黃土高原三生空間演變及驅(qū)動(dòng)力分析

王曉峰，張 興，王 怡，延 雨

(1. 長(zhǎng)安大學(xué)土地工程學(xué)院，西安 710064；2. 陜西省土地整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710064；3. 長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710064)

改革開(kāi)放以來(lái)，隨著中國(guó)工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，區(qū)域“生產(chǎn)-生活-生態(tài)”空間的結(jié)構(gòu)比例趨于失衡，空間沖突愈演愈烈[1]。為了保障國(guó)土空間的合理開(kāi)發(fā)利用，自2008 年以來(lái)，中國(guó)的一系列政策文件將國(guó)土開(kāi)發(fā)從以生產(chǎn)空間為主導(dǎo)的方式轉(zhuǎn)向以生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間相協(xié)調(diào)[2]。十八大報(bào)告中明確指出國(guó)土空間的發(fā)展目標(biāo)—“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”，形成生產(chǎn)-生活-生態(tài)的合理結(jié)構(gòu)。“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”?，F(xiàn)今，如何有效緩解三生空間之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間的協(xié)調(diào)發(fā)展，已成為中國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容之一。

目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)三生空間做了很多重要研究。張紅旗[3]、劉繼來(lái)[4]等從功能角度分別構(gòu)建了三生空間分類及評(píng)價(jià)體系并對(duì)中國(guó)三生空間格局進(jìn)行了分析。李廣東等以城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值為依據(jù)，建立了城市生態(tài)-生產(chǎn)-生活空間功能分類體系并以塘棲鎮(zhèn)為例進(jìn)行了定量識(shí)別分析[5]。朱媛媛等[6]依據(jù)三生空間理論對(duì)國(guó)家限制開(kāi)發(fā)區(qū)的生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間進(jìn)行了劃分并提出了優(yōu)化問(wèn)題的思考。吳艷娟等[7]以寧波市為例，進(jìn)行了三生空間的劃分，并對(duì)國(guó)土開(kāi)發(fā)適宜性進(jìn)行了定量評(píng)估。柳冬青等[8]通過(guò)構(gòu)建三生空間適宜性評(píng)價(jià)體系，對(duì)甘肅白龍江流域的三生功能空間進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。李伯華等[9]以湖南省江永縣蘭溪村為例，基于參與性農(nóng)村調(diào)查評(píng)估、GIS 空間分析等方法，從三生視角探究了傳統(tǒng)村落人居環(huán)境演變特征和發(fā)展機(jī)理。已有研究對(duì)三生空間歸類的方式比較模糊，并且研究范圍主要集中在全國(guó)[3-4]、省市級(jí)[10-11]或鄉(xiāng)鎮(zhèn)[12-13]范圍，對(duì)于重點(diǎn)生態(tài)區(qū)域的研究比較少。

黃河流域在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)安全方面具有十分重要的地位[14]。黃土高原作為黃河流域的重要組成部分，是中國(guó)的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，同時(shí)也是世界上水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)之一[15-16]。近年來(lái)，黃土高原地區(qū)人口快速增加，經(jīng)濟(jì)急速發(fā)展，高度聚集的人口和強(qiáng)烈的人類活動(dòng)使得該區(qū)域生態(tài)環(huán)境面臨巨大壓力，導(dǎo)致一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題凸顯，如水土流失問(wèn)題嚴(yán)重、土地退化和荒漠化等[17]，制約著該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)今，如何推進(jìn)黃河流域生態(tài)文明建設(shè)，推動(dòng)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展成為了科學(xué)界的重要任務(wù)[18]。黃土高原作為黃河重要的產(chǎn)水區(qū)和絕大部分泥沙的來(lái)源區(qū)[19]，合理地布局黃土高原土地利用格局，協(xié)調(diào)黃土高原水土保持和黃河下游水資源利用與泥沙控制，是黃土高原地區(qū)和黃河流域可持續(xù)發(fā)展的重大需求。因此對(duì)黃土高原地區(qū)開(kāi)展三生空間的研究不僅對(duì)黃土高原，同時(shí)也對(duì)黃河流域的自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，為黃土高原國(guó)土空間優(yōu)化和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供了理論支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

