“三區(qū)”視角下濱湖縣國土空間用途管制格局耦合協(xié)調(diào)性與機制分析

鄒漢邦，陳文波，黃細華，屠代豪，袁 剛，陳端怡

（1.江西農(nóng)業(yè)大學 國土資源與環(huán)境學院，江西 南昌 330045；2.江西農(nóng)業(yè)大學 南昌市景觀與環(huán)境重點實驗室，江西南昌 330045；3.江西省湖口縣自然資源局，江西 湖口 332500）

【研究意義】縣域空間是城鄉(xiāng)資源與發(fā)展要素統(tǒng)籌最基礎的空間單元，也是城鄉(xiāng)空間治理面臨矛盾最集中的獨立單元，空間發(fā)展與約束導致的用途沖突或重疊現(xiàn)象非常突出?？h域這一行政層級已有2 000 多年的發(fā)展歷史，覆蓋著我國88%的國土面積，至今仍是我國的基本行政單元和最大生態(tài)本底，故縣域?qū)ξ覈l(fā)展機制有著極強的適應性[1-2]。國土空間是國家政治、經(jīng)濟、文化活動的主要場所，也是區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的重要載體，更是人類生存發(fā)展的美好家園[3]。改革開放以來，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速推進給我國國土空間格局帶來了前所未有的影響和沖擊，在縣域表現(xiàn)尤為明顯，城鄉(xiāng)建設用地不斷擴張，農(nóng)業(yè)和生態(tài)空間受到擠壓，導致環(huán)境污染嚴重，生態(tài)系統(tǒng)退化，城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)空間矛盾加劇，國土空間可持續(xù)發(fā)展面臨嚴峻挑戰(zhàn)和危機[4-7]。為此，需要構建統(tǒng)一的空間規(guī)劃體系，謀劃全局統(tǒng)籌的國土空間格局并實施統(tǒng)一的用途管制[8-9]。在新時代國土空間統(tǒng)籌發(fā)展的大背景下，進行縣域國土空間用途管制格局研究，協(xié)調(diào)好城鎮(zhèn)建設、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)保護三者的關系，對于促進國土空間各要素的有效配置非常必要。結合地方實際，開展國土空間用途管制工作，指導縣級國土空間規(guī)劃，是縣域可持續(xù)發(fā)展的基礎性工作[10]?！厩叭搜芯窟M展】我國學者對國土空間用途管制格局的研究目前主要集中在“三生”空間（生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間）及“三區(qū)三線”（城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間、生態(tài)空間為“三區(qū)”；城鎮(zhèn)開發(fā)邊界、永久基本農(nóng)田紅線、生態(tài)保護紅線為“三線”）。如部分學者從空間資源配置[11-15]、空間功能優(yōu)化[16]、“三生”空間理論體系建設[17]等多方面入手，對“三生”空間的劃定及優(yōu)化進行研究。部分學者提出將土地用途管制嵌入“三區(qū)三線”，建立三級管控體系以建立健全國土空間用途管制體系[18]等。研究表明，“三區(qū)”劃定是國土空間用途管制的重要組成部分。“三區(qū)”依據(jù)主導功能定位，在空間位置上互不交疊且覆蓋全域，但三類空間范圍內(nèi)依然能存在其他功能[19]，是“剛性”與“彈性”、“管制”與“功能”相結合的復合系統(tǒng)[20]?！叭齾^(qū)”復合系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)性及其機制對空間用途管制格局有深遠影響，是當前國土空間研究的熱點問題[21-23]?！颈狙芯壳腥朦c】將城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間、生態(tài)空間3 個子系統(tǒng)看作一個復合系統(tǒng)，研究其耦合協(xié)調(diào)性及機制，對國土空間的優(yōu)化與可持續(xù)利用具有重要意義?！緮M解決的關鍵問題】研究區(qū)湖口縣處于長江沿岸，且濱臨鄱陽湖，生態(tài)敏感性高，同時又是江西省經(jīng)濟強縣，保護與發(fā)展的矛盾十分突出。堅持習近平總書記對長江經(jīng)濟帶提出“不搞大開發(fā)，共抓大保護”發(fā)展理念[24]，以湖口縣作為研究區(qū)域進行國土空間用途管制格局耦合協(xié)調(diào)性研究，具有典型性與代表性，能為其他相似地區(qū)的國土空間優(yōu)化與可持續(xù)利用提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

