生態(tài)安全視角下烏魯木齊市土地利用沖突時(shí)空格局演變分析

彭 婭， 王娟娟， 王珊珊， 田柳蘭， 劉 婕,4， 毋兆鵬,4

（1.新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830054；2.昌吉回族自治州自然資源局，新疆 昌吉 831100；3.新疆藝術(shù)學(xué)院附屬中等藝術(shù)學(xué)校，新疆 烏魯木齊 830054；4.新疆干旱區(qū)湖泊環(huán)境與資源實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830054）

在21世紀(jì)，人類共同的目標(biāo)是在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展［1］。然而，土地利用沖突已成為土地可持續(xù)利用的主要障礙，引起了許多國(guó)家的廣泛關(guān)注［2-3］?！皼_突”一詞起源于西方社會(huì)學(xué)［4］，它代表了2 個(gè)或多個(gè)社會(huì)單位的不兼容或相互排斥，從而導(dǎo)致心理或行為矛盾的產(chǎn)生，隨著人類活動(dòng)之間矛盾的加劇，學(xué)者們?cè)谫Y源利用領(lǐng)域引入了沖突，并提出了土地利用鍥約的概念［5］，而土地契約的本質(zhì)是以土地沖突為形式的利益沖突［6-7］。由此，學(xué)者們對(duì)土地利用沖突概念及驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行大量研究，從而產(chǎn)生大量觀點(diǎn)［8］。20世紀(jì)60、70年代，土地利用沖突研究有了現(xiàn)代意義，由于世界各國(guó)土地資源的稀缺性而導(dǎo)致土地利用沖突發(fā)生頻繁，尤其是在擁有不均等資源的發(fā)展中國(guó)家和工業(yè)化過(guò)度化的國(guó)家［9］。土地利用沖突作為內(nèi)部因素和外部因素共同作用的結(jié)果，土地資源的多適宜性和有限性是其根源［10］，城市擴(kuò)張和人類需求增長(zhǎng)等社會(huì)因素是沖突發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力［11］。

近幾年，土地利用沖突在研究?jī)?nèi)容上主要集中在概念、產(chǎn)生的原因及其診斷與評(píng)價(jià)的理論層次，實(shí)際應(yīng)用研究相對(duì)不足，缺乏對(duì)綜合評(píng)價(jià)區(qū)域土地利用沖突的強(qiáng)度、揭示引起沖突的內(nèi)在演化機(jī)理和對(duì)未來(lái)土地利用沖突的模擬預(yù)測(cè)的研究［12］；對(duì)于生態(tài)安全的研究主要是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，強(qiáng)調(diào)自然生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與優(yōu)化利用以實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展［13］，生態(tài)安全基于“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”（PSR）模型和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建指標(biāo)體系，主要側(cè)重生產(chǎn)和生活功能的協(xié)調(diào)度，但從生態(tài)安全的角度深入分析生態(tài)安全與土地利用沖突的耦合關(guān)系、土地利用沖突演化機(jī)制研究較少［14］。因此，以生態(tài)安全為切入點(diǎn)，在生態(tài)安全視角的基礎(chǔ)上展開(kāi)土地利用沖突問(wèn)題的討論十分有必要；在研究方法上，主要有參與式調(diào)查法［15］、PSR 模型［16］、景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)［17-18］、評(píng)價(jià)博弈論［19］和多目標(biāo)規(guī)劃法［20-21］等；在研究對(duì)象上，多關(guān)注于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和人口密集的沿海地區(qū)［22］，對(duì)干旱地區(qū)的綠洲城市的研究相對(duì)較少。

