張玉臻，陳 陽，王 潔，葉劍平,2，張蚌蚌

（1. 中國人民大學公共管理學院，北京 100872；2. 中國人民大學土地政策與制度研究中心，北京100872；3. 西北農(nóng)林科技大學經(jīng)濟管理學院，楊凌 712100）

0 引 言

國土空間作為人類社會經(jīng)濟活動的物質(zhì)載體，發(fā)揮著重要的生產(chǎn)、生活以及生態(tài)功能[1-2]，即“三生”功能。“三生”功能空間的協(xié)調(diào)有序開發(fā)利用，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要基礎[3]。但因空間資源具有稀缺性、用途多宜性等自然屬性，不同功能空間在利用過程中往往會產(chǎn)生沖突[4-5]。如，城市發(fā)展中綠色生態(tài)空間和城市建設用地之間的競爭以及城市開發(fā)區(qū)建設對基本農(nóng)田的剝奪等[6]。“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”是十八大對“三生”空間格局優(yōu)化提出的要求。如何對現(xiàn)狀中 “三生”功能空間的相互關系進行科學有效的判斷，將對優(yōu)化國土空間布局、實現(xiàn)資源可持續(xù)利用產(chǎn)生積極的引導作用。

當前，國內(nèi)外學者分別從省域、縣域以及村域等尺度，圍繞“三生”功能以及“三生”空間開展了大量研究。整體上可以將已有研究概括為“三生”功能內(nèi)涵界定、空間結(jié)構(gòu)演變、質(zhì)量評定、相互關系判斷、空間格局優(yōu)化5個方面。首先，“三生”功能的內(nèi)涵界定。現(xiàn)有研究普遍認為，“三生”功能主要是依據(jù)土地利用過程中為人類所提供的產(chǎn)品和服務數(shù)量及類別進行的劃分和界定[7-9]。二是“三生”功能空間的識別及格局演變。當前，“三生”功能空間的識別方法可總結(jié)為直接表征法和間接表達法。其中，直接表征法主要是對各類國土空間功能值進行直接測算后根據(jù)功能值大小確定其主導功能的方法[10-12]，因該方法對數(shù)據(jù)的完備性要求較高，導致其應用性較差；間接表達法，又可細分為指標表征法[13]和地類歸并法[14]，前者主要以行政區(qū)為基本分析單元，以統(tǒng)計數(shù)據(jù)為支撐，通過設定表征生產(chǎn)、生活以及生態(tài)功能的指標對功能值進行間接量化[15]，因數(shù)據(jù)的易獲得性，其適用性較為廣泛，但存在功能量化不夠精確等缺陷；而后者則根據(jù)“地類-功能”之間的對應關系，對“三生”功能空間進行識別[16-17]。三是國土空間質(zhì)量評估。部分學者在完成“三生”功能空間識別的基礎上，依據(jù)十八大對“三生”空間的要求，采用綜合指標評價[18-19]和居民直觀感知評價[20]等方法，對“三生”空間的質(zhì)量狀況進行評估，推動了“三生”空間相關研究由單一數(shù)量向數(shù)量、質(zhì)量并重的轉(zhuǎn)變。四是“三生”功能空間之間的相互關系。單一功能空間的分析，不能全面反映出區(qū)域國土資源利用的現(xiàn)狀，因此，部分學者采用耦合協(xié)調(diào)度模型[21-22]、生態(tài)位寬度模型[23]等方法對“三生”功能空間之間的關系進行判斷。五是“三生”功能空間優(yōu)化。國土空間優(yōu)化理論及方法是“三生”功能空間優(yōu)化的基礎[24]。當前部分學者結(jié)合區(qū)位理論[25]、空間均衡理論[26]、時空間行為理論[27]、可持續(xù)發(fā)展理論等，采用“雙評價”[28]、“空間沖突識別”[29-30]以及指標評價等方法，提出國土空間分類優(yōu)化方案。以上五類研究在內(nèi)容上存在繼承與發(fā)展的關系，為國土資源的可持續(xù)利用研究奠定了良好基礎。但是，進一步分析發(fā)現(xiàn)當前已有研究仍有如下三點不足：1）現(xiàn)有研究主要以單一的省或者市為基本研究范圍，對流域尺度的研究相對較少；2）在“三生”功能值確定方面，未將區(qū)域間功能的差異性考慮進來；3）“三生”功能協(xié)調(diào)性判斷多依賴耦合協(xié)調(diào)度模型，方法過于單一。

