40年來長江經濟帶“三生”空間時空演化特征

王亞楠 肖 瀟 蒲金芳 王 數 王維佳 王 汶

(1.中國人民大學環(huán)境學院，北京 100872；2.中國農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，北京 100193；3.中國農業(yè)大學土地科學與技術學院，北京 100193)

0 引言

國土空間是支撐經濟社會可持續(xù)發(fā)展與人類生存的基本載體，隨著全球范圍內城鎮(zhèn)化、工業(yè)化和信息化進程持續(xù)加快[1]，人類不斷加大對國土空間開發(fā)利用的強度和廣度，對單一空間的功能需求日益多元化，致使生產、生活空間和生態(tài)空間在有限的國土空間內產生激烈的競爭與沖突[2-3]，城鄉(xiāng)建設用地不斷擴張，農業(yè)和生態(tài)空間受到擠壓，各級空間尺度上均存在著人與自然之間、生產發(fā)展與生態(tài)保護之間的矛盾。在此背景下，科學識別和系統剖析區(qū)域生產、生活和生態(tài)空間的數量面積變化、相互轉移過程與空間格局演化對形成合理的國土空間開發(fā)利用格局、實現經濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

面向國土空間優(yōu)化的“三生”空間研究是地理學、城鄉(xiāng)規(guī)劃、土地科學等學科研究的熱點和前沿課題[4]。文獻[5]提出從土地覆被變化到土地利用多功能的綜合理論框架，國外與“三生”空間相關研究集中在土地利用多功能測算[6-7]、生產-生活-生態(tài)空間耦合協調狀態(tài)評估[8-9]和國土空間分區(qū)[10]等方面?！叭笨臻g的國土空間分區(qū)方式形成于我國綜合型空間規(guī)劃體系[11]。目前，國內已有諸多學者對“三生”空間這一科學問題域展開了系列研究，內容涉及“三生”空間概念內涵[12-14]、形成機理[11, 15-16]、識別方法[17-18]、時空格局演化[18-20]和優(yōu)化路徑[4, 16]等方面，以及同土地整治[21]、土地利用轉型[22]、鄉(xiāng)村振興[23-24]、土地利用沖突[25-26]等主題交叉研究；研究范圍包含村域[27]、鄉(xiāng)鎮(zhèn)[17]、縣域[28]等行政區(qū)域和流域[18]、島嶼[26]、山區(qū)[29]等特殊地理單元。在時空演化分析方面，現有研究主要依靠土地利用轉移矩陣[30]、景觀格局指數[28]等方式測度“三生”空間時空演化的整體特征和宏觀趨勢，較少研究相鄰區(qū)域內不同類型功能空間的互動增減關系[31]?，F有研究多是在較短時期內剖析“三生”空間時空演化特征，對長時間序列和中宏觀范圍內的“三生”空間演化特征研究相對闕如[11]。

長江經濟帶縱穿我國東、中、西三大區(qū)域11個省(市)，是我國重要的糧食主產區(qū)，同時也是我國最重要的水源涵養(yǎng)區(qū)和人口聚集區(qū)，兼具農業(yè)生產、居住生活和生態(tài)旅游等多重功能[32]。自1978年改革開放以來，經濟帶內不同地區(qū)尤其是上、中、下游地區(qū)社會經濟發(fā)展階段差異明顯，“三生”空間增減狀況存在顯著差異。2016年《長江經濟帶發(fā)展規(guī)劃綱要》形成了“生態(tài)優(yōu)先、流域互動、集約發(fā)展”的總體思路；2020年《長江保護法》提出要統籌安排長江流域生態(tài)、農業(yè)、城鎮(zhèn)等功能空間。在此現實背景和政策背景雙重驅動下，本文基于長時間序列的土地利用遙感監(jiān)測數據，運用土地利用動態(tài)度指數、地學信息圖譜、重心模型和雙變量空間自相關分析研究40年來長江經濟帶“三生”空間數量增減關系和空間格局演化，以期為長江經濟帶國土空間合理開發(fā)和可持續(xù)利用提供理論參考和決策依據。