黃 土 高 原 地 區(qū) 位 于 33°41′～41°16′ N ，100°52′～114°33′ E，南北分別以東西走向的秦嶺山脈和陰山山脈為界，西以日月山和賀蘭山為界，東到太行山與華北平原相接，總面積約62 萬(wàn)km2，約占全國(guó)土地面積的6.5%，地處黃河中游，跨越7 個(gè)省和自治區(qū)。2011 年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的“黃土高原地區(qū)綜合治理規(guī)劃大綱（2010—2030 年）”中[20]，將黃土高原分為黃土高塬溝壑區(qū)、黃土丘陵溝壑區(qū)、土石山區(qū)、河谷平原區(qū)、沙地和沙漠區(qū)和農(nóng)灌區(qū)6 個(gè)分區(qū)（圖1）。黃土高原地處半干旱半濕潤(rùn)向干旱荒漠的過(guò)渡地帶[21]，是生態(tài)環(huán)境高度脆弱的農(nóng)業(yè)區(qū)，水土流失嚴(yán)重，是世界土壤侵蝕最嚴(yán)重的地區(qū)之一。1999 年起，黃土高原地區(qū)實(shí)施了“退耕還林（草）計(jì)劃”項(xiàng)目，旨在通過(guò)增加林草地來(lái)提升該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，自該項(xiàng)目大規(guī)模實(shí)施以來(lái)，黃土高原植被覆蓋明顯提高，入黃泥沙大幅度減少，生態(tài)環(huán)境逐步改善[22]。

圖1 黃土高原綜合治理分區(qū)圖Figure 1 Location of the integrated management area in the Loess Plateau

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究采用的黃土高原地區(qū)范圍為中國(guó)科學(xué)院黃土高原綜合科學(xué)考察隊(duì)定義的“黃土高原地區(qū)”范圍，共涉及7 省43 個(gè)地級(jí)市的行政單元。所需的1980—2018 年黃土高原土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn/），空間分辨率為1 km×1 km；1990—2018年社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)（人口、GDP 等）主要來(lái)源于黃土高原地區(qū)內(nèi)7 個(gè)省份（自治區(qū)）統(tǒng)計(jì)局官網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)年鑒及社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)等相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料。

1.3 研究方法

1.3.1 三生空間分類體系的建立 本研究依據(jù)黃土高原地理特征，參考前人研究成果[4-6,23]構(gòu)建了黃土高原地區(qū)三生空間分類方式，分類結(jié)果見(jiàn)表1。生產(chǎn)空間主要是指為人們提供各種產(chǎn)品或服務(wù)的區(qū)域[6]，主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間和工業(yè)生產(chǎn)空間。生活空間是指提供承載并保障人類居住功能的區(qū)域，并提供居住、消費(fèi)、休閑和娛樂(lè)功能的國(guó)土空間[24]。生態(tài)空間是指能夠提供生態(tài)屏障，具有調(diào)節(jié)大氣、涵養(yǎng)水源、保持水土等功能的區(qū)域[23]，主要包括調(diào)節(jié)生態(tài)空間和容納生態(tài)空間；其中調(diào)節(jié)生態(tài)空間是指對(duì)生態(tài)調(diào)節(jié)、維護(hù)和保障具有重要功能的林草地和水體等區(qū)域，容納生態(tài)空間主要包括難以利用的土地、未開(kāi)發(fā)的生態(tài)脆弱用地等。

表1 黃土高原地區(qū)三生空間分類方式Table 1 EPL spatial classification of the Loess Plateau

1.3.2 基尼系數(shù) 以黃土高原內(nèi)部的地級(jí)市為基本單位，應(yīng)用基尼系數(shù)來(lái)研究三生空間的分布均勻度情況，基尼系數(shù)的計(jì)算公式為：

式（1）中：G代表三生空間分布的基尼系數(shù)；Mi為黃土高原內(nèi)市域范圍內(nèi)某種三生空間的面積累計(jì)百分比；Qi為黃土高原內(nèi)某市域范圍內(nèi)的土地面積占總面積的累計(jì)百分比。由于黃土高原內(nèi)包括44 個(gè)市級(jí)行政區(qū)劃，所以i的取值范圍為0＜i＜45，i為整數(shù)。

1.3.3 地理探測(cè)器 地理探測(cè)器是探測(cè)空間分異性以及揭示其背后驅(qū)動(dòng)力的一組統(tǒng)計(jì)學(xué)方法[25]，該方法無(wú)過(guò)多條件制約，克服了傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法處理類型變量的不足之處[26]。作為驅(qū)動(dòng)力探測(cè)的有效工具，近年來(lái)地理探測(cè)器在傳染病研究、地質(zhì)、旅游、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、土地利用[27-31]等方面被廣泛應(yīng)用。地理探測(cè)器包括分異及因子探測(cè)、交互作用探測(cè)、生態(tài)探測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)探測(cè)4 個(gè)探測(cè)器。本文利用因子探測(cè)、交互作用探測(cè)綜合研究黃土高原地區(qū)三生空間格局變化與各驅(qū)動(dòng)因素之間的作用機(jī)理。其中分異及因子探測(cè)的模型定義為：