隨著“十四五”時(shí)期烏魯木齊市都市圈的大力推進(jìn)，急需協(xié)調(diào)城市發(fā)展、綠洲農(nóng)業(yè)及生態(tài)環(huán)境三者之間多重關(guān)聯(lián)的漲落過(guò)程及耦合機(jī)制［21］，因此，本文從生態(tài)安全視角構(gòu)建土地利用沖突測(cè)度方法體系，選取生態(tài)安全視角下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值體系和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)與土地利用沖突進(jìn)行疊加響應(yīng)，剖析烏魯木齊市土地利用沖突時(shí)空演變，模擬烏魯木齊市未來(lái)不同情景下土地利用沖突空間格局，對(duì)烏魯木齊市為保障區(qū)域生態(tài)安全、協(xié)調(diào)生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要理論意義與現(xiàn)實(shí)意義，也補(bǔ)充了土地利用沖突相關(guān)研究，拓展和豐富了土地利用變化科學(xué)的研究?jī)?nèi)容與應(yīng)用范圍。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

烏魯木齊市（43°40′～44°50′N，87°10′～88°55′E）地處亞洲內(nèi)陸，位于天山山脈北麓。烏魯木齊市位于中國(guó)西北部，屬于典型的干旱區(qū)綠洲城市，地貌類型復(fù)雜多樣，植被稀疏，降雨量較少，生態(tài)環(huán)境脆弱。根據(jù)第七次全國(guó)人口普查結(jié)果，2020年烏魯木齊市轄7 區(qū)1 縣，總面積約為1133.6 km2，常住人口約為258.52×104人，相比2010 年增加40.39×104人，人口密度達(dá)2278人·km-2。隨著烏魯木齊市城市化和城市人口的快速增長(zhǎng)，城市土地利用模式迅速改變，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了多方面且各具影響程度的影響。烏魯木齊市作為一個(gè)城市化進(jìn)程加速的代表，為滿足人類居住和發(fā)展需求，不可避免地需要不斷利用更多的土地資源。然而，這一過(guò)程也加劇了生態(tài)環(huán)境保護(hù)與綠洲土地利用之間的矛盾和沖突（圖1）。

圖1 研究區(qū)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究選取特征明顯的2000 年（嚴(yán)格保護(hù)耕地）、2010年（實(shí)施生態(tài)保護(hù)）和2020年（實(shí)施生態(tài)保護(hù)后）3期影像，所使用的空間遙感數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn），其中2000、2010 年使用Landsat-5 TM 數(shù)據(jù)，2020 年為L(zhǎng)andsat 8 TM數(shù)據(jù)，圖像空間分辨率30 m，3期數(shù)據(jù)含云量均低于5%；高程（DEM）數(shù)據(jù)源自中國(guó)地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn），空間分辨率為30 m；坡度（slope）數(shù)據(jù)在高程數(shù)據(jù)上獲取。本研究選取的行政界線、道路、區(qū)縣行政中心等數(shù)據(jù)主要來(lái)源于烏魯木齊市矢量圖層中；GDP、人口、糧食產(chǎn)量和糧食價(jià)格數(shù)據(jù)主要由《烏魯木齊市統(tǒng)計(jì)年鑒（2000—2020年）》《烏魯木齊市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)（2020 年）》《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒（2020 年）》《2020 年全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》獲得。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用沖突測(cè)度模型構(gòu)建生態(tài)安全視角下的土地利用沖突，主要表現(xiàn)為在人類劇烈活動(dòng)下耕地、建設(shè)用地與生態(tài)安全空間之間錯(cuò)配重疊導(dǎo)致的矛盾和空間競(jìng)爭(zhēng)。利用景觀生態(tài)下的PSR 模型及其擴(kuò)展模型，可評(píng)價(jià)具有復(fù)雜性的環(huán)境問(wèn)題、資源安全問(wèn)題及土地可持續(xù)性問(wèn)題等。它能夠結(jié)合模糊數(shù)學(xué)方法，建立土地生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分析影響系統(tǒng)各要素之間的因果關(guān)系，監(jiān)測(cè)各指標(biāo)之間的連續(xù)反饋機(jī)制，具有系統(tǒng)性、綜合性的特點(diǎn)，是尋找人類活動(dòng)與生態(tài)系統(tǒng)影響之間因果鏈的有效途徑，因而可以診斷由土地利用壓力而引起的土地生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)和響應(yīng)，可以用來(lái)分析土地利用沖突問(wèn)題。