1 研究區(qū)概況與數據來源

1.1 研究區(qū)概況

長江經濟帶國土面積約為205萬km2，土地利用類型以耕地和林地為主，涉及上海、江蘇、浙江等9省2市。將長江經濟帶分為上游、中游、下游3個區(qū)域，上游地區(qū)包括云南、貴州、四川和重慶4省(市)；中游地區(qū)包括湖北、湖南和江西3省；下游地區(qū)包括浙江、安徽、江蘇和上海4省(市)(圖1)。其是我國經濟增長最具潛力的區(qū)域之一。由于上、中、下游間社會經濟發(fā)展水平、自然資源稟賦狀況存在著較大差異，因此，選取長江經濟帶作為研究區(qū)來分析“三生”空間的數量變化和格局演化特征，具有一定的典型性和科學性。

圖1 研究區(qū)概況

1.2 數據來源

1980—2020年長江經濟帶土地利用數據來源于中國科學院資源環(huán)境科學數據中心(http:∥www.resdc.cn)，該數據以各期Landsat TM/ETM為數據源，通過人工目視解譯生成，空間分辨率為1 km，其土地利用類型分為耕地、林地、草地、水域、城鄉(xiāng)建設用地、未利用地6個一級類和24個二級類；2020年長江經濟帶行政區(qū)劃數據來源于中國科學院資源環(huán)境科學數據中心(http:∥www.resdc.cn)，研究期內所涉及的行政區(qū)劃調整均以2020年為準。

2 研究方法

2.1 “三生”空間識別

“三生”空間識別與分類是研究其時空演變特征的基礎，主流的“三生”空間識別方法可分為自上而下的量化測算法和自下而上的歸并分類法[4]。量化測算法是通過預設“三生”空間指標體系進行綜合評價以實現生產、生活和生態(tài)空間量化識別，但所需數據量較大，難以進行多主體融合和多尺度表達[4]；歸并分類法是基于土地利用類型與“三生”空間的對應關系，通過這種確定的對應關系進行“三生”空間分類，以實現“三生”空間與土地利用分類有效銜接，具有易于操作和推廣性強的優(yōu)勢?？臻g是功能的客觀物質載體，功能依附于空間而存在。土地利用現狀是“三生”功能空間形成的基礎。據此，可建立土地利用類型與“三生”空間的邏輯關聯。參考已有研究[17, 19, 33]，建立長江經濟帶“三生”空間分類體系(表1)。將國土空間類型劃分為農業(yè)生產空間、非農生產空間、城鎮(zhèn)生活空間、鄉(xiāng)村生活空間、林地生態(tài)空間、草地生態(tài)空間、水域生態(tài)空間和其他生態(tài)空間，分別編碼為1、2、3、4、5、6、7、8，詳見表1。

表1 長江經濟帶“三生”空間分類體系

2.2 “三生”空間數量面積變化

(1)土地利用動態(tài)度指數。土地利用動態(tài)度指數能系統反映某一區(qū)域不同階段土地利用類型的數量變化狀況，可分為綜合土地利用動態(tài)度指數和單一土地利用動態(tài)度指數[34]。本文采用單一土地利用動態(tài)度指數分析長江經濟帶“三生”空間的數量面積變化情況，其計算公式[34]為

(1)

式中K——某一階段內某類國土空間的動態(tài)度，%

Ub、Ua——研究階段內末期和初期該類國土空間面積，km2

T——間隔時長，a

(2)地學信息圖譜。地學信息圖譜能以圖譜單元來記錄國土空間變化的時空復合信息[35-36]，直觀展示國土空間格局變化。本文利用ArcGIS 10.5中柵格計算器模塊對1980—2000年、2000—2020年和1980—2020年3個時期內國土空間類型進行疊加運算，得到不同時期長江經濟帶國土空間變化圖譜。其計算公式為

