山西黃河流域“三生”空間重構(gòu)和降水變化對(duì)產(chǎn)水服務(wù)的影響

姬倩倩， 潘換換， 吳樹榮， 武志濤， 杜自強(qiáng)

（山西大學(xué)黃土高原研究所，山西 太原 030006）

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)主要指人類從生態(tài)系統(tǒng)中獲得的惠益，是生態(tài)學(xué)及相關(guān)學(xué)科研究的熱點(diǎn)［1］。其中，產(chǎn)水服務(wù)是具有供給與調(diào)節(jié)功能的重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之一，其主要指示降水直接有效轉(zhuǎn)化為地表徑流、土壤水和地下水的能力。作為連接流域自然生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的橋梁，產(chǎn)水服務(wù)對(duì)于流域水循環(huán)、泥沙輸出等諸多生態(tài)功能以及人類生存發(fā)展起到至關(guān)重要的作用［2-3］。隨著人類對(duì)水資源需求的擴(kuò)張，以及水資源污染、水資源浪費(fèi)等現(xiàn)象的出現(xiàn)，部分地區(qū)水資源短缺問題凸顯［4］，導(dǎo)致區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展受限。在此背景下，研究生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)水服務(wù)對(duì)工礦生產(chǎn)、社會(huì)生活、農(nóng)業(yè)灌溉、水資源的管理和開發(fā)具有重要意義。

目前，產(chǎn)水服務(wù)的研究主要集中于區(qū)域的產(chǎn)水量、水源涵養(yǎng)量、水資源供給與需求的時(shí)空格局、權(quán)衡與協(xié)同相互關(guān)系、水文過程模擬、水生態(tài)足跡、服務(wù)空間流動(dòng)研究等相關(guān)方面。魏培潔等［5］對(duì)疏勒河上游產(chǎn)水量進(jìn)行了時(shí)空分析；汪曉珍等［6］對(duì)黃土高原生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)與其他服務(wù)之間的權(quán)衡及協(xié)同關(guān)系進(jìn)行了研究；張珈瑋［7］進(jìn)行了涇河流域水文過程模擬預(yù)測(cè)及生態(tài)環(huán)境需水研究；賈陳忠等［8］研究了山西省水資源生態(tài)足跡時(shí)空變化特征及驅(qū)動(dòng)因素。這些研究從各個(gè)方面對(duì)產(chǎn)水服務(wù)進(jìn)行了深入的探討。研究表明，產(chǎn)水服務(wù)受氣候變化和土地利用/土地覆被的綜合影響。氣候變化通過改變地區(qū)降水量、氣溫和蒸散量來(lái)影響產(chǎn)水量［9］。比如，戴爾阜等［10］通過InVEST模型對(duì)產(chǎn)水服務(wù)進(jìn)行評(píng)估，認(rèn)為氣候是導(dǎo)致產(chǎn)水服務(wù)空間差異的主要原因。土地利用變化可能通過改變?nèi)霛B速率和蒸散速率，從而影響水量、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和泥沙量。包玉斌等［11］發(fā)現(xiàn)退耕還林還草工程背景下土地利用/覆被變化對(duì)陜北黃土高原地區(qū)水源涵養(yǎng)產(chǎn)生了重要影響。Shirmohammadi 等［12］模擬了未來(lái)氣候和土地利用變化并評(píng)估了其對(duì)伊朗半干旱森林流域產(chǎn)水量的影響。已有的研究都表明產(chǎn)水服務(wù)受這二者的影響，但是氣候變化和土地利用/土地覆被變化對(duì)產(chǎn)水服務(wù)影響的定量評(píng)估仍顯不足。

