尹澤凱，譚立峰，賈 琦

（1.北京建筑大學(xué) 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，北京 100044； 2.天津大學(xué) 建筑學(xué)院，天津 300072；3.鄭州輕工業(yè)大學(xué) 環(huán)境設(shè)計(jì)系，河南 鄭州 450002）

土地利用轉(zhuǎn)型指在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展驅(qū)動(dòng)下，特定時(shí)期與國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展階段相對(duì)應(yīng)的土地利用類型發(fā)生轉(zhuǎn)移的過程，通常具有轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)和功能分布等層面的變化特征［1］。 相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者結(jié)合我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征開展了大量關(guān)于土地利用轉(zhuǎn)型的研究，主要涉及土地利用轉(zhuǎn)型的分類體系理論探討［2］、監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)技術(shù)［3］、土地利用轉(zhuǎn)型與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的耦合關(guān)系［4］、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)［5-6］、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警［7］以及土地集約利用與優(yōu)化［8-9］等。 在土地利用中，不同類型用地有多種使用功能，但總存在其主導(dǎo)用地功能，土地利用轉(zhuǎn)型主要表現(xiàn)為其主導(dǎo)功能發(fā)生轉(zhuǎn)移，通常表現(xiàn)為土地利用功能中的生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間用地之間發(fā)生轉(zhuǎn)移，進(jìn)而使得區(qū)域土地利用類型在上述“三生功能”中進(jìn)行數(shù)量與空間分布等方面的資源再分配［10-11］。 基于“三生空間”視角的土地利用分類體系，將區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)和國土空間規(guī)劃等社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策緊密結(jié)合起來，進(jìn)而促使區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。 黨的十八大報(bào)告明確提出，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。 2019年《中共中央國務(wù)院關(guān)于建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見》中指出，科學(xué)布局生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間。 基于“三生空間”用地轉(zhuǎn)型展開相關(guān)研究，可有效與區(qū)域轉(zhuǎn)型發(fā)展保持銜接，同時(shí)是新時(shí)期國土空間規(guī)劃背景下開展土地利用研究的新途徑。

“三生空間”用地轉(zhuǎn)型作為人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中最基礎(chǔ)的實(shí)踐活動(dòng)，在很大程度上影響著區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，土地利用性質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，城市土地集約利用效率低下、“三生空間”失調(diào)等問題聚集，進(jìn)而引發(fā)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)失衡。 城市尤其是特大城市作為人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的主要場(chǎng)所，其所提供的生態(tài)系統(tǒng)功能更易受到城鎮(zhèn)擴(kuò)張和產(chǎn)業(yè)發(fā)展等社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響。 當(dāng)前關(guān)于土地利用轉(zhuǎn)型及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究較多，在分類體系上多參照《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB／T 21010—2017），針對(duì)“三生功能”視角的系統(tǒng)研究相對(duì)較少。 秦方［10］在構(gòu)建“三生空間”分類體系的基礎(chǔ)上，采用當(dāng)量因子法分析了河南省新鄭市“三生空間”格局演變對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的影響；龔亞男等［12］以廣東省21 個(gè)地級(jí)市為研究單元，探究“三生空間”用地轉(zhuǎn)型的時(shí)空演變格局與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，但其研究并未涉及空間層面的生態(tài)效應(yīng)變化；周曉艷等［13］分析了武漢城市圈“三生空間”演化格局，以及不同功能間的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系，但關(guān)于不同功能用地之間的轉(zhuǎn)化機(jī)制及產(chǎn)生的影響未做進(jìn)一步研究。 總體而言，當(dāng)前的相關(guān)研究多集中在時(shí)間尺度下區(qū)域“三生空間”用地轉(zhuǎn)型特征及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估，缺乏空間尺度下的系統(tǒng)研究。 由于“三生空間”用地轉(zhuǎn)型受自然環(huán)境以及人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素影響，因此存在空間分布規(guī)律，其引起的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)存在一定的空間分異特征［14］。 諸多研究結(jié)果表明，基于格網(wǎng)單元?jiǎng)澐址椒梢杂行Ы沂緟^(qū)域土地利用和生態(tài)環(huán)境變化的空間分布規(guī)律，能夠在空間層面探究用地轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的局部影響［15-18］。