C=10A+B

(2)

式中C——新生成的圖譜編碼

A、B——基期和末期的國土空間類型編碼

例如C=13，表示研究期內農業(yè)生產空間轉換為城鎮(zhèn)生活空間的圖譜單元。

2.3 “三生”空間時空演化

(1)重心模型。本文引入物理學中的重心概念來揭示國土空間格局演變特征，各類國土空間類型在轉入和轉出過程中，其重心會發(fā)生遷移變化。各類國土空間重心遷移過程反映長江經濟帶國土空間格局演化軌跡[37]。公式為

(3)

(4)

式中Mt、Nt——t年份某類國土空間類型重心坐標

Sit——t年份i類國土空間面積,km2

Mi、Ni——第i類國土空間地理中心坐標

(2)空間自相關分析?？臻g自相關分析包含全局空間自相關和局部空間自相關分析，在此基礎上又分別劃分為單變量自相關和雙變量自相關。單變量空間自相關分析主要用以研究單個地理要素在空間上的聚集或離散特征；雙變量空間自相關分析主要用以表達兩個地理要素間的權衡或協同狀況[38]。本文通過將1980—2000年和2000—2020年兩個時期內長江經濟帶同一市級行政單元的各類國土空間面積進行作差處理，并將處理結果與矢量格式的市級行政單元進行空間鏈接，據此分別進行單變量和雙變量空間自相關分析。單變量全局莫蘭指數計算公式為

(5)

式中xi、xj——研究期內市級行政單元i、j的某類國土空間變化量

N——研究區(qū)市級行政單元個數

S2——研究區(qū)內各行政單元該類空間變化量的方差

wij——研究區(qū)內市級行政單元的空間權重

全局莫蘭指數取值介于[-1,1]，當全局莫蘭指數大于0時，表明該類空間變化量空間分布特征呈正相關，即一定區(qū)域內高值或低值呈現“抱團”現象；當全局莫蘭指數小于0時，表明該類空間變化量空間分布特征呈負相關，即一定區(qū)域內高值與低值相鄰分布現象明顯。當全局莫蘭指數等于0時，表明該類空間變化量空間分布特征無顯著相關性，呈空間隨機性。全局莫蘭指數的絕對值越大，表明該類空間變化量空間相關性越顯著。如果Z(I)≥1.96或Z(I)≤-1.96(α=0.05)，表示該類空間變化量在空間上存在顯著的相關性。其中HH和LL表示相鄰市級行政單元內該類空間變化量存在高值與高值或低值與低值集聚的現象；HL和LH表示相鄰市級行政單元內該類空間變化量存在高值與低值或低值與高值集聚的現象。

通過測度不同國土空間類型間的雙變量全局莫蘭指數和局部莫蘭指數來探析相鄰行政單元不同國土空間類型數量變化的互動增減狀況。雙變量全局莫蘭指數計算公式為

(6)

當雙變量全局莫蘭指數大于0時，表明p類空間變化量與q類空間變化量分布特征呈正相關，即相鄰區(qū)域內高值與高值集聚分布現象明顯。當雙變量全局莫蘭指數小于0時，表明p類空間變化量與q類空間變化量分布特征呈負相關，即相鄰區(qū)域內高值與低值集聚分布現象明顯。當雙變量全局莫蘭指數等于0時，表明p類空間變化量與q類空間變化量空間分布特征無顯著相關性。雙變量全局莫蘭指數的絕對值越大，表明兩類空間變化量空間相關性越顯著。

雙變量局部莫蘭指數計算公式為

(7)

