農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)與生產(chǎn)用地時(shí)空轉(zhuǎn)換及其驅(qū)動(dòng)因素分析
——以張家口壩上地區(qū)為例

秦彥杰，武愛彬，趙艷霞，唐守普，劉 欣，沈會(huì)濤，張勝海

（1.河北省科學(xué)院地理科學(xué)研究所，河北 石家莊 050011；2.河北省地理信息開發(fā)應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新中心，河北石家莊 050011；3.河北省國土整治中心，河北 石家莊 050011）

中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶是半濕潤農(nóng)耕區(qū)和干旱、半干旱草原牧區(qū)的過渡地帶。在氣溫、降水等自然條件和政策、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長等人文因素的共同影響下，該區(qū)域草地、林地和耕地相互轉(zhuǎn)換頻繁，交互作用使地類界面不斷變化，導(dǎo)致農(nóng)牧交錯(cuò)帶土地利用具有明顯的過渡性和波動(dòng)性，生態(tài)環(huán)境脆弱。當(dāng)?shù)匾赞r(nóng)牧業(yè)為主的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式對土地資源利用存在著競爭關(guān)系，要實(shí)現(xiàn)農(nóng)牧交錯(cuò)帶的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)深入研究該地帶的土地利用轉(zhuǎn)換規(guī)律和協(xié)調(diào)對策，合理配置農(nóng)牧業(yè)用地比例，找到生態(tài)與經(jīng)濟(jì)雙贏的措施和方法。黨的十九屆四中全會(huì)明確提出“促進(jìn)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”的指導(dǎo)思想，以生態(tài)、生產(chǎn)和生活視角出發(fā)探究區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的研究成為眾多學(xué)者所關(guān)注的熱點(diǎn)，學(xué)者們探索了生態(tài)用地、生產(chǎn)用地和生活用地（簡稱“三生用地”）的數(shù)量、空間變化以及特征［1］，多關(guān)注“三生用地”在長時(shí)間序列內(nèi)發(fā)生的變化特征，然而對農(nóng)牧業(yè)用地空間轉(zhuǎn)換及驅(qū)動(dòng)因素的關(guān)注較少。