土地利用沖突指標(biāo)體系主要由以下要素組成：PSR模型中的壓力（P），是指土地資源開(kāi)發(fā)利用的強(qiáng)度及其變化趨勢(shì)，是由人文因素帶來(lái)的對(duì)耕地生態(tài)環(huán)境的沖擊和脅迫。作為土地利用沖突的主要外因及風(fēng)險(xiǎn)源，可以借助土地利用干擾度指數(shù)，來(lái)表示土地景觀抵抗外界干擾能力和自我恢復(fù)能力，以表達(dá)土地系統(tǒng)所受到的外部壓力。PSR模型中的狀態(tài)（S），作為反映土地生態(tài)環(huán)境要素變化的參數(shù)，可借助脆弱性指數(shù)來(lái)表達(dá)其由于缺乏適應(yīng)環(huán)境和社會(huì)變化的能力，而導(dǎo)致自身受到損害的一種狀態(tài)［23］。PSR 模型中的響應(yīng)（R），主要反映社會(huì)或個(gè)人為停止、減輕、預(yù)防或恢復(fù)不利于土地生態(tài)系統(tǒng)變化所采取的措施。從土地利用系統(tǒng)的角度看，穩(wěn)定性指數(shù)既體現(xiàn)了在系統(tǒng)生產(chǎn)的一致性和連續(xù)性［24］，也體現(xiàn)了系統(tǒng)狀態(tài)或空間形態(tài)的連續(xù)性與遺傳性或繼承性（圖2）。

圖2 分析框架Fig.2 Analytical framework

因此，本研究在該模型的指導(dǎo)下，結(jié)合烏魯木齊市資源環(huán)境特征，確定從系統(tǒng)干擾度指數(shù)（FAWMPFD）、脆弱度指數(shù)（FFI）及穩(wěn)定性指數(shù)（FSI）3方面構(gòu)建土地利用沖突綜合指數(shù)（F）［25］，提出一套綜合評(píng)價(jià)方法，計(jì)算結(jié)果需標(biāo)準(zhǔn)化處理至（0, 1）范圍內(nèi)。計(jì)算公式如下：

其中，土地利用干擾度指數(shù)（FAWMPFD）的大小表示景觀干擾對(duì)景觀單元影響的程度，數(shù)值越大影響程度越深，計(jì)算公式如下：

式中：Pij為第i類土地利用類型第j個(gè)斑塊的周長(zhǎng)（km）；aij為第i類土地利用類型第j個(gè)斑塊的面積（km2）；A為區(qū)域單元內(nèi)所有土地利用類型面積（km2）；m為土地利用類型總數(shù)；n為區(qū)域單元內(nèi)斑塊總數(shù)。

土地利用脆弱度指數(shù)（FFI）的大小表示空間斑塊受外界壓力影響的程度，數(shù)值越大影響程度越深，土地利用沖突越大，計(jì)算公式如下：

式中：ai為區(qū)域單元內(nèi)第i類土地利用類型的面積（km2）；Fi為區(qū)域單元內(nèi)第i類土地利用類型的脆弱度；A為區(qū)域單元內(nèi)所有土地利用類型面積（km2）；m為土地利用類型總數(shù)。建設(shè)用地、未利用地、水域、耕地、草地、林地的脆弱度賦值分別為6、5、4、3、2、1［26］。

土地利用穩(wěn)定性指數(shù)（FSI）的大小表示空間單元穩(wěn)定性的強(qiáng)弱，數(shù)值越大影響程度越強(qiáng)，土地利用沖突越顯著，計(jì)算公式如下：

式中：PD 為斑塊密度（個(gè)·km-2）；A為區(qū)域單元內(nèi)所有土地利用類型面積（km2）；ni為區(qū)域單元內(nèi)第i類土地利用類型的斑塊數(shù)目。