黃河流域在地理空間上橫跨中國的東中西部地區(qū)，擁有多個國家生態(tài)安全區(qū)，構(gòu)成了中國重要的生態(tài)屏障。同時，黃河流域中下游區(qū)域擁有豐富農(nóng)業(yè)和礦產(chǎn)資源，使其在中國的經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)重要地位。但是，黃河流域生態(tài)環(huán)境脆弱，不同地域間的自然資源稟賦差異較大，對經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴峻挑戰(zhàn)。為促進黃河流域人地系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，2019年“黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展”被提升為國家重大發(fā)展戰(zhàn)略?；诖?，本研究在已有研究的基礎上，以黃河流域為研究對象，引入物理學領域中的力學均衡模型，對國土空間功能之間的關系進行量化和區(qū)分，并嘗試測度黃河流域整體“三生”功能的協(xié)調(diào)性、識別國土空間功能失調(diào)區(qū)域、針對問題區(qū)域提出優(yōu)化調(diào)控策略，以期為緩解黃河流域人地關系矛盾和國土空間格局優(yōu)化提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

黃河干流全長5 464 km，是中國第二長河流。以約占全國2%的徑流量，承載了全國9%的人口。黃河流域以內(nèi)蒙古自治區(qū)的河口鎮(zhèn)和河南省的桃花峪為分界點，分為上、中、下游3個區(qū)域。其中，上游區(qū)域主要包括位于黃河源頭的青海省以及甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)的部分區(qū)域等，是中國重要的生態(tài)保護區(qū)；中游區(qū)域主要包括山西、陜西以及河南省的部分地區(qū)，是中國重要的能源基地；下游區(qū)域主要以鄭州、濟南和青島為中心形成的城市圈為主，涵蓋了中國重要的糧食主產(chǎn)區(qū)——黃淮海平原。截止到2018年底，黃河流經(jīng)省份的總?cè)丝诩s4.2億，占全國30.3%；地區(qū)生產(chǎn)總值23.9萬億元，占全國26.5%。整個黃河流域自西往東橫跨青藏高原、黃土高原、華北平原以及山東丘陵等多種地形，呈現(xiàn)西高東低的地形趨勢（圖1），相反，平均氣溫和降雨量則由東往西逐漸減少。近年來，黃河流域發(fā)展迅速，部分區(qū)域出現(xiàn)資源耗竭、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問題，人地矛盾愈發(fā)突出。本研究考慮到研究區(qū)域的完整性，以黃河干流流經(jīng)的省區(qū)為主體，選取流經(jīng)的主要地級市范圍內(nèi)的所有區(qū)（縣）單元為研究范圍，即山東省（16地級市；136區(qū)（縣））、河南?。?8地級市；158區(qū)（縣））、山西?。?1地級市；117區(qū)（縣））、甘肅省（14地級市；87區(qū)（縣））、青海省（8地級市；45區(qū)（縣））、寧夏回族自治區(qū)（5地級市；22區(qū)（縣））6省區(qū)內(nèi)的所有區(qū)（縣）單元和陜西?。?地級市；86區(qū)（縣））、內(nèi)蒙古自治區(qū)（7地級市；51區(qū)（縣））、四川?。?地級市；13區(qū)（縣））3省區(qū)的部分區(qū)（縣）單元，共計9省區(qū)、88個地級市和715個區(qū)（縣）（圖1）。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究采用的數(shù)據(jù)，主要包括如下來源：①2018年市縣行政界線、2018年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)以及地均GDP數(shù)據(jù)來自于中國科學院資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺（http://www.resdc.cn），其中土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和地均GDP數(shù)據(jù)為柵格格式，1 km分辨率；②數(shù)字高程模型（DEM）為ASTER GDEM V2數(shù)據(jù)，來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn)，1 km分辨率；③2018年總初級生產(chǎn)力數(shù)據(jù)來源于馬里蘭大學網(wǎng)站（http://glcf.umd.edu/data/），1 km分辨率；④2018年人口密度數(shù)據(jù)來源worldpop網(wǎng)站（https://www.worldpop.org/），1 km分辨率；⑤生境質(zhì)量數(shù)據(jù)是以2018年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)為基礎，采用Invest模型模擬求得。本研究選擇人類參與度較高的旱地、水田、工礦用地、農(nóng)村居民點以及城鎮(zhèn)用地5種土地利用類型，作為自然生態(tài)系統(tǒng)脅迫因子，并結(jié)合已有的相關研究以及實地調(diào)研，確定威脅因子權(quán)重[31]及生態(tài)用地對威脅因子的敏感度[32-33]，詳見表1、表 2。除DEM數(shù)據(jù)外，其余數(shù)據(jù)均經(jīng)裁剪、投影轉(zhuǎn)換統(tǒng)一為Albers雙標準緯線等積投影。