式（2）中：qD為驅(qū)動(dòng)因素D對(duì)三生空間格局變化的影響程度；N為研究區(qū)樣本個(gè)數(shù)；σi2為區(qū)域三生空間變化率方差；i表示驅(qū)動(dòng)因素D劃分的組/類；m是驅(qū)動(dòng)因素D的分類/組總數(shù)。qD∈[0，1]，qD值越大說(shuō)明驅(qū)動(dòng)因素對(duì)于三生空間格局變化的解釋力越強(qiáng)，反之則越弱；qD值為1 表明驅(qū)動(dòng)因素D完全控制了三生空間的格局變化；qD值為0 表明該驅(qū)動(dòng)因素與三生空間變化完全無(wú)關(guān)。

交互作用探測(cè)是通過(guò)對(duì)比使用多個(gè)驅(qū)動(dòng)因子對(duì)因變量的解釋程度相較于其中單個(gè)因子解釋因變量的程度是增加或是減弱。兩因子X(jué)1 和X2 交互作用存在5 種類型：非線性減弱、雙因子增強(qiáng)、單因子非線性減弱、非線性增強(qiáng)和相互獨(dú)立。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃土高原三生空間分布格局及演變特征分析

2.1.1 三生空間分布格局 基于三生空間分類體系（表1），在ArcGIS 軟件中，對(duì)黃土高原地區(qū)LUCC數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類，提取三生空間面積數(shù)據(jù)。為探測(cè)研究時(shí)段內(nèi)黃土高原三生空間的演變趨勢(shì)，對(duì)不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)各類三生空間面積進(jìn)行了柵格統(tǒng)計(jì)并制圖（圖2），在此角度下結(jié)合圖1 探討三生空間的分布情況。由于篇幅限制，圖2 中僅展示1980 和2018年的三生空間面積。

圖2 1980 和2018 年黃土高原綜合治理分區(qū)三生空間面積Figure 2 EPL space area of integrated management area in the Loess Plateau in 1980 & 2018

（1）黃土高原地區(qū)生產(chǎn)空間主要呈現(xiàn)東南部密集，西北部及中部稀疏的格局。在黃土高原溝壑區(qū)、黃土丘陵溝壑區(qū)和河谷平原區(qū)的面積較大。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間主要分布于農(nóng)灌區(qū)、河谷平原區(qū)和土石山區(qū)，3 個(gè)區(qū)域?yàn)橹匾霓r(nóng)業(yè)區(qū)或水源涵養(yǎng)區(qū)，水土流失情況較輕，植被條件較好，利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)；工業(yè)生產(chǎn)空間在20 世紀(jì)前僅有零星分布，2010—2018年時(shí)的分布較廣，且大多臨近于城市生活空間。

（2）黃土高原地區(qū)生活空間格局集中于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的各省或自治區(qū)的重要城市（呼和浩特市、銀川市、西安市、太原市、蘭州市、洛陽(yáng)市等）。城市生活空間和農(nóng)村生活空間均集中分布于農(nóng)灌區(qū)、河谷平原區(qū)和土石山區(qū)，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的分布較為相似。在城市生活空間顯著的面積擴(kuò)張影響下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的被擠壓情況也較為嚴(yán)重；農(nóng)村生活空間多分布于城市生活空間周邊地區(qū)，在1980 年和2018 年的分布格局基本一致。

（3）黃土高原地區(qū)生態(tài)空間格局主要呈現(xiàn)西部及中部稠密、東部稀疏的格局，在黃土高原溝壑區(qū)、黃土丘陵溝壑區(qū)及沙地和沙漠區(qū)的面積較廣。容納生態(tài)空間主要分布于沙地和沙漠區(qū)的北部及西部、黃土高原溝壑區(qū)的東南部以及黃土丘陵溝壑區(qū)，3個(gè)區(qū)域的水土流失或土地退化及沙化現(xiàn)象較為嚴(yán)重；調(diào)節(jié)生態(tài)空間在各區(qū)域內(nèi)部均有分布，在沙地和沙漠區(qū)的東部、黃土高原丘陵區(qū)的中部及東部有較集中分布，在其余4 個(gè)區(qū)域的分布為邊緣處密集，中部稀疏的格局。

