“三生”空間視角下土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)及驅(qū)動(dòng)力
——以甘肅省為例

董建紅,張志斌,*,笪曉軍,張文斌,馮雪麗

1 西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 蘭州 730070 2 中國(guó)城市發(fā)展研究院有限公司西北研究院, 蘭州 730000

隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn),中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了巨大成就,同時(shí)也引發(fā)了土地利用的深刻轉(zhuǎn)型和空間重構(gòu),進(jìn)而對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了較大影響甚至威脅到區(qū)域生態(tài)安全[1-2]。土地利用轉(zhuǎn)型即土地利用形態(tài)(包括顯性形態(tài)和隱性形態(tài))的時(shí)序變化過(guò)程[3],被視為土地利用/覆被變化(Land Use and Land Cover Change,LUCC)綜合研究的新途徑[4]。目前主要涉及土地利用轉(zhuǎn)型的理論與假說(shuō)[5]、研究框架[6]、驅(qū)動(dòng)機(jī)制[7]、城鄉(xiāng)發(fā)展關(guān)系[8]、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[9]、耕地和農(nóng)村宅基地等特殊地類轉(zhuǎn)型[10-11]。縱觀已有研究,發(fā)現(xiàn)更多聚焦在顯性形態(tài)轉(zhuǎn)型方面,隱性形態(tài)層面的關(guān)注則較少。土地利用功能轉(zhuǎn)型是土地利用隱性形態(tài)變化的重要形式,即土地資源在生產(chǎn)、生活和生態(tài)(簡(jiǎn)稱“三生”)功能之間進(jìn)行數(shù)量再配比和空間再配置的動(dòng)態(tài)過(guò)程,反映了區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型的不同階段[12]。因此,基于土地利用主導(dǎo)功能分類體系,將“三生”空間演化與土地利用轉(zhuǎn)型相銜接,是探究區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型生態(tài)效應(yīng)的重要切入點(diǎn)。

土地利用轉(zhuǎn)型是引發(fā)生態(tài)環(huán)境變化的主要因素之一[13]。對(duì)區(qū)域氣候、水環(huán)境、生物多樣性等生態(tài)環(huán)境要素以及生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能均產(chǎn)生影響[14-18]。準(zhǔn)確把握區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)過(guò)程以及驅(qū)動(dòng)機(jī)制是解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的重要途徑[2]。就土地利用生態(tài)效應(yīng)的測(cè)度方法而言,一是通過(guò)直接測(cè)度生物量來(lái)表征區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平,如利用植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(Net Primary Productivity,NPP)[19]、歸一化植被指數(shù)(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)[20]、增強(qiáng)型植被指數(shù)(Enhanced Vegetation Index,EVI)[21]等單一指標(biāo)或者運(yùn)用生態(tài)狀況指數(shù)(Ecological Index,EI)[22]、遙感生態(tài)指數(shù)(Remote Sensing Based Ecological Index,SEI)[23]、遙感生態(tài)距離指數(shù)(Remote Sensing Ecological Distance IndexRSEDI)[24]等綜合指標(biāo)測(cè)度；二是基于土地利用覆被變化的綜合定量測(cè)度方法,如景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(Landscape Ecological Risk Index,LERI)[25]、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值模型(Ecosystem Services Value,ESV)[26-28]和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)(Eco-environmental Quality Index,EQI)[9,29-31]等。其中,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)是基于土地利用類型的生態(tài)差異性,通過(guò)生態(tài)賦值構(gòu)建土地利用覆被變化與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的關(guān)聯(lián)來(lái)定量刻畫(huà)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時(shí)空演變特征,該方法自提出后得到了較廣泛應(yīng)用[2]。就生態(tài)環(huán)境質(zhì)量演化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制而言,現(xiàn)有研究主要采用主成分分析法[32]、地理探測(cè)器[2]等方法進(jìn)行探究,本文在綜合考慮自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和政策等影響因子的基礎(chǔ)上,嘗試采用偏最小二乘法揭示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的演變機(jī)制。

