龐 麗, 周 興, 韋蘆桂

(南寧師范大學(xué) 自然資源與測繪學(xué)院, 廣西 南寧530001)

國土空間作為一個國家或地區(qū)政治、經(jīng)濟、社會、文化等活動的復(fù)雜系統(tǒng)與場所，是人類社會與經(jīng)濟發(fā)展的載體、基礎(chǔ)與依托[1]。國土空間“三生”功能指生產(chǎn)功能、生活功能、生態(tài)功能?！叭惫δ艿鸟詈蠀f(xié)調(diào)發(fā)展是協(xié)調(diào)人地關(guān)系、促進可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵的延伸。明確辨析“生產(chǎn)—生活—生態(tài)”功能之間的相互作用，是科學(xué)開展國土空間開發(fā)的前提。國內(nèi)外學(xué)者對土地利用功能的研究大多集中在功能類型劃分以及評價模型上。在功能類型劃分上，可歸納為“生產(chǎn)+社會+生態(tài)”“調(diào)節(jié)+居住+生產(chǎn)+信息”“社會+經(jīng)濟+環(huán)境”“經(jīng)濟+社會+文化+生態(tài)+生產(chǎn)”等功能組合[2-6]。在評價模型方面，主要有兩種類型，一是量化，二是表征[7]。表征法的使用較廣，通常是構(gòu)建土地多功能評價指標體系，運用客觀或主觀求權(quán)重或閾值，綜合計算功能分值表征土地利用功能水平。目前國內(nèi)外學(xué)者對土地利用功能評價研究較為成熟，對于“三生”功能相互作用關(guān)系的研究，主要集中于“三生”功能的數(shù)量分布以及空間結(jié)構(gòu)排列組合[8-10]、“三生”功能之間的相互轉(zhuǎn)換及空間影響[11-12]、“三生”功能時間空間上演變規(guī)律[13]。但針對“三生”功能間相互作用關(guān)系的定量表征及其演化規(guī)律的研究尚未系統(tǒng)的深入展開，亟需為其進一步研究注入新的思路。廣西目前對土地利用功能的研究主要傾向于從國土空間的經(jīng)濟、社會、生態(tài)功能進行評估[14-15]，缺乏從“三生”視角研究“三生”功能是如何發(fā)展以及三者之間是否和諧發(fā)展的研究。

耦合度描述系統(tǒng)之間的相互作用彼此影響的程度[16]，耦合協(xié)調(diào)模型可用于測度兩個或以上系統(tǒng)之間相互作用程度及其相互協(xié)調(diào)配合情況[17]，現(xiàn)已廣泛用于地理[18]、生態(tài)[19-20]、農(nóng)業(yè)[21]、經(jīng)濟等[20,22-23]領(lǐng)域的研究并取得了豐碩的成果，為探究“三生”功能間的互動關(guān)系提供了重要的參考。

廣西壯族自治區(qū)(以下簡稱“廣西”)正處在構(gòu)建面向東盟的國際大通道，打造西南中南地區(qū)開放發(fā)展新的戰(zhàn)略支點，形成21世紀海上絲綢之路和絲綢之路經(jīng)濟帶有機銜接的重要門戶的發(fā)展道路上。建設(shè)空間的急速擴張，加速了國土空間“三生”功能的轉(zhuǎn)型，同時，由于廣西各區(qū)域自然條件、經(jīng)濟水平、文化差異等多重因素的影響，廣西土地利用結(jié)構(gòu)及國土空間“三生”功能的區(qū)域差異愈發(fā)明顯。鑒于此，本文選取廣西14個地級市作為研究對象，通過建立指標體系表征國土空間“三生”功能，系統(tǒng)構(gòu)建國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)模型，測算2009—2018年廣西14個地級市的“三生”功能耦合度和耦合協(xié)調(diào)度并進行時空分析，以揭示其耦合協(xié)調(diào)的時空分異特征，為探究“三生”功能間的互動關(guān)系，實現(xiàn)國土空間“三生”功能協(xié)調(diào)發(fā)展，進一步優(yōu)化國土空間提供新的研究思路和有價值的參考。