1.3.2 土地利用沖突空間分布預(yù)測(cè)模擬為獲取預(yù)測(cè)年份2030年的土地利用空間分布特征，本文借助FLUS 模型完成。該模型是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）的出現(xiàn)概率計(jì)算和自適應(yīng)慣性競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的元胞自動(dòng)機(jī)（CA）2 個(gè)模塊構(gòu)成［27］。首先，選取一期土地利用數(shù)據(jù)結(jié)合地理探測(cè)因子，利用ANN整合并計(jì)算各地類在每個(gè)像元上出現(xiàn)的概率，得到各地類的發(fā)展概率；其次，基于輪盤賭選擇的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制獲得烏魯木齊市預(yù)測(cè)年份土地利用類型模擬預(yù)測(cè)圖。本研究中，模型所選取的因子包括高程、坡度、距河流距離150 m、距區(qū)縣距離150 m、距道路距離150 m、GDP和地均人口（圖3、圖4）。

圖3 自然因子空間分布Fig.3 Spatial distributions of natural factors

圖4 社會(huì)因子空間分布Fig.4 Spatial distributions of social factors

通過(guò)對(duì)2000 年和2010 年土地利用現(xiàn)狀圖的數(shù)據(jù)處理，采用FLUS 模型模擬計(jì)算出2010 年和2020年的土地利用空間分布狀態(tài)。將模擬結(jié)果與實(shí)際土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，模型精度分別為0.87、0.89，Kappa 系數(shù)分別為0.73、0.75，模型模擬結(jié)果的精度可以滿足本文研究的需要。

1.4 土地利用沖突環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

1.4.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估以謝高地等［28-29］的研究成果為基礎(chǔ)，選取小麥、水稻、玉米三大糧食主產(chǎn)物計(jì)算農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的糧食產(chǎn)量?jī)r(jià)值，獲得標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子價(jià)值量為24.5033×104元·km-2。并參考前人研究［21］獲得新疆的修正因子為0.58，修正后的烏魯木齊市標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子價(jià)值量為14.702×104元·km-2。最終得到烏魯木齊市各土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)（表1）。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值計(jì)算公式如下：

表1 各土地利用類型單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)Tab.1 Ecosystem service value coefficient per unit area of each land use type /104元·km-2

式中：ESV 和ESVf分別為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和第f項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值（元）；Ak為第k類土地利用類型的面積（km2）；VCk和VCfk分別為第k類土地利用類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值系數(shù)和其對(duì)應(yīng)的第f種服務(wù)功能價(jià)值系數(shù)；ECf為第f種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子；Ea為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子價(jià)值量，即14.702×104元·km-2。

1.4.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系在景觀生態(tài)學(xué)中，景觀樣本面積應(yīng)為斑塊平均面積的2～5 倍，才能更好地反映采樣區(qū)周圍景觀的格局信息［30］。研究區(qū)3期土地利用景觀的平均斑塊面積在0.3～0.4 km2之間，為有效識(shí)別研究區(qū)土地利用可能存在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，從而優(yōu)化土地利用景觀結(jié)構(gòu)，基于網(wǎng)格采樣法構(gòu)建土地利用與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系模型［31］［式（8）]，根據(jù)研究區(qū)范圍，運(yùn)用0.60 km×0.60 km的正方形單元網(wǎng)格進(jìn)行等間距采樣，共劃分風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)39693個(gè)。

式中：ERIi為風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)i的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度成正比；Aki為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)中i種地類的面積（km2）；Ak為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的面積（km2）；Ri為第i種地類的景觀損失度指數(shù)［32-33］，表示各地類受到干擾時(shí)生態(tài)損失的差異，即其自然屬性的損失程度，計(jì)算公式如下：

式中：Si為景觀干擾度指數(shù)［33］；Vi為景觀脆弱度指數(shù)［33］。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用沖突時(shí)空特征及其生態(tài)響應(yīng)

