山西省2005-2018年“三生”功能的時空分異特征及其影響因素

康 慶, 郭青霞, 丁 一, 張 揚, 胡 毅， 陳水英

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 山西 太谷 030800; 2.中國冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院,山西 太原 030000; 3.南京大學(xué) 地理與海洋科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京210023)

生態(tài)文明作為國家戰(zhàn)略，是一種新型人地關(guān)系[1]，國土空間作為生態(tài)文明建設(shè)的載體，是人地關(guān)系耦合的整體[2]。隨著中國經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，人地關(guān)系緊張[3]，表現(xiàn)為生產(chǎn)、生活和生態(tài)(簡稱“三生”)空間之間的脅迫和博弈。國土空間規(guī)劃是我國新時期為建設(shè)生態(tài)文明，協(xié)調(diào)區(qū)域人地關(guān)系和優(yōu)化空間秩序的重要內(nèi)容[4]，要求形成“生產(chǎn)空間高效集約、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀”的“三生”空間格局[3]，而“三生”空間實質(zhì)是一種功能空間，因此，識別“三生”功能時空格局特征成為推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和開展國土空間規(guī)劃的重要前提。

科學(xué)認(rèn)知“三生”功能是建設(shè)生態(tài)文明、構(gòu)建空間格局的關(guān)鍵[5]。“三生”功能作為土地利用多功能的一種具體表現(xiàn)形式同樣源自于農(nóng)業(yè)多功能、生態(tài)系統(tǒng)和景觀多功能的探究[6-9]。目前，對于“三生”功能的研究已取得一定的進(jìn)展，研究內(nèi)容涵蓋概念內(nèi)涵界定[10-11]、指標(biāo)體系確定[12]、功能量化識別[13-14]、動態(tài)變化[15]以及功能間關(guān)系探究等[16-18]，但已有研究較多停留在“三生”功能理論分析、劃分類型探討、動態(tài)演化剖析等方面，對“三生”功能時空分異特征及影響因素的探究較少，特別是在影響因素方面，研究多以定性解釋為主，雖然少量學(xué)者基于灰色關(guān)聯(lián)度模型[19]、地理探測器等[15]方法進(jìn)行定量測度，但這些研究忽略了空間關(guān)聯(lián)信息對于功能空間分異的影響。已有研究表明，空間依賴和相互作用是功能空間分異的重要原因，而空間計量模型能夠反映空間信息，更符合區(qū)域?qū)嶋H[20]。研究方法主要有兩種：①基于土地利用現(xiàn)狀，依據(jù)土地的多功能性[21]或功能的主導(dǎo)性[22]進(jìn)行類型上的歸并；②選取指標(biāo)，構(gòu)建“三生”功能評價指標(biāo)體系，對“三生”功能進(jìn)行度量，這種選取典型指標(biāo)構(gòu)建指標(biāo)體系已得到諸多認(rèn)可，成為多數(shù)學(xué)者的共識[15,19-20]。研究尺度多以全國[8]、省[21,23]、市[19]為主，以縣域為評價單元的研究并不多見。此外，在研究結(jié)論上“三生”功能更側(cè)重于時間尺度上的分析而對空間差異化探究較少[24]。山西省作為中國首個全省域、全方位、系統(tǒng)性的資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型綜合配套改革試驗區(qū)，需要明確“三生”功能分異，重新規(guī)劃經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型與生態(tài)保護(hù)格局，重組“三生”發(fā)展秩序。為此，本文以山西省為研究區(qū)域，構(gòu)建縣域“三生”功能評價指標(biāo)體系探討“三生”功能時空分異特征，并采用目前應(yīng)用廣泛的空間計量模型對“三生”功能的影響因素進(jìn)行分析，旨在為山西省生態(tài)文明建設(shè)和國土空間規(guī)劃提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