表1 威脅因子表Table1 Threat factors table

表2 生境類型對威脅因子的敏感度Table 2 Sensitivity of habitat types to threat factors

2 研究思路及方法

2.1 “三生”功能協(xié)調(diào)性判斷理論框架

土地是一個多功能綜合體，人類通過對土地不同方式和強度的利用，來滿足其對多樣化產(chǎn)品和服務的需求。不同國土空間功能的實現(xiàn)往往依賴于不同的土地利用類型。依據(jù)土地利用類型與國土空間功能之間的對應關系，可識別出不同的功能空間。但是，在區(qū)域自然、社會以及經(jīng)濟條件的綜合作用下，同一土地利用類型對應的功能值亦有強弱及高低之分。因此，不同功能空間的識別應充分考慮區(qū)域間的差異性。生產(chǎn)功能、生活功能和生態(tài)功能是國土空間的三種主要功能，三者間的相互作用、博弈的過程是區(qū)域多元化發(fā)展需求在空間上的體現(xiàn)。區(qū)域生態(tài)功能的發(fā)揮為生產(chǎn)、生活功能的實現(xiàn)提供保障，生產(chǎn)功能的發(fā)揮能為生活功能的發(fā)揮提供經(jīng)濟基礎和物質(zhì)支撐，而生活功能的實現(xiàn)則是國土空間利用的根本目的。三類功能的協(xié)同發(fā)揮是國土空間可持續(xù)利用的體現(xiàn)。在區(qū)域國土空間有限的情況下，過度對單項功能的追求，會擠占其他功能空間，并對其他功能的發(fā)揮產(chǎn)生阻尼作用，不利于區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。基于以上邏輯，本研究采用力學均衡模型對黃河流域的“三生”功能關系進行分析，并依據(jù)協(xié)調(diào)性判斷的結(jié)果識別出“三生”功能失調(diào)的區(qū)域，針對區(qū)域國土空間利用特征以及協(xié)調(diào)度水平和類型提出差異性優(yōu)化策略（圖2）。

2.2 “三生”功能值確定

土地的多功能性，往往通過不同的土地利用結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。本文首先依據(jù)土地利用類型與國土空間功能之間的對應關系，確定國土空間的“三生”功能初始值，然后根據(jù)區(qū)域特征數(shù)據(jù)對初始功能值進行修正，得到相應的國土空間功能值。

1）“三生”功能初始值確定

生產(chǎn)功能是以土地為勞作對象進行生產(chǎn)，直接或間接獲取產(chǎn)品或服務的功能。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能的實現(xiàn)主要依賴于農(nóng)業(yè)用地類型。其中，耕地是保障中國糧食安全的重要基礎資源，發(fā)揮著最主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能，同時也承擔著調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、美化區(qū)域環(huán)境等生態(tài)功能；部分人造林地和草地，發(fā)揮著增加農(nóng)民收入的部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能。而非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能，主要以從事二三產(chǎn)業(yè)的建設用地為主。生活功能是指土地為人類生存和發(fā)展所提供的承載和衣食住行等保障功能，主要通過生活用地類型發(fā)揮其功能。其中，居住用地為人類提供了重要的居住場所，發(fā)揮著最重要的生活功能，主要包括城市居住用地和農(nóng)村居民點。生態(tài)功能是在生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程中所形成的，能夠直接或間接滿足人類基本生態(tài)需求、維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的自然條件及其效用。生態(tài)功能的實現(xiàn)，主要依賴于農(nóng)業(yè)用地、水域以及其他未利用地。同時，本文參照劉繼來等[1]研究成果，依照功能值的強弱，分別將不同單位面積土地對應的功能初始值賦為5、3、1、0這4個等級，詳見表3。

表3 國土空間功能與土地利用類型對應關系Table 3 Corresponding relation between land space function and land-use type

2）“三生”功能實際值確定

土地利用類型與土地利用功能之間存在“一對一”或者“一對多”的關系。不同區(qū)域的社會經(jīng)濟條件、自然生態(tài)保護存在明顯差異性，從而導致同一土地利用類型在不同區(qū)域發(fā)揮的功能值亦存在差異。土地利用類型歸并法能充分體現(xiàn)不同區(qū)域的“三生”功能在“量”上的差異，但是對于其在“質(zhì)”上的差異未能反映。為更準確地衡量出區(qū)域間“三生”功能價值量之間的差異性，本研究分別將總初級生產(chǎn)力、地均GDP、人口密度以及生境質(zhì)量作為區(qū)域特征變量，對相應的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能、非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能、生活功能以及生態(tài)功能初始值進行修正，獲得具有區(qū)域特征的國土空間功能值。