1 研究區(qū)概況

廣西地理位置為104°26′—112°04′E,20°54′—26°24′N，行政區(qū)域面積2.37×105km2，轄14個地級市，7個縣級市，64個縣(含12個民族自治縣)，40個市轄區(qū)，799個鎮(zhèn)，319個鄉(xiāng)(含59個民族鄉(xiāng))，128個街道辦事處；地貌為具有盆地大小間雜、山系多呈弧形，兼并丘陵、盆地、喀斯特地貌特征的山地丘陵性盆地地貌；氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫16.0～23.0 ℃，年平均降水量1 070 mm以上，降水多集中在4—9月。2018年末，全區(qū)常住人口4.93×107人，全年全區(qū)生產(chǎn)總值(GDP)2.04×1012元，三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例為14.8∶39.7∶45.5。近年廣西工業(yè)化城鎮(zhèn)化遇上機遇期和高峰期，建設(shè)用地面積不斷攀升，從2009—2018年末，增加了約30%。建設(shè)用地面積的不斷增加，生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，耕地保護的巨大壓力，促使廣西面臨著如何更好地推動“生產(chǎn)—生活—生態(tài)”“三生”功能的相互作用與協(xié)調(diào)發(fā)展問題。本文對廣西國土空間“三生”功能進行評價及分析“三生”功能的耦合協(xié)調(diào)性，以期提高廣西“三生”功能利用效率、為廣西的國土空間系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考。

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文依據(jù)科學(xué)性與可獲得性選取2009—2018年作為研究區(qū)間，所選用數(shù)據(jù)來源于《廣西統(tǒng)計年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》、各地級市統(tǒng)計年鑒以及各地級市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。

2.2 研究方法

2.2.1 評價指標體系構(gòu)建 本著科學(xué)性、指導(dǎo)性、真實性、可比性、可操作性以及數(shù)據(jù)的可獲得性的原則，選取最能夠表征生產(chǎn)功能、生活功能和生態(tài)功能的具有代表性的指標(見表1)。

表1 廣西國土空間“三生”功能評價指標體系

從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及經(jīng)濟發(fā)展兩個角度選取地均糧食產(chǎn)量等6個指標來表征生產(chǎn)功能，從交通、社會保障居住就業(yè)以及旅游休閑3個角度選取交通用地密度等11個指標來表征生活功能，從環(huán)境保護和生態(tài)保障兩個角度選取污水處理率等8個指標來表征生態(tài)功能。其中值越大表明系統(tǒng)功能越差的指標稱為負指標(用“-”表示)，相反，值越小表明系統(tǒng)功能越差的指標稱為正指標(用“+”表示)[24]。各個評價指標的權(quán)重采用熵值法計算，國土空間“三生”功能評價分值采用綜合評價模型計算：

(1)

(2)

(3)

式中：Ei為指標i的信息熵;m為某個評價指標的個數(shù);Pij為指標i在第j年比重;Wi為指標i的權(quán)重;k為各個子系統(tǒng)的指標數(shù);Zij表示第i個指標第j年的標準化值;Sij為第i指標第j年的評價分值。

2.2.2 數(shù)據(jù)標準化 評價指標之間的量綱及數(shù)量級存在差異，無法進行直接的比較，因此需要對各個評價指標進行標準化處理，本文采用極值標準化，公式如下[25]:

(4)

(5)

式中：Zij表示第i個指標第j年的標準化值;Xij是第i個指標第j年的初始值；Xijmax和Xijmin分別表示第i個指標在所有研究年份內(nèi)的最大值和最小值;α=0.9[26]。其中,公式(4)適用于正項指標，公式(5)適用于負向指標。

2.2.3 耦合協(xié)調(diào)度模型 耦合是指兩個(或兩個以上)體系或運動形式通過相互作用而彼此影響的現(xiàn)象[23]。用耦合度反映“三生”功能之間的影響程度，耦合度越強，說明三者之間的相互作用強度越大。但這種相互作用無法體現(xiàn)兩個系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)水平，因此再引入?yún)f(xié)調(diào)度來反映二者之間相互配合，良性互動水平。根據(jù)已有研究成果，借鑒叢曉男[27]的耦合模型計算公式。

耦合度C：

(6)

協(xié)調(diào)發(fā)展度D：

(7)

整體評價指數(shù)T：

T=αU1×βU2×γU3

(8)

式中：C為國土空間“三生”功能的耦合度;D為國土空間“三生”功能的協(xié)調(diào)發(fā)展度;T為整體評價指數(shù);α，β和γ為待定系數(shù),且α+β+γ=1,本文認為“三生”功能同等重要,因此取α=β=γ=1/3。參考前人的研究成果,將耦合度以及耦合協(xié)調(diào)度進行等級劃分(見表2)。

表2 廣西國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)度等級劃分標準

3 結(jié)果與分析

3.1 廣西國土空間“三生”功能時空特征分析

根據(jù)公式(1)—(4) 計算2009—2018年廣西14個地級市國土空間“三生”功能評價綜合得分，在此基礎(chǔ)上繪制反映2009—2018年廣西14個地級市“三生”功能各功能評價得分折線圖(見圖1)，以呈現(xiàn)在時間序列上較直觀的變化特征。