2.1.1 土地利用沖突時(shí)空演變特征利用ArcGIS軟件中自然斷裂法對(duì)土地利用沖突類型進(jìn)行分級(jí)，分別為：無(wú)沖突（0.00,0.30）、輕度沖突[0.30,0.36）、中度沖突[0.36,0.42）、高度沖突[0.42,0.50）、重度沖突[0.50,1.00）。由于現(xiàn)有研究對(duì)土地利用沖突分級(jí)精度評(píng)價(jià)方法還較少，因此引用Kappa 系數(shù)對(duì)土地利用沖突分級(jí)進(jìn)行精度和一致性評(píng)價(jià)［34］，得出Kappa系數(shù)最小值為0.75，滿足研究要求（表2）。

表2 土地利用沖突分級(jí)Kappa系數(shù)Tab.2 Kappa coefficient of land use conflict classification

2000—2010 年烏魯木齊市土地利用沖突總體呈上升趨勢(shì)，2010—2020 年沖突狀況有所減緩，處于基本可控狀態(tài)（圖5、圖6）。具體而言，無(wú)沖突區(qū)域面積呈逐年減少態(tài)勢(shì)，其面積占比從2000 年的52.85%，減少至2020 年的35.77%。輕度沖突區(qū)域面積呈先減后增態(tài)勢(shì)，即2000—2010年輕度沖突區(qū)域面積減少了563.76 km2，2010—2020 年增加了584.64 km2，但整體呈小幅度增加趨勢(shì)，20 a 間凈增加量為20.88 km2，無(wú)沖突和輕度沖突區(qū)域占烏魯木齊市73%以上的面積，一躍成為烏魯木齊市的首要沖突類型。中度沖突區(qū)域面積呈逐年上升態(tài)勢(shì)，近20 a增加了1321.92 km2。高度沖突及重度沖突區(qū)域變化趨勢(shì)一致，均在經(jīng)歷了2000—2010 年的增加后，再開(kāi)始出現(xiàn)下降，但整體上高度沖突及重度沖突區(qū)域明顯增加。其中，高度沖突是20 a間增幅最大的沖突類型，高達(dá)187.35%。

圖5 土地利用沖突各沖突類型面積變化Fig.5 Changes in the area of land use conflict types

圖6 土地利用沖突類型分布格局Fig.6 Distribution pattern of land use conflict types

2.1.2 土地利用沖突局部空間異質(zhì)性分析烏魯木齊市土地利用沖突冷熱點(diǎn)分析結(jié)果顯示，2000—2010年，土地利用沖突熱點(diǎn)區(qū)與2010年高沖突聚集區(qū)增加的區(qū)域高度吻合，在中心城區(qū)北部及西南部顯著聚集。至2010—2020年，熱點(diǎn)區(qū)范圍進(jìn)一步擴(kuò)張，蔓延至南部及北部山區(qū)林地周邊及達(dá)坂城區(qū)鹽湖兩側(cè)沖積扇附近。土地利用沖突冷點(diǎn)區(qū)與高沖突聚集區(qū)的下降方向一致，主要集中在城市周邊及東部和南部山地森林地帶。這是因?yàn)槔潼c(diǎn)的內(nèi)部用地類型趨于同質(zhì)化，斑塊的復(fù)雜性下降，沖突得到了緩解（圖7）。

圖7 土地利用沖突冷熱點(diǎn)時(shí)空演化Fig.7 Temporal and spatial evolution of cold and hot spots of land use conflict