2.1.2 三生空間演變的時(shí)間特征 由表2 和圖3 可知：（1）黃土高原地區(qū)主要以生態(tài)空間為主，面積占比高達(dá)64.4%，其次為生產(chǎn)空間，面積最少的是生活空間，占比分別為32.3%和3.3%。1980—2018年間，黃土高原地區(qū)生產(chǎn)空間面積總量下降3 657 km2，面積縮減主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間為主，其面積以2000 年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，呈先增加后減少的趨勢(shì)，由1980 年的203 978 km2增加為2000 年的205 605 km2，又減少到194 490 km2，面積總量減少了9 488 km2；工業(yè)生產(chǎn)空間持續(xù)增加，在2010—2018 年間增速明顯加快，由2010 年的1 599 km2增加為2018年的6 577 km2，變化率達(dá)到20.57%。

表2 1980—2018 年黃土高原三生空間面積Table 2 EPL space area of the Loess Plateau from 1980 to 2018

圖3 黃土高原地區(qū)三生空間面積變化趨勢(shì)Figure 3 The variation trend charts of the EPL space area in the Loess Plateau

（2）生活空間面積總量增加了7 923 km2，由1980 年的12 384 km2上升為2018 年的20 307 km2，其中城市生活空間增加趨勢(shì)與工業(yè)生產(chǎn)空間相似，在2010—2018 年間擴(kuò)張程度加劇，面積總量在1980—2018 年增加了4 877 km2，變化率為7.18%，農(nóng)村生活空間增長(zhǎng)趨勢(shì)較為緩慢，在38 年間增長(zhǎng)了3 046 km2。

（3）生態(tài)空間面積總量下降，其中調(diào)節(jié)生態(tài)空間由1980 年的268 087 km2減少至2000 年的264 458 km2，而后增加至2018 年的269 700 km2，總計(jì)增加1 613 km2；容納生態(tài)空間呈波浪形變化趨勢(shì)，1980—2010 年間面積保持相對(duì)穩(wěn)定，在2010—2018 年間面積驟減，由137 302 km2減少到130 976 km2，減少了6 326 km2。調(diào)節(jié)生態(tài)空間面積在2000 年之后持續(xù)上漲，而容納生態(tài)空間在2010 年之后面積下降較快，但增加的總量小于減少的，因此導(dǎo)致生態(tài)空間面積總量減少。其中調(diào)節(jié)生態(tài)空間是指對(duì)生態(tài)調(diào)節(jié)、維護(hù)和保障具有重要功能的區(qū)域，而容納生態(tài)空間主要包括難以利用的土地、未開(kāi)發(fā)的生態(tài)脆弱空間等，因此生態(tài)空間的面積總量雖然下降，但林草地、水體等對(duì)生態(tài)保護(hù)具有重要功能的區(qū)域面積增加，而一些未利用地和生態(tài)破壞嚴(yán)重的用地面積有顯著下降的態(tài)勢(shì)。

總體而言，1980—2018 年間，黃土高原地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、農(nóng)村生活空間和調(diào)節(jié)生態(tài)空間的基尼系數(shù)變化較為平穩(wěn)，且數(shù)值大多處于絕對(duì)或比較平均的范圍內(nèi)，表明這3 種用地類型在地區(qū)間的分布無(wú)明顯差異，均衡性較強(qiáng)。而工業(yè)生產(chǎn)空間、城市生活空間和容納生態(tài)空間的基尼系數(shù)波動(dòng)幅度較大，且多呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，在2000 年時(shí)基尼系數(shù)均達(dá)到峰值，表明此時(shí)這三者的地區(qū)間分布差異性最大；2018 年時(shí)三者的基尼系數(shù)又降至相對(duì)合理的區(qū)間范圍內(nèi)，即三者的空間分布較為均衡。這是由于黃土高原地區(qū)城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速且不平衡發(fā)展，使得地區(qū)間的差異不斷加劇，但2000年之后的不平衡逐漸縮小，直至2018 年，黃土高原發(fā)展的地區(qū)間均衡性有了明顯提高。

2.1.3 三生空間演變的空間特征 為了從空間上探究黃土高原地區(qū)在1980—2018 年三生空間的變化特征，在ArcGIS 軟件中將兩期三生空間分布圖進(jìn)行疊置分析，并將結(jié)果劃分為縮減、保持和擴(kuò)張3種類型，從而繪制出三生空間的演變空間分布圖（圖4），得出以下結(jié)論。