圖1 2009-2018年廣西國土空間“三生”功能評價分值趨勢

3.1.1 時間變化特征分析 廣西在研究期間“三生”功能得分整體呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢(見圖1a)，從2009年的0.302 8上升到2018年的0.456 5，上升了50.76%，各地級市增長速度不盡相同，其中增速最快的是防城港市，增長率為79.71%。其次為北海市，增長率為70.48%，北海市和防城港市都是廣西濱海城市，是“一帶一路”重要支點城市，在區(qū)位優(yōu)勢以及旅游資源條件上優(yōu)于廣西其他城市。桂林市的上升速度最慢，主要是受生態(tài)功能影響，體現(xiàn)在污水處理率和地均污水排放量上，環(huán)境保護工作不夠扎實，在一定程度上影響桂林市的發(fā)展。桂西資源富集區(qū)以及來賓市、賀州市、梧州市的國土空間“三生”功能評價分值在10 a內(nèi)均低于廣西平均水平，由于地理位置以及資源條件的限制，在經(jīng)濟發(fā)展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面存在較大阻礙。

從生產(chǎn)功能評價得分上看(見圖1b)，廣西14個地級市整體得分呈上升趨勢，其中桂西資源富集區(qū)和來賓市、賀州市在10 a內(nèi)處于較緩慢平穩(wěn)增長狀態(tài)；從生活功能評價得分上看(見圖1c)，廣西14個地級市整體得分上升幅度較大，趨勢走向大體相同；從生態(tài)功能評價得分上看(見圖1d)，廣西14個地級市整體得分呈波動上升趨勢，南寧市波動起伏大，上升趨勢不明顯，波動起伏最大的是欽州市。對比“三生”功能的變化程度，生活功能的變化最大。表明2009—2018年，廣西農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及經(jīng)濟發(fā)展都得到較大發(fā)展，各地方政府注重招商引資，發(fā)揮自身優(yōu)勢以期提高當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)、經(jīng)濟的增長。同時加大對基礎(chǔ)設(shè)施以及醫(yī)療衛(wèi)生保健方面的投入，促使生活功能的得到很大提升，并注重生態(tài)環(huán)境的保護，盡可能地減小對生態(tài)環(huán)境的破壞，使廣西國土空間“三生”功能協(xié)調(diào)有序發(fā)展。

3.1.2空間變化特征分析 運用綜合評價模型，對2009—2018年廣西國土空間“三生”功能進行定量分級，從小到大劃分為5個等級，分別為低(≤0.3)、較低(0.3～0.5)、中(0.5～0.7)、較高(0.7～0.9)、高(≥0.9)，將評價結(jié)果運用ArcGIS 10.0繪制成國土空間“三生”功能分布圖(見圖2)。

圖2 2009-2018年廣西國土空間“三生”功能分布特征

從生產(chǎn)功能來看，廣西2009年、2018年生產(chǎn)功能空間分異明顯，呈現(xiàn)“北部低，南部高”且連片集聚的空間特征，2009年廣西各地級市普遍處于“低”“較低”等級水平，2018年僅有北海市躋身“較高”等級。廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)在自然資源以及地理位置上占據(jù)優(yōu)勢，經(jīng)濟發(fā)展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平相對較高。

從生活功能來看，空間分布呈現(xiàn)類似“X”型的“東北、西南部高，西北、東南部低”的空間分布格局。與生產(chǎn)功能空間分布相似，表明生產(chǎn)功能與生活功能有一定的聯(lián)系。廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)以及桂林市、柳州市的生活功能整體水平相對較高，說明這些城市為了能夠保持經(jīng)濟發(fā)展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)勢，加強對基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，尤其加強對交通道路的建設(shè)，加大對社會保障就業(yè)支出以及醫(yī)療救助的投入，生活功能明顯有所提升。

從生態(tài)功能來看，2009年廣西各地級市生態(tài)功能基本處于“低”等級水平，僅有南寧市和柳州市生態(tài)功能等級相對較高，2018年廣西生態(tài)功能空間分布呈現(xiàn)“工”字形態(tài)，“中”等級水平生態(tài)功能地級市數(shù)量明顯增多，生態(tài)功能水平有所提高，原因是自生態(tài)文明建設(shè)以及“兩山論”提出后，廣西各地方政府加強對生態(tài)治理措施的投入，提高環(huán)境治理能力，如污水處理率由2009年的部分地級市達100%至2018年基本實現(xiàn)污水處理率100%。