山西省位于北緯34°34′—40°44′，東經(jīng)110°14′—114°33′，土地總面積1.57×105km2。東緣太行山脈連亙，西至呂梁山脈縱列，中部多為谷地發(fā)育，形成“兩山夾一川”的地形態(tài)勢，地勢東北斜向西南，山地丘陵面積為全省的80.1%，平川、河谷面積為19.9%(圖1)。年均氣溫4.2～14.2 ℃，年均降水468.3 mm，雨熱同期，是典型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，礦產(chǎn)資源特別是煤炭資源豐富，能源采礦業(yè)發(fā)展迅速，工業(yè)化水平較高，帶動城鎮(zhèn)化發(fā)展，但資源環(huán)境代價較大，生態(tài)問題突出。山西省是全國首個省級綜改示范區(qū)，面臨經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型、民生改善、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要任務(wù)，需要加快生態(tài)文明建設(shè)，形成綠色生產(chǎn)生活方式，因此，分析山西省“三生”功能分異、演變過程及影響因素顯得十分必要。

圖1 山西省地形圖

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文所用的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《中國縣域統(tǒng)計年鑒》和《山西省統(tǒng)計年鑒》；土地利用相關(guān)數(shù)據(jù)引用“中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心”山西省1 km×1 km柵格土地利用現(xiàn)狀遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)；PM2.5濃度數(shù)據(jù)來自“加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)大氣成分分析小組”大氣PM2.5遙感反演數(shù)據(jù)(V4.CH.02)；DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云，年均降雨量和氣溫數(shù)據(jù)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)。

為保證研究時間序列的可比性、統(tǒng)計數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和研究單元的整體性[25]，本文按2018年山西省行政區(qū)劃進(jìn)行調(diào)整，整理后共107個研究單元。

2.2 構(gòu)建“三生”功能指標(biāo)體系

“三生”功能是評價土地利用變化的概念和方法，反映區(qū)域土地利用狀態(tài)，表現(xiàn)為土地提供的產(chǎn)品和服務(wù)，“三生”功能間相互依存、不可替代，單一功能的作用依賴于另外兩種功能的配合，一項功能的滯后影響另外兩種功能的發(fā)揮，“三生”功能相互適應(yīng)、彼此配合、共同構(gòu)成一個整體性系統(tǒng)?；趯Α叭惫δ艿睦斫?，本文參考已有研究[14-15,19]，結(jié)合山西省實際選取相應(yīng)的指標(biāo)構(gòu)建“三生”功能評價指標(biāo)體系(表1)。

表1 山西省“三生”功能指標(biāo)體系

生產(chǎn)功能的基本目的是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，山西省是典型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型綜改示范區(qū)，故以糧食單產(chǎn)和農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值比例來表征農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能，以經(jīng)濟(jì)密度、財政貢獻(xiàn)率和固定投資總額來反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展功能。宜居適度是生活功能的目標(biāo)，反映在就業(yè)、承載和保障等具體功能上，由從業(yè)人口密度、建設(shè)用地比例、城鎮(zhèn)化水平、城鄉(xiāng)居民收入情況、每萬人醫(yī)院床位數(shù)等指標(biāo)構(gòu)成。生態(tài)功能涉及生態(tài)維持、環(huán)境凈化和資源供給等具體功能，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值和生物豐度指數(shù)是量化生態(tài)環(huán)境，確定生態(tài)環(huán)境綜合補償，維持生態(tài)平衡的重要指標(biāo)，二者共同反映生態(tài)維持功能；另外基于山西省工業(yè)發(fā)展導(dǎo)向及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，選取PM2.5年均濃度和農(nóng)藥化肥投入強(qiáng)度來表征環(huán)境凈化功能；依據(jù)人均耕地面積、人均水資源來間接反映資源供給功能。

為消除數(shù)據(jù)量綱的影響，以極值法對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。權(quán)重作為指標(biāo)間的重要性分析，是功能測定的關(guān)鍵，本文采用主客觀相結(jié)合的方法確定，目標(biāo)層和因素層運用德爾菲法，指標(biāo)層用熵權(quán)法(表1)。