土地利用變化提出以來(lái)，其研究方法和理論不斷創(chuàng)新［13-14］。其中，基于土地功能視角的“三生”空間轉(zhuǎn)型研究是目前進(jìn)行綜合性研究的新方向之一［15］，其主要是通過土地的生產(chǎn)、生態(tài)及生活3 種功能類型之間相互轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)［16］。中共十八大報(bào)告著眼于國(guó)土空間發(fā)展和土地利用功能變化，提出構(gòu)建“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”的“三生”空間［17］，這一空間劃分方法與國(guó)內(nèi)外廣泛認(rèn)可的可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)—生產(chǎn)—生活“三支柱”理念不謀而合［18］，為從“三生”空間的結(jié)構(gòu)功能轉(zhuǎn)變角度來(lái)深入研究土地功能轉(zhuǎn)變及其對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的影響創(chuàng)造了新途徑。蘇迎慶等［19］對(duì)汾河流域生態(tài)空間進(jìn)行了多情景模擬預(yù)測(cè)；司曉君［20］對(duì)中原城市群“三生”用地轉(zhuǎn)型及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究；滑雨琪等［21］對(duì)固原市原州區(qū)“三生”用地及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值變化進(jìn)行了研究；勾蒙蒙等［22］對(duì)“三生”視角下的三峽庫(kù)區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值效應(yīng)進(jìn)行了研究；王越［23］進(jìn)行了基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的“三生”空間格局優(yōu)化研究。這些研究集中在“三生”用地預(yù)測(cè)、轉(zhuǎn)型或“三生”空間對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響，基于“三生”空間重構(gòu)角度來(lái)研究其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量變化的影響關(guān)注不足。從“三生”空間視角研究土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響可以為區(qū)域“三生”空間規(guī)劃提供參考。

黃河流域地理環(huán)境復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境脆弱，是對(duì)人類活動(dòng)和氣候變化相對(duì)敏感的區(qū)域之一［24-25］。近年來(lái)，黃河流域因其重要的生態(tài)作用，已引起國(guó)家高度重視［26］。山西黃河流域作為我國(guó)能源化工重要基地，水資源短缺一直是限制其發(fā)展的因素之一，同時(shí)，還面臨著生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問題，研究山西黃河流域產(chǎn)水服務(wù)現(xiàn)狀及降水變化和“三生”空間轉(zhuǎn)型對(duì)產(chǎn)水服務(wù)的影響，可以為該流域土地空間資源的科學(xué)規(guī)劃與管理以及維持流域供水功能穩(wěn)定提供重要的理論基礎(chǔ)。本文運(yùn)用InVEST模型，分析山西黃河流域產(chǎn)水量的時(shí)空變化特征，探討“三生”空間轉(zhuǎn)型和降水量變化對(duì)產(chǎn)水服務(wù)的影響，以期為制定山西黃河流域生態(tài)保護(hù)政策提供理論參考。

1 研究區(qū)概況

黃河由老牛灣入晉，從西、南兩側(cè)流過山西省，至碾盤溝出晉。山西黃河流域位于山西省的西部（34°59′～40°29′N，110°24′～113°54′E），總 面 積97138 km2，涵蓋全省面積一半以上（圖1）。流域內(nèi)地形起伏變化明顯，有山地，丘陵、盆地等多種地貌，地勢(shì)從東北向西南遞減，東北部以山地丘陵為主，西南部以盆地為主。該流域的氣候?yàn)榇箨懶詺夂?，四季分明，雨熱同期，受緯度差異和地形條件的影響，整體呈現(xiàn)自北向南、從山地到盆地氣溫逐漸升高的趨勢(shì)。流域位于黃土高原東部，土質(zhì)以泥土和含砂土為主，土地貧瘠，遇大暴雨極易被侵蝕，水土流失嚴(yán)重，生態(tài)本底差，水資源短缺是該區(qū)域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展主要限制性因素之一。

圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig.1 Location of the study area

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

山西黃河流域2000年、2020年兩期土地利用數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境與數(shù)據(jù)中心（https://www.resdc.cn/），各土地利用類型分類精度超過90%［27-29］。DEM 數(shù)據(jù)來(lái)自地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/）；氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://data.cma.cn）；土壤數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://www.ncdc.ac.cn/portal/）1:1 000 000 土壤數(shù)據(jù)庫(kù)。通過ArcGIS 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、插值和裁剪等處理后得到所需數(shù)據(jù)。