3.2 廣西國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)性分析

在“三生”功能評價的基礎(chǔ)上，運用公式(6)—(8)公式，測算2009—2018年廣西14個地級市的耦合度C和協(xié)調(diào)度發(fā)展度D(見表3)，并繪制廣西14個地級市10 a國土空間“三生”功能耦合度和協(xié)調(diào)發(fā)展度變化雷達圖(見圖3)。

表3 廣西國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)度指數(shù)

3.2.1 國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)時序變化分析 結(jié)合表3以及圖3a，2009—2018年，廣西14個地級市都處于高水平耦合階段。欽州市、賀州市、來賓市的端點幾乎集中于一點上，說明它們的耦合度在10 a內(nèi)幾乎不變，南寧市、柳州市、桂林市、梧州市、北海市、防城港市、貴港市、玉林市、百色市的耦合度波動較大，且南寧市、柳州市、貴港市、玉林市的耦合度指數(shù)越來越接近于1，說明各地級市國土空間“三生”功能的相互作用強度越來越密切。河池市、崇左市的耦合度水平均低于廣西平均水平，說明這2個地級市的國土空間“三生”功能的相互作用強度亟待加強。

由表3和圖3b發(fā)現(xiàn)，2009—2018年廣西14個地級市的協(xié)調(diào)發(fā)展度整體呈上升趨勢，但各地級市的分值分布不均衡，變化范圍為0.8～0.4。從協(xié)調(diào)發(fā)展度分值變化來看，變化最大的是北海市，從2009年的0.616 7增加至2018年的0.798 3，其次為防城港市、欽州市，說明在10 a內(nèi)，北海市和防城港市的國土空間“三生”功能協(xié)調(diào)度發(fā)展度上升幅度相對較大，“三生”功能之間在發(fā)展過程中彼此和諧一致水平相對較高。從協(xié)調(diào)等級變化來看，2009—2018年，協(xié)調(diào)等級由瀕臨失調(diào)上升到良好協(xié)調(diào)，上升了4個等級。柳州市和北海市的等級變化跨度相同，都是2個等級，柳州市從勉強協(xié)調(diào)跨越到中級協(xié)調(diào)，北海市從初級協(xié)調(diào)跨越到良好協(xié)調(diào)；來賓市保持勉強協(xié)調(diào)等級；其余地級市協(xié)調(diào)等級跨越等級都是1個等級。從協(xié)調(diào)大類變化來看，2009—2018年，總的來說協(xié)調(diào)大類上升了2個等級，由中度耦合協(xié)調(diào)上升到優(yōu)度耦合協(xié)調(diào)。南寧市、玉林市、百色市、河池市、來賓市、崇左市的協(xié)調(diào)大類等級沒有變化；其余8個市協(xié)調(diào)大類等級上升了1個跨度。

圖3 2009-2018年廣西國土空間“三生”功能耦合度及協(xié)調(diào)發(fā)展度變化雷達圖

3.2.2 國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)空間差異分析 根據(jù)上述耦合協(xié)調(diào)度模型，利用ArcGIS 10.0軟件制作耦合協(xié)調(diào)度等級空間分異圖(見圖4)。

圖4 2009-2018年廣西國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)等級分布特征

(1) 結(jié)合表3，圖2，圖3b以及圖4可知，2009—2018年，廣西14個地級市國土空間“三生”功能整體耦合協(xié)調(diào)性不斷向前推進，空間差異明顯，呈現(xiàn)出廣西西部向東部地區(qū)逐漸升高的分布趨勢，西部地區(qū)大于東部地區(qū)，沿海地區(qū)大于內(nèi)陸地區(qū)。①北部灣經(jīng)濟區(qū)以及桂林市、柳州市的國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)度整體水平最高。南寧市生態(tài)環(huán)境優(yōu)質(zhì)，居民環(huán)保意識強烈，二三產(chǎn)業(yè)相對發(fā)達。北欽防地區(qū)為濱海城市，自然環(huán)境優(yōu)越，旅游產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達，對外開放程度高，是北部灣經(jīng)濟區(qū)的重要核心城市。柳州市是廣西重要的工業(yè)城市，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，但政府相關(guān)機構(gòu)環(huán)境保護長效機制不夠健全，排污處置能力欠缺。②雖然國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)性在不斷的推進，但是各個地級市的推進速度不同，北海市的推進速度最快，其次為防城港市。③處于勉強協(xié)調(diào)和初級協(xié)調(diào)狀態(tài)的地級市較多，國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)性整體水平較低。④桂西資源富集區(qū)和來賓市的國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)度最低。雖然擺脫了瀕臨失調(diào)的狀態(tài)，但是在整個廣西仍然處于最低位置。桂西資源富集區(qū)和來賓市的生產(chǎn)經(jīng)營活動以農(nóng)業(yè)活動為主，生態(tài)環(huán)境治理能力和保護意識相對薄弱。