2.3 “三生”功能值測度

決策層、各目標(biāo)層和因素層的功能值通過線性加權(quán)綜合法進(jìn)行計算，計算方法為：

Fi=∑WjXij

(1)

式中：Fi表示評價單元i的功能值;Wi表示第i項指標(biāo)的權(quán)重;Xij表示i單元第j項指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。根據(jù)計算結(jié)果,結(jié)合已有研究[13,21],以自然斷點法將“三生”功能劃分為高、較高、中等、較低、低水平5個等級。

2.4 “三生”功能動態(tài)變化測算

功能變化動態(tài)度表示不同階段土地功能的相對變化程度，依據(jù)d值的大小、正負(fù)對“三生”功能的變化情況進(jìn)行劃分：d>20%為快速提高；0

(2)

功能標(biāo)準(zhǔn)差(σ)用來測算土地功能值之間的差異，反映功能協(xié)調(diào)性，σ越小，功能協(xié)調(diào)性越高；反之σ越大，功能協(xié)調(diào)性越差，其計算公式為：

(3)

功能變化優(yōu)勢度(s)探究土地利用功能的差異性，s最大值為1，s值越大，土地利用功能變化差異越大，土地利用更傾向于單一，計算公式為：

(4)

式中：s表示優(yōu)勢度; |d|max表示動態(tài)度絕對數(shù)最大值; |d|為動態(tài)度絕對數(shù)之和。

2.5 “三生”功能影響因素

已有研究表明，“三生”功能時空分異受自然和社會經(jīng)濟(jì)因素的影響。本文從自然地理條件、自然資源稟賦和社會經(jīng)濟(jì)因素3個方面選取自變量以解釋“三生”功能時空分異，依據(jù)科學(xué)性、代表性、綜合性以及數(shù)據(jù)可獲得性原則，參考當(dāng)前研究成果[21,24]，結(jié)合山西省實際，確定8個解釋變量(表2)。

表2 山西省“三生”功能解釋變量

在辨識“三生”功能時空分異的影響因素時，考慮到空間因素，本文將空間信息納入傳統(tǒng)回歸模型中，以空間滯后模型(SLM)和空間誤差模型(SEM)來探究“三生”功能影響因素[27]。

空間滯后模型(SLM)主要度量因變量是否受到鄰近區(qū)域因變量的影響，即區(qū)域被解釋變量既受該區(qū)域解釋變量的影響，同樣受相鄰區(qū)域被解釋變量的影響。其計算公式為：

Y=α+ρWY+βX

(5)

式中：W表示區(qū)域空間權(quán)重矩陣;α為常數(shù)項;β為回歸系數(shù);ρ為空間滯后自回歸系數(shù);X為解釋變量。

空間誤差模型(SEM)探討了鄰近區(qū)域的自變量對區(qū)域因變量的影響，即區(qū)域因變量不僅受區(qū)域自變量的影響，也受鄰近區(qū)域相互依賴的隨機(jī)誤差的影響。其計算公式為：

Y=α+βX+λWφ

(6)