在對(duì)“三生”空間進(jìn)行劃分時(shí)，以土地的自然屬性作為主要參考要素，參考已有研究［30-31］的分類方案，對(duì)土地的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，將土地分為3個(gè)一級(jí)地類，8個(gè)二級(jí)地類（表1）。

表1 山西黃河流域“三生”空間土地利用分類Tab.1“Production-living-ecology”space land use classification in the Yellow River Basin of Shanxi

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，是指利用矩陣方法從研究起始至結(jié)束對(duì)各土地利用類型的轉(zhuǎn)換面積進(jìn)行描述［14］，是開展對(duì)各種土地用途變動(dòng)方向、數(shù)量分類研究的理論基礎(chǔ)，也能夠具體揭示土地功能的轉(zhuǎn)移變化。計(jì)算公式如公式（1）所示：

式中：S、a、b、n分別代表土地面積、研究開始時(shí)的土地利用類型、研究結(jié)束時(shí)的土地利用類型、土地利用類型的數(shù)量。

2.2.2 產(chǎn)水量模型 單位面積產(chǎn)水量指某一區(qū)域在單位時(shí)段內(nèi)單位面積所產(chǎn)生的水量，在氣候調(diào)節(jié)和水資源供給等方面作用顯著［32］。早期的產(chǎn)水量評(píng)估以定量分析和統(tǒng)計(jì)分析為主，隨著基于多因子綜合分析的模型工具不斷開發(fā)和發(fā)展，InVEST模型實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)水量的空間表達(dá)，其應(yīng)用最為廣泛［33］。In?VEST模型產(chǎn)水量基于Budyko水熱耦合平衡來(lái)評(píng)估水源供給能力［34］，計(jì)算公式為：

式中：?jiǎn)挝粬鸥駒的年產(chǎn)水量（mm）、年降水量（mm）和實(shí)際蒸散量（mm）分別用Y(x)、P(x)和AET(x)加以表示；PET(x)為潛在蒸散量；ω為自然氣候-土壤性質(zhì)的非物理參數(shù)。

2.2.3 情景模擬法 利用情景模擬法模擬出2000—2020 年山西黃河流域降水量變化和“三生”空間變化對(duì)產(chǎn)水量的影響（表2），情景模擬包括情景1：2000—2020年降水量未發(fā)生變化，僅“三生”空間發(fā)生變化，與2000 年基準(zhǔn)年產(chǎn)水量相比，來(lái)研究“三生”空間轉(zhuǎn)型對(duì)產(chǎn)水量的影響；情景2：2000—2020年“三生”空間未發(fā)生變化，僅降水量發(fā)生變化，與2000年基準(zhǔn)年產(chǎn)水量相比，來(lái)研究降水量發(fā)生變化對(duì)產(chǎn)水量的影響。

表2 情景設(shè)置Tab.2 Scenarios settings used in this study

降水和“三生”空間變化對(duì)流域產(chǎn)水量變化的貢獻(xiàn)程度通過如下公式進(jìn)行量化［34］：

式中：Wl和Wp分別代表“三生”空間轉(zhuǎn)型和降水變化兩個(gè)因素對(duì)研究區(qū)產(chǎn)水量變化所做的貢獻(xiàn)程度；Δl和Δp則分別代表這兩種情景下產(chǎn)水量的變化量。

