprehensive dynamic index of PLE increased from 0.07 to 0.20, where the mutual transfer area between spaces of the PLE was totaled 85 218.32 hm2. The production space and living space increased by 1 145.92 hm2, and 3 166.77 hm2, respectively. The area of ecosystem space decreased by 4 312.69 hm2. There was a much more violent evolution of land use pattern at all county-level, including Pingxiang City, Dongxing City and Fangcheng District, indicating relatively high urbanization and frequent border trade in the middle-southeast area. 2) Functional level for the land use of the PLE improved relatively fast. Specifically, the functional level of life was the highest with the comprehensive appraisal index of 0.86, increasing by 0.71 compared with 2000. The functional level of the production was listed as the second, with the comprehensive appraisal index increased by 0.26. The functional level of the ecosystem was the lowest, with the comprehensive appraisal index increased by 0.13. There was obvious fluctuation for the functional level of the production and ecosystem. The multifunctional level of land utilization increased from 0.32 to 0.68. The multifunction of the land utilization in counties and cities changed from the low level and large gap to relatively balanced, representing “two cores and two subs” pattern. There were the same characteristics in the pattern evolution of the land utilization and multifunctional change. 3) The main obstacle factors included resource elements layout, economic development level, ecological environment quality, and border trade. In the function of life, the main obstacle factors were the low richness of tourism resources and low average tourism income in different areas. In the function of production, the main obstacle factors were the low investment in urban fixed assets and low average foreign trade in different areas. In the function of ecosystem, the main obstacle factors were the decreased forest coverage and insufficient capacity for sewage treatment. A recommendation was made to optimize the tourism resources layout, regional economic integration, and the construction of ecological civilization for a better multifunctional effect on the land utilization of the PLE in the China-Vietnam border areas.

land use; production-living-ecosystem space; pattern evolution; land multifunction; influential factors; border area of the China-Vietnam in the Guangxi Zhuang Autonomous Region

林樹高，陸汝成，劉少坤，等. 基于“三生”空間的廣西邊境地區(qū)土地利用格局及多功能演變[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2021，37(5)：265-274.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.05.031 http://www.tcsae.org

Lin Shugao, Lu Rucheng, Liu Shaokun, et al. Land use pattern and multifunctional evolution in the border areas in the Guangxi Zhuang Autonomous Region based on “production-living-ecosystem” space[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(5): 265-274. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.05.031 http://www.tcsae.org

2020-12-16

2021-02-25

國家自然科學(xué)基金項目（41661109）；國家自然科學(xué)基金項目（42061043）

林樹高，研究方向為土地規(guī)劃與區(qū)域發(fā)展。 Email：lsgao613@163.com

陸汝成，博士，教授，研究方向為土地利用、土地規(guī)劃與區(qū)域發(fā)展。Email：710912213@qq.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.05.031

F301.2

A

1002-6819(2021)-05-0265-10