圖4 1980—2018 年黃土高原三生空間演變分布圖Figure 4 Spatial distribution of the evolution of EPL space on the Loess Plateau from 1980 to 2018

（1）圖4（a）表明生產(chǎn)空間在1980—2018 年間的變化較劇烈，生產(chǎn)空間的縮減區(qū)域主要分布于黃土丘陵溝壑區(qū)、黃土高原溝壑區(qū)、土石山區(qū)和河谷平原區(qū)；生產(chǎn)空間在農(nóng)灌區(qū)呈現(xiàn)較為密集的擴(kuò)張趨勢(shì)，同時(shí)在其余各區(qū)域也有擴(kuò)張，但多呈點(diǎn)狀式擴(kuò)張狀態(tài)。

（2）1980—2018 年黃土高原地區(qū)生活空間變化特征（圖4(b)）顯示大部分區(qū)域的生產(chǎn)空間保持不變；而較為密集的變化集中于河谷平原區(qū)、土石山區(qū)和農(nóng)灌區(qū)，其中擴(kuò)張主要集中于各省及自治區(qū)的重要城市，特別是黃土高原的東南部地區(qū)的擴(kuò)張較為明顯，這主要是由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口增加和城鎮(zhèn)化帶來(lái)的建設(shè)用地?cái)U(kuò)張；而生活空間在西北部、中部地區(qū)的擴(kuò)張較慢，因環(huán)境因素、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程慢、人口稀少和貧困問(wèn)題的存在仍對(duì)這些區(qū)域發(fā)展影響較大。

（3）生態(tài)空間在1980—2018 年間的變化也較劇烈（圖4（c）），生態(tài)空間的擴(kuò)張區(qū)域和生產(chǎn)空間縮減區(qū)域具有一定的相似性，表明在退耕還林還草政策的實(shí)施下，黃土高原的生態(tài)空間得到了切實(shí)的保護(hù)，生態(tài)環(huán)境顯著改善。但同時(shí)也應(yīng)該注意到，生態(tài)空間的擴(kuò)張?jiān)诳臻g上仍具有不均衡性，表現(xiàn)為擴(kuò)張主要集中于經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為滯后的黃土高原中西部地區(qū)，即黃土丘陵溝壑區(qū)及黃土高原溝壑而在各省或自治區(qū)的重要城市仍主要呈縮減趨勢(shì)。

同時(shí)，為了探究黃土高原地區(qū)三生空間在分布均勻度上的特征，本研究以黃土高原的地區(qū)內(nèi)43個(gè)地級(jí)市為單位，計(jì)算出1980—2018 年黃土高原地區(qū)三生空間結(jié)構(gòu)的基尼系數(shù)（表3）。

根據(jù)相關(guān)研究[32]，若基尼系數(shù)小于0.2 表示分布絕對(duì)平均，0.2 ～ 0.3 表示分布比較平均，0.3 ～ 0.4表示相對(duì)合理，0.4 ～ 0.5 表示差距較大，0.5 以上表示差距懸殊。

（1）由表3 可知，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的基尼系數(shù)均小于0.2，在1980—2018 年間基本保持不變，表明其在各地級(jí)市之間的空間分異性不大；工業(yè)生產(chǎn)空間的基尼系數(shù)較高，且呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，1980—2000 年間在0.4 ～ 0.5 之間，在2010—2018年間數(shù)值降低至0.307，表明工業(yè)生產(chǎn)空間的分布由差異性較大轉(zhuǎn)變?yōu)榉植枷鄬?duì)合理，分布的均衡性增強(qiáng)。

表3 1980—2018 年黃土高原地區(qū)三生空間基尼系數(shù)Table 3 Gini coefficients of EPL space in the Loess Plateau from 1990 to 2018

（2）城市生活空間的分布均勻程度的變化與工業(yè)生產(chǎn)空間相似，也由差異性較大轉(zhuǎn)變?yōu)榉植枷鄬?duì)合理；農(nóng)村生活空間的基尼系數(shù)在1980—2018 年間呈先增加后減少的趨勢(shì)，在2010 年時(shí)數(shù)值最大，為0.318，屬于相對(duì)合理范圍，總體上分布都比較平均。