S(p)、S(q)——p類空間和q類空間變化量的方差

聚類模式可分為HH聚類，即行政單元i的p類空間與行政單元j的q類空間變化量均較小；LL聚類，即行政單元i的p類空間與行政單元j的q類空間變化量均較大；LH聚類，即行政單元i的p類空間變化量較小，行政單元j的q類空間變化量較大；HL聚類，即行政單元i的p類空間變化量較大，行政單元j的q類空間變化量較小。本文采用queen鄰接方法構建空間權重矩陣Wij，采用Geoda軟件進行空間自相關分析。

3 結果分析

3.1 數量面積變化

3.1.1總體特征

整體來看，長江經濟帶國土空間利用以生產空間和生態(tài)空間為主，符合區(qū)域資源稟賦狀況。研究期內，全域生產空間面積百分比和生態(tài)空間面積百分比分別在30%和66%以上，生活空間面積百分比處于1.86%～3.20%之間。在1980—2000年、2000—2020年和1980—2020年，國土空間綜合變化速率分別為-0.11%、0.32%和0.21%(表2)，變化幅度隨著時間推移明顯加快，表明研究期內長江經濟帶國土空間結構變化日益顯著，受人類活動干擾愈加強烈。

表2 1980—2020年長江經濟帶國土空間變化統計

在研究期內，從不同國土空間類型來看，生活空間面積有所增加，而生產空間和生態(tài)空間面積呈減小趨勢，但動態(tài)度有所差異。生產空間面積持續(xù)減小24 239 km2，其中農業(yè)生產空間凈減小39 043 km2，絕大多數農業(yè)生產空間轉變?yōu)榱值厣鷳B(tài)空間，百分比高達56.83%，主要是受退耕還林政策的影響。非農生產空間面積增加14 804 km2，擴張7.26倍，主要來源于農業(yè)生產空間面積減小。受社會經濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程加快影響，長江經濟帶內生活空間面積增加27 271 km2，城鎮(zhèn)生活空間增長幅度遠超于鄉(xiāng)村生活空間，大量人口涌向城市，加劇了對城鎮(zhèn)基礎設施的需求。1980—2020年間，長江經濟帶生態(tài)空間面積先增加后減小，期間凈減小248 km2。生態(tài)空間主要轉換為農業(yè)生產空間，林地生態(tài)空間、草地生態(tài)空間、水域生態(tài)空間、其他生態(tài)空間轉化為農業(yè)生產空間面積分別為142 566、38 063、15 021、612 km2。

分階段來看，1980—2000年長江經濟帶國土空間演變特征表現為農業(yè)生產空間轉換為生活空間和生態(tài)空間、生活空間占用農業(yè)生產空間以及生態(tài)空間內部轉換(圖2)。其中，農業(yè)生產空間主要轉換為林地生態(tài)空間、草地生態(tài)空間、鄉(xiāng)村生活空間，轉出面積分別為123 002、31 745、23 485 km2。研究期內，鄉(xiāng)村生活空間和城鎮(zhèn)生活空間分別占用農業(yè)生產空間 5 155 km2和23 485 km2；林地生態(tài)空間主要轉入來源為農業(yè)生產空間和草地生態(tài)空間。2000—2020年國土空間特征表現為農業(yè)生產空間轉換為非農生產空間和生活空間以及農業(yè)生產空間與生態(tài)空間內部轉換(圖2)，研究期內，農業(yè)生產空間轉換為非農生產空間和生活空間的面積分別為8 880 km2和40 993 km2；農業(yè)生產空間主要轉出為林地生態(tài)空間、草地生態(tài)空間、水域生態(tài)空間，轉出面積為144 939、35 875、17 166 km2，農業(yè)生產空間主要轉入來源為林地生態(tài)空間、草地生態(tài)空間、鄉(xiāng)村生活空間，轉入面積分別為140 663、39 850、21 052 km2。