湖口縣地處29°30′～29°51′N，116°8′～116°25′E，隸屬江西省九江市，位于江西省北部、九江市東部、長江中下游南岸、鄱陽湖北畔，贛皖鄂3 省交界處。全縣轄6 鄉(xiāng)6 鎮(zhèn)（圖1）。湖口縣山地面積占22.01%，水域面積占28.2%，自然資源豐富。作為國家重點開發(fā)區(qū)——鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)的一員，湖口縣近年來經(jīng)濟發(fā)展迅速，近年來地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）的增長速度一直保持在10%以上。2019年，達到了158.58億元，比上年增長11%。生態(tài)保護紅線面積114.54 km2，占國土空間總面積的17.00%，永久基本農(nóng)田面積253.62 km2，占比37.65%。隨著國土空間開發(fā)與利用的力度的加大，人地矛盾日益凸顯，生態(tài)環(huán)境問題也在不斷加劇。如何協(xié)調(diào)城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間及生態(tài)空間布局，優(yōu)化國土空間用途管制格局，成為湖口縣可持續(xù)發(fā)展亟待解決的一大難題。

圖1 湖口縣位置示意圖Fig.1 Location map of Hukou County

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所需矢量數(shù)據(jù)來源于湖口縣第3 次國土空間調(diào)查數(shù)據(jù)庫，湖口縣土地利用總體規(guī)劃（2016—2020）等，遙感數(shù)據(jù)（ETM+，2019 年）其他相關環(huán)境數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于湖口縣“十三五”環(huán)境保護規(guī)劃、湖口縣統(tǒng)計年鑒，以及課題組的實地調(diào)查數(shù)據(jù)。

2 研究思路與方法

本文總體研究思路為：首先，以湖口縣縣域為范圍建立30×30 格網(wǎng)（與遙感數(shù)據(jù)分辨率一致），建立國土空間用途管制評價指標體系，計算各格網(wǎng)城鎮(zhèn)適宜性、農(nóng)業(yè)適宜性、生態(tài)適宜性，根據(jù)分值確定格網(wǎng)管制屬性，識別湖口縣國土空間用途管制格局；其次通過構建耦合協(xié)調(diào)模型，研究城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)及生態(tài)3類空間的耦合協(xié)調(diào)度；最后運用結構方程模型進行路徑分析，揭示湖口縣整體國土空間用途管制的內(nèi)在耦合機制，提出國土空間與用途管制的優(yōu)化建議。

2.1 國土空間用途管制格局識別

使X1，X2，…，Xn，表示區(qū)域城鎮(zhèn)適宜性的m個指標；使Y1，Y2，…，Ym，表示區(qū)域農(nóng)業(yè)適宜性的n個指標；使Z1，Z2，…，Zn，表示區(qū)域生態(tài)適宜性的i個指標，構建適宜性評價函數(shù)：

其中，F(xiàn)（X）為城鎮(zhèn)適宜性評價函數(shù)，G（Y）為農(nóng)業(yè)適宜性函數(shù)，H（Z）為生態(tài)適宜性函數(shù)，wj為各項指標權重，Xj、Yj、Zj為各指標分值。得到各評價單元3類空間的適宜性得分。根據(jù)主導性分值，確定評價單元的空間用途管制類型。