2.3 “三生”功能協(xié)調(diào)度判斷

協(xié)調(diào)性是指通過探索不同系統(tǒng)或系統(tǒng)要素之間相互影響的發(fā)展規(guī)律，以促使系統(tǒng)或系統(tǒng)要素從原本無序狀態(tài)趨于有序，彼此之間配合得當、協(xié)調(diào)發(fā)展。力學均衡模型，是基于物理學領域合力求解的方法，用于表達不同要素均衡關系的概念模型。該模型與傳統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度模型相比，能更好地反映出多個不同評價對象之間的狀態(tài)和結(jié)果。國土空間可持續(xù)開發(fā)利用的本質(zhì)是實現(xiàn)生產(chǎn)、生活與生態(tài)功能之間的協(xié)調(diào)。但是，在社會發(fā)展過程中，不同地區(qū)往往會承擔不同的功能，例如，城市的中心城區(qū)往往會發(fā)揮更多的非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能和生活功能，而距離城市較遠的縣域單元往往在生態(tài)功能和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能等方面表現(xiàn)突出。這與區(qū)域內(nèi)不同功能類型的土地數(shù)量緊密相關。因此，為了增強區(qū)域間不同功能值之間的可比性，本研究以地均功能值（單位面積土地所承擔的生活功能、生態(tài)功能或者生產(chǎn)功能值）為基本表征指標，依據(jù)力學均衡模型對黃河流域“三生”功能的協(xié)調(diào)關系進行判斷，具體步驟如下。

第一，依據(jù)2.2中“三生”功能值的確定方法，依次確定各類國土空間功能的初始值和修正值；并根據(jù)縣域單元內(nèi)國土空間功能總值與相應功能類型土地數(shù)量間的比例關系，依次計算地均生活功能值、地均生態(tài)功能值以及地均生產(chǎn)功能值。

第二，將縣域單元的地均功能值與區(qū)域內(nèi)對應功能的標準值進行比較，求得各國土空間功能的作用力強度a、b和c（式（1））。其中，地均功能的標準值主要反映了單位土地承擔的對應國土空間功能的潛力值。按照相鄰單元間的功能相似，而不同地域縣域單元因自然環(huán)境和人類活動差異而不同的原則，本研究借鑒可持續(xù)發(fā)展評估中的相對標準確定方法，規(guī)定同一地級市內(nèi)的所有縣域單元的功能標準值相同，即以地級市內(nèi)所有縣域單元的功能平均值為標準值。

第三，將求得的地均生活功能、地均生態(tài)功能和地均生產(chǎn)功能的作用力強度，分別抽象為3個等角度（分別為2π/3）間隔的不同方向的分力，依據(jù)合力求解方法（式（2）-（6））求得“三生”功能綜合作用力的強度和方向，并采用極坐標表示為（F，θ）。“三生”功能均達到標準值或同比例趨近于或大于功能標準值時，則三個作用力的合力為0，即位于原點位置，表明“三生”功能處于“協(xié)調(diào)”水平。同理，若三項功能值與相應標準值比較，非同步變化，例如，其中一項或者兩項功能值明顯高于對應標準值，而其他功能明顯低于標準值，則其合力就會偏離原點。合力越大，則表明偏離“協(xié)調(diào)”水平的程度越高，反之亦然（圖3）。

第四，將3個坐標軸反向延長，形成6個分區(qū)，分別命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ。每個分區(qū)由一個正向矢量和負向矢量來定義，依據(jù)綜合作用力所在分區(qū)以及與矢量方向的親疏關系，將“三生”功能協(xié)調(diào)度劃分為6種類型（表4）。

表4 “三生”功能協(xié)調(diào)度類型特征描述Table 4 The characteristics of different coordination degree types of “production-living-ecological” function

式中vx分別表示各地均功能的實際值，sx表示相應功能的標準值；x分別表示生活功能、生態(tài)功能和生產(chǎn)功能標準化后的值，即a、b和c；分別表示生活、生態(tài)、生產(chǎn)功能的作用力；F表示合力，|F|表示合力大?。粁A、xB、xC和xF分別表示在x軸方向上的分力，yA、yB、yC和yF則表示及在y軸方向上的分力；θ則表示合力與x軸正向間的夾角。