3 結(jié)果與分析

3.1“三生”空間土地利用轉(zhuǎn)型特征

基于土地功能的“三生”空間用地分類方案，得到了2000—2020 年山西黃河流域的“三生”空間用地分布（圖2）。從空間分布來(lái)看，生態(tài)空間是研究區(qū)的主要用地類型，生產(chǎn)空間位居其后，生活空間僅占流域的小部分。從“三生”空間的二級(jí)分類來(lái)看，林地、牧草生態(tài)用地和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地分布最為廣泛。生態(tài)空間中林地生態(tài)用地主要分布在山西黃河流域中部的呂梁山脈，中東部的太岳山和南部的中條山，牧草生態(tài)用地主要分布在西部，水域生態(tài)用地零星分布在太原盆地、臨汾盆地和運(yùn)城盆地。生產(chǎn)空間主要分布在太原、臨汾及運(yùn)城盆地。生活空間的分布與生產(chǎn)空間大致相同，由于人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)緊密相依，因而其用地類型的空間分布也往往一致。從空間規(guī)模變化來(lái)看，生態(tài)空間和生產(chǎn)空間用地面積均有一定的縮減，與2000年相比，生態(tài)空間減少了0.97%，生產(chǎn)空間減少了2.67%；生活空間用地面積的變化與前兩者不同，用地面積增長(zhǎng)至2000年的1.65倍。

圖2 2000—2020年山西黃河流域“三生”空間分布Fig.2 Spatial distribution of“production-living-ecology”space in the Yellow River Basin of Shanxi during 2000-2020

為了進(jìn)一步探析“三生”空間的重構(gòu)特征，基于二級(jí)地類構(gòu)建土地轉(zhuǎn)移矩陣（表3）。結(jié)果表明，2000—2020年，林地、牧草地、水域和其他生態(tài)用地4類生態(tài)空間所占面積均有減少。生態(tài)空間各個(gè)地類主要轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地，其中，牧草生態(tài)用地最為顯著，轉(zhuǎn)入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地面積占生態(tài)用地轉(zhuǎn)入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地比重的64.1%；林地生態(tài)用地位居其次，累計(jì)轉(zhuǎn)移面積為3362.66 km2，占生態(tài)用地轉(zhuǎn)入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地比重的26.1%。生產(chǎn)空間的兩種土地功能面積變化方向相反；其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地有所減少；主要轉(zhuǎn)向牧草、林地生態(tài)用地及鄉(xiāng)村生活用地，轉(zhuǎn)移率分別為21.4%、8.7%和4.6%；轉(zhuǎn)入牧草和林地的面積高于二者向其轉(zhuǎn)入的面積；工礦生產(chǎn)用地相比2000年增長(zhǎng)了4.13倍，工礦生產(chǎn)用地的來(lái)源主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地和林地、牧草生態(tài)用地，轉(zhuǎn)入面積分別為549.91 km2、117.74 km2和284.29 km2。與生態(tài)、生產(chǎn)空間的面積變化不同的是，生活空間整體呈現(xiàn)擴(kuò)張趨勢(shì)，城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村生活用地增幅分別為110.5%和49.3%，其二者面積增長(zhǎng)的主要來(lái)源為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向其轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地對(duì)二者的貢獻(xiàn)率分別為43%和65.9%。

表3 2000—2020年山西黃河流域土地利用轉(zhuǎn)移矩陣Tab.3 Land use transfer matrix in the Yellow River Basin of Shanxi during 2000-2020 /km2

3.2 產(chǎn)水量時(shí)空格局

基于InVEST 模型產(chǎn)水量模塊估算單位面積水源供給能力，得出研究區(qū)產(chǎn)水量空間分布（圖3）。2000 年山西黃河流域的平均產(chǎn)水量為89.57 mm，2020 年平均產(chǎn)水量則為138.01 mm，產(chǎn)水量增幅超過50%。研究期兩個(gè)時(shí)間段產(chǎn)水的空間格局也有所不同，2000年產(chǎn)水量高值區(qū)主要集中在研究區(qū)的東南部和中東部的一小塊區(qū)域，中部的太原城市群也有零星分布；低值區(qū)則主要集中在中部的太原盆地，西南部的臨汾、運(yùn)城盆地。相比2000年，2020年產(chǎn)水量高值區(qū)范圍有明顯擴(kuò)大，除原有的東南部和中東部外，西部的呂梁山也加入其中，低值區(qū)依然集中在西南部的臨汾、運(yùn)城盆地，但低值區(qū)的范圍較2000年相比有較為明顯的縮減。