甘肅省地處我國(guó)西北內(nèi)陸腹地,且位于長(zhǎng)江和黃河的上游地區(qū),是國(guó)家“兩屏三帶”生態(tài)安全格局的重要組成部分,也是西部地區(qū)生態(tài)文明建設(shè)的樞紐和重要生態(tài)功能區(qū)。在全球氣候變化和人類活動(dòng)交互脅迫下,生態(tài)安全保障空間受到擠壓,生態(tài)系統(tǒng)抗干擾能力較差,敏感度較高,加劇了區(qū)域生態(tài)環(huán)境效應(yīng)變化研究的復(fù)雜性。同時(shí),隨著“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)和“一帶一路”倡議的提出,土地資源開(kāi)發(fā)和占用日益活躍,土地利用形態(tài)發(fā)生了顯著變化?；诖?為了揭示區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)過(guò)程及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制,本文基于“三生”空間視角,利用生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)定量測(cè)度了1980—2018年甘肅省土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng),并借助偏最小二乘回歸模型分析生態(tài)環(huán)境質(zhì)量演化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制,以期為區(qū)域土地資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供借鑒。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

甘肅省1980、1990、1995、2000、2005、2010、2015、2018年8期土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)(http://www.resdc.cn/)。該數(shù)據(jù)基于Landsat TM/ETM+/OLI遙感影像,依據(jù)《全國(guó)生態(tài)遙感監(jiān)測(cè)土地利用/覆蓋分類體系》,通過(guò)人工目視解譯生成,綜合精度達(dá)95%以上[33],能夠滿足本研究的要求。其土地利用分類系統(tǒng)包括耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地6個(gè)一級(jí)類和水田、旱地等24個(gè)二級(jí)類。

本文基于土地利用自然屬性視角,依據(jù)GB/T21010-2017《土地利用現(xiàn)狀分類》標(biāo)準(zhǔn),參考呂立剛等[9]、楊清可等[29]分類方案,構(gòu)建“三生”空間土地利用主導(dǎo)功能分類體系。同時(shí),借鑒崔佳等[34]、李曉文等[35]制定的不同二級(jí)地類的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量值,利用面積加權(quán)法對(duì)“三生”空間各地類進(jìn)行生態(tài)賦值(表1)。

表1 三生空間土地利用分類及其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

1.2 研究方法

1.2.1區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

基于土地利用類型的生態(tài)差異性,將研究區(qū)域作為目標(biāo)要素與各期土地利用矢量圖進(jìn)行空間連接,并根據(jù)區(qū)域內(nèi)“三生”空間土地利用的生態(tài)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)比例來(lái)定量表征生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。具體計(jì)算公式為[29]：

(1)

式中,EVt為區(qū)域第t時(shí)期生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；Ci為第i種用地類型的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；n為土地利用類型數(shù)目；LUi為第t時(shí)期用地類型i的面積；TA為區(qū)域總面積。

1.2.2土地利用轉(zhuǎn)型生態(tài)貢獻(xiàn)率。

土地利用轉(zhuǎn)型生態(tài)貢獻(xiàn)率指某一種土地利用類型變化所導(dǎo)致的區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改變,其表達(dá)式為[29]：

CLEI=(LEt+1-LEt)×LA/TA

(2)

式中,CLEI為土地利用功能轉(zhuǎn)型的生態(tài)貢獻(xiàn)率；LEt+1、LEt分別為某種土地利用變化類型所反映的變化初期和末期土地利用類型所具有的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；LA為該變化類型的面積；TA為區(qū)域總面積。

1.2.3偏最小二乘回歸模型

(1)偏最小二乘回歸法原理

偏最小二乘回歸法(Partial Least Squares Regression,PLS)是集普通線性回歸、主成分分析和典型相關(guān)分析法于一體的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法,該方法不僅可以避免因樣本點(diǎn)少、自變量多重共線等帶來(lái)的問(wèn)題,且在成分提取時(shí)充分考慮了自變量與因變量的線性關(guān)系,對(duì)信息進(jìn)行了重組,提高了自變量對(duì)因變量的解釋效應(yīng)。限于篇幅,具體算法參見(jiàn)文獻(xiàn)[35]。