圖2 1980—2020年長江經濟帶國土空間變化沖積圖

3.1.2地學信息圖譜分析

從整個研究期來看，1980—2020年長江經濟帶共有64類圖譜單元，其中56類圖譜單元發(fā)生了變化，面積為726 303 km2，百分比為35.69%。其中，“農業(yè)生產空間轉換為鄉(xiāng)村生活空間”(13)圖譜廣泛分布于長江經濟帶各主要城市周圍，然而“鄉(xiāng)村生活空間轉換為農業(yè)生產空間”(31)圖譜集中分布在長江中游城市群和長三角城市群周圍。前者主要原因在于城鎮(zhèn)化發(fā)展致使農民居住需求提高；后者是由于土地整治和高標準農田建設的實施?！稗r業(yè)生產空間轉換為水域生態(tài)空間”(18)和“水域生態(tài)空間轉換為農業(yè)生產空間”(81)圖譜主要分布在長江水系和鄱陽湖、太湖、洞庭湖等大湖地區(qū)周圍(圖3)。

圖3 1980—2020年長江經濟帶國土空間變化圖譜

分階段來看，1980—2000年長江經濟帶國土空間共有64類圖譜單元，共有56類圖譜單元發(fā)生了變化，面積為620 290 km2，百分比為30.50%。其中“農業(yè)生產空間轉化為林地生態(tài)空間”(15)圖譜變化最為明顯，數量高達123 002個，廣泛分布于云南、四川、湖南、湖北、江西、安徽省和重慶市；少量分布在貴州、江蘇、浙江省和上海市?！稗r業(yè)生產空間轉化為城鎮(zhèn)生活空間”(13)圖譜主要分布于各主要城市周圍；“林地生態(tài)空間轉化為城鎮(zhèn)生活空間”(53)圖譜主要分布在湖南、江西省(圖3)。

2000—2020年長江經濟帶國土空間共有64類圖譜單元，其中有56類圖譜單元發(fā)生了變化，面積為731 866 km2，百分比為35.98%。其中“農業(yè)生產空間轉換為林地生態(tài)空間”(15)圖譜和“林地生態(tài)空間轉換為農業(yè)生產空間”(51)圖譜變化最為明顯，兩者廣泛分布于四川、云南、貴州、湖北、湖南、江西、安徽、浙江省和重慶市；少量散落在江蘇省和上海市，主要原因在于退耕還林政策實施和毀林開荒行為存在。與1980—2000年相比，“農業(yè)生產空間轉換為城鎮(zhèn)生活空間”(13)圖譜單元數量明顯增多，從5 155個增長至13 380個，表明隨著城鎮(zhèn)化水平提高，城市建成區(qū)大量侵蝕城市周圍農田(圖3)。

3.2 時空演化特征

3.2.1重心分析

由圖4可見，1980—2020年長江經濟帶“三生”空間重心遷移路徑呈現出同向連續(xù)和反復遷移的特點。其中，生產空間重心持續(xù)向西南方向偏移，其持續(xù)偏移了21.39 km。該過程主要受長江經濟帶農業(yè)生產空間變化影響，其持續(xù)向西南方向偏移了 23 km，重心始終位于湖南省常德市西北部。非農生產空間重心向西南方向移動了402.55 km。生活空間重心整體上向東南方向偏移，偏移距離為25.01 km。其中，城鎮(zhèn)生活空間重心在1980—2000年向西南方向移動12.78 km，然而，在2000—2020年向東北方向持續(xù)偏移37.28 km，重心始終位于湖北省黃石市。生態(tài)空間重心先向東北方向偏移再向西北方向偏移，整體僅向北部偏移2.56 km。其主要受水域生態(tài)空間影響，水域生態(tài)空間重心整體向西側偏移了52.4 km。