筆者在上述研究基礎(chǔ)上，基于1990—2019年4 期遙感影像解譯數(shù)據(jù)，結(jié)合“三生空間”功能分類體系與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)測(cè)度方法，分析快速城市化典型城市河南省鄭州市“三生空間”用地轉(zhuǎn)型特征及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，采用重心分析方法揭示鄭州市“三生空間”用地格局的演化趨勢(shì)，結(jié)合ArcGIS10.5 軟件中的熱點(diǎn)分析工具分析區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的冷熱點(diǎn)分布與空間變化規(guī)律并揭示其形成機(jī)理，以期為以鄭州市為代表的快速城市化地區(qū)國土空間優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

鄭州市位于河南省中部偏北，為河南省省會(huì)、中原城市群核心城市。 全市東西長(zhǎng)143 km，南北寬78 km，區(qū)域總面積為7565.25 km2，城鎮(zhèn)化率為74.6%，2019年GDP 高達(dá)11589.7 億元。 鄭州市位于黃河中下游向黃淮平原過渡的交接帶，地勢(shì)上呈西南高、東北低，階梯狀下降特征，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫15.6 ℃，年均降水量542.15 mm，屬嚴(yán)重缺水地區(qū)。 2012年，國務(wù)院正式批復(fù)《中原經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃（2012—2020年）》，確立以鄭州大都市區(qū)為核心、中原城市群為支撐的發(fā)展戰(zhàn)略。 2016年批復(fù)的《中原城市群發(fā)展規(guī)劃》提出建設(shè)現(xiàn)代化鄭州大都市區(qū)，推進(jìn)鄭州大都市區(qū)國際化發(fā)展。 鄭州市作為中原經(jīng)濟(jì)區(qū)（城市群）的核心城市，近年來社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。 但高速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)擴(kuò)張往往伴隨著區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的破壞，鄭州市快速發(fā)展的同時(shí)勢(shì)必對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成較大影響。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究所使用數(shù)據(jù)為1990年、2000年、2010年和2019年的Landsat7、Landsat8（分辨率為30 m×30 m）4期影像數(shù)據(jù)以及2019年Spot5（分辨率為10 m×10 m）影像數(shù)據(jù)。 經(jīng)幾何校正、數(shù)據(jù)融合與裁剪等預(yù)處理后，基于eCognition 軟件對(duì)2019年Spot5 影像進(jìn)行土地利用類型解譯。 同時(shí)基于ENVI5.0 平臺(tái)對(duì)1990年、2000年和2010年的遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)督分類，并對(duì)比鄭州市土地利用變更數(shù)據(jù)，最終得出1990—2019年各時(shí)期土地利用數(shù)據(jù)。 基于ArcGIS10.5 生成300 個(gè)樣本點(diǎn)，結(jié)合Spot5 影像與谷歌地圖驗(yàn)證其精確性，4 期影像的解譯精度分別為89.37%、91.65%、90.12%和92.60%，符合研究所需精度要求。

在對(duì)鄭州市土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯的基礎(chǔ)上，依據(jù)土地用途和“三生空間”分類理論體系，根據(jù)江曼琦等［19-21］的研究結(jié)果，將鄭州市土地利用類型劃分為生態(tài)空間、生產(chǎn)空間、生活空間3 個(gè)一級(jí)地類及其相應(yīng)的7 個(gè)二級(jí)地類。 同時(shí)，根據(jù)苑韶峰等［22-24］的研究結(jié)果，利用面積加權(quán)法對(duì)“三生空間”用地的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行賦值，并與“三生”土地利用主導(dǎo)功能分類相結(jié)合，構(gòu)建土地利用類型的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，見表1。

表1 土地利用主導(dǎo)功能分類及其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

1.3 土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣

特定時(shí)段內(nèi)土地利用類型演化通常用轉(zhuǎn)移矩陣表示，即將研究期初與期末各用地類型的面積變化及轉(zhuǎn)移情況以矩陣的形式表現(xiàn)，從而反映區(qū)域用地轉(zhuǎn)型特征［25］。 轉(zhuǎn)移矩陣為