2.2 國土空間用途管制格局協(xié)調(diào)現(xiàn)狀分析

為清晰判讀湖口縣國土空間用途管制格局協(xié)調(diào)現(xiàn)狀，引入耦合協(xié)調(diào)度模型，公式如下：

其中，F(xiàn)（X），G（Y），H（Z）分別為城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間、生態(tài)空間的綜合評價得分，C為國土空間用途管制區(qū)之間的耦合度，取值范圍為[0，1]，其值越大，說明國土空間用途管制區(qū)之間的相互作用，相互影響的能力越強。T表示2個子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)指數(shù)，a，b，c為待定系數(shù)，需滿足a+b+c=1。以往研究[25]多將待定系數(shù)設為等值，但由于湖口縣濱湖臨江的特殊地理位置，生態(tài)敏感性高，綜合各項因素后確定生態(tài)空間的待定系數(shù)c為0.4，城鎮(zhèn)空間及農(nóng)業(yè)空間的待定系數(shù)a，b為0.3。D表示城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間、生態(tài)空間這3個子系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)度。沿用前人研究結果[26]，將耦合協(xié)調(diào)度分為9 等，來體現(xiàn)耦合協(xié)調(diào)度所處的階段（表1）。

表1 耦合協(xié)調(diào)度等級劃分類型Tab.1 Rank of coupling coordination degree

2.3 國土空間用途管制格局耦合機制分析

耦合協(xié)調(diào)度評價只體現(xiàn)國土空間用途管制區(qū)3個子系統(tǒng)之間數(shù)值上的關系，不能精準剖析3個子系統(tǒng)之間的耦合強度并對其進行統(tǒng)計檢驗[27]。為深入揭示國土空間用途管制格局的內(nèi)在耦合機制，引入結構方程模型。結構方程模型是一種統(tǒng)計方法，其原理是應用線性方程系統(tǒng)表示觀測變量（可直接觀測的要素）和潛在變量（不可直接觀測的要素）、以及潛在變量之間的關系[28]。結構方程模型分為測量模型和結構模型，其中，測量模型體現(xiàn)潛在變量如何被觀測變量所測量；結構模型則用來描述潛在變量之間的因果關系。本研究采用結構模型，根據(jù)指標屬性，將國土空間用途管制格局合理劃分為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性、城鎮(zhèn)發(fā)展通達性、生態(tài)保護迫切性3個潛變量，構建模型：

其中，η為內(nèi)生潛變量，ξ為外生潛變量，B為內(nèi)生潛變量之間的關系，Γ為外生潛變量對內(nèi)生潛變量的影響，φ為結構方程的殘差項[29]。

3 結果與分析

3.1 國土空間用途管制格局識別

遵循系統(tǒng)性、可操作性、代表性原則，考慮湖口縣作為濱湖地區(qū)的特殊地理位置及數(shù)據(jù)的可獲取性及指標的相對穩(wěn)定性，結合國土空間用途管制格局的內(nèi)在特性，構建國土空間用途管制評價指標體系（表2），并將指標劃分為4個等級。邀請農(nóng)業(yè)、土地、地理、生態(tài)等學科領域?qū)＜?人進行因素重要性比較，運用層次分析法（AHP）得到權重。計算組合一致性比例分別為0.015 3、0.001 9、0.000 1，均通過檢驗（小于0.1）。

表2 國土空間用途管制適宜性評價指標體系Tab.2 Suitability evaluation indices and weight of spacecontrol

（1）城鎮(zhèn)空間適宜性影響因素：選取土地利用類型、城鎮(zhèn)人口密度、距主要道路距離、距火車站距離、坡度、地均GDP 6項指標。土地利用類型是不同用途空間屬性的最直觀體現(xiàn)；城鎮(zhèn)人口密度對城鎮(zhèn)空間發(fā)展有顯著正影響；距主要道路距離及距火車站距離為交通特征，交通能夠帶來區(qū)位優(yōu)勢的顯著增強，使得土地資源能夠得到高效率的開發(fā)[30]，適合城鎮(zhèn)發(fā)展；GDP 能最直觀體現(xiàn)出地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平，地均GDP越高，城鎮(zhèn)空間適宜性越高。