圖3 山西黃河流域2000—2020年產(chǎn)水量空間分布Fig.3 Spatial distribution of water yield in the Yellow River Basin of Shanxi during 2000-2020

不同的“三生”空間產(chǎn)水量不同（表4）。2000年生態(tài)空間的平均產(chǎn)水量為97.42 mm，其中其他生態(tài)用地產(chǎn)水量最高，為179.17 mm；生活空間的平均產(chǎn)水量為160.80 mm，其中的城鎮(zhèn)生活用地產(chǎn)水量最高為307.19 mm；生產(chǎn)空間的平均產(chǎn)水量為74.11 mm，其中工礦生產(chǎn)用地的產(chǎn)水量最高，為111.37 mm。2020 年，“三生”空間各用地類型的產(chǎn)水量都有不同程度的增加，生活空間增加最為明顯，增長(zhǎng)了68.3%；生態(tài)空間和生產(chǎn)空間的平均產(chǎn)水量則分別為140.6 mm 和120.77 mm，與2000 年相比，增幅分別為44.3%和63.0%。

3.3 降水和“三生”空間變化對(duì)產(chǎn)水量的影響

情景1 降水不變，“三生”空間發(fā)生變化。2020年的平均產(chǎn)水量為98.57 mm，與2000年基準(zhǔn)年的實(shí)際產(chǎn)水量相比，平均產(chǎn)水量增量?jī)H為9 mm，產(chǎn)水總量為9.57×109m3（圖4a）。研究區(qū)產(chǎn)水量整體變化不大，空間分布與2000 年的也基本一致，僅太原城市群和臨汾、運(yùn)城盆地，因城市擴(kuò)張和工礦生產(chǎn)擴(kuò)張導(dǎo)致生活空間和工礦生產(chǎn)用地面積擴(kuò)大進(jìn)而使得產(chǎn)水量高值區(qū)域略有擴(kuò)大?！叭笨臻g各用地類型產(chǎn)水量都有不同程度的增加，其中生態(tài)空間以及生產(chǎn)空間中的農(nóng)業(yè)用地變化不明顯，工礦生產(chǎn)用地增幅達(dá)到了51.1%；鄉(xiāng)村和城鎮(zhèn)生活用地增幅分別為19.4%、9.7%（表4）。整體來(lái)說，當(dāng)“三生”空間發(fā)生變化時(shí)，研究區(qū)整體的產(chǎn)水量變化不大。

表4 不同情景下“三生”空間產(chǎn)水量Tab.4 Water yield of“production-living-ecology”space under different scenarios /mm

圖4 山西黃河流域不同情景下產(chǎn)水量空間分布Fig.4 Spatial distribution of water yield in the Yellow River Basin of Shanxi under different scenarios

情景2 降水量變化，“三生”空間不發(fā)生變化。2020 年的平均產(chǎn)水量為126.53 mm，與2000 年的實(shí)際產(chǎn)水量相比，平均產(chǎn)水量增加了36.96 mm，產(chǎn)水總量為1.23×1010m3（圖4b）。空間分布與2000年相比，高值區(qū)域擴(kuò)大，研究區(qū)北部和南部變化不明顯，其余區(qū)域變化顯著，整體的產(chǎn)水量有明顯的增多。從各個(gè)用地類型來(lái)看，生態(tài)空間中林地產(chǎn)水量增加最多，其次為牧草地；生產(chǎn)空間和生活空間均增幅在30%以上，工礦生產(chǎn)（39.6%）和城鎮(zhèn)生活（33.9%）增幅比例最高（表4）。該情景模擬結(jié)果表明，當(dāng)降水量發(fā)生變化時(shí)，研究區(qū)產(chǎn)水量的格局發(fā)生了顯著變化。