農(nóng)牧交錯(cuò)帶這一術(shù)語在1953—1959 年由趙松喬提出并完善［2］，之后以農(nóng)牧交錯(cuò)帶為研究對象，開展了農(nóng)牧交錯(cuò)帶的資源調(diào)查［3］、界線變遷［4］、景觀和土地利用變化［5-7］、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值［8-9］、人地關(guān)系及區(qū)域發(fā)展［10-11］、草原利用［12-14］、草地退化與土地沙化和荒漠化［15-16］、耕地變化［17-19］、農(nóng)牧用地及相互關(guān)系［20-22］等大量的研究工作，摸清了區(qū)域內(nèi)土地利用變化規(guī)律、農(nóng)牧業(yè)發(fā)展模式等問題，已有研究成果為農(nóng)牧交錯(cuò)帶“三生”用地轉(zhuǎn)換規(guī)律和協(xié)調(diào)發(fā)展提供了基礎(chǔ)。張家口壩上地區(qū)位于北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶中段，具有典型的農(nóng)牧交錯(cuò)帶特征，草地、林地等生態(tài)用地和作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的耕地是張家口壩上地區(qū)主要的土地利用類型，其二者合計(jì)面積占比95%以上。歷史上該區(qū)域水草豐美，以游牧文明為主，明清以來由于漢人的居住，農(nóng)耕文明的傳入導(dǎo)致大量的草原被開墾為耕地作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地，開始了農(nóng)牧交錯(cuò)發(fā)展的時(shí)代，當(dāng)出現(xiàn)大規(guī)模的沙塵暴和土地沙化后，人們意識到在壩上地區(qū)大規(guī)模開發(fā)耕地的危害性，開始了實(shí)施生態(tài)建設(shè)，該區(qū)域承擔(dān)的生態(tài)功能越來越強(qiáng)［23］。2019 年，《張家口首都水源涵養(yǎng)功能區(qū)和生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)建設(shè)規(guī)劃（2019—2035 年）》的印發(fā)，明確了該區(qū)域“首都水源涵養(yǎng)功能區(qū)和生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)”的發(fā)展定位，生態(tài)優(yōu)先必將產(chǎn)生生態(tài)用地的擴(kuò)張需求。因此，探討該區(qū)域生態(tài)用地與生產(chǎn)用地相互轉(zhuǎn)換規(guī)律，提出生產(chǎn)用地與生態(tài)用地的協(xié)調(diào)發(fā)展對策，實(shí)現(xiàn)耕地在保障糧食綜合生產(chǎn)能力的同時(shí)又提升生態(tài)服務(wù)功能，來緩解區(qū)域生態(tài)空間和生產(chǎn)空間沖突的問題，對協(xié)調(diào)區(qū)域發(fā)展用地具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究的張家口壩上地區(qū)包括張北縣、康?？h、沽源縣和尚義縣4 縣，位于河北西北部，土地總面積1.38×104km2，占河北省總面積的7.30%。區(qū)域地勢較為開闊，典型的波狀高原，海拔在1300～1800 m，呈南高北低格局。土壤以栗鈣土分布最為廣泛，易受人為干擾且較難恢復(fù)，土壤有機(jī)質(zhì)含量較低。氣候系大陸性季風(fēng)氣候，自然條件惡劣，表現(xiàn)為寒冷、多風(fēng)、干旱等特征，年均氣溫3.4 ℃，年降水量400 mm 左右。張家口壩上地區(qū)生態(tài)用地與生產(chǎn)用地鑲嵌交錯(cuò)分區(qū)，生態(tài)用地以草地和林地為主，生產(chǎn)用地以耕地為主，質(zhì)量較差，耕地質(zhì)量等級在11～14 之間，生態(tài)與生產(chǎn)用地之間變化較為頻繁，時(shí)常有相互轉(zhuǎn)換，典型的農(nóng)牧交錯(cuò)帶土地利用格局。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所使用社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來自《河北經(jīng)濟(jì)年鑒》（2001—2021 年）、《張家口經(jīng)濟(jì)年鑒》（2001—2021年）、《河北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》（2001—2021年）、中國縣（市）社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒等資料。歷史資料主要來自于張家口市地方志、土地志、農(nóng)業(yè)志和林業(yè)志等。土地覆被數(shù)據(jù)來源于自然資源部和國家基礎(chǔ)地理信息中心提供的Globe Land 30 數(shù)據(jù)（2000年、2010 年和2020 年）（http://www.globallandcover.com/home.html?type= data）。部分土地利用數(shù)據(jù)來自于自然資源行政主管部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。根據(jù)已有研究基礎(chǔ)［24-25］，基于土地覆被數(shù)據(jù)進(jìn)行歸并與分類而獲得生態(tài)用地與生產(chǎn)用地，生態(tài)用地是指具有重要生態(tài)功能，以提供生態(tài)產(chǎn)品和生態(tài)服務(wù)為主要功能的土地，包含土地覆被數(shù)據(jù)的林地、草地、灌木地、濕地、水體、裸地等6個(gè)類別；生產(chǎn)用地主要指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間用地，即土地覆被數(shù)據(jù)中的耕地。地理空間數(shù)據(jù)包括行政區(qū)劃、自然因子（地形、地貌、土壤、河流等）、交通、旅游等數(shù)據(jù)主要來源于河北省地理信息開發(fā)應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新中心，通過研究區(qū)裁剪和格式轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一制作成SHP 格式、GRID 格式兩種格式數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣和地類保留率 利用Arc?GIS 軟件，將研究區(qū)2000 年、2010 年和2020 年土地覆被數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加分析，得出土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣，進(jìn)而獲取生態(tài)用地與生產(chǎn)用地相互轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是研究不同土地利用類型轉(zhuǎn)移方向和數(shù)量變化的經(jīng)典方法［6］，可以直觀展現(xiàn)各地類的類型演化過程。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：Aij為研究期初第i種土地利用類型在研究期末轉(zhuǎn)換成第j種土地利用類型的土地面積；i（i=1,2, …,n）、j（j=1, 2, …,n）分別表示研究期初和研究期末的地類；n代表土地利用類型數(shù)。

各土地利用類型保持自身面積不變的比例即保留率，可比較分析不同土地利用類型在研究時(shí)段內(nèi)的穩(wěn)定性情況，某一土地利用類型保留率越大，其空間穩(wěn)定性也越大，在區(qū)域尺度上更有利于景觀自身功能和過程的正常運(yùn)行與多樣性的維持。