（2）農(nóng)業(yè)空間適宜性影響因素：選取土地利用類型、是否為永久基本農(nóng)田、農(nóng)業(yè)人口密度、土壤類型、坡度及高程六項指標。永久基本農(nóng)田是國家糧食安全的底線，是農(nóng)業(yè)的重中之重；農(nóng)業(yè)人口是農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的基礎，故農(nóng)業(yè)人口密度對農(nóng)業(yè)空間有積極影響；土壤條件是作物生長的根本，是影響農(nóng)業(yè)空間質(zhì)量的重要因素；坡度及高程是地形的重點要素，是識別國土空間用途管制格局的關鍵。

（3）生態(tài)空間適宜性影響因素：選取土地利用類型、歸一化植被指數(shù)（NDVI）、距自然水域距離、是否生態(tài)紅線內(nèi)、坡度及高程6項指標。NDVI是檢驗植物生長狀態(tài)及植被覆蓋度的重要參數(shù)；自然水域是重要的生態(tài)資源，與其距離遠近決定生態(tài)保護的迫切程度；生態(tài)紅線是生態(tài)環(huán)境安全的生命線，對生態(tài)功能保障及自然資源質(zhì)量安全起決定性的保護作用。

根據(jù)指標體系，得到各單元的適宜性得分（圖2），以表3 為例，依據(jù)主導分值，確定單元空間管制類型。最終識別湖口縣國土空間用途管制格局（圖3）。

圖3 湖口縣國土空間用途管制格局識別結果Fig.3 The identification result of space control pattern in Hukou County

表3 部分單元國土空間用途管制格局識別過程Tab.3 The identification process of space control pattern of some units

從整體上看，湖口縣農(nóng)業(yè)空間比重最大，面積占比為47.94%；生態(tài)空間次之，占比為39.53%；城鎮(zhèn)空間最小，為12.53%；從空間格局來看，城鎮(zhèn)空間主要集中分布在西北部，農(nóng)業(yè)空間多分布于中南部，生態(tài)空間則以長江-鄱陽湖流域及東部山林區(qū)為主。管制空間的識別結果，與湖口縣國土空間利用現(xiàn)狀是基本吻合的。

3.2 國土空間用途管制格局協(xié)調(diào)現(xiàn)狀分析

根據(jù)模型運算得出各評價單元耦合協(xié)調(diào)度得分，并根據(jù)表1，確定協(xié)調(diào)所處階段。湖口縣國土空間用途管制格局的耦合協(xié)調(diào)度及所處階段見圖4。

由圖4（左）可明顯看出，湖口縣國土空間用途管制的耦合協(xié)調(diào)度總體呈“西北高，東南低”的格局，總體而言協(xié)調(diào)性較好，沒有出現(xiàn)勉強協(xié)調(diào)與失調(diào)狀態(tài)。按程度可分為初級協(xié)調(diào)、中級協(xié)調(diào)及良好協(xié)調(diào)3 類。從用途管制格局與耦合協(xié)調(diào)程度疊加分析（圖4 右）可以看出，以雙鐘鎮(zhèn)為中心的部分地區(qū)達到了良好協(xié)調(diào)，面積占比14.99%，為湖口縣耦合協(xié)調(diào)度最高水平。其余大部分地區(qū)以中級協(xié)調(diào)為主，面積占比84.17%，初級協(xié)調(diào)地區(qū)零星分布，面積占比僅為0.84%。雙鐘鎮(zhèn)為湖口鎮(zhèn)經(jīng)濟與行政中心，且地理位置直接毗鄰鄱陽湖，又有著名的石鐘山國家級風景區(qū)，受到關注度最高，社會經(jīng)濟發(fā)展狀況，生態(tài)環(huán)境保護狀況也最佳，故耦合協(xié)調(diào)度方面有明顯的向好趨勢。其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)，由于自身發(fā)展狀況及政策傾斜等方面的限制，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的力度還有待提高。根據(jù)表4進一步分析可得，初級協(xié)調(diào)區(qū)域以城鎮(zhèn)空間為主，中級協(xié)調(diào)及良好協(xié)調(diào)區(qū)域主要以農(nóng)業(yè)空間為主，湖口縣城鎮(zhèn)空間協(xié)調(diào)程度低于農(nóng)業(yè)空間及生態(tài)空間。