圖4 1980—2020年長江經濟帶“三生”空間重心偏移路徑

3.2.2空間自相關分析

從單變量空間自相關分析來看，1980—2000年和2000—2020年長江經濟帶生產空間、生活空間和生態(tài)空間的全局莫蘭指數均大于0(圖5)，均呈現出顯著的空間正相關。在生產空間方面，1980—2000年生產空間變化量介于-630～217 km2之間，高高集聚的市級行政單元主要分布在云南省西側和渝黔湘交界處；低低集聚的市級行政單元主要分布在湖北省中部和蘇滬浙交界處，共有20個。2000—2020年生產空間變化量處于-1 510～481 km2之間，與1980—2000年相比，生產空間面積增減幅度變強。高高集聚的市級行政單元共有17個，大量分布在江西和湖南省境內，少量散落在貴州省、云南省。低低集聚的市級行政單元共有22個，主要分布在長三角地區(qū)。在生活空間方面，1980—2020年生活空間變化量處于-7～1 388 km2之間，高高集聚的市級行政單元始終集中分布在長三角地區(qū)，數量由18個增至21個。低低集聚的市級行政單元個數由33個減少至29個，其分布狀態(tài)由長江經濟帶南部地區(qū)轉移至湘鄂贛交界處和云南省西側。在生態(tài)空間方面，1980—2000年生態(tài)空間變化量介于-428～471 km2之間，高高集聚的市級行政單元集中分布在湖北省東南側，共計11個，這主要是由于江漢平原湖泊密集，水域生態(tài)空間增長較快。低低集聚的市級行政單元數量為4個，處于云南省西側。2000—2020年生態(tài)空間變化量處于-499～441 km2之間，高高集聚的市級行政單元數量為7個，分布于江蘇省和安徽省交界處；低低集聚的行政單元共有7個，位于湖南省東南側和江西省中部，詳見圖5。

圖5 1980—2020年“三生”空間單變量空間自相關

農業(yè)生產空間、非農生產空間、城鎮(zhèn)生活空間、鄉(xiāng)村生活空間、水域生態(tài)空間是研究期內長江經濟帶變化最為劇烈的國土空間類型。與此同時，農業(yè)生產空間和城鎮(zhèn)生活空間的增減過程與區(qū)域經濟社會發(fā)展情況高度相關。因此，本文重點定量分析農業(yè)生產空間、城鎮(zhèn)生活空間與上述各類國土空間數量的互動增減過程。

從表3中可以看出，不同時期內相同兩類國土空間面積變化的相關性程度存在較大差異。與1980—2000年相比，2000—2020年農業(yè)生產空間與非農生產空間、城鎮(zhèn)生活空間與農業(yè)生產空間、鄉(xiāng)村生活空間與農業(yè)生產空間以及城鎮(zhèn)生活空間與非農生產空間相關程度變強。

表3 不同國土空間類型雙變量全局莫蘭指數

1980—2020年農業(yè)生產空間與非農生產空間作用關系由負相關變?yōu)檎嚓P，且相關程度在增強(表3)。其中，1980—2000年二者關系為負相關，主要原因在于工礦用地、城市道路建設會大量侵占耕地。LH聚類的市級行政單元共有3個，集中分布在江蘇省，分別為南通市、泰州市和揚州市；HL聚類的市級行政單元共有7個，主要分布在四川省、云南省、貴州省和湖南省。2000—2020年二者關系為正相關，HH聚類的市級行政單元主要環(huán)繞重慶市分布，部分散落在長江經濟帶中部地區(qū)；LL聚類的市級行政單元集中分布在蘇北、蘇中地區(qū)(圖6)。