2.3 熱點分析

熱點分析通過測定“三生”功能值的熱點區(qū)（高值簇）和冷點區(qū)（低值簇），可進一步揭示“三生”功能空間協(xié)調(diào)度在空間上的分布特征，其計算公式為

式中n為研究單元個數(shù)，Zi為研究單元的觀測值，Wij為空間權(quán)重矩陣（i和j空間相鄰為1，不相鄰為0）。若值顯著為正，表明研究單元i地區(qū)周圍的值相對較高，屬于熱點區(qū)（高值簇），反之為冷點區(qū)（低值簇）。

3 結(jié)果分析

3.1 單項功能評估

確定各類國土空間功能的最優(yōu)值是本文確定“三生”功能協(xié)調(diào)度水平和類型的關鍵要素之一。當前，關于區(qū)域各類功能最優(yōu)值尚未有相關要求和標準，本文依據(jù)“區(qū)域內(nèi)功能相似、區(qū)域間功能差異”的原則，以各地級市范圍內(nèi)所有縣域單元的地均生活功能、地均生態(tài)功能和地均生產(chǎn)功能的平均值作為區(qū)域各類功能值的標準值。按照上述公式，分別計算地均生活功能、地均生態(tài)功能和地均生產(chǎn)功能的作用力。

1）地均生活功能狀態(tài)評估

不同區(qū)域的地均生活功能值存在明顯差異（圖4a），尤以黃河下游區(qū)域的地均生活功能值最高（表5），而黃河流域的源頭地區(qū)及彎道地區(qū)的功能值相對偏低（圖 4b）。與地均生活功能標準值相比，明顯高于標準值（a>0）的縣域單元數(shù)量相對較少，約占總縣域單元數(shù)量43.77%，且主要以點狀的形式分布在各城市的主城區(qū)范圍內(nèi)（圖4c）。

2）地均生態(tài)功能狀態(tài)評估

黃河流域上游、中游和下游三區(qū)域的地均生態(tài)功能值差異明顯（表5）。上游區(qū)域地均生態(tài)功能值普遍偏高，而以山東省以及河南省的大部分區(qū)域為主的黃河下游城市的地均生態(tài)功能值則偏低（圖5a）；以地均生態(tài)功能值為基礎生成的熱點分析圖呈現(xiàn)了相似的規(guī)律。地均生態(tài)功能值有兩處明顯的高值區(qū)域，即：黃河源頭的三江源區(qū)域以及以太原市為中心形成的周邊城市圈（圖5b）；同樣，與地均生態(tài)功能標準值相比，高于標準值（b>0）的縣域單元數(shù)量相對較少，約占總縣域單元43.50%，且主要以片狀的形式分布在黃河流域的上游以及中下游分界處（圖5c）。

3）地均生產(chǎn)功能狀態(tài)評估

按照縣域單元農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能總值與非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能總值之間的比例關系，得到地均生產(chǎn)功能值的空間分布結(jié)果（圖6a）。與地均生活功能值空間分布特征相似，地均生產(chǎn)功能值隨黃河流進方向呈現(xiàn)明顯的遞增趨勢（表5），尤以下游區(qū)域的鄭州城市圈和濟南城市圈產(chǎn)能最高（圖6b）。與地均生產(chǎn)功能標準值相比，高于標準值（c>0）的縣域單元數(shù)量較少（圖6c），約占總縣域單元數(shù)量的24%，且主要分布在黃河沿線周邊。

表5 黃河流域不同分區(qū)“三生”功能值Table 5 Function value of different zones in Yellow River Basin

3.2 “三生”功能協(xié)調(diào)度

根據(jù)式（1）~（6），求得由“三生”功能協(xié)調(diào)度以及偏離角度組成的各個空間單元的極坐標。分別以協(xié)調(diào)度水平和協(xié)調(diào)度類型為分類字段，對“三生”功能協(xié)調(diào)狀態(tài)進行評估，結(jié)果如圖7和表6所示。

1）“三生”功能協(xié)調(diào)度水平

按照自然間斷法，將“三生”功能協(xié)調(diào)度由小到大依次劃分為4個級別，分別為“協(xié)調(diào)”水平（0≤|F|≤0.36）、“磨合”水平（0.36<|F|≤0.75）、“拮抗”水平（0.75<|F| ≤1.43）及“失調(diào)”水平（1.43<|F|≤2.73）。