2000—2020年，降水變化對(duì)研究區(qū)產(chǎn)水量變化的貢獻(xiàn)率為80.4%，“三生”空間變化對(duì)產(chǎn)水量變化的貢獻(xiàn)率為19.6%，表明降水變化對(duì)產(chǎn)水量的影響更大，“三生”空間變化對(duì)產(chǎn)水量的影響小；但“三生”空間中不同地類的轉(zhuǎn)換可能導(dǎo)致產(chǎn)水量增加或減少，如工礦生產(chǎn)用地面積擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)水量增加，從而導(dǎo)致整體的產(chǎn)水量變化不顯著。

4 討論

根據(jù)水量平衡原理，降水和潛在蒸散發(fā)是決定產(chǎn)水量多少的兩個(gè)關(guān)鍵因素。降水變化是產(chǎn)水量變化的主要影響因子，“三生”空間變化對(duì)產(chǎn)水量的影響較小，這與楊潔等［35］的研究結(jié)果一致。降水主要受氣候變化的影響，潛在蒸散量受氣候變化和土地覆被/土地利用兩個(gè)因素的綜合影響?！叭笨臻g中不同空間之間的轉(zhuǎn)變可能會(huì)造成山西黃河流域整體產(chǎn)水量的增加或減少，從而導(dǎo)致整體變化不顯著。通過對(duì)2000—2020年產(chǎn)水量進(jìn)行估算，發(fā)現(xiàn)研究期間產(chǎn)水量增幅明顯，主要原因是該時(shí)期降水量顯著升高。劉勤等［36］研究發(fā)現(xiàn)，自20 世紀(jì)以來(lái)，黃河流域的蒸散量呈下降趨勢(shì)，降水明顯增加，實(shí)際蒸發(fā)量減少，產(chǎn)水量必然會(huì)增加。在本研究中，生態(tài)、生產(chǎn)、生活空間產(chǎn)水量不同，生活空間的平均產(chǎn)水量最高，生態(tài)空間位居其后，與楊旭［37］的研究結(jié)果一致。生活空間的組成主要為建設(shè)用地，地表路面硬化較多，降水被植物等地表植被所截留的較少，蒸散量與其他用地類型相比較低，因而產(chǎn)水量高，但生活空間的水大多被排入城市管道，可利用性不強(qiáng)。生態(tài)空間既包含牧草等高產(chǎn)水量的地類，也涵蓋水域這種產(chǎn)水量較低的地類，因而生態(tài)空間產(chǎn)水量低于生活空間，但生態(tài)空間中的產(chǎn)水量易于被生態(tài)系統(tǒng)所利用，利于地區(qū)生態(tài)環(huán)境發(fā)展。對(duì)產(chǎn)水量變化的影響因子進(jìn)行情景模擬，發(fā)現(xiàn)在情景1僅考慮“三生”空間發(fā)生變化的情景下，研究區(qū)平均產(chǎn)水量略有上升，這與工礦用地和生活空間面積擴(kuò)增，不透水面增多密不可分。在情景2中，僅考慮降水發(fā)生變化，“三生”空間各用地類型具有不同程度的上升，且上升幅度較為明顯，與研究基準(zhǔn)年相比，情景2 降水量有了明顯的上升，表明降水對(duì)產(chǎn)水的影響較為顯著。

山西黃河流域整體呈現(xiàn)出生態(tài)空間略有縮小、生活空間擴(kuò)大、生產(chǎn)空間中農(nóng)業(yè)生態(tài)用地縮小、工礦生產(chǎn)用地?cái)U(kuò)大的空間格局，與暢田穎等［38］］的研究結(jié)果一致。研究期間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地與生態(tài)用地之間的轉(zhuǎn)換可能與山西黃河流域的一系列生態(tài)保護(hù)措施（如退耕還林還草）密切相關(guān)。同時(shí)，由于人口規(guī)模的增加和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)用地面積擴(kuò)大、生活用地面積所占比重不斷加大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地和生態(tài)空間等被工礦生產(chǎn)和生活空間所侵占，生態(tài)空間仍存在著不斷萎縮的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在制定國(guó)土空間規(guī)劃時(shí)應(yīng)考慮相應(yīng)的生態(tài)保護(hù)政策，根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源分布、地理?xiàng)l件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等合理規(guī)劃用地，做到因地制宜，促使“三生”空間布局更為合理。