區(qū)域土地利用沖突綜合指數(shù)作為一種空間變量，具有結(jié)構(gòu)性和隨機(jī)性的空間變化特征［31-32］。因此，根據(jù)烏魯木齊市的實(shí)際情況，可以通過(guò)地統(tǒng)計(jì)學(xué)中半方差函數(shù)進(jìn)一步探索土地利用沖突空間分異的主導(dǎo)因素（表3）。土地利用沖突空間異質(zhì)性由結(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)性因素綜合作用決定，隨機(jī)性因素包括人為活動(dòng)等因素，結(jié)構(gòu)性因素包括氣候等因素［35］。塊金值/基臺(tái)值[C0/(C0+C)]<0.20，表明變量空間自相關(guān)性較強(qiáng)，空間異質(zhì)性則由結(jié)構(gòu)性因素引起；C0/(C0+C)>0.70，表明變量空間自相關(guān)性很弱，空間異質(zhì)性由隨機(jī)性因素引起；C0/(C0+C)在0.20～0.70之間，表明變量空間自相關(guān)性中等。結(jié)果表明：2000—2020 年C0/(C0+C)維持在0.21～0.49 之間且呈增加趨勢(shì)，說(shuō)明在600 m 以下的小尺度上，氣候、地形地貌等自然因素仍然是該研究區(qū)土地利用沖突強(qiáng)度空間分異的主導(dǎo)因素。烏魯木齊河下游沖積平原的水熱條件適合作物生長(zhǎng)，是當(dāng)?shù)厝藗兩鐣?huì)活動(dòng)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要地區(qū)。因此，初期土地利用沖突主要發(fā)生在這些區(qū)域。但后期，由于引導(dǎo)與調(diào)控生態(tài)保護(hù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的用地需求，使土地利用沖突在小尺度上的隨機(jī)變異程度在不斷加大，從而降低了自然因素對(duì)土地利用沖突的影響。

表3 土地利用沖突變異函數(shù)的擬合模型參數(shù)Tab.3 Fitting model parameters of land use conflict variance functions

2.1.3 土地利用沖突對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的響應(yīng)雙變量空間自相關(guān)（Bivariate Moran’sI）可以用來(lái)揭示空間單元屬性值與鄰近空間上其他屬性值的相關(guān)性［36］，對(duì)土地利用沖突與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的雙變量空間自相關(guān)計(jì)算結(jié)果表明，東部、南部山區(qū)林地較多的區(qū)域，雖是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值中高值區(qū)，但由于林地與草地的自然生態(tài)更替以及人為干擾等因素，導(dǎo)致土地利用結(jié)構(gòu)趨于不穩(wěn)定，容易形成土地利用沖突。因此，該區(qū)域與重度沖突聚集的區(qū)域有著較強(qiáng)的空間正相關(guān)，表現(xiàn)為高-高聚集特征。自2010年起，在生態(tài)保護(hù)政策的實(shí)施下，高-高聚集區(qū)減少顯著，僅在天山區(qū)的烏拉泊濕地附近有所增加（圖8）。低-低聚集區(qū)分布最廣，是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值中值區(qū)與無(wú)沖突聚集區(qū)呈現(xiàn)空間正相關(guān)較強(qiáng)的區(qū)域，空間分布與草地區(qū)域相吻合，聚集區(qū)域有明顯增加。低-高聚集區(qū)是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值低值區(qū)與沖突高值聚集區(qū)，具有較強(qiáng)的空間負(fù)相關(guān)，主要分布于中心城區(qū)，2010 年起向中心城區(qū)周邊擴(kuò)散，在烏魯木齊縣及達(dá)坂城區(qū)有明顯增加。高-低聚集區(qū)是生態(tài)服務(wù)價(jià)值高值區(qū)與沖突低值區(qū)，主要分布在烏魯木齊縣和達(dá)坂城區(qū)的林地區(qū)域。

圖8 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與土地利用沖突的雙變量Lisa聚集圖Fig.8 Bivariate Lisa aggregation diagram of ecosystem service value and land use conflict

2.1.4 土地利用沖突對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的響應(yīng)土地利用沖突與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的雙變量Lisa 聚類圖表明，草地作為高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，與無(wú)沖突聚集區(qū)有著較強(qiáng)的空間負(fù)相關(guān)，表現(xiàn)為高-低聚集特征，并呈現(xiàn)出逐年減少的變化趨勢(shì)，但在東部山區(qū)有所增加。低-高聚集區(qū)在2010年向中心城區(qū)北部擴(kuò)散，且在烏魯木齊縣的建設(shè)用地周邊有明顯增加。2020 年?yáng)|部及南部山區(qū)的低-高聚集區(qū)則明顯減少，高-高聚集零星分布在低-高聚集附近。低-低聚集區(qū)少量分布在烏魯木齊縣和達(dá)坂城區(qū)的林地周圍（圖9）。