(2)指標(biāo)構(gòu)建

區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量演變受到諸多因素影響,其中自然本底條件決定了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的基本格局,而社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素和政策因素是驅(qū)動(dòng)其變化的主要因素?；诖?在綜合考慮自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和政策等影響因子的基礎(chǔ)上,以生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)作為因變量(Y),從人口(總?cè)丝赬1)、經(jīng)濟(jì)(人均國(guó)民生產(chǎn)總值X2、城鎮(zhèn)化率X3)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(第三產(chǎn)業(yè)比重X4)、生態(tài)建設(shè)(造林面積X5、污染治理投資額X6)、社會(huì)消費(fèi)(社會(huì)消費(fèi)品零售額X7)、對(duì)外貿(mào)易(進(jìn)口總額X8、出口總額X9、外商直接投資額X10)、能源結(jié)構(gòu)(煤炭占能源消費(fèi)總量X11)、科技進(jìn)步(R&D經(jīng)費(fèi)支出X12、在校大學(xué)生占學(xué)生總數(shù)X13)角度共篩選13項(xiàng)因子作為自變量,應(yīng)用SIMCA-P軟件進(jìn)行PLS回歸分析。各指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源于《甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用轉(zhuǎn)型特征分析

2.1.1土地利用變化時(shí)空格局

基于“三生”空間土地利用分類體系,并以2000年為界將研究時(shí)段分為兩個(gè)時(shí)期,分析研究區(qū)“三生”空間格局和結(jié)構(gòu)演化特征(圖1、表2)。結(jié)果表明：甘肅省生產(chǎn)、生活用地主要集中于河西走廊、隴中和隴東黃土高原并呈持續(xù)擴(kuò)張態(tài)勢(shì),研究期間面積分別增加了1290.53、928.59 km2；生態(tài)用地主要分布于隴南山地、甘南高原、祁連山地和河西走廊以北地帶且整體呈縮減趨勢(shì),38年來(lái)銳減了2219.12 km2。

表2 1980—2018年甘肅省三生用地面積及其變化

圖1 1980—2018年甘肅省三生空間格局

從二級(jí)地類空間分布看,牧草生態(tài)用地、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地和其他生態(tài)用地分布較為廣泛。牧草生態(tài)用地集中分布在甘南高原、祁連山北坡、河西走廊北山及河西走廊綠洲邊緣地區(qū)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地主要位于河西走廊的綠洲區(qū)、隴中和隴東的黃土丘陵區(qū)；其他生態(tài)用地主要分布于河西走廊以北地帶。受自然條件影響,林地和水域生態(tài)用地分布較少,林地生態(tài)用地主要分布于隴南山地和祁連山地；水域生態(tài)用地主要分布于祁連山地高海拔區(qū)域。受社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平制約,城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活用地規(guī)模較小,空間分布同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地具有趨同性。從二級(jí)地類結(jié)構(gòu)變化來(lái)看,1980—2000年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地增長(zhǎng)迅速,凈增加1038.33 km2；牧草、林地和水域生態(tài)用地呈減少趨勢(shì),分別減少551.88、323.95 km2和233.20 km2。2000—2018年其他生態(tài)用地銳減明顯,減少了1714.73 km2；而牧草生態(tài)用地、工礦生產(chǎn)用地、城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活用地增幅明顯,尤其工礦生產(chǎn)用地和城鎮(zhèn)生活用地增長(zhǎng)較快,增幅達(dá)168.59%和84.77%。綜合來(lái)看,甘肅省土地利用結(jié)構(gòu)變化受國(guó)家宏觀政策、區(qū)域開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略和生態(tài)保護(hù)工程等影響顯著。改革開(kāi)放初期在全國(guó)大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的背景下,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地增加明顯；隨著西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施以及生態(tài)文明理念的提出,城鄉(xiāng)生活用地迅速增加,林地和牧草生態(tài)用地逐漸恢復(fù)。