圖4 湖圖4 口縣國土空間用途管制格局耦合協(xié)調(diào)程度Fig.4 The coupling coordination level of space control pattern in Hukou County

表4 各管制類型在不同耦合協(xié)調(diào)程度中面積占比Tab.4 The area proportion of each control type in different levels of coupling coordination %

3.3 國土空間用途管制格局耦合機制分析

以國土空間用途管制適宜性評價分值為基礎，選擇指標體系（表1）能較好反應農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性、城鎮(zhèn)發(fā)展通達性、生態(tài)保護迫切性的指標變量，將選取變量構建多組測量模型，再根據(jù)各組測量模型的回歸結果及卡方值，最終選取9項指標（表5）。

表5 結構方程模型選取的指標變量Tab.5 The index variables selected by the structural equation model

首先進行驗證性因素分析，考察湖口縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性、城鎮(zhèn)發(fā)展通達性、生態(tài)保護迫切性三者的關聯(lián)程度（即耦合強度），模型卡方值為2.237，較為理想，路徑見圖5。表6表明：3組耦合關系CR 值均大于0.7，P值均小于0.05，可確認3組耦合關系均呈顯著相關，由此可知湖口縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)發(fā)展、生態(tài)保護之間具有較強的耦合關系。故可采用結構方程模型中探索性因素分析，探索這3個潛變量之間的路徑關系，以明確三者之間的耦合機制。

表6 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性、城鎮(zhèn)發(fā)展通達性、生態(tài)保護迫切性關聯(lián)程度檢驗Tab.6 The test of the relevance degree of suitability of agricultural production，accessibility of urban development and urgency of ecological protection

圖5 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性、城鎮(zhèn)發(fā)展通達性、生態(tài)保護迫切性的關聯(lián)程度路徑圖Fig.5 The relevance degree path chart of suitability of agricultural production，accessibility of urban development and urgency of ecological protection

城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)空間三者間存在對立統(tǒng)一關系。一方面，城鎮(zhèn)開發(fā)、工業(yè)化推進都需要消耗大量森林資源、水資源、礦產(chǎn)資源等資源。在資源開發(fā)利用中難免對生態(tài)環(huán)境造成一定破壞；另一方面，城鎮(zhèn)發(fā)展帶來的經(jīng)濟效益，能有效推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，帶動農(nóng)村生活發(fā)展，并反哺生態(tài)保護。據(jù)此，可假設路徑分析方程，反映城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)空間的耦合機制：

其中，城鎮(zhèn)發(fā)展通達性為外生潛在變量；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性為中介變量，同時也是內(nèi)生潛在變量；生態(tài)保護迫切性為內(nèi)生潛在變量。結構方程模型標準化回歸結果如圖6 所示，模型CR 絕對值均大于0.7，P 值均小于0.05（表7所示），通過檢驗。

表7 路徑分析方程回歸結果Tab.7 The regression result of the path analysis equation

圖6 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性、城鎮(zhèn)發(fā)展通達性、生態(tài)保護迫切性的耦合機制Fig.6 The coupling mechanism of suitability of agricultural production，accessibility of urban development and urgency of ecological protection