式中：φ表示空間自相關(guān)誤差項;λ表示空間誤差項自回歸系數(shù)，度量樣本觀察值的誤差項對被解釋變量的影響程度。

3 結(jié)果與分析

3.1 “三生”功能時空分異特征

3.1.1 “三生”功能分維度時空分異特征 2005—2018年生產(chǎn)功能分布較為穩(wěn)定，功能水平波動變化(圖2)。2005年高和較高水平縣域以點狀形式鑲嵌在晉中、晉南和晉東南區(qū)域，與中等水平縣域呈現(xiàn)中心—外圍的分布形式，外圍中等水平縣域沿河谷盆地集聚，但在晉北為零星分布；較低水平縣域在晉北集聚，在其他區(qū)域則與中等水平縣域交錯分布；低水平縣域多數(shù)分布在呂梁山地區(qū)，107個縣域中低水平縣域占41.12%，生產(chǎn)功能初始值低。2010年高與較高水平縣域分布與2005年相似；中等水平縣域因部分地區(qū)降為較低水平而出現(xiàn)縮減；較低水平縣域增多，表現(xiàn)為在晉北擴(kuò)張，在呂梁山區(qū)出現(xiàn)零星分布。2018年生產(chǎn)功能有所下降，較高水平縣域數(shù)量減少；中等水平縣域同樣減少，大同縣成功轉(zhuǎn)型為旅游城市，中等水平縣域在晉北數(shù)量增多；較低水平縣域在晉北減少而在呂梁山區(qū)增多并出現(xiàn)集聚?？傮w而言，生產(chǎn)功能仍以較低和低水平為主，生產(chǎn)水平亟待提升，這與自然特征有較大的聯(lián)系：多數(shù)縣域分布在山地丘陵區(qū)，生產(chǎn)條件差、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱、基礎(chǔ)設(shè)施不足，缺乏經(jīng)濟(jì)社會拉動點，生產(chǎn)功能弱。

圖2 2005-2018年山西省生產(chǎn)功能時空分異

2005—2018年生活功能提升明顯(圖3)。2005年高和較高水平縣域為部分市轄區(qū)；中等水平縣域點狀分布；低和較低水平縣域交錯集聚，生活功能起始值較低。2010年高和較高水平縣域數(shù)量增加；中等水平縣域同樣增多并沿高和較高水平縣域外圍分布；低和較低水平縣域主要集聚在山地丘陵區(qū)，這些地區(qū)受自然和社會經(jīng)濟(jì)綜合影響，生活條件一般，服務(wù)設(shè)施缺乏，生活功能劣于其他區(qū)域。隨著新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，2018年生活功能呈現(xiàn)出多核心模式：晉中著力推進(jìn)“一主一副一區(qū)多組團(tuán)”規(guī)劃，形成了以太原、榆次為核心的高水平區(qū)和以古交市、太谷縣等為核心的較高水平區(qū)；晉北因著力加強(qiáng)大同省域副中心城市和朔州市域中心城市建設(shè)，形成以大同、朔州為核心的高水平、較高水平集聚區(qū)；同樣，晉南地區(qū)，臨汾作為山西省副中心城市，運城為市域中心城市，形成以臨汾、運城為中心的高水平與較高水平集聚區(qū)；晉東南長治、晉城分別是山西省副中心城市和市域中心城市，形成以長治、晉城為核心的高和較高水平集聚區(qū)。中等水平縣域增多，呈條帶狀集聚。低和較低水平縣域依然位于山區(qū)，但數(shù)量有所下降?？傮w而言，低和較低水平縣域數(shù)大幅度下降而其他水平縣域明顯增加，表明隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，山西省城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，生活功能持續(xù)提升。

2005—2018年生態(tài)功能變化并不明顯格局較為穩(wěn)定(圖4)。2005年高和較高水平縣域沿呂梁山、太岳山和太行山南部呈帶狀分布；中等水平縣域在晉中、晉南、晉東南點狀分布，而在晉北集聚；低和較低水平縣域在晉南沿汾河河谷集聚，在晉東南沿漳河—沁河河谷集聚，集聚區(qū)域多為生產(chǎn)、生活功能較高區(qū)域，源于生產(chǎn)和生活功能對生態(tài)功能的擠壓。2010年隨著生態(tài)功能區(qū)建設(shè)，高和較高水平縣域在原有基礎(chǔ)上出現(xiàn)擴(kuò)展，表現(xiàn)為在太行山脈北部形成條帶狀集聚，在呂梁山區(qū)數(shù)量增多；原中等水平縣域隨功能水平的提高而數(shù)量減少，由大面積集聚變?yōu)閹罘植?；低和較低水平縣域變化不大，仍位于晉南和晉東南地區(qū)。相對于2010年、2018年生態(tài)功能變動較小，主要變動為高和較高水平縣域在太行山脈南北形成連接，晉中和晉東南部分縣域功能水平有所下降。