2.1.2土地利用轉(zhuǎn)型模式

為進(jìn)一步探討土地利用功能轉(zhuǎn)型特征,基于“三生”空間二級(jí)地類構(gòu)造轉(zhuǎn)移矩陣(表3、表4)。結(jié)果表明：1980—2000年,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地增加主要來(lái)源于牧草生態(tài)用地、林地生態(tài)用地和其他生態(tài)用地,表明甘肅省在此期間毀林開(kāi)荒現(xiàn)象較為嚴(yán)重,同時(shí)也反映出農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地對(duì)牧草生態(tài)用地的侵占極易發(fā)生。雖牧草生態(tài)用地、林地生態(tài)用地與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地之間存在相互轉(zhuǎn)化,但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向牧草生態(tài)用地、林地生態(tài)用地的轉(zhuǎn)移量明顯不抵對(duì)其侵占量,說(shuō)明甘肅省在實(shí)施退耕還林還草過(guò)程中存在“邊治理、邊發(fā)生”、“已治理、又復(fù)發(fā)”的現(xiàn)象。另外,農(nóng)村和城鎮(zhèn)生活用地的擴(kuò)張主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地。其他土地功能類型間的轉(zhuǎn)化不明顯。2000—2018年,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地主要轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活用地、牧草和林地生態(tài)用地,表明隨著西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施,城市化進(jìn)程加快,城鄉(xiāng)建設(shè)用地的規(guī)模迅速擴(kuò)張；同時(shí)得益于退耕還林還草政策的進(jìn)一步落實(shí),林地和牧草生態(tài)用地持續(xù)減少的態(tài)勢(shì)得到了遏制。其他土地功能類型間的轉(zhuǎn)化不明顯?？傊?土地利用功能轉(zhuǎn)型與區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段密不可分,受自然環(huán)境基底、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特征、政策調(diào)控以及快速城鎮(zhèn)化等因素影響,區(qū)域“三生”用地逐漸由競(jìng)合、沖突走向優(yōu)化重組和協(xié)調(diào)發(fā)展。

表3 1980—2000年甘肅省土地利用轉(zhuǎn)移矩陣/km2

表4 2000—2018年甘肅省土地利用轉(zhuǎn)移矩陣/km2

2.2 土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

2.2.1生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時(shí)序變化特征

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)測(cè)算結(jié)果表明(圖2),甘肅省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)從1980年的0.2661降至2000年的0.2653后升至2018年的0.2682(1985年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)通過(guò)插值得到),生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體變化幅度較小,這是由于區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量同時(shí)發(fā)生著改善和惡化兩種相反趨勢(shì),并在一定程度上相互抵消造成的結(jié)果。為了揭示各功能用地轉(zhuǎn)型對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響,測(cè)算了土地利用轉(zhuǎn)型生態(tài)貢獻(xiàn)率(圖3)。結(jié)果表明,1980—2000年牧草生態(tài)用地轉(zhuǎn)化為林地生態(tài)用地和其他生態(tài)用地轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地,是促使生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的主要因素；與此相反,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地對(duì)牧草生態(tài)用地的擠占以及林地生態(tài)用地的退化是導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的主要原因。2000—2018年土地功能轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響與1980—2000年相比,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地對(duì)牧草生態(tài)用地的占用程度明顯減輕,同時(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)化為林地、牧草生態(tài)用地的貢獻(xiàn)率逐漸上升,表明退耕還林還草的生態(tài)效益逐漸凸顯,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)惡化的態(tài)勢(shì)得到了遏制。此外,由于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快,城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活用地對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的侵占規(guī)模迅速擴(kuò)大,很大程度上掩蓋了退耕還林還草的生態(tài)效應(yīng)。總之,研究區(qū)生產(chǎn)、生活空間的擴(kuò)張和生態(tài)空間的萎縮是導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的主要原因,而生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善主要靠草地、林地等生態(tài)空間的保育來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此,在生態(tài)文明建設(shè)理念和新一輪國(guó)土空間規(guī)劃的引導(dǎo)下,甘肅省應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)國(guó)土空間管控和有序開(kāi)發(fā),進(jìn)一步落實(shí)生態(tài)性退耕還林還草政策,維持和保障區(qū)域生態(tài)安全,實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)同發(fā)展。

圖2 1980—2018年甘肅省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)變化

圖3 影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要用地轉(zhuǎn)型及貢獻(xiàn)率

2.2.2生態(tài)環(huán)境質(zhì)量空間分布特征

借助ArcGIS軟件,基于縣域尺度分別表達(dá)1980、2000、2018年甘肅省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的空間差異,并根據(jù)自然間斷點(diǎn)分級(jí)法分為低、較低、中、較高和高5個(gè)等級(jí)(圖4)。結(jié)果顯示：甘肅省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量空間分異顯著,整體呈“東南高-西北低”的分布格局。低質(zhì)量區(qū)主要位于河西走廊以北地帶,空間上呈明顯的集聚態(tài)勢(shì)；較低質(zhì)量區(qū)主要分布在河西走廊以及隴東、隴中的交界處,空間上呈帶狀分布且與低質(zhì)量區(qū)相鄰；中質(zhì)量區(qū)主要位于隴中和隴東地區(qū),空間上呈“V”字形分布格局；較高質(zhì)量區(qū)和高質(zhì)量區(qū)主要位于祁連山地、甘南高原、隴南山地和隴東東南部等林草資源較為豐富地區(qū)。