整個黃河流域的“三生”功能的協(xié)調(diào)度為0.53，處于“磨合”水平。不同協(xié)調(diào)度水平的縣域單元數(shù)量和空間分布存在差異。處于“協(xié)調(diào)”水平的縣域單元共有277個，占總研究單元數(shù)量38.74%，均勻分布在整個黃河流域范圍內(nèi)；處于“磨合”水平的研究單元共有281個，占全部研究單元的39.3%，集中分布在黃河流域的中下游區(qū)域，且主要以生態(tài)功能或者生產(chǎn)功能為主導功能。處于“拮抗”水平的縣域單元較少，僅131個，占縣域總數(shù)的18.32%，主要分布黃河流域的中游地區(qū)。處于“失調(diào)”水平的研究單元共有26個，約占縣域總量的3.64%，主要沿黃河沿線分布，同時，大同市、西安市和青島市三地亦有部分縣域處于“失調(diào)”水平?！叭惫δ芴幱凇稗卓埂焙汀笆д{(diào)”水平的城市，是需要進行區(qū)域功能優(yōu)化協(xié)調(diào)的重點區(qū)域。

2）“三生”功能協(xié)調(diào)度類型

依據(jù)主導作用力類型及方向，本文將協(xié)調(diào)度類型劃分為3大類6小類。其中，3大類依次為生產(chǎn)-生態(tài)功能作用類型區(qū)（Ⅰ、Ⅳ）、生活-生態(tài)功能作用類型區(qū)（Ⅱ、Ⅴ）以及生產(chǎn)-生活功能作用類型區(qū)（Ⅲ、Ⅵ），6小類依次為高生產(chǎn)低生態(tài)區(qū)Ⅰ、高生態(tài)低生產(chǎn)區(qū)Ⅳ、高生活低生態(tài)區(qū)Ⅱ、高生態(tài)低生活區(qū)Ⅴ、高生活低生產(chǎn)Ⅲ以及高生產(chǎn)低生活區(qū)Ⅵ。整體上，黃河流域主要以高生產(chǎn)低生態(tài)Ⅰ和高生態(tài)低生活Ⅴ為主，約占總體55%，且均勻分布在整個研究區(qū)域內(nèi)。高生活低生態(tài)類型區(qū)Ⅱ和高生態(tài)低生活Ⅴ分別約占總研究單元數(shù)量的14%和19%，主要分布在黃河流域的上游區(qū)域。高生活低生產(chǎn)Ⅲ和高生產(chǎn)低生活Ⅵ類型區(qū)相對占比較低，分別為4.34%、8.67%（圖7、表6），且零星分布在城市的主城區(qū)范圍內(nèi)。

表6 “三生”功能協(xié)調(diào)度類型統(tǒng)計結(jié)果Table 6 Statistical results of “production-ecological-living” function coordination degree

3.3 “三生”功能協(xié)調(diào)性差異性調(diào)控策略

黃河流域大部分區(qū)（縣）“三生”功能處于“協(xié)調(diào)”和“磨合”水平。其中，“三生”功能處于“磨合”水平的區(qū)域，需要加強對相對較弱功能方向的監(jiān)管，防止“三生”功能差距進一步拉大。而“三生”功能協(xié)調(diào)度處于“拮抗”和“失調(diào)”水平的區(qū)域，需要分類施措，優(yōu)化“三生”功能協(xié)調(diào)度。具體分類優(yōu)化策略如下（表7）。

表7 “三生”功能“失調(diào)”區(qū)域優(yōu)化策略Table 7 Optimization strategies of “production-living-ecological” function disorder area

1）高生產(chǎn)低生態(tài)“拮抗”和“失調(diào)”類型區(qū)

高生產(chǎn)低生態(tài)“拮抗”和“失調(diào)”類型區(qū)包括“三生”功能處于“拮抗”水平的太原市迎澤區(qū)、運城市臨猗縣和臨汾市古縣等32區(qū)（縣）以及處于“失調(diào)”水平的太原市杏花嶺區(qū)、包頭市昆都區(qū)和青山區(qū)等14區(qū)（縣），該類區(qū)域主要以各地級市市轄區(qū)為主，其典型特征是生產(chǎn)功能偏高、而生態(tài)功能偏低。以上區(qū)域的地理位置以及經(jīng)濟基礎相對優(yōu)越。該類區(qū)域應通過優(yōu)化城市土地利用結(jié)構(gòu)、控制建設用地對生態(tài)用地的非法占用、充分挖掘城市內(nèi)部存量用地潛力以及增加公園和綠色廊道等生態(tài)用地供給等方式提升生態(tài)功能。其次，充分利用區(qū)位優(yōu)勢，積極引進高技術(shù)、低污染類產(chǎn)業(yè)，在保障生產(chǎn)功能不降低的情況下，淘汰影響生態(tài)功能提升的高污染高能耗高排放產(chǎn)業(yè)；此外，“三生”功能協(xié)調(diào)度處于“失調(diào)”水平的14區(qū)（縣）還應當考慮在其對應財政支出條目中，適當增加對環(huán)境改善方面的財政支持，進一步強化生態(tài)環(huán)境保護方面的相關規(guī)定，促使經(jīng)濟發(fā)展提前到達環(huán)境庫茲涅茨倒“U”型曲線的拐點[34]。