1.3.2 地理集中度 利用GIS空間分析功能，提取生態(tài)用地與生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換地塊，分別選擇氣象、地形地貌、位置、土壤、水資源和耕地質(zhì)量6個(gè)方面13個(gè)空間數(shù)據(jù)與其進(jìn)行疊加，利用地理集中度來統(tǒng)計(jì)分析各個(gè)轉(zhuǎn)移地塊的自然地理特征［26］。該指標(biāo)反映不同自然因素下生態(tài)用地和生產(chǎn)用地之間的轉(zhuǎn)換概率，數(shù)值越大說明越容易發(fā)生轉(zhuǎn)換，計(jì)算公式如下所示：

式中：CR為某一自然地理因素的地理集中度（%）；Sk為某一自然地理因素在第k分級標(biāo)準(zhǔn)下發(fā)生生態(tài)用地和生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換的面積（hm2）；n為某一自然地理因素的分級數(shù)量。

1.3.3 地理探測器模型 利用地理探測器模型對農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)用地與生產(chǎn)用地相互轉(zhuǎn)換的影響機(jī)理分析。地理探測器模型是由王勁峰等［27］開發(fā)的一種空間分析模型，可以探測某地理屬性與其解釋因子之間的關(guān)系。該方法基于空間分異理論，假設(shè)地理事物總是存在于特定的空間位置，影響其變化的環(huán)境因子在空間上具有差異性，若某環(huán)境因子與地理事物的變化在空間上具有顯著一致性，則說明該環(huán)境因子對地理事物的發(fā)生與發(fā)展具有決定意義，并結(jié)合GIS空間分析技術(shù)和集合論，以“因子力”作為度量指標(biāo)，探測地理事物屬性y 與其解釋因子之間的關(guān)系，從而有效地識別因子變量與結(jié)果變量間的相關(guān)關(guān)系［28-29］。地理探測器模型如下：

式中：PD,U為生態(tài)用地與生產(chǎn)用地相互轉(zhuǎn)換的影響因素探測力指標(biāo)；σ2U為整個(gè)區(qū)域生態(tài)用地與生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換數(shù)量的方差；σ2UD,i為次一級區(qū)域的方差；n為整個(gè)區(qū)域的樣本數(shù)；nD,i為次一級區(qū)域的樣本數(shù)；m為次級區(qū)域個(gè)數(shù)，即對影響進(jìn)行自然聚類分級分區(qū)的個(gè)數(shù)。假設(shè)σ2UD,i≠0，模型成立，PD,U的取值區(qū)間為［0,1］，PD,U值越大，說明影響因素對生態(tài)用地與生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換的影響越大。氣候因素選擇年均降雨量（X1）指標(biāo)，地形因素選擇地貌類型（X2）、坡度（X3）、高程（X4）3 個(gè)指標(biāo)，土壤因素選擇土壤類型（X5）、土壤有機(jī)質(zhì)（X6）指標(biāo)，區(qū)位因素選擇距鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離（X7）、路網(wǎng)密度（X8）、距離旅游景點(diǎn)遠(yuǎn)近（X9）、距水系距離（X10）、距湖泊水庫距離（X11）指標(biāo)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素選擇農(nóng)民人均收入（X12）、人口密度（X13）、人均耕地面積（X14），共14 個(gè)指標(biāo)（表1），探測農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)用地與生產(chǎn)用地相互轉(zhuǎn)換的影響因素。

表1 地理影響因素指標(biāo)及分級標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Indicators and grading standards of geographical impact factors

2 結(jié)果與分析

2.1 生產(chǎn)用地與生態(tài)用地時(shí)空變化

分別統(tǒng)計(jì)2000 年、2010 年和2020 年張家口壩上地區(qū)的生態(tài)用地與生產(chǎn)用地面積，分析其時(shí)空變化特征。生產(chǎn)用地受地形地貌的影響，在農(nóng)牧交錯(cuò)帶與生態(tài)用地呈鑲嵌交錯(cuò)分布，2000年和2020年生產(chǎn)用地空間分別為85.82×104hm2、76.33×104hm2，研究期內(nèi)縮小了9.49×104hm2，其比例由62.29%降低為55.40%，其中2000—2010 年和2010—2020 年分別減少15.37×104hm2和增加5.89×104hm2，表現(xiàn)為先減少后增加的變化趨勢。2000 年和2020 年生態(tài)用地空間分別為49.58×104hm2、57.03×104hm2，研究期內(nèi)擴(kuò)大了7.45×104hm2，其比例由35.99%增加到41.40%，其中2000—2010 年和2010—2020 年分別增加14.39×104hm2和減少6.94×104hm2，其內(nèi)部構(gòu)成地類也發(fā)生改變，其中草地比例由89.62%提高為91.38%，林地比例由6.52%降低為6.14%，濕地、水體等其他地類所占比例由3.86%降低為2.48%。