圖6 1980—2020年不同國土空間類型局部空間自相關

研究期內農業(yè)生產空間與水域生態(tài)空間作用關系由負相關變?yōu)檎嚓P，相互作用程度在減弱(表3)。其中1980—2000年二者作用關系為負相關，即農業(yè)生產空間擴張迅速的區(qū)域會導致周圍區(qū)域水域生態(tài)空間面積減小，這與大范圍的圍湖造田相關。2000—2020年二者作用關系為正相關，作用程度減弱，即農業(yè)生產空間擴張并未加劇周圍水域生態(tài)空間面積減小，這與國土空間用途管制政策趨嚴，耕地和水域保護力度加大有關。1980—2000年LH聚類市級行政單元集中分布在江漢平原和鄱陽湖平原，2000年后LH聚類的市級行政單元主要分布在江蘇省中東部，散落在貴州省遵義市和云南省西雙版納市。兩者形成原因不同，1980—2000年LH聚類形成原因在于該區(qū)域為傳統農區(qū)，農業(yè)生產空間面積增速較慢，湖泊眾多，水域生態(tài)空間范圍較大。2000—2020年LH聚類形成原因是由于江蘇省中東部地區(qū)經濟發(fā)展程度較高，農業(yè)生產空間迅速減小，同時該區(qū)分布著太湖、洪澤湖等水域，水域面積廣泛。1980—2000年HL聚類的市級行政單元主要為江西省景德鎮(zhèn)市、鷹潭市和安徽省黃山市，2000年后僅湖南省婁底市屬于HL聚類(圖6)。

1980—2020年鄉(xiāng)村生活空間與農業(yè)生產空間作用關系為負相關，且關聯程度在增強(表3)。即區(qū)域內農村居民點面積增加會致使周圍區(qū)域農用地面積減小，主要原因在于鄉(xiāng)村住宅、道路建設大量侵占周圍農用地。1980—2020年HL聚類的市級行政單元主要分布在江蘇省、上海市和浙江??；這些城市是鄉(xiāng)村生活空間面積增長較快、周圍地區(qū)農用地減少或增速緩慢的區(qū)域；主要原因在于該區(qū)域人口密集，農村居民點擴張侵占了大量農用地。1980—2020年LH聚類的市級行政單元大多分布在云南省、貴州省、湖南?。簧倭糠植荚谒拇ㄊ『徒魇?。這些區(qū)域農村居民點用地增速較慢，周圍地區(qū)農業(yè)用地增速較快，主要原因在于該區(qū)域農業(yè)資源稟賦條件好，人口較少，農村居民點用地增速較慢(圖6)。

1980—2020年城鎮(zhèn)生活空間與農業(yè)生產空間作用關系為負相關，且關聯程度在增強(表3)。即區(qū)域內城鎮(zhèn)生活空間面積增加會導致周邊地區(qū)農業(yè)生產空間面積減小，這與大規(guī)模城鎮(zhèn)建設侵占了周圍農業(yè)用地有關。1980—2000年HL聚類的市級行政單元主要分布在湖北省中部和長江三角洲地區(qū)，2000—2020年HL聚類的市級行政單元主要分布在江蘇省、上海市和浙江省，這些城市是城鎮(zhèn)用地增加較快、周圍區(qū)域農用地面積減小或增速較慢的區(qū)域，該區(qū)域經濟發(fā)展水平較高，城市建成區(qū)擴張較快，侵占了大量農業(yè)生產空間。1980—2000年LH聚類的市級行政單元大量分布在湖南省和貴州省交界處，少量散落在四川省、云南省和江西省。2000—2020年LH聚類的行政單元主要分布在云南省、貴州省和江西省。這些城市是城鎮(zhèn)用地增速較慢、周圍農業(yè)用地增速較快的區(qū)域，該區(qū)域經濟發(fā)展水平相對落后，以傳統農業(yè)種植為主，城鎮(zhèn)建設用地增速較慢(圖6)。

1980—2020年城鎮(zhèn)生活空間與非農生產空間作用關系由正相關變?yōu)樨撓嚓P，二者作用程度在增強(表3)。其中，1980—2000年二者作用關系為正相關，即城鎮(zhèn)生活空間增加會致使周圍區(qū)域非農生產空間擴張，這與城鎮(zhèn)生活空間擴張導致的市民基本生活、生產用地需求增加有關。2000—2020年二者作用關系為負相關，即城鎮(zhèn)生活空間擴張速度高于周圍地區(qū)工礦、道路用地增速。1980—2020年HL聚類的市級行政單元主要分布在安徽省、江蘇省、浙江省，少量分布在云南省。1980—2020年LH聚類的市級行政單元主要分布在江蘇省、浙江省和環(huán)重慶市周圍城市，少量散落在湖南省和湖北省(圖6)。