圖9 土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與沖突的雙變量Lisa聚集圖Fig.9 Bivariate Lisa aggregation diagram of land use ecological risks and conflicts

2.2 土地利用沖突空間預(yù)測(cè)模擬

2030 年烏魯木齊市土地利用沖突綜合指數(shù)模擬結(jié)果表明，土地利用沖突空間分布與2020 年相似，整體上仍以無(wú)沖突區(qū)域和輕度沖突區(qū)域?yàn)橹?。無(wú)沖突區(qū)域增加了788.40 km2，說(shuō)明烏魯木齊市土地利用沖突狀況整體有所改善。但高度沖突和重度沖突區(qū)域面積分別增加了194.40 km2、740.52 km2，說(shuō)明烏魯木齊市局部土地利用沖突狀況加重。重度沖突區(qū)域面積最多，達(dá)1178.64 km2，主要在中心城區(qū)北部及南部集約經(jīng)營(yíng)的耕地范圍內(nèi)有明顯的團(tuán)狀聚集（圖10、圖11）。

圖10 2020—2030年土地利用沖突格局分布Fig.10 Distribution of land use conflict pattern from 2020 to 2030

圖11 2020—2030年土地利用沖突變化情況Fig.11 Changes in land use conflicts from 2020 to 2030

對(duì)2020—2030 年土地利用沖突的空間演變特征進(jìn)行冷熱點(diǎn)分析（圖12），結(jié)果表明，由于建設(shè)用地向周圍的草地、耕地進(jìn)行擴(kuò)張，導(dǎo)致建設(shè)用地周圍土地地類的穩(wěn)定性和連通性變差，使得熱點(diǎn)區(qū)域主要出現(xiàn)在建設(shè)用地和山區(qū)林地周圍，但面積將會(huì)減少；冷點(diǎn)區(qū)域受到生態(tài)交替影響，主要分布在鹽湖、柴窩堡湖及山區(qū)林地周圍。

圖12 2010—2030年土地利用沖突冷熱點(diǎn)時(shí)空演化Fig.12 Temporal and spatial evolution of cold and hot spots of land use conflics from 2010 to 2030

3 討論

隨著城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，研究區(qū)土地利用沖突雖有上升趨勢(shì)，但在《烏魯木齊市城市總體規(guī)劃（2011—2020年）》引導(dǎo)下，烏魯木齊市城市用地“南控、北擴(kuò)、先兩延、后東進(jìn)”的空間布局，對(duì)土地利用沖突還是產(chǎn)生了明顯調(diào)控成效，使得沖突狀況有所減緩，處于基本可控狀態(tài)，這與田柳蘭等［37］、王珊珊等［38］的研究結(jié)果具有一致性。在2030 年土地利用沖突綜合指數(shù)預(yù)測(cè)中，雖然研究區(qū)土地利用沖突狀況整體有進(jìn)一步改善，但局部高度沖突和重度沖突區(qū)域面積還是會(huì)有所加重，尤其是在中心城區(qū)北部及南部集約經(jīng)營(yíng)的耕地范圍內(nèi)有明顯的團(tuán)狀聚集。為此，應(yīng)按照生態(tài)功能不降低、面積不減少、性質(zhì)不改變的思路，對(duì)已劃定的生態(tài)保護(hù)紅線實(shí)施嚴(yán)格管控。確保烏魯木齊河、水磨河、柴窩堡湖最小生態(tài)流量、水面面積及濕地面積逐步恢復(fù)，各流域生態(tài)功能保持不退化，有效管控環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。在資源利用上，嚴(yán)格按照國(guó)家、自治區(qū)下達(dá)的《新疆生態(tài)環(huán)境保護(hù)“十四五”規(guī)劃》中總量和強(qiáng)度控制目標(biāo)，提高資源利用效率。同時(shí)，將飲用水源保護(hù)、生態(tài)空間維護(hù)為主的水源涵養(yǎng)和水土保持等生態(tài)功能單元設(shè)置為優(yōu)先保護(hù)區(qū)；將城鎮(zhèn)建成區(qū)、工業(yè)園區(qū)和開(kāi)發(fā)強(qiáng)度大、污染物排放強(qiáng)度高的工業(yè)聚集區(qū)及存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域設(shè)置為重點(diǎn)管控區(qū)。通過(guò)實(shí)施分類管控，科學(xué)協(xié)調(diào)“城市建設(shè)-農(nóng)業(yè)生產(chǎn)-生態(tài)保護(hù)”的各類土地利用需求，有效降低土地利用沖突的發(fā)生。