2.2 生產(chǎn)用地與生態(tài)用地轉(zhuǎn)換及其自然地理特征

提取生態(tài)用地與生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換地塊，疊加分析各地塊的自然地理特征，隨著時(shí)間的推移，張家口壩上地區(qū)生態(tài)用地與生產(chǎn)用地相互轉(zhuǎn)換較為頻繁，但轉(zhuǎn)換的程度和廣度有所降低，未發(fā)生變化地類的保留率由82.72%提升到了86.12%（表2）。

表2 2000—2020年張家口壩上地區(qū)“三生用地”轉(zhuǎn)移面積統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of the transfer area of land for“three purposes”in the Bashang region of Zhangjiakou from 2000 to 2020

2.2.1 生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)生態(tài)用地 2000—2020年生產(chǎn)用

地向生態(tài)用地轉(zhuǎn)換21.23×104hm2。其中，2000—2010 年生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換為生態(tài)用地17.12×104hm2，占總面積的12.43%，主要分布在康保縣、張北縣和沽源縣，成為主要的地類轉(zhuǎn)換類型，主要因?yàn)樵谠摃r(shí)期實(shí)施了退耕還林還草工程等政策；2010—2020年，生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換為生態(tài)用地4.11×104hm2（表2），占總面積的2.98%，主要分布在尚義縣和張北縣（圖1）。分析2000—2010 年和2010—2020 年兩個(gè)時(shí)段內(nèi)轉(zhuǎn)移地塊特征（表3），生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為生態(tài)用地具有明顯的發(fā)生規(guī)律。2000—2010 年轉(zhuǎn)移地塊主要集中在降雨量400 mm 以下的區(qū)域，2010 年后逐漸轉(zhuǎn)移到降雨量400 mm 以上的區(qū)域。海拔從高往低轉(zhuǎn)移，2000—2010 年集中在1400～1500 m，2010—2020 年集中在900～1400 m。坡度從高向低轉(zhuǎn)移，2000—2010年集中在坡度在6°～15°的耕地上，2010年后轉(zhuǎn)移到0°～6°。地塊距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地一般都較遠(yuǎn)，優(yōu)先在距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐點(diǎn)較遠(yuǎn)的地塊轉(zhuǎn)移。在河流兩側(cè)2 km內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)移的概率為21.72%～47.98%，影響較為明顯。旅游景點(diǎn)對地塊轉(zhuǎn)移有一定的影響，在旅游景點(diǎn)5 km 內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)移的概率為5.88%～13.72%，影響不明顯。轉(zhuǎn)移地的土壤類型以栗鈣土為主，土壤質(zhì)地為沙質(zhì)，土壤有機(jī)質(zhì)多在0.041～0.060ppm。湖泊對發(fā)生轉(zhuǎn)移的影響較小，湖泊2 km內(nèi)發(fā)生概率僅為0.33%～0.96%。發(fā)生轉(zhuǎn)移的耕地質(zhì)量多在13 等級和14 等級，地貌單元和路網(wǎng)密度對生態(tài)用地與生產(chǎn)用地的相互轉(zhuǎn)換影響不明顯。

圖1 2000—2020年張家口壩上地區(qū)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為生態(tài)用地空間分布Fig.1 Spatial distribution of production land converted to ecological land in Bashang region of Zhangjiakou from 2000 to 2020

表3 2000—2020年生態(tài)用地和生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移地塊自然地理驅(qū)動(dòng)特征Tab.3 Natural geographical driving characteristics of ecological land and production land transfer plots from 2000 to 2020