圖3 2005-2018年山西省生活功能時空分異

圖4 2005-2018年山西省生態(tài)功能時空分異

3.1.2 山西省“三生”綜合功能時空分異特征 “三生”綜合功能是生產(chǎn)、生活和生態(tài)功能的集成，2005—2018年“三生”綜合功能時空分異特征明顯，呈現(xiàn)出“南高北低，中部高東西低”的分布格局(圖5)。2005年高和較高水平縣域零星散布，與中等水平縣域呈中心—外圍的分布格局，晉北無高和較高水平縣域，但存在中等水平縣域的范圍聚集；低和較低水平縣域則在全省出現(xiàn)大規(guī)模集聚，但集聚原因不同：晉北及呂梁山區(qū)是受生產(chǎn)和生活功能低的影響，而晉南則因生態(tài)功能較差而與生產(chǎn)和生活功能不相匹配。2010年隨工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，高和較高水平縣域數(shù)量增多，其外圍中等水平縣域同樣增多；低和較低水平縣域數(shù)量減少，交錯分布于山西省各地。2018年高和較高水平縣域進(jìn)一步擴(kuò)展，出現(xiàn)條帶狀集聚；中等水平縣域環(huán)繞高和較高水平區(qū)在全省連接成片；較低水平縣域多位于呂梁山區(qū)和五臺山區(qū)，主要受自然條件影響，生產(chǎn)、生活功能較差，進(jìn)而綜合功能較低；大寧縣是唯一的低水平縣域，其生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能均不突出?？傮w而言，“三生”綜合功能提升明顯，但提升原因并不相同，需要結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H，因地制宜，提升生產(chǎn)功能，滿足生活功能，維護(hù)生態(tài)功能，以促進(jìn)“三生”功能平衡協(xié)調(diào)發(fā)展。

圖5 2005-2018年山西省“三生”綜合功能時空分異

3.2 山西省“三生”功能動態(tài)變化分析

為了解山西省生產(chǎn)、生活、生態(tài)以及“三生”綜合功能的相對變化程度及協(xié)調(diào)性情況，分別通過公式(2)—(4)計算2005—2010，2010—2018年山西省“三生”功能動態(tài)度、標(biāo)準(zhǔn)差和優(yōu)勢度，結(jié)果如表3所示。

表3 2005-2018年山西省縣域生產(chǎn)、生活、生態(tài)和“三生”綜合功能動態(tài)度數(shù)量變化

山西省“三生”功能相對變化程度較小，總體處于緩慢退化/緩慢提高階段，“三生”功能有待進(jìn)一步改善(表3)。2005—2010年生產(chǎn)功能緩慢退化與緩慢提升并存，但綜合而言生產(chǎn)功能略微提升，2010—2018年緩慢退化縣域占比擴(kuò)大，緩慢提升和快速提升的縣域占比均有下降，生產(chǎn)功能總體出現(xiàn)下降。2005—2010年生活功能處于提升階段，部分為緩慢提升，多數(shù)為快速提升，到2018年絕大多數(shù)縣域處于快速提升階段，表明隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，生活功能持續(xù)提升。2005—2010年生態(tài)功能同樣為緩慢退化與緩慢提升共存，但有超過半數(shù)的縣域為緩慢提升，2010—2018年，59%的縣域生態(tài)功能為緩慢退化，故而生態(tài)功能先提升后降低波動變化，但變動幅度不大。2005—2018年70%以上的縣域“三生”綜合功能呈現(xiàn)出緩慢提升的趨勢，表明山西省“三生”功能水平提升，土地利用多功能性活躍度增強(qiáng)。