式中：Sij為研究期第i類土地轉(zhuǎn)變?yōu)榈趈類土地的面積，i、j為土地類型編號(hào)；n為土地利用類型數(shù)量。

基于GIS 軟件對(duì)不同時(shí)期土地利用類型數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉分析，并結(jié)合Excel 中的數(shù)據(jù)透視表建立土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣。

1.4 “三生空間”重心轉(zhuǎn)移

為更加直觀地揭示各用地類型在空間分布層面的轉(zhuǎn)移特征，采用重心分析法計(jì)算各時(shí)期用地類型重心坐標(biāo)的轉(zhuǎn)移過程，表達(dá)式為［26］

式中：X、Y為用地類型空間分布重心的地理坐標(biāo)；Wi為第i類用地的面積；Xi、Yi為第i類土地的幾何重心地理坐標(biāo)。

1.5 區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分析

（1）格網(wǎng)單元生態(tài)環(huán)境質(zhì)量測(cè)度。 筆者結(jié)合喬斌等［15］、苑韶峰等［17］的研究結(jié)果，選取600 m×600 m 的格網(wǎng)單元對(duì)鄭州市進(jìn)行等間距采樣，最終生成近2.2萬個(gè)樣區(qū)。 綜合考慮區(qū)域格網(wǎng)單元“三生空間”的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及面積比例，采用區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)（見表1）定量分析格網(wǎng)內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的總體狀況。具體操作步驟：基于ArcGIS10.5 漁網(wǎng)工具對(duì)研究區(qū)進(jìn)行格網(wǎng)劃分，通過矢量與柵格的分區(qū)統(tǒng)計(jì)功能，以矢量圖層為邊界，統(tǒng)計(jì)格網(wǎng)內(nèi)對(duì)應(yīng)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

（2）“三生空間”用地轉(zhuǎn)型的生態(tài)貢獻(xiàn)率。 生態(tài)貢獻(xiàn)率指特定時(shí)期某種用地類型主導(dǎo)功能發(fā)生變化進(jìn)而引發(fā)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)改變的程度，該方法能夠較好地量化各用地類型主導(dǎo)功能轉(zhuǎn)移后對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)影響的強(qiáng)度，有利于揭示促使區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化的主要因素。從正負(fù)兩方面展開分析，分別計(jì)算導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化和改善的生態(tài)貢獻(xiàn)率，其表達(dá)式為

式中：LE為區(qū)域特定土地利用類型在p～q時(shí)段內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)移的生態(tài)貢獻(xiàn)率；LEp和LEq分別為該土地利用類型在時(shí)期p和時(shí)期q內(nèi)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；LA為發(fā)生轉(zhuǎn)移的面積；TA為區(qū)域面積。

（3）生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化熱點(diǎn)分析。 熱點(diǎn)分析廣泛應(yīng)用于區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)等，冷點(diǎn)和熱點(diǎn)分別表示統(tǒng)計(jì)結(jié)果的空間分布所呈現(xiàn)出的低值和高值聚集特征［17］。 研究采用熱點(diǎn)分析工具測(cè)度區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在各時(shí)段的冷熱點(diǎn)聚集規(guī)律。 具體方法：利用ArcGIS10.5 空間統(tǒng)計(jì)工具中的熱點(diǎn)分析（Getis-Ord Gi*指數(shù)）和空間自相關(guān)分析分別得到表示概率的P值、標(biāo)準(zhǔn)差倍數(shù)的Z得分。 0.01、0.05 和0.1 是典型概率，Z得分對(duì)應(yīng)的置信度90%、95%和99%的值分別為＜-1.65 或＞1.65，＜-1.96 或＞1.96 和＜-2.58 或＞2.58。Z得分為正值且顯著，表明生態(tài)環(huán)境質(zhì)量增加值高于均值，屬熱點(diǎn)區(qū)；Z得分為負(fù)值且顯著，表明生態(tài)環(huán)境質(zhì)量增加值低于均值，屬冷點(diǎn)區(qū)。 此外，在空間變化上，通過Getis-Ord Gi*指數(shù)得出各時(shí)期冷熱點(diǎn)空間分布圖后，基于ArcGIS10.5 空間分析工具中的柵格計(jì)算工具得出Z得分為負(fù)值且顯著，表明生態(tài)環(huán)境質(zhì)量增加值低于均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 鄭州市“三生空間”用地轉(zhuǎn)型特征