2.2.2 生態(tài)用地轉(zhuǎn)生產(chǎn)用地 2000—2020年生態(tài)用地向生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換12.47×104hm2。其中，2000—2010 年生態(tài)用地向生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換2.35×104hm2（表2），占總面積的1.71%，在區(qū)域內(nèi)呈零散狀分布。2010—2020 年，生態(tài)用地轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)用地10.12×104hm2，占7.34%，在區(qū)域內(nèi)零散分布（圖2）。分析2000—2010 年和2010—2020 年兩個(gè)時(shí)段內(nèi)轉(zhuǎn)移地塊特征（表3），生態(tài)用地轉(zhuǎn)為生產(chǎn)用地具有明顯的發(fā)生規(guī)律。2000—2010 年轉(zhuǎn)移地塊主要集中在降雨量400 mm 以上的區(qū)域，2010 年后逐漸轉(zhuǎn)移到降雨量400 mm以下的區(qū)域，與生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)生態(tài)用地相反。海拔從低往高轉(zhuǎn)移，2000—2010 年集中在1200～1400 m，2010—2020 年集中在1400～1500 m。坡度多發(fā)生在2°～6°區(qū)域。地塊距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地一般都較遠(yuǎn)，優(yōu)先在距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐點(diǎn)較遠(yuǎn)的地塊轉(zhuǎn)移。在河流兩側(cè)2 km 內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)移的概率為24.86%～37.64%，影響較為明顯。旅游景點(diǎn)對地塊轉(zhuǎn)移有一定的影響，在旅游景點(diǎn)5 km 內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)移的概率為3.52%～12.89%，影響不明顯。轉(zhuǎn)移地的土壤類型以栗鈣土為主，土壤質(zhì)地為沙質(zhì)，土壤有機(jī)質(zhì)多在0.041～0.060ppm。湖泊對發(fā)生轉(zhuǎn)移的影響較小，湖泊2 km 內(nèi)發(fā)生概率僅為0.38%～0.94%。地貌單元和路網(wǎng)密度對生態(tài)用地與生產(chǎn)用地的影響不明顯。

圖2 2000—2020年張家口壩上地區(qū)生態(tài)用轉(zhuǎn)為地生產(chǎn)用地空間分布Fig.2 Spatial distribution of ecological land converted to land for production in Bashang region of Zhangjiakou from 2000 to 2020

2.3 驅(qū)動(dòng)因素分析

由表4 可知，各因素對張家口壩上地區(qū)生態(tài)用地與生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換都有不同程度的影響，同一因素對生態(tài)用地和生產(chǎn)用地之間相互轉(zhuǎn)換的解釋力也有差異。2000—2020年，生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)生態(tài)用地影響因素的解釋力從大到小依次為：土壤有機(jī)質(zhì)、人均耕地面積、坡度、年均降雨量、距鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離。其中解釋力最強(qiáng)的為土壤有機(jī)質(zhì)，q值達(dá)到0.426，表明土壤有機(jī)質(zhì)是決定生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)用地的主導(dǎo)因子，農(nóng)戶根據(jù)生產(chǎn)用地的土壤有機(jī)質(zhì)含量高低，選擇土壤貧瘠的生產(chǎn)用地優(yōu)先轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)用地；排在第二位的影響因素是人均耕地面積（0.325），人均耕地面積較多的區(qū)域更容易發(fā)生生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換為生態(tài)用地；排名第三的影響因素是坡度（0.314），多選擇坡度在6°～15°的區(qū)域發(fā)生生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換為生態(tài)用地；其次是年均降雨量和距鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離兩個(gè)影響因素，解釋力也較強(qiáng)，分別為0.242 和0.126；距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離、旅游景點(diǎn)距離、路網(wǎng)密度、水源地距離等其他影響因素的解釋力均小于0.1，對生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換為生態(tài)用地的影響程度低。交互作用探測結(jié)果表明，各因子間交互作用對生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換為生態(tài)用地的影響遠(yuǎn)大于單個(gè)因素，多以雙因子增強(qiáng)為主。其中土壤有機(jī)質(zhì)∩人均耕地面積（0.692）為雙因子增強(qiáng)，為交互作用影響因素中解釋力最強(qiáng)，其次是土壤有機(jī)質(zhì)∩年均降雨量（0.536）為雙因子增強(qiáng)，排名第三的影響因素為土壤有機(jī)質(zhì)∩坡度（0.515）。通過風(fēng)險(xiǎn)探測器的定量分析，結(jié)合前文轉(zhuǎn)換地塊的地理特征分析，可以得出土壤有機(jī)質(zhì)含量低、人均耕地面積多、坡度6°～15°和年均降雨量低于400 mm 的地區(qū)容易發(fā)生生產(chǎn)用地向生態(tài)用地轉(zhuǎn)變。