（3）調(diào)節(jié)生態(tài)空間的基尼系數(shù)在1980—2018 年間均小于0.2，表明其在市域范圍內(nèi)始終保持的分布絕對(duì)平均；容納生態(tài)空間的基尼系數(shù)呈先增加后減少趨勢(shì)，且變化的幅度較大，1980—1990 年間均為0.3 ～0.4 之間，分布相對(duì)合理，而在2000 年基尼系數(shù)達(dá)到0.583，表明其在市域范圍內(nèi)的分布差異懸殊，2010—2018 年又縮減為分布均勻性較強(qiáng)的范圍內(nèi)。

總體而言，1980—2018 年間，黃土高原地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、農(nóng)村生活空間和調(diào)節(jié)生態(tài)空間的基尼系數(shù)變化較為平穩(wěn)，且數(shù)值大多處于絕對(duì)或比較平均的范圍內(nèi)，表明這3 種用地類型在地區(qū)間的分布無(wú)明顯差異，均衡性較強(qiáng)。而工業(yè)生產(chǎn)空間、城市生活空間和容納生態(tài)空間的基尼系數(shù)波動(dòng)幅度較大，且多呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，在2000 年時(shí)基尼系數(shù)均達(dá)到峰值，表明此時(shí)這三者的地區(qū)間分布差異性最大；2018 年時(shí)三者的基尼系數(shù)又降至相對(duì)合理的區(qū)間范圍內(nèi)，即三者的空間分布較為均衡。這是由于黃土高原地區(qū)城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速且不平衡發(fā)展，使得地區(qū)間的差異不斷加劇，但2000年之后的不平衡逐漸縮小，直至2018 年，黃土高原發(fā)展的地區(qū)間均衡性有了明顯提高。

2.2 黃土高原三生空間演變驅(qū)動(dòng)因素分析

2.2.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素 由于數(shù)據(jù)可獲取性的限制，本研究只選取了1990 年之后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行影響因素分析，選取的10 個(gè)指標(biāo)為人口、國(guó)民生產(chǎn)總值、工業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值、建筑業(yè)總產(chǎn)值、社會(huì)消費(fèi)品零售總額、財(cái)政收入、財(cái)政支出、采礦業(yè)能源消費(fèi)量和能源生產(chǎn)總量。人口是一個(gè)獨(dú)特的因素，其數(shù)量增長(zhǎng)、分布、結(jié)構(gòu)及遷移均影響土地利用的變化[33]；國(guó)民生產(chǎn)總值、工業(yè)總產(chǎn)值和農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值反映地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平；社會(huì)消費(fèi)品零售總額是反映居民消費(fèi)水平，影響居民生活的關(guān)鍵指標(biāo)[34]；財(cái)政收入是衡量城市擴(kuò)張的重要因素[35-36]；財(cái)政支出是影響鐵路、公路等社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及醫(yī)院、學(xué)校等公共服務(wù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)建設(shè)的重要因素[37]；采礦業(yè)能源消費(fèi)量和能源生產(chǎn)總量反映著黃土高原地區(qū)礦產(chǎn)等資源的開(kāi)采及利用情況。這些因素對(duì)于黃土高原內(nèi)部三生空間的分布均有不同程度的影響。

2.2.2 地理探測(cè)器結(jié)果分析 三生空間的分異性是多因子綜合作用的結(jié)果，本文從社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素方面的10 個(gè)因子出發(fā)利用地理探測(cè)器對(duì)黃土高原地區(qū)的三生空間分異進(jìn)行因子影響力探測(cè)。因子探測(cè)器結(jié)果q 值表征某因素對(duì)空間分異的因子解釋力大小，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 因子探測(cè)器（q 值）結(jié)果Figure 5 Factor detector (q value) result

1990—2018 年，人口（0.33）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值（0.34）、財(cái)政支出（0.42）和農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值（0.41）是影響生產(chǎn)空間面積變化的主要驅(qū)動(dòng)因子，同時(shí)工業(yè)總產(chǎn)值的解釋力也在逐年提升；財(cái)政支出（0.29）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值（0.58）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值（0.44）和社會(huì)消費(fèi)品零售總額（0.47）是生活空間的主要驅(qū)動(dòng)因子；1990—2000 年間，各因素對(duì)于生態(tài)空間的分布限制作用均較弱，至2010年之后才存在較為顯著的影響。對(duì)生態(tài)空間來(lái)說(shuō)，財(cái)政支出（0.12）、建筑業(yè)總產(chǎn)值（0.16）、財(cái)政支出（0.31）和采礦業(yè)能源消費(fèi)量（0.28）是其主導(dǎo)因子，能源生產(chǎn)總量因子對(duì)于生活和生態(tài)空間的影響也在逐年遞增。