鄭州市“三生空間”用地結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型過程中，生產(chǎn)空間用地面積由1990年的4892.02 km2降至2019年的4538.69 km2（減少353.33 km2），生態(tài)空間用地面積由1990年的1402.37 km2降至2019年的1215.94 km2（減少186.43 km2），而生活空間用地面積增加，由1990年的1270.86 km2增至2019年的1810.62 km2（增加539.76 km2），增幅高達(dá)42.47%。 從“三生空間”的二級(jí)地類來看，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地和鄉(xiāng)村生活用地分布最廣泛，但相對(duì)分散，以中西部平原地區(qū)為主；鄭州市河流水系相對(duì)匱乏，水域生態(tài)用地所占比例較小，且集中分布在鄭州市北側(cè)的黃河沿線。 總體而言，受近年來快速城市化進(jìn)程和國家中心城市建設(shè)影響，鄭州市土地開發(fā)利用程度逐年提高，后備土地資源較為缺乏（見圖1、表2）。

圖1 鄭州市“三生空間”用地分布

表2 鄭州市“三生空間”用地面積統(tǒng)計(jì) km2

“三生空間”用地轉(zhuǎn)移矩陣（見表3）顯示：1990—2019年，“三生空間”用地類型中轉(zhuǎn)移面積最大的是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地，共有649.43 km2的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌玫仡愋?，其?63.62 km2轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)生活用地，131.51 km2轉(zhuǎn)變?yōu)猷l(xiāng)村生活用地；用地變化最小的是城鎮(zhèn)生活用地，僅有0.88 km2轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌玫仡愋停淮送?，共?59.54 km2的水域生態(tài)用地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地。 總體來看，鄭州市“三生空間”用地轉(zhuǎn)型與政策影響緊密相關(guān)。 在快速城市擴(kuò)張和產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，大量生產(chǎn)、生態(tài)用地被生活用地侵占，與此同時(shí)，政府部門積極推進(jìn)生態(tài)修復(fù)與治理工程，大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，促使城鎮(zhèn)低效生態(tài)用地的再開發(fā)及生態(tài)功能提升，上述相關(guān)政策均在“三生空間”用地發(fā)展過程中起到消極或積極影響。

表3 1990—2019年鄭州市“三生空間”用地轉(zhuǎn)移矩陣 km2

“三生空間”用地重心的分布可以更好地揭示其在特定時(shí)期內(nèi)的演化軌跡，鄭州市1990—2019年“三生空間”重心轉(zhuǎn)移情況見圖2。

圖2 鄭州市1990—2019年“三生空間”重心轉(zhuǎn)移情況

鄭州市生產(chǎn)用地重心主要位于主城區(qū)、新密市和新鄭市交界處的馬寨鎮(zhèn)和侯寨鄉(xiāng)一帶，1990—2019年總體呈現(xiàn)先向東部轉(zhuǎn)移，再轉(zhuǎn)向南部，并于2010年后持續(xù)東移的趨勢(shì)，研究期內(nèi)總體向東遷移了3416 m。研究期初鄭州市中東部的新鄭、中牟等地區(qū)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，生產(chǎn)用地不斷擴(kuò)張，促使用地重心向東部地區(qū)持續(xù)遷移。 生態(tài)用地重心則位于滎陽市南部的喬樓鎮(zhèn)和崔廟鎮(zhèn)一帶，研究期內(nèi)呈現(xiàn)先向西南轉(zhuǎn)移，再向西北轉(zhuǎn)移，隨后轉(zhuǎn)向東南的趨勢(shì)，其重心遷移變化不大，共計(jì)遷移了1307 m。 滎陽市緊鄰鄭州市主城區(qū)，受主城區(qū)城市擴(kuò)張和滎陽市產(chǎn)業(yè)發(fā)展影響，該片區(qū)土地利用程度較高，進(jìn)而促使生態(tài)用地重心不斷向生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好的山區(qū)轉(zhuǎn)移。 生活用地重心位于生產(chǎn)用地重心西北側(cè)，研究期內(nèi)由西向東轉(zhuǎn)移，共計(jì)遷移了3106 m。生活用地重心逐漸靠近鄭州市主城區(qū)與新鄭龍湖一帶，該片區(qū)是鄭州市城鎮(zhèn)化的主要區(qū)域，吸引了眾多人口聚集，促使城鎮(zhèn)生活空間不斷增加，生活用地重心持續(xù)向該方向遷移。