如圖6和表4所示，山西省“三生”綜合功能協(xié)調(diào)性持續(xù)提高。2005年“三生”功能標(biāo)準(zhǔn)差折線總體上高于2010年標(biāo)準(zhǔn)差折線(圖6)，此外其“三生”功能標(biāo)準(zhǔn)差全距和均值都高于2010年，功能標(biāo)準(zhǔn)差趨小(表4)，表明山西省“三生”功能的協(xié)調(diào)性增強(qiáng)；同樣2018年功能標(biāo)準(zhǔn)差折線總體低于2010年，其全距和均值低于2010年，表明到2018年山西省“三生”功能協(xié)調(diào)性進(jìn)一步提升。

注：圖中縣域序號0為太原市轄區(qū)，10為渾源縣，20為平順縣，30為陽城縣，40為榆社縣，50為運城市轄區(qū)，60為芮城縣，70為神池縣，80為襄汾縣，90為蒲縣，100為石樓縣，未標(biāo)注的序號為其他縣域。

表4 2005-2018年山西省“三生”功能標(biāo)準(zhǔn)差變化情況

山西省“三生”功能單一化程度較高。2005—2010年生產(chǎn)、生活和生態(tài)功能動態(tài)度均值為2.14%，26.53%，7.56%，其中變化最大的是生活功能，功能變化優(yōu)勢度為0.73，表明期間土地利用以生活功能為主；2010—2018年，功能變化最大的仍為生活功能，生產(chǎn)、生活和生態(tài)功能動態(tài)度均值為-2.15%，47.56%，-2.14%，相對于之前，生產(chǎn)功能下降了4.29%、生態(tài)功能下降了9.7%，而生活功能上升了21.03%，功能優(yōu)勢度為0.91，表明期間土地利用仍以生活功能為主，而且利用程度提高。上述研究表明，山西省生活功能提升明顯，但生產(chǎn)功能亟待提高，生態(tài)功能有待維護(hù)，需要通過經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型發(fā)展，逐步由單一生活功能為主轉(zhuǎn)向“三生”協(xié)調(diào)平衡發(fā)展。

3.3 山西省“三生”功能空間分異影響因素

3.3.1 空間自相關(guān)檢驗與模型選擇 空間計量學(xué)理論認(rèn)為，在原有樣本觀測值獨立假設(shè)的基礎(chǔ)上，要綜合考慮區(qū)域位置及空間交互作用的相關(guān)關(guān)系[30]，需要先對被解釋變量進(jìn)行空間相關(guān)性檢驗。本文以2005，2010，2018年“三生”綜合功能為被解釋變量，其Moran’sI指數(shù)為0.252 7，0.202 4，0.237 8，表明“三生”功能存在空間自相關(guān)，可以運用空間計量模型測度影響因素。運用Geoda軟件，進(jìn)行最小二乘法診斷，由表5可知，空間誤差模型的LM和R-LM均通過了0.1水平的檢驗，因此選用空間誤差模型分析影響因素。

3.3.2 空間計量模型結(jié)果與分析 表6表明，山西省“三生”綜合功能水平與自然地理條件、自然資源稟賦、社會經(jīng)濟(jì)因素等方面均有顯著關(guān)系。