圖4 1980—2018年甘肅省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量空間格局

就生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化而言(圖5),1980—2000年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的縣(市、區(qū))占了絕大部分,而生態(tài)環(huán)境改善的縣(市、區(qū))則相對(duì)較少,尤其蘭州市的安寧區(qū)、張掖市的甘州區(qū)、平?jīng)鍪械尼轻紖^(qū)等市轄區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降較為明顯,主要原因是在改革開(kāi)放政策驅(qū)動(dòng)下,城市化進(jìn)程明顯加快,城市建設(shè)用地快速擴(kuò)張導(dǎo)致生態(tài)空間被壓縮,生境破碎,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降明顯；2000—2018年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的縣(市、區(qū))大幅減少,而生態(tài)環(huán)境改善的縣(市、區(qū))則明顯增多,尤其敦煌市、慶城縣、嘉峪關(guān)市轄區(qū)、環(huán)縣和華池縣等縣(市、區(qū))的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善較為明顯,這主要得益于國(guó)家政策性退耕還林還草工程的實(shí)施,生態(tài)治理成效逐漸凸顯,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)惡化的態(tài)勢(shì)得到了扭轉(zhuǎn)?？傮w來(lái)看,1980—2018年甘肅省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量演化呈明顯的空間集聚性,形成了以蘭州市為中心的隴中生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化區(qū)和以嘉峪關(guān)市、慶陽(yáng)市為中心的河西、隴東生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善區(qū)。

圖5 1980—2018年甘肅省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量格局演化

2.3 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量演化的驅(qū)動(dòng)因素

圖6 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)實(shí)際值與預(yù)測(cè)值散點(diǎn)圖

Y=1.067-0.285X1+0.156X2+0.068X3+0.144X4+0.175X5+0.307X6-0.043X7+0.111X8-

0.031X9-0.092X10-0.032X11+0.236X12+0.189X13

(3)

通過(guò)式(3)可知：

(1)生態(tài)建設(shè)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、科技進(jìn)步、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)改善和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境具有明顯的促進(jìn)作用。研究期間,甘肅省加大了水土流失、土地荒漠化、三廢污染的綜合治理,積極開(kāi)展退耕還林還草、小流域綜合治理、“三北”防護(hù)林建設(shè)和城市人居環(huán)境改善等工程,生態(tài)效應(yīng)逐漸凸顯；同時(shí),積極調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),加大科技投入,以科技創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的加速轉(zhuǎn)型,構(gòu)建低碳高效的產(chǎn)業(yè)體系,著力優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),降低煤炭在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重,增加清潔能源的使用,在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。此外,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)整體上促進(jìn)了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善,為進(jìn)一步揭示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量隨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的時(shí)序演化特征,分析了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量演化同經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的擬合曲線(圖7)。結(jié)果顯示,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)隨GDP的增長(zhǎng),存在類似于“U”形演變曲線的拐點(diǎn),表明甘肅省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量隨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)經(jīng)歷了先下降后上升的演化過(guò)程,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的模式得到了改善,社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的持續(xù)性逐漸增強(qiáng)。

圖7 1980—2018年甘肅省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系

(2)對(duì)外貿(mào)易各指標(biāo)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響迥異。其中外商直接投資額和出口總額的增加導(dǎo)致了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的惡化,這是因?yàn)樵谌珖?guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的背景下,甘肅省作為欠發(fā)達(dá)地區(qū),主要以承接?xùn)|中部地區(qū)轉(zhuǎn)移而來(lái)的資源密集型產(chǎn)業(yè),隱含在產(chǎn)業(yè)中的污染導(dǎo)致了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的惡化；同時(shí)甘肅省主要以出口初級(jí)產(chǎn)品為主,產(chǎn)業(yè)鏈短,附加值低,容易造成生態(tài)環(huán)境的破環(huán)。因此,在將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的過(guò)程中,如何引進(jìn)高新技術(shù),形成低碳環(huán)保的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)成為目前產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中亟待解決的問(wèn)題。與此相反,甘肅省主要以進(jìn)口高新技術(shù)產(chǎn)品為主,進(jìn)口總額的增長(zhǎng)利于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善。