2.2 土地功能轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

（1）生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時(shí)空演變格局。 為進(jìn)一步探討鄭州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量空間分布特征，基于上述生態(tài)環(huán)境質(zhì)量測(cè)度方法，計(jì)算得出研究區(qū)格網(wǎng)單元內(nèi)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，見圖3，可以看出鄭州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在空間分布上整體呈現(xiàn)“西高東低”的格局。 高生態(tài)質(zhì)量區(qū)主要位于鄭州市西側(cè)的伏羲山、嵩山等山地丘陵區(qū)，功能類型主要為林地和牧草生態(tài)用地，該片區(qū)山區(qū)較多，受地形影響，工礦業(yè)和城鎮(zhèn)等用地類型較少，因此區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體較高（生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)為17500～34800）；而生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)處于7500～17500 的片區(qū)分布相對(duì)廣泛，多位于中東部平原地區(qū)，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地為主；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)較?。?500 以下）的片區(qū)以鄭州市主城區(qū)和各區(qū)縣中心城區(qū)為主，且該類等級(jí)（7500 以下）呈現(xiàn)持續(xù)向外圍蔓延的趨勢(shì)，與該區(qū)域城鎮(zhèn)擴(kuò)張、工業(yè)發(fā)展的區(qū)域范圍總體保持一致。

圖3 鄭州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)空間分布情況（1990—2019年）

為進(jìn)一步揭示區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化格局，采用ArcGIS10.5 空間自相關(guān)分析和冷熱點(diǎn)分析工具分析其1990年以來的變化特征。 以格網(wǎng)單元的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)為基礎(chǔ)（見圖3），選取置信度在90%以上的熱點(diǎn)和冷點(diǎn)，基于熱點(diǎn)統(tǒng)計(jì)工具（Getis-Ord Gi*）得到研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化冷熱點(diǎn)圖，見圖4。

圖4 鄭州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化冷熱點(diǎn)

表41990—2019年鄭州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化冷熱點(diǎn)面積 km2

1990—2000年，鄭州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善區(qū)呈點(diǎn)狀分布在鄭州市中西部，該時(shí)期熱點(diǎn)90%置信度面積高達(dá)382.68 km2（見表4），為各冷熱點(diǎn)置信度變化幅度之最，而熱點(diǎn)95%和99%置信度面積合計(jì)僅為11.88 km2，表明該時(shí)期生態(tài)環(huán)境質(zhì)量雖有改善，但改善幅度不大；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化區(qū)在冷點(diǎn)90%及以上置信度面積均在150 km2以上，主要集中在鞏義市河洛鎮(zhèn)北側(cè)、鄭州市惠濟(jì)區(qū)花園口黃河富景生態(tài)園區(qū)以及鄭州市郊區(qū)。 2000—2010年，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善區(qū)中熱點(diǎn)95%和99%置信度面積快速增加（共計(jì)新增59.76 km2），熱點(diǎn)區(qū)域集中在研究區(qū)北側(cè)，這與該時(shí)期實(shí)施的黃河流域水生態(tài)環(huán)境治理密切相關(guān)，相關(guān)地塊由農(nóng)田、裸地等改造為湖泊、灘地及池塘等水域生態(tài)用地，進(jìn)而促使其生態(tài)功能提升；2000—2010年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在主城區(qū)外圍惡化的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)向四周蔓延的趨勢(shì)，這與2000年以后鄭州市城市擴(kuò)張范圍基本保持一致，同時(shí)新鄭龍湖及航空港區(qū)惡化范圍擴(kuò)大。2010—2019年，鄭州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善區(qū)域主要集中在雙鶴湖—園博園，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善面積相對(duì)較?。狳c(diǎn)95%及以上置信度面積僅為15.48 km2）；惡化較為嚴(yán)重區(qū)域面積則高達(dá)210.42 km2（冷點(diǎn)95%及以上置信度），冷點(diǎn)變化區(qū)域在2010年主城區(qū)蔓延基礎(chǔ)上呈攤大餅狀擴(kuò)展，其中中牟綠博園區(qū)和航空港區(qū)一帶惡化趨勢(shì)較為明顯。 總體來看，1990—2019年鄭州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的冷熱點(diǎn)空間變化與鄭州市相應(yīng)時(shí)期實(shí)施的區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略、沿黃生態(tài)環(huán)境保護(hù)工程、生態(tài)修復(fù)治理工程等緊密相關(guān)。