山西省“三生”功能水平受制于自然地理條件。由表6可知，地形起伏度、降水和氣溫與“三生”功能呈負(fù)向作用，其中地形起伏度負(fù)向作用最大，系數(shù)由2005年的-0.042 0上升為2018年的-0.064 4，負(fù)向作用明顯，這反映了區(qū)域宏觀地理條件，山西省20%的平原河谷區(qū)域自然和社會經(jīng)濟(jì)條件較好，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好，生產(chǎn)和生活活動頻繁，土地利用復(fù)雜，“三生”功能較高；80%的山地丘陵區(qū)域受自然條件限制，生態(tài)本底值高而生產(chǎn)、生活水平薄弱，土地利用較為單一，隨著人口向平原河谷集中，這種負(fù)向作用更為明顯。氣溫與降水共同影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而影響“三生”功能，對“三生”功能影響較弱。除2005年降水量均值高于500 mm外，其余年份相對較低的降水量與“三生”功能為負(fù)向作用，山西省耕地旱地多而水澆地少，降水量較少影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但這種負(fù)向作用隨著高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田及水利設(shè)施的建設(shè)而呈現(xiàn)出弱化趨勢。氣溫同樣為負(fù)向作用，源于山西省地處高原，區(qū)域積溫較低而影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

自然資源稟賦是影響山西省“三生”功能的重要因素，土地墾殖率和森林覆蓋率均為正向效應(yīng)，是“三生”功能的基礎(chǔ)和保障。2010年、2018年土地墾殖率系數(shù)分別為0.062 3，0.061 8，出現(xiàn)略微下降，土地墾殖率直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能和資源供給功能，隨著建設(shè)用地對耕地的擠占以及政策性退耕，耕地面積減少，正向效應(yīng)降低，生產(chǎn)功能下降。森林覆蓋率系數(shù)逐年上升，反映了生態(tài)文明建設(shè)背景下，生態(tài)功能有所改善，進(jìn)而保障生產(chǎn)和生活功能。

表5 2005-2018年山西省“三生”功能空間依賴性診斷

表6 2005-2018年山西省“三生”功能空間誤差模型估計結(jié)果

社會經(jīng)濟(jì)因素是山西省“三生”功能的主要驅(qū)動力。由表6可知，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為負(fù)向作用，地均固定資產(chǎn)投資和人均社會消費品額均為正向作用，受國家戰(zhàn)略布局和產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)，山西能礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，各縣域以礦產(chǎn)資源優(yōu)劣而構(gòu)建產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，致使產(chǎn)業(yè)畸形發(fā)展，直接影響生產(chǎn)功能，進(jìn)而對“三生”功能產(chǎn)生負(fù)向效用，隨著山西省經(jīng)改綜合示范區(qū)的確立，經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化升級，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)出現(xiàn)下降，“三生”功能有所改善。近年來山西省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展較為緩慢，對社會投資的依賴度高，固定資產(chǎn)投資成為推動發(fā)展的重要力量，對“三生”功能特別是生產(chǎn)功能有一定的促進(jìn)作用，故而地均固定資產(chǎn)投資系數(shù)較高，2005—2018年該系數(shù)先上升后下降波動變化，受固定資產(chǎn)投資的推動作用影響，生產(chǎn)功能也呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。人均消費與“三生”功能之間的空間耦合較高，消費水平高的區(qū)域，“三生”功能水平較高。2005—2018年人均社會消費品額系數(shù)為先上升后下降的變化趨勢，同樣與生產(chǎn)功能變化趨同，這源于消費對生產(chǎn)的引導(dǎo)作用，此外該系數(shù)總體有了較大的提升，反映為生活功能的提升。

4 討論與結(jié)論

4.1 結(jié) 論

本文通過對山西省 “三生”功能進(jìn)行量化識別，探究其時空動態(tài)演變及影響因素得到以下結(jié)論。

(1) 山西省“三生”功能空間分異特征明顯。2005—2018年山西省生產(chǎn)、生活功能的空間演變特征相似，高水平、較高水平及中等水平縣域沿河谷地帶集聚，形成中心—外圍的分布格局，低和較低水平縣域多數(shù)向山地丘陵區(qū)集中。生態(tài)功能的空間格局較為穩(wěn)定，空間分布特征與生產(chǎn)、生活功能對立，高和較高水平縣域沿呂梁山脈、太行山脈、太岳山脈集聚，而低和較低水平縣域多數(shù)為生產(chǎn)、生活功能高值區(qū)，呈現(xiàn)出“東西高中部低”的分布格局。“三生”綜合功能水平整體為“南高北低，中部高東西低”的空間格局，2005—2018年“三生”綜合功能水平提升明顯，除表現(xiàn)為高和較高水平縣域的擴(kuò)張并集聚分布外，還表現(xiàn)為多數(shù)縣域從低和較低水平提升至中等水平。