4 討論

本文基于長時間序列的土地利用現狀遙感監(jiān)測數據研究長江經濟帶生產、生活和生態(tài)空間數量面積變化和空間格局演化，重點解析了城鎮(zhèn)生活空間、鄉(xiāng)村生活空間與農業(yè)生產空間，農業(yè)生產空間與水域生態(tài)空間的互動增減關系。研究發(fā)現1980—2020年長江經濟帶城鎮(zhèn)生活空間、鄉(xiāng)村生活空間與農業(yè)生產空間相關關系為負相關，且相關程度在增強。研究期內城鎮(zhèn)生活空間、鄉(xiāng)村生活空間與農業(yè)生產空間HL聚類模式的行政單元主要分布在長三角地區(qū)，該地區(qū)城鄉(xiāng)生活空間急劇擴張侵占了周圍地區(qū)的農業(yè)生產空間，這與文獻[39]的研究相一致。長江經濟帶是我國重要的糧食產區(qū)，分布著江漢平原、鄱陽湖平原、太湖平原等重要的商品糧基地。1980—2020年長江經濟帶農業(yè)生產空間凈減小39 053 km2，年均減小976.07 km2，遠超同期黃河流域農業(yè)生產空間年均損失量[40]。未來應嚴格落實國土空間用途管制制度，保證農業(yè)生產空間不被城鄉(xiāng)建設用地侵占，嚴格防范耕地非糧化現象；優(yōu)化用地布局推進新型城鎮(zhèn)化建設，以地級市中心城區(qū)為重點，劃定城市開發(fā)邊界和禁止建設邊界，形成“生產-生活-生態(tài)”空間合理分布的用地結構[41]；嚴格落實耕地占補平衡政策，制定村莊規(guī)劃，推行土地綜合整治，合理引導農民建房行為，防范農村居民點侵占優(yōu)質農田[42]。

5 結論

(1)1980—2020年長江經濟帶國土空間類型為生產空間和生態(tài)空間，不同的國土空間類型數量面積變化差異顯著。其中，研究期內農業(yè)生產空間面積呈減小趨勢，凈減小39 403 km2；非農生產空間凈增加14 804 km2；生活空間面積呈增加趨勢且城鎮(zhèn)生活空間增速高于鄉(xiāng)村生活空間；生態(tài)空間面積先增加后減小，凈減小248 km2。

(2)1980—2020年長江經濟帶國土空間格局變化的空間指向性和地區(qū)差異性明顯。其中，國土空間重心偏移軌跡變現為生產空間持續(xù)向西南方向偏移、生活空間和生態(tài)空間整體上分別向東南方向和北部偏移；研究期內生產空間變化量HH集聚的地區(qū)由長江經濟帶西南地區(qū)轉移到中部地區(qū)；生活空間變化量HH集聚的地區(qū)始終主要分布在長三角地區(qū)；生態(tài)空間變化量LL集聚的地區(qū)由湖北省東南側轉移到江蘇省和安徽省交界處。

(3)1980—2020年長江經濟帶不同國土空間類型互動增減關系差異顯著且空間異質性明顯。其中，城鎮(zhèn)生活空間、鄉(xiāng)村生活空間與農業(yè)生產空間呈負相關，且顯著性加強。即本行政區(qū)內生活空間面積的增加會致使周圍行政區(qū)域農業(yè)生產空間面積減??；農業(yè)生產空間與非農生產空間和水域空間相關關系由負轉正；城鎮(zhèn)生活空間與非農生產空間相關關系由正轉負，且相關關系在增強；不同國土空間類型HH、LL、LH和HL聚類行政單元在空間分布上存在較大差異。