2）高生活低生態(tài)“拮抗”和“失調(diào)”類型區(qū)

高生活低生態(tài)“拮抗”和“失調(diào)”類型區(qū)分別包括“三生”功能處于“拮抗”水平的朔州市朔城區(qū)、晉中市榆次區(qū)和平遙縣等28區(qū)（縣）以及處于“失調(diào)”水平的大同市平城區(qū)、長治市潞州區(qū)和忻州市忻府區(qū)等8區(qū)（縣），該類區(qū)域的典型特征是生活功能較高、而生態(tài)功能偏低。以上區(qū)域面臨的核心問題是：如何保持生活功能不降低的情況下，在追求經(jīng)濟發(fā)展的同時提升區(qū)域的生態(tài)功能。首先，與高生產(chǎn)低生態(tài)類型區(qū)相似，該類區(qū)域亦應通過優(yōu)化城市內(nèi)部土地利用結(jié)構(gòu)，增加生態(tài)用地面積等方式提升生態(tài)功能。其次，優(yōu)化生活空間與生態(tài)空間的布局，充分利用城市內(nèi)部的零星用地，改善區(qū)域內(nèi)部生態(tài)環(huán)境。此外，與高生產(chǎn)低生態(tài)類型區(qū)相比，該類區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平并不突出，不宜采取限制生產(chǎn)功能發(fā)揮的相關措施，因此，針對“三生”功能處于失調(diào)階段的區(qū)域，該類區(qū)域可考慮建立企業(yè)綠色生產(chǎn)獎懲機制，提高對企業(yè)綠色生產(chǎn)的要求和標準，從而降低產(chǎn)業(yè)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的負面作用。

3）高生態(tài)低生產(chǎn)“拮抗”和“失調(diào)”類型區(qū)

高生態(tài)低生產(chǎn)“拮抗”和“失調(diào)”類型區(qū)分別包括“三生”功能處于“拮抗”水平的太原市晉源區(qū)、大同市云岡區(qū)和臨汾市大寧縣等29區(qū)（縣）以及處于“失調(diào)”水平的包頭市白云鄂博礦區(qū)、榆林市榆陽區(qū)和海西自治州的額格爾木市3區(qū)（縣）。該類區(qū)域的生態(tài)功能偏高，而生產(chǎn)功能偏低，主要分布在距離市中心位置較遠的郊區(qū)地帶。在保持生態(tài)功能不降低的情況下，該類區(qū)域需要結(jié)合區(qū)域特征，發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)。同時，通過不斷完善區(qū)域內(nèi)的公共基礎設施條件，承接核心城區(qū)向外轉(zhuǎn)移的產(chǎn)業(yè)，提高區(qū)域生產(chǎn)功能。此外，核心主城區(qū)應充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)帶動力，扶持城市周邊縣域的社會經(jīng)濟發(fā)展。

4）高生態(tài)低生活“拮抗”類型區(qū)

高生態(tài)低生活“拮抗”類型區(qū)主要包括太原市的婁煩縣、長治市沁源縣和晉中市和順縣等36區(qū)（縣），其典型特征是生態(tài)功能偏高、生活功能相對偏低，且“三生”功能處于“拮抗”水平。該類區(qū)域在注重生態(tài)環(huán)境保護的同時，應適當提高公共服務用地占比，增加交通及醫(yī)療衛(wèi)生等基礎設施供給，改善居民生活質(zhì)量；且當?shù)卣伸`活設置用地優(yōu)惠政策，吸引產(chǎn)業(yè)的流入，創(chuàng)造更多就業(yè)機會，引導農(nóng)村剩余勞動力轉(zhuǎn)移，積極響應國家關于人口落戶的政策，鼓勵有條件進城的農(nóng)民工落戶。此外，在追求經(jīng)濟增長以及公共服務設施完善的過程中，仍需注重對生態(tài)環(huán)境的保護，防止生態(tài)功能退化。