本文通過InVEST模型對(duì)產(chǎn)水量進(jìn)行估算，盡管InVEST 模型已經(jīng)廣泛使用在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)方面，但模型沒有將地形因素考慮在內(nèi)，因此，模型本身存在一定的不確定性［39］。各地區(qū)的Zhang系數(shù)也有所不同［40］，降水量和潛在蒸散發(fā)數(shù)據(jù)采用站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值得到，不同的插值方法得到的結(jié)果可能存在誤差。而且在對(duì)“三生”空間進(jìn)行分類時(shí)，借鑒了前人的分類方案，同一地類的土地主導(dǎo)功能會(huì)因認(rèn)知不同有所區(qū)別，導(dǎo)致在空間上可能存在交叉重疊的問題，因而在進(jìn)行用地類型劃分時(shí)，應(yīng)盡可能細(xì)化［30-31］，使得對(duì)各種土地功能測(cè)算更加精確。不同的分類方案會(huì)有不同的結(jié)果，對(duì)生態(tài)用地的分類方案目前爭(zhēng)議尚多，有待于進(jìn)一步研究。

5 結(jié)論

本文以土地的自然屬性對(duì)“三生”空間進(jìn)行劃分并運(yùn)用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)“三生”空間時(shí)空變化特征進(jìn)行研究，運(yùn)用InVEST模型對(duì)山西黃河流域2000 年、2020 年產(chǎn)水量進(jìn)行估算，通過設(shè)置不同情景進(jìn)而評(píng)估“三生”空間和降水這兩個(gè)因子的變化對(duì)山西黃河流域產(chǎn)水服務(wù)所產(chǎn)生的影響，得出以下主要結(jié)論：

（1）2000—2020 年，山西黃河流域“三生”空間面積分布呈現(xiàn)：生態(tài)＆gt;生產(chǎn)＆gt;生活。生態(tài)空間是其主要用地類型，生產(chǎn)空間位居其后，生活空間僅占流域的一小部分。生態(tài)空間面積略有減少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地縮減明顯，工礦生產(chǎn)、城鎮(zhèn)生活及鄉(xiāng)村生活用地面積增幅明顯。生態(tài)空間各地類主要轉(zhuǎn)向了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地；林地和牧草生態(tài)用地轉(zhuǎn)入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地面積高于農(nóng)業(yè)向二者的轉(zhuǎn)移面積，“三生”空間變化特征與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及宏觀政策較為一致。

（2）2000 年山西黃河流域平均產(chǎn)水量為89.57 mm，2020 年平均產(chǎn)水量為138.01 mm；2020 年產(chǎn)水量的空間分布與2000 年有所不同，高值區(qū)域增加，低值區(qū)有所縮減；不同“三生”空間產(chǎn)水量不同，“三生”空間中生活空間平均產(chǎn)水量最高。

（3）情景1中，2020年的產(chǎn)水量為98.57 mm，產(chǎn)水量增幅不明顯且空間變化不顯著；情景2中，2020年的產(chǎn)水量為126.53 mm，產(chǎn)水量變化顯著且具有空間差異性；降水變化對(duì)產(chǎn)水量的貢獻(xiàn)度為80.4%，“三生”空間變化對(duì)產(chǎn)水量的貢獻(xiàn)度僅為19.6%?！叭笨臻g中不同地類的轉(zhuǎn)換可能導(dǎo)致產(chǎn)水量增加或減少，從而導(dǎo)致整體的產(chǎn)水量變化不顯著。