(3)人口、社會(huì)消費(fèi)的回歸系數(shù)為負(fù)值,表明隨著人口的增加和消費(fèi)水平的提升,需向自然環(huán)境索取更多的資源和能源才能支撐區(qū)域的發(fā)展,并在消費(fèi)的過(guò)程中產(chǎn)生了大量的污染物,增加了生態(tài)環(huán)境的壓力。

3 討論

改革開(kāi)放以來(lái),國(guó)家戰(zhàn)略重點(diǎn)轉(zhuǎn)移至經(jīng)濟(jì)建設(shè),工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的迅猛發(fā)展驅(qū)動(dòng)土地利用形態(tài)發(fā)生了重大變化,加之粗放的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式和對(duì)土地生態(tài)功能的重視不夠,導(dǎo)致生境質(zhì)量較高的地類大規(guī)模流轉(zhuǎn),這是甘肅省在此期間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的主要原因；隨著“西部大開(kāi)發(fā)”政策的持續(xù)推進(jìn)、“一帶一路”倡議的提出以及“黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展”戰(zhàn)略的實(shí)施,甘肅迎來(lái)了難得的發(fā)展機(jī)遇和政策利好,經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也更加注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和建設(shè),諸如天然林資源保護(hù)、退耕還林還草、“三北”防護(hù)林建設(shè)、“三化”草原治理、重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)保護(hù)修復(fù)等生態(tài)工程的陸續(xù)實(shí)施,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)惡化的態(tài)勢(shì)得到了遏制；未來(lái)甘肅省在注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)的同時(shí),應(yīng)繼續(xù)踐行生態(tài)文明理念,努力構(gòu)建“山、水、林、田、湖、草”有機(jī)結(jié)合的土地利用空間格局,以期實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)同發(fā)展。具體來(lái)說(shuō),首先要優(yōu)先規(guī)劃保護(hù)甘南高原水源涵養(yǎng)區(qū)、隴東黃土高原水土保持區(qū)和祁連山生態(tài)屏障區(qū)的生態(tài)用地,保障區(qū)域生態(tài)安全；其次應(yīng)集約利用生產(chǎn)用地,提高土地資源利用效率,滿足區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求；最后大力推進(jìn)城鄉(xiāng)生活空間人居環(huán)境改善和基礎(chǔ)設(shè)施配套建設(shè),促使甘肅省走上一條生態(tài)良好、生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕的可持續(xù)發(fā)展道路。

4 結(jié)論

本文從“三生”空間視角,基于土地利用現(xiàn)狀遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)定量分析了1980—2018年甘肅省土地利用轉(zhuǎn)型生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的時(shí)空演變特征,并借助偏最小二乘回歸模型揭示了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量演化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。具體結(jié)果如下：(1)甘肅省“三生”空間結(jié)構(gòu)演化和地域分異顯著。生產(chǎn)、生活空間主要分布于河西走廊、隴中和隴東黃土高原且呈擴(kuò)張態(tài)勢(shì),面積分別增加了1290.53、928.59 km2；生態(tài)空間集中分布于隴南山地、甘南高原、祁連山地和河西走廊以北地帶且整體呈縮減態(tài)勢(shì),面積銳減了2219.12 km2；生產(chǎn)、生活空間的增長(zhǎng)源于對(duì)生態(tài)空間的侵占。(2)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善和惡化趨勢(shì)并存,整體上經(jīng)歷了先下降后上升的“U”形演化過(guò)程。其中1980—2000年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的主要因素是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地對(duì)牧草、林地等生態(tài)用地的侵占；2000年以后在退耕還林還草等生態(tài)政策的驅(qū)動(dòng)下,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)惡化的態(tài)勢(shì)得到了遏制。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量空間分異顯著,整體呈“東南高-西北低”的分布格局,形成了以蘭州市為中心的隴中生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化區(qū)和以嘉峪關(guān)市、慶陽(yáng)市為中心的河西、隴東生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善區(qū)。(3)偏最小二乘回歸分析結(jié)果表明生態(tài)建設(shè)、科技進(jìn)步等對(duì)生態(tài)環(huán)境具有明顯的促進(jìn)作用,而人口增加、社會(huì)消費(fèi)水平提升在一定程度上加劇了生態(tài)環(huán)境的壓力,對(duì)外貿(mào)易對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響具有雙面性。