標準化回歸結果可表示為：

由此可知，湖口縣城鎮(zhèn)發(fā)展通達性對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性的直接效果為0.963。同時，作為中介變量，城鎮(zhèn)發(fā)展通達性通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性對生態(tài)保護迫切性的間接影響效果為1.108（即0.963×1.151）。說明湖口縣城鎮(zhèn)發(fā)展有利于農(nóng)業(yè)空間質(zhì)量提升。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性對生態(tài)保護迫切性的直接效果為1.151，說明農(nóng)業(yè)空間質(zhì)量對生態(tài)空間質(zhì)量也有明顯的促進作用，農(nóng)業(yè)農(nóng)村的良好發(fā)展，可以對生態(tài)保護起到強有力的支撐作用。農(nóng)業(yè)發(fā)展適宜性對生態(tài)保護迫切性的正向影響效果要大于城鎮(zhèn)發(fā)展通達性對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應性，說明農(nóng)業(yè)空間與生態(tài)空間的耦合協(xié)調(diào)效果好于城鎮(zhèn)空間與農(nóng)業(yè)空間。但城鎮(zhèn)發(fā)展通達性對生態(tài)保護迫切性的直接效果為-0.162，說明湖口縣城鎮(zhèn)發(fā)展通達性對生態(tài)保護迫切性仍起一定的負面作用，城鎮(zhèn)空間質(zhì)量的提升并未直接推動全縣生態(tài)環(huán)境的改善，兩者發(fā)展的協(xié)調(diào)性有待于進一步提高。

4 結果與討論

本文以江西保護與發(fā)展存在較大矛盾的湖口縣為研究對象，引入耦合協(xié)調(diào)模型及結構方程模型，對其國土空間開發(fā)與保護的耦合協(xié)調(diào)性與耦合機制進行研究分析，研究結果表明：

1）湖口縣國土空間用途管制格局中，農(nóng)業(yè)空間比重最大，面積占比為47.94%；生態(tài)空間次之，占比為39.53%；城鎮(zhèn)空間最小，占12.53%。城鎮(zhèn)空間主要集中分布在西北部，農(nóng)業(yè)空間多分布于中南部，生態(tài)空間則以長江-鄱陽湖流域及東部山林區(qū)為主。

2）湖口縣國土空間用途管制的耦合協(xié)調(diào)度總體呈“西北高，東南低”的格局?？傮w協(xié)調(diào)性較好，未出現(xiàn)勉強協(xié)調(diào)以及不協(xié)調(diào)情況。整體以中級協(xié)調(diào)地區(qū)為主，面積占比84.17%，良好協(xié)調(diào)地區(qū)次之，占比14.99%，初級協(xié)調(diào)地區(qū)零星分布，只占0.84%。

3）耦合機制研究結果表明：湖口縣城鎮(zhèn)發(fā)展有力推進了農(nóng)業(yè)空間質(zhì)量的提升，而農(nóng)業(yè)農(nóng)村的良好發(fā)展亦對生態(tài)保護起到強有力的支撐作用。但湖口縣城鎮(zhèn)發(fā)展通達性對生態(tài)保護迫切性仍起一定的負面作用，城鎮(zhèn)空間質(zhì)量的提升并未直接推動全縣生態(tài)環(huán)境的改善，兩者發(fā)展的協(xié)調(diào)性有待于進一步提高。

“三區(qū)”在國土空間管制格局研究中具有重要地位[6]。本研究通過耦合協(xié)調(diào)模型及結構方程模型，深度剖析了湖口縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)發(fā)展及生態(tài)保護三者的耦合機制，理論上可為國土空間用途管制格局研究提供新視角；實踐中可為其他相似地區(qū)的國土空間優(yōu)化與可持續(xù)利用提供參考。當然，本研究也存一些不足。如在“三區(qū)”的識別尺度問題，即不同空間分辨率下“三區(qū)”識別結果隨尺度變化而變化，這會對耦合協(xié)調(diào)性及其機制研究結果產(chǎn)生一定影響。其次，采用的結構方程模型只是初步揭示了“三區(qū)”的耦合協(xié)調(diào)機制，但對其深層次的耦合協(xié)調(diào)機制仍需要從“自然-生態(tài)-經(jīng)濟”復雜系統(tǒng)的運行機制進行。