表4 農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)用地和生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)換影響因素地理探測結(jié)果Tab.4 Geographical detection results of factors affecting the conversion of ecological land and productive land in the farming-pastoral ecotone

反過來，生態(tài)用地轉(zhuǎn)生產(chǎn)用地影響因素的解釋力從大到小依次為：坡度、年均降雨量和人均耕地面積。其中，坡度（0.451）對生態(tài)用地轉(zhuǎn)生產(chǎn)用地的解釋力最強(qiáng)，在坡度2°～6°地區(qū)多發(fā)生；其次為年均降雨量（0.261），多在年均降雨量大于400 mm 的地區(qū)發(fā)生；排名第三的是人均耕地面積（0.1415）；所選的其他影響因素對生態(tài)用地轉(zhuǎn)生產(chǎn)用地的解釋力較低?？梢钥闯銎露?、年均降雨量和人均耕地面積3個(gè)影響因素對生態(tài)用地和生產(chǎn)用地的互相轉(zhuǎn)換都有著重要的決定性作用，土壤有機(jī)質(zhì)含量僅對生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換為生態(tài)用地有著重要影響力。交互作用探測結(jié)果表明，各因子間交互作用對生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換為生態(tài)用地的影響遠(yuǎn)大于單個(gè)因素，多以雙因子增強(qiáng)為主。其中，坡度∩地貌類型（0.547）為雙因子增強(qiáng)，為交互作用影響因素中解釋力最強(qiáng)，其次為坡度∩年均降雨量（0.342）為雙因子增強(qiáng)，排名第三的影響因素為人均耕地面積∩農(nóng)民人均收入（0.239）。通過風(fēng)險(xiǎn)探測器的定量分析，結(jié)合前文轉(zhuǎn)換地塊的地理特征分析，可以得出在坡度2°～6°較緩區(qū)、年均降雨量大于400 mm、人均耕地面積少的地區(qū)容易發(fā)生生態(tài)用地向生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)變。

3 討論

本研究基于對張家口壩上地區(qū)近20 a來生態(tài)用地和生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換地塊的地理特征總結(jié)與驅(qū)動(dòng)因素分析，得出張家口壩上地區(qū)生態(tài)用地與生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換仍較為頻繁，近年來出現(xiàn)大量的生態(tài)用地轉(zhuǎn)為生產(chǎn)用地，李超等［30］在研究科爾沁左翼后旗的耕地變化時(shí)也發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象。在實(shí)地調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)大面積集中連片的生態(tài)用地轉(zhuǎn)為生產(chǎn)用地種植蔬菜等農(nóng)作物，農(nóng)業(yè)利用強(qiáng)度較大，此變化勢必會(huì)加劇該區(qū)域脆弱生態(tài)環(huán)境的惡化，加重生產(chǎn)用地與生態(tài)用地的競爭關(guān)系，使原本有限的生態(tài)用地?cái)U(kuò)張空間更加緊張。這與張家口作為國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)和首都“兩區(qū)”的功能定位不相符，與未來該區(qū)域以提升生態(tài)功能，擴(kuò)大生態(tài)用地空間的發(fā)展方向不協(xié)調(diào)，加劇了生態(tài)用地與生產(chǎn)用地之間的競爭關(guān)系?；诖耍岢鋈缦聦Σ呓ㄗh：（1）開展生態(tài)用地和耕地轉(zhuǎn)換的專項(xiàng)調(diào)查。為進(jìn)一步全面掌握壩上地區(qū)生態(tài)用地和生產(chǎn)用地相互轉(zhuǎn)換特征，針對近年來耕地增加的趨勢，建議由自然資源、農(nóng)業(yè)、林草等主管部門聯(lián)合開展2000 年以來生態(tài)用地和生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換的專項(xiàng)調(diào)查。（2）細(xì)化張家口壩上地區(qū)土地用途管制規(guī)則。壩上地區(qū)作為典型的農(nóng)牧交錯(cuò)帶，具有獨(dú)特的土地利用特點(diǎn)，應(yīng)研究制定針對張家口壩上地區(qū)特殊的土地用途管制規(guī)則，逐步引導(dǎo)土地使用者合理正確的開發(fā)利用土地。（3）以功能提升代替規(guī)模擴(kuò)張作為未來發(fā)展思路。張家口壩上地區(qū)不僅承擔(dān)著國家重要生態(tài)功能的任務(wù)，而且還承擔(dān)著區(qū)域糧食生產(chǎn)任務(wù)。在目前嚴(yán)峻的糧食安全形勢下，實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和糧食生產(chǎn)共贏的唯一出路就是提升用地功能。