(2) 2005—2018年山西省生產(chǎn)和生態(tài)功能演變態(tài)勢呈波動變化，從以緩慢提升為主、緩慢退化為次變?yōu)橐跃徛嘶癁橹?、緩慢提升為次，兩者功能呈現(xiàn)出先上升后略微下降的演變趨勢。生活功能提升明顯，處于快速提升階段，而“三生”綜合功能為緩慢提升態(tài)勢。從協(xié)調(diào)性方面來看，“三生”功能協(xié)調(diào)性逐年提升，但“三生”功能單一化程度較高，土地利用以生活功能為主，仍待“三生”平衡協(xié)調(diào)發(fā)展。

(3) 山西省“三生”功能影響因素趨于多元，主要體現(xiàn)在自然地理條件、自然資源稟賦及社會經(jīng)濟(jì)因素等方面，影響作用正負(fù)明顯、主次鮮明?！叭惫δ苁苤朴谧匀坏乩項l件，呈出負(fù)向作用；自然資源稟賦是“三生”功能的基礎(chǔ)和保障，是其重要影響因素，表現(xiàn)為正向效應(yīng)；社會經(jīng)濟(jì)因素則是“三生”功能的主要驅(qū)動力，“三生”功能會隨社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展變化而不斷進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。

4.2 討 論

研究表明山西省生產(chǎn)和生態(tài)功能波動變化，生活功能持續(xù)提升，與區(qū)域城鎮(zhèn)化進(jìn)程吻合，但與其他省域如湖南省[23]、江蘇省[31]的研究結(jié)果存在差異：湖南省已逐漸形成了成熟的產(chǎn)業(yè)模式和城市發(fā)展模式，生產(chǎn)和生活功能持續(xù)提高，只需重視對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)；江蘇省先天條件優(yōu)越，城市化水平高，生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展與生態(tài)不斷改善對已飽和的生活空間形成擠壓，其需要的是滿足高質(zhì)量生活水平的需求。相比之下，山西省需要隨社會經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展蹚出一條適合自身的提升模式和發(fā)展路徑，為此本文根據(jù)山西省“三生”功能時空分異特征及影響因素，結(jié)合山西省土地利用實際提出以下建議。

(1) 河谷平原區(qū)縣域在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中，要合理調(diào)整功能演化方向，轉(zhuǎn)變只追求生產(chǎn)和生活功能的導(dǎo)向，進(jìn)行社會經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，加大生態(tài)文明建設(shè)，推進(jìn)綠色生產(chǎn)生活；

(2) 山地丘陵區(qū)縣域多為山西省生態(tài)功能區(qū)，其經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展要與當(dāng)?shù)氐匦巍夂虻壬鷳B(tài)條件相適應(yīng)，在提升生產(chǎn)和生活功能的同時加強(qiáng)對生態(tài)功能的保護(hù)，重點發(fā)揮生態(tài)本底功能；

(3) 山西省“三生”綜合功能提升中，需要分析“三生”功能關(guān)系，明確“短板”功能，厘清功能提升順序，推動“三生”功能協(xié)調(diào)平衡發(fā)展。

本文通過分析山西省“三生”功能時空分異特征及影響因素，為合理進(jìn)行土地利用、科學(xué)編制國土空間規(guī)劃提供了依據(jù)，但由于數(shù)據(jù)收集和量化方法的局限，指標(biāo)間復(fù)雜關(guān)系有待考量。此外，“三生”功能間協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系也需進(jìn)一步探究。