（2）影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的“三生空間”用地因素。區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量隨時(shí)間演化通常會(huì)出現(xiàn)惡化和改善兩種趨勢(shì)，并且在一定程度上會(huì)相互抵消，從而在整體上維持生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定。 影響鄭州市1990—2019年生態(tài)環(huán)境變化的“三生空間”用地因素見表5，可以看出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村生活用地轉(zhuǎn)移、水域和林地生態(tài)用地向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致鄭州市生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因。 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)變?yōu)樗?、牧草、林地等生態(tài)用地是區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的主要原因，其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)變?yōu)樗蛏鷳B(tài)用地的比例相對(duì)較高，高達(dá)66.04%，上述用地轉(zhuǎn)型在一定程度上改善了區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。 總體而言，鄭州市生態(tài)系統(tǒng)同時(shí)存在著改善和惡化兩種趨勢(shì)，因此如何提高區(qū)域土地利用效益，優(yōu)化“三生空間”用地結(jié)構(gòu)是當(dāng)前亟待解決的問題。

表5 導(dǎo)致鄭州市生態(tài)環(huán)境變化的“三生”用地貢獻(xiàn)

3 結(jié)論

基于“三生空間”用地轉(zhuǎn)型背景，采用生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)分析了1990—2019年鄭州市生態(tài)環(huán)境效應(yīng)空間自相關(guān)格局及其響應(yīng)特征。

（1）鄭州市“三生空間”用地轉(zhuǎn)型過程中，生產(chǎn)與生態(tài)空間用地面積持續(xù)減少，生活空間用地面積迅速增加。 1990—2019年“三生空間”用地類型中轉(zhuǎn)移面積最大的是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地，其中363.62 km2轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)生活用地，131.51 km2轉(zhuǎn)變?yōu)猷l(xiāng)村生活用地。 鄭州市生產(chǎn)用地重心位于馬寨鎮(zhèn)和侯寨鄉(xiāng)，研究期內(nèi)總體東移了3416 m；生態(tài)用地重心位于喬樓鎮(zhèn)和崔廟鎮(zhèn)，其重心遷移變化不大，共計(jì)遷移了1307 m；生活用地重心位于生產(chǎn)用地重心西北側(cè)，逐漸向新鄭龍湖鎮(zhèn)方向靠近，共計(jì)遷移了3106 m。

（2）鄭州市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體呈現(xiàn)“西高東低”的格局。 1990—2000年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)下降；2000—2010年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善區(qū)域面積快速增加，多集中在研究區(qū)北側(cè)，同時(shí)惡化區(qū)域則在主城區(qū)外圍持續(xù)擴(kuò)張；2010—2019年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化持續(xù)加劇，其變化區(qū)域在主城區(qū)2010年蔓延基礎(chǔ)上持續(xù)擴(kuò)展，另外在中牟綠博園區(qū)和航空港區(qū)惡化趨勢(shì)較明顯。

（3）1990—2019年，鄭州市同時(shí)存在著生態(tài)環(huán)境改善和惡化兩種趨勢(shì)。 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向城鄉(xiāng)生活用地轉(zhuǎn)移、水域和林地生態(tài)用地向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化的主要因素。 生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為生態(tài)用地是區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的主要因素，其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換為水域和牧草生態(tài)用地的比例高達(dá)30.51%。