土地利用沖突是多重因素作用的結(jié)果，在探究烏魯木齊市的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與土地利用沖突的疊加響應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與土地利用沖突的耦合響應(yīng)關(guān)系在空間上差異明顯。建設(shè)空間和生態(tài)空間呈現(xiàn)高水平耦合，使土地利用空間沖突重度沖突增加過(guò)程中，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值也在增加；低水平耦合零散分布于農(nóng)業(yè)空間之中，即土地利用空間沖突的變化對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值幾乎沒(méi)有影響，且當(dāng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值發(fā)生變化時(shí)，土地利用空間發(fā)生沖突概率幾乎不會(huì)被帶動(dòng)。生態(tài)與土地利用和諧發(fā)展會(huì)相互促進(jìn)，在提高生態(tài)安全水平的同時(shí)，土地利用沖突的強(qiáng)度也隨之降低；二者發(fā)展的速度不一致不協(xié)調(diào)，則會(huì)相互制約，成為彼此發(fā)展的障礙。相對(duì)而言，土地利用沖突對(duì)生態(tài)安全有著更直接、更明顯的帶動(dòng)且存在高度的正相關(guān)。因此，在后續(xù)研究過(guò)程中應(yīng)結(jié)合土地利用沖突的內(nèi)涵，從具體生態(tài)過(guò)程著手，剖析土地利用沖突時(shí)空演變的影響因素及驅(qū)動(dòng)機(jī)制，尋求城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)及生態(tài)三者間的平衡發(fā)展策略，解決當(dāng)前完善城鎮(zhèn)化空間布局、提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性、保持農(nóng)業(yè)空間正常發(fā)展，針對(duì)國(guó)土空間規(guī)劃和用途，科學(xué)劃定落實(shí)生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)邊界等；建立健全土地利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)警和處置機(jī)制，提升土地利用、生態(tài)安全的監(jiān)管和風(fēng)險(xiǎn)防范能力。

4 結(jié)論

（1）2000—2020 年，烏魯木齊市73%以上的面積是無(wú)沖突和輕度沖突區(qū)域，土地利用沖突面積雖呈逐年增加趨勢(shì)，但土地利用沖突情況基本可控。土地利用沖突的熱點(diǎn)區(qū)主要聚集于烏魯木齊市中心城區(qū)北部及西南地區(qū)，包括山區(qū)林地周邊、達(dá)坂城區(qū)鹽湖兩邊的沖積扇附近；冷點(diǎn)區(qū)主要聚集于中心城區(qū)周邊以及東、南部的山區(qū)林地范圍內(nèi)。

（2）自然因素如氣候等自然因素仍然是土地利用沖突強(qiáng)度空間分異的主導(dǎo)因素，但在生態(tài)保護(hù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展用地需求的調(diào)控下，土地利用沖突在小尺度上的隨機(jī)變異程度不斷加大，從而降低了自然因素對(duì)土地利用沖突的影響。

（3）生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值與土地利用沖突之間存在空間正相關(guān)，而生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與土地利用沖突之間則存在顯著的空間負(fù)相關(guān)關(guān)系。

（4）2030年烏魯木齊市各土地利用類型面積總體呈現(xiàn)“三升三降”的變化趨勢(shì)，建設(shè)用地、林地、水域面積持續(xù)增加，草地、耕地、未利用地面積持續(xù)減少。無(wú)沖突、輕度沖突區(qū)面積占比最大，高度、重度沖突區(qū)有所增加，且高度沖突區(qū)增幅最大。