5）高生產(chǎn)低生活“拮抗”及“失調(diào)”類型區(qū)

高生產(chǎn)低生活“拮抗”及“失調(diào)”類型區(qū)主要包括處于“拮抗”水平的鄂爾多斯市的伊金霍洛旗、延安市的黃龍縣和定西市的漳縣以及處于“失調(diào)”水平的海西自治州的天峻縣。以上區(qū)域存在生產(chǎn)功能偏高、生活功能偏低的典型特征，需要通過增加公共服務供給，提高人民的生活水平；完善區(qū)域內(nèi)部的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加就業(yè)機會，提高居民收入水平。此外，在提高生活功能的同時，應繼續(xù)實施嚴格的生態(tài)保護措施。

6）高生活低生產(chǎn)“拮抗”類型區(qū)

高生活低生產(chǎn)“拮抗”類型區(qū)包括濟南市的市中區(qū)、平?jīng)鍪械尼轻紖^(qū)和隴南市的武都區(qū)。以上三個市轄區(qū)的典型特征是生活功能較高、生產(chǎn)功能較低。在今后的發(fā)展過程中，為提高“三生”功能的協(xié)調(diào)性，需要通過增加第三產(chǎn)業(yè)比重等方法優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高區(qū)域的生產(chǎn)能力；深度剖析區(qū)域特色，發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)。同時，在保障生活功能水平不降低的情況下，充分利用區(qū)域內(nèi)部的零星土地改善生態(tài)環(huán)境。

4 結(jié)論與討論

國土空間“三生”功能的協(xié)同一致，是實現(xiàn)國土資源可持續(xù)開發(fā)利用的要求和目的。黃河流域作為中國重點生態(tài)保護與發(fā)展區(qū)域，其“三生”功能協(xié)調(diào)性的判定及類型劃分，對實現(xiàn)其高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。因此，本研究以黃河流域為研究對象，引入物理學領域中的力學均衡模型，對其國土空間功能之間的關系進行定量分析和判斷。得到如下結(jié)論：

1）黃河流域“三生”功能協(xié)調(diào)度系數(shù)為0.53，處于“磨合”水平。協(xié)調(diào)度類型主要以高生產(chǎn)低生態(tài)Ⅰ和高生態(tài)低生活Ⅴ兩種類型為主，其均勻分布于整個黃河流域。

2）不同協(xié)調(diào)度水平的縣域單元空間分異特征明顯。處于“失調(diào)”水平的縣域單元主要沿黃河沿線分布，包括太原市杏花嶺區(qū)等26個縣域單元，以生產(chǎn)功能與生態(tài)功能的不協(xié)調(diào)以及生活功能與生態(tài)功能的不協(xié)調(diào)為主，占總縣域單元的3.64%左右。

3）各區(qū)域應結(jié)合“三生”功能協(xié)調(diào)性水平及類型，分別從調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)、優(yōu)化功能空間布局、產(chǎn)業(yè)類型調(diào)整等方面分類設置“三生”功能優(yōu)化措施。此外，針對“三生”功能處于“失調(diào)”水平的區(qū)域，還應從生態(tài)環(huán)境修復、監(jiān)管措施強化以及財政支持等維度分類施措，補齊功能短板，增強“三生”功能協(xié)調(diào)性。

本研究采用力學均衡模型對黃河流域“三生”功能協(xié)調(diào)度進行了評價，準確識別出“三生”功能失調(diào)區(qū)域，并針對失調(diào)類型分類設置了優(yōu)化策略，為黃河流域國土空間格局優(yōu)化提供了方向性建議。同時，本研究采用的力學均衡模型，與傳統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度模型相比，不僅能量化協(xié)調(diào)度大小，且能準確識別出協(xié)調(diào)度類型，更加合理與完善。此外，在計算“三生”空間的功能值時，考慮到相同地類在不同區(qū)域的功能可能不同，本研究選取地域差異性指標分別對“三生”功能的初始值進行了修正。但是，本研究由于數(shù)據(jù)的可獲得性等原因，在選取代表區(qū)域差異性指標時，每種國土空間功能僅選取了單一指標進行修正，可能存在不足。在今后的研究中，將繼續(xù)完善國土空間功能修正系數(shù)，考慮將不同產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口數(shù)量、生活質(zhì)量滿意度以及其他反映生態(tài)功能強弱的因子納入，進一步優(yōu)化“三生”功能定量識別方法。