隨著人口的持續(xù)增長(zhǎng)，生產(chǎn)和生活的空間需求量也隨之增加，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和成果以及工業(yè)產(chǎn)值直接限制著生產(chǎn)空間的面積，同時(shí)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和成果也極大地影響著生活空間的擴(kuò)張情況。地方財(cái)政支出對(duì)各產(chǎn)業(yè)的扶持以及社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，對(duì)生產(chǎn)空間和生活空間的解釋力也較大；社會(huì)消費(fèi)品零售總額反映了居民的生活水平，同時(shí)對(duì)生活空間有著顯著影響；建筑業(yè)總產(chǎn)值和采礦業(yè)能源消費(fèi)量的增長(zhǎng)對(duì)于生態(tài)空間的限制作用較大，表明在建設(shè)擴(kuò)張及礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用的進(jìn)程中加重了生態(tài)壓力；能源生產(chǎn)總量對(duì)于生活和生態(tài)空間的影響表明，人口的空間分布和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題受到能源資源的快速開(kāi)采、加工和轉(zhuǎn)換的顯著影響。

利用10 類影響因子進(jìn)行交互探測(cè)分析，結(jié)果（圖6）顯示任意兩因子之間的交互作用均呈現(xiàn)雙因子增強(qiáng)或非線性增強(qiáng)，不存在相互獨(dú)立或減弱的關(guān)系，即任意兩個(gè)因素的交互作用對(duì)三生空間的影響都大于單個(gè)因素，也就是說(shuō)黃土高原地區(qū)三生空間的演變是受到多個(gè)影響因素共同作用的結(jié)果，交互作用q 值越高，表明其對(duì)應(yīng)的兩個(gè)因素之間的交互作用對(duì)于某類三生空間的影響程度越大。

圖6 交互探測(cè)器結(jié)果Figure 6 Interactive detector results

1990—2018 年間，交互作用對(duì)生產(chǎn)空間影響最強(qiáng)的兩個(gè)因子分別是：人口∩國(guó)民生產(chǎn)總值（0.75）、建筑業(yè)總產(chǎn)值∩財(cái)政收入（0.64）、財(cái)政支出∩采礦業(yè)能源消費(fèi)量（0.81）、財(cái)政支出∩能源生產(chǎn)總量（0.81）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值∩社會(huì)消費(fèi)品零售總額（0.77）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值∩采礦業(yè)能源消費(fèi)量（0.77）；38 年間，人口與其他各因素的交互作用q值均較高（q＞0.5），這與人口對(duì)生產(chǎn)空間的單因子解釋力較高有關(guān)，同時(shí)也表明人口密度的增加導(dǎo)致對(duì)于農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)空間的需求上升，從而對(duì)于生產(chǎn)空間的解釋力最高。

對(duì)于生活空間來(lái)說(shuō)，交互作用對(duì)其影響最強(qiáng)的兩個(gè)因子分別是：工業(yè)總產(chǎn)值∩社會(huì)消費(fèi)品零售總額（0.72）、工業(yè)總產(chǎn)值∩農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值（0.84）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值∩財(cái)政支出（0.82）、國(guó)民生產(chǎn)總值∩采礦業(yè)能源消費(fèi)量（0.69）和人口∩能源生產(chǎn)總量（0.69）。工業(yè)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、采礦業(yè)投入力度以及能源的生產(chǎn)總量的提升，對(duì)于城市及農(nóng)村生活空間所帶來(lái)的影響，相較其他因子交互來(lái)說(shuō)更加顯著。

交互作用對(duì)生態(tài)空間其影響最強(qiáng)的兩個(gè)因子分別是：人口∩工業(yè)總產(chǎn)值（0.42）、人口∩財(cái)政收入（0.71）、財(cái)政支出∩采礦業(yè)能源消費(fèi)量（0.80）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值∩財(cái)政收入（0.91），并且隨著時(shí)間的推移，交互作用q 值總體逐漸增大，各因子之間的交互產(chǎn)生的作用對(duì)于生態(tài)空間的影響逐年升高。人口密度增加、土地?cái)U(kuò)張、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大以及對(duì)于礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用程度增加等因子對(duì)于生態(tài)空間的限制作用更大。