本研究在驅(qū)動(dòng)因素分析方面仍存在以下不足，農(nóng)牧交錯(cuò)帶生態(tài)用地和生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)移受自然因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素共同影響［31］，其中自然因素影響著發(fā)生轉(zhuǎn)移的可能性和空間位置，社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素中對發(fā)生轉(zhuǎn)移起著促進(jìn)作用。2000 年以后退耕還林還草、京津風(fēng)沙源治理、天然林保護(hù)等一系列國家生態(tài)建設(shè)工程相繼啟動(dòng)，促使生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為生態(tài)用地轉(zhuǎn)變的一個(gè)重要原因；同時(shí)，2000 年國家在張家口壩上地區(qū)實(shí)施土地后備資源開發(fā)使大量的生態(tài)用地轉(zhuǎn)為生產(chǎn)用地。農(nóng)戶土地利用行為從微觀上驅(qū)動(dòng)著張家口壩上地區(qū)生態(tài)用地與生產(chǎn)用地之間的相互轉(zhuǎn)換，一般情況下利用生產(chǎn)用地相對于生態(tài)用地的經(jīng)濟(jì)收益較高，在土地利用的經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使下往往會(huì)向著收益較高的土地利用方式轉(zhuǎn)變，使一些農(nóng)戶自行開發(fā)生態(tài)用地為生產(chǎn)用地。本研究選取的驅(qū)動(dòng)因素更偏重于自然地理因素，對社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素未進(jìn)行深入分析。下一步的研究中考慮政策調(diào)控和土地利用的經(jīng)濟(jì)利用驅(qū)動(dòng)等人為因素影響，更加全面的分析各方面因素對生態(tài)用地和生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)換影響，為農(nóng)牧交錯(cuò)帶國土空間優(yōu)化和利用提供更加科學(xué)的建議，為首都“兩區(qū)”建設(shè)提供更加科學(xué)的依據(jù)。

4 結(jié)論

（1）2000—2020 年，張家口壩上地區(qū)土地利用程度有所降低，生態(tài)用地空間擴(kuò)張了5.41%，表現(xiàn)為先增后減的變化趨勢，生產(chǎn)用地空間縮減了6.89%，表現(xiàn)為先減后增的變化趨勢。

（2）生態(tài)用地和生產(chǎn)用地之間相互轉(zhuǎn)換頻繁，其中，生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)生態(tài)用地21.23×104hm2，2010 年后轉(zhuǎn)換數(shù)量逐漸減少，發(fā)生轉(zhuǎn)移的地塊表現(xiàn)為降雨量從少到多，海拔從高到低，坡度從高到低的特征；生態(tài)用地轉(zhuǎn)生產(chǎn)用地為12.47×104hm2，2010 年后轉(zhuǎn)換數(shù)量逐漸增加，發(fā)生轉(zhuǎn)移的地塊開始逐漸向生態(tài)條件惡劣地區(qū)轉(zhuǎn)移。

（3）土壤有機(jī)質(zhì)、人均耕地面積、坡度等因素是生產(chǎn)用地向生態(tài)用地轉(zhuǎn)換的主要影響因素；土壤有機(jī)質(zhì)與人均耕地面積的交互作用解釋力最大，表明應(yīng)注重人均耕地資源少的地區(qū)的優(yōu)質(zhì)耕地建設(shè)；土壤有機(jī)質(zhì)含量低、人均耕地面積多、坡度6°～15°和年均降雨量低于400 mm 的地區(qū)容易發(fā)生生產(chǎn)用地向生態(tài)用地轉(zhuǎn)變，今后應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域的生產(chǎn)用地管護(hù)，或者作為退耕還林還草的優(yōu)選區(qū)域。生態(tài)用地向生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)變的主要影響因素是坡度、年均降雨量和人均耕地面積；坡度與地貌類型的交互作用解釋力最大，表明應(yīng)注重2°～6°的緩坡區(qū)域的生態(tài)用地保護(hù)；在坡度2°～6°較緩區(qū)、年均降雨量大于400 mm、人均耕地面積少的地區(qū)容易發(fā)生生態(tài)用地向生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)變，應(yīng)引起重視。