(2) 根據(jù)表2，表3以及圖4可知，從耦合協(xié)調(diào)類型上看，廣西國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)類型從中度耦合協(xié)調(diào)向高度耦合協(xié)調(diào)甚至優(yōu)度耦合協(xié)調(diào)開始轉(zhuǎn)化。從耦合協(xié)調(diào)類型數(shù)量上看，2009—2018年，中度耦合協(xié)調(diào)的數(shù)量從2009年的11個減少到4個，高度耦合協(xié)調(diào)的數(shù)量從3個提升到9個，優(yōu)度耦合協(xié)調(diào)從無增加到1個，表明廣西國土空間“三生”功能之間的互動向有序良性方向發(fā)展。2018年桂西資源富集區(qū)和來賓市仍然處于中度耦合協(xié)調(diào)類，表明桂西資源富集區(qū)和來賓市的國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)發(fā)展存在阻礙。桂西資源富集區(qū)是集老少邊窮特征為一體的特殊區(qū)域，交通欠發(fā)達，旅游產(chǎn)業(yè)難以發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展水平低，經(jīng)濟基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)創(chuàng)新能力低，石山分布多且廣，生態(tài)環(huán)境惡劣，這些因素都制約了桂西資源富集區(qū)的國土空間“三生”功能利用水平的提高；來賓市生態(tài)環(huán)境嚴峻，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到限制，導(dǎo)致整體生態(tài)環(huán)境更加嚴峻。

4 討論與結(jié)論

4.1 結(jié) 論

(1) 2009—2018年，廣西國土空間“三生”功能均有較大提升，增幅為50.76%。各市發(fā)展速度不同，防城港市和北海市遠大于廣西其他地級市。生產(chǎn)功能和生活功能變化特征類似，總體呈現(xiàn)平穩(wěn)上升趨勢，表明生產(chǎn)功能與生活功能存在一定的聯(lián)系。

(2) “三生”功能空間變化表現(xiàn)為：生產(chǎn)功能和生活功能空間分布相似，東北、西南部高于西北、東南部。北部灣經(jīng)濟區(qū)以及桂林整體水平高于，桂西資源富集區(qū)整體較低。在經(jīng)濟中高速發(fā)展的帶動作用下，促使基礎(chǔ)設(shè)施與公共服務(wù)配置日益完善，從而拉大了沿海與內(nèi)陸地區(qū)之間的差距，呈現(xiàn)出明顯的空間分異現(xiàn)象。

(3) 2009—2018年，廣西國土空間“三生”功能耦合度屬于高水平耦合階段，協(xié)調(diào)發(fā)展度呈由瀕臨失調(diào)到良好協(xié)調(diào)的增強趨勢，國土空間“三生”功能良性互動越來越強，但各地級市增強程度不同。從協(xié)調(diào)發(fā)展度分值、協(xié)調(diào)等級和協(xié)調(diào)大類變化情況分析，北欽防地區(qū)增強程度相對較大，桂西資源富集區(qū)增強程度相對較小。

(4) 2009—2018年，廣西國土空間“三生”功能耦合協(xié)調(diào)性空間格局變化呈現(xiàn)西部向東部地區(qū)逐漸升高的分布趨勢，西部地區(qū)大于東部地區(qū)，沿海地區(qū)大于內(nèi)陸地區(qū)，且各地級市之間發(fā)展不均衡現(xiàn)象顯著。

4.2 討 論

(1) 北部灣經(jīng)濟區(qū)以及桂林市、柳州市，應(yīng)繼續(xù)發(fā)揮自身的自然環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展、社會文化優(yōu)勢，一方面加強區(qū)域合作輻射帶動周邊城市的發(fā)展，拉動并促進區(qū)域的協(xié)調(diào)發(fā)展。另一方面應(yīng)強化區(qū)域環(huán)境保護與治理能力，實現(xiàn)國土空間“三生”功能更高水平的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展。

(2) 賀州市、梧州市、貴港市，依托粵港澳大灣區(qū)建設(shè)加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化，處理好經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護之間的關(guān)系，促進“三生”功能良性互動。

(3) 桂西資源富集區(qū)的河池市、百色市和來賓市，應(yīng)在保持生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢的前提下，充分挖掘旅游資源、自然資源發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)以促進經(jīng)濟增長，同時加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、加大社會保障力度，提高生產(chǎn)功能、生活功能利用水平，實現(xiàn)區(qū)域國土空間“三生”功能均衡發(fā)展。