3 討論與結(jié)論

三生空間的演變是土地利用系統(tǒng)復(fù)雜的耦合轉(zhuǎn)型過(guò)程，對(duì)三生空間的分布格局、空間演變特征、分布區(qū)域差異以及驅(qū)動(dòng)因素的分析，能夠反映出黃土高原地區(qū)生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間的演變規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)力。本文結(jié)合黃土高原地區(qū)實(shí)際情況，從土地利用功能角度構(gòu)建了三生空間分類體系，并由此展開(kāi)了空間演變及驅(qū)動(dòng)力分析，較為全面地闡述了黃土高原地區(qū)1980—2018 年“生產(chǎn)-生活-生態(tài)”空間的變化過(guò)程特征。同時(shí)將地理探測(cè)器模型借鑒到三生空間的驅(qū)動(dòng)機(jī)理研究中，定量分析了各要素對(duì)三生空間時(shí)空變化的影響大小和形成機(jī)理，為黃土高原地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)健康發(fā)展有一定的借鑒意義。

本文的局限之處在于：（1）限于數(shù)據(jù)可得性等原因，在研究黃土高原地區(qū)三生空間演變的驅(qū)動(dòng)因素時(shí)，僅從社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素方面選取了相關(guān)指標(biāo)，選取的影響要素較為有限，且只選取了地市級(jí)的相關(guān)指標(biāo)，要素選擇較為有限，也存在著不足之處，后期研究在條件允許的情況下，可充分考慮自然、政策制度、環(huán)保要求、法律規(guī)定等相關(guān)指標(biāo)，完善指標(biāo)選取，對(duì)三生空間的演變影響因子進(jìn)行充分探究。（2）對(duì)于驅(qū)動(dòng)因素的影響作用僅采用地理探測(cè)器進(jìn)行分析，后期可以采用多種方式開(kāi)展進(jìn)一步的探索和研究。

從三生空間的分布格局角度，黃土高原地區(qū)生產(chǎn)空間呈現(xiàn)東南部密集，西北部及中部稀疏的格局；生活空間集中與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的各省或自治區(qū)的重要城市；生態(tài)空間主要分布于西部及中部，在東部呈稀疏分布。

從三生空間演變的時(shí)間特征角度，黃土高原地區(qū)主要以生態(tài)空間為主，面積占比高達(dá)60%以上；其次為生產(chǎn)空間，面積最少的是生活空間，占比分別為30%和3%左右。1980—2018 年來(lái)，黃土高原地區(qū)生產(chǎn)空間面積總量減少3 657 km2，生活空間面積增加7 923 km2，生態(tài)空間面積總量由1980 年的404 942 km2縮減為2018 年的400 676 km2，但其中調(diào)節(jié)生態(tài)空間面積擴(kuò)張了7 923 km2，同時(shí)容納生態(tài)空間面積總量減少了5 879 km2。

從三生空間演變的空間特征角度，生產(chǎn)空間和生態(tài)空間的變化劇烈，且變化分布的較集中區(qū)域均在黃土高原中西部地區(qū)，生產(chǎn)空間在黃土高原中西部地區(qū)主要呈減少趨勢(shì)，生態(tài)空間在中部地區(qū)增加趨勢(shì)較為明顯，而在西部地區(qū)主要呈減少態(tài)勢(shì)。生活空間主要呈增加趨勢(shì)，且增加集中于各省或自治區(qū)的重要城市。研究期內(nèi)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、農(nóng)村生活空間、調(diào)節(jié)生態(tài)空間在黃土高原地區(qū)內(nèi)的分布均衡性較強(qiáng)，而工業(yè)生產(chǎn)空間、城市生活空間和容納生態(tài)空間的分布均勻度雖有較大波動(dòng)，但2018 年時(shí)的空間分布均轉(zhuǎn)變至較為均衡的范圍內(nèi)。

從三生空間演變的驅(qū)動(dòng)力角度，在1990—2018年，人口、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值和財(cái)政支出是影響生產(chǎn)空間面積的主要因素；財(cái)政支出、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值和社會(huì)消費(fèi)品零售總額對(duì)生活空間限制作用較強(qiáng)；而財(cái)政收支、采礦業(yè)能源消費(fèi)量及能源消費(fèi)總量是影響生態(tài)空間的主要因素。且任意兩影響因子之間的交互作用對(duì)三生空間的影響都大于單個(gè)因素，表明黃土高原地區(qū)三生空間的演變是受到多個(gè)影響因素共同作用的結(jié)果。