王曉峰，張 興，王 怡，延 雨

(1. 長安大學(xué)土地工程學(xué)院，西安 710064；2. 陜西省土地整治重點實驗室，西安 710064；3. 長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710064)

改革開放以來，隨著中國工業(yè)化、城市化進程的加快，區(qū)域“生產(chǎn)-生活-生態(tài)”空間的結(jié)構(gòu)比例趨于失衡，空間沖突愈演愈烈[1]。為了保障國土空間的合理開發(fā)利用，自2008 年以來，中國的一系列政策文件將國土開發(fā)從以生產(chǎn)空間為主導(dǎo)的方式轉(zhuǎn)向以生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間相協(xié)調(diào)[2]。十八大報告中明確指出國土空間的發(fā)展目標—“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”，形成生產(chǎn)-生活-生態(tài)的合理結(jié)構(gòu)?！笆糯蟆边M一步強調(diào)“堅定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路”?，F(xiàn)今，如何有效緩解三生空間之間的矛盾，實現(xiàn)生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間的協(xié)調(diào)發(fā)展，已成為中國生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容之一。

目前，國內(nèi)學(xué)者針對三生空間做了很多重要研究。張紅旗[3]、劉繼來[4]等從功能角度分別構(gòu)建了三生空間分類及評價體系并對中國三生空間格局進行了分析。李廣東等以城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值為依據(jù)，建立了城市生態(tài)-生產(chǎn)-生活空間功能分類體系并以塘棲鎮(zhèn)為例進行了定量識別分析[5]。朱媛媛等[6]依據(jù)三生空間理論對國家限制開發(fā)區(qū)的生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間進行了劃分并提出了優(yōu)化問題的思考。吳艷娟等[7]以寧波市為例，進行了三生空間的劃分，并對國土開發(fā)適宜性進行了定量評估。柳冬青等[8]通過構(gòu)建三生空間適宜性評價體系，對甘肅白龍江流域的三生功能空間進行了綜合評價。李伯華等[9]以湖南省江永縣蘭溪村為例，基于參與性農(nóng)村調(diào)查評估、GIS 空間分析等方法，從三生視角探究了傳統(tǒng)村落人居環(huán)境演變特征和發(fā)展機理。已有研究對三生空間歸類的方式比較模糊，并且研究范圍主要集中在全國[3-4]、省市級[10-11]或鄉(xiāng)鎮(zhèn)[12-13]范圍，對于重點生態(tài)區(qū)域的研究比較少。

黃河流域在我國經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)安全方面具有十分重要的地位[14]。黃土高原作為黃河流域的重要組成部分，是中國的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，同時也是世界上水土流失最嚴重的地區(qū)之一[15-16]。近年來，黃土高原地區(qū)人口快速增加，經(jīng)濟急速發(fā)展，高度聚集的人口和強烈的人類活動使得該區(qū)域生態(tài)環(huán)境面臨巨大壓力，導(dǎo)致一系列生態(tài)環(huán)境問題凸顯，如水土流失問題嚴重、土地退化和荒漠化等[17]，制約著該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)今，如何推進黃河流域生態(tài)文明建設(shè)，推動黃河流域高質(zhì)量發(fā)展成為了科學(xué)界的重要任務(wù)[18]。黃土高原作為黃河重要的產(chǎn)水區(qū)和絕大部分泥沙的來源區(qū)[19]，合理地布局黃土高原土地利用格局，協(xié)調(diào)黃土高原水土保持和黃河下游水資源利用與泥沙控制，是黃土高原地區(qū)和黃河流域可持續(xù)發(fā)展的重大需求。因此對黃土高原地區(qū)開展三生空間的研究不僅對黃土高原，同時也對黃河流域的自然、社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，為黃土高原國土空間優(yōu)化和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供了理論支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

黃 土 高 原 地 區(qū) 位 于 33°41′～41°16′ N ，100°52′～114°33′ E，南北分別以東西走向的秦嶺山脈和陰山山脈為界，西以日月山和賀蘭山為界，東到太行山與華北平原相接，總面積約62 萬km2，約占全國土地面積的6.5%，地處黃河中游，跨越7 個省和自治區(qū)。2011 年國務(wù)院批準的“黃土高原地區(qū)綜合治理規(guī)劃大綱（2010—2030 年）”中[20]，將黃土高原分為黃土高塬溝壑區(qū)、黃土丘陵溝壑區(qū)、土石山區(qū)、河谷平原區(qū)、沙地和沙漠區(qū)和農(nóng)灌區(qū)6 個分區(qū)（圖1）。黃土高原地處半干旱半濕潤向干旱荒漠的過渡地帶[21]，是生態(tài)環(huán)境高度脆弱的農(nóng)業(yè)區(qū)，水土流失嚴重，是世界土壤侵蝕最嚴重的地區(qū)之一。1999 年起，黃土高原地區(qū)實施了“退耕還林（草）計劃”項目，旨在通過增加林草地來提升該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，自該項目大規(guī)模實施以來，黃土高原植被覆蓋明顯提高，入黃泥沙大幅度減少，生態(tài)環(huán)境逐步改善[22]。

圖1 黃土高原綜合治理分區(qū)圖Figure 1 Location of the integrated management area in the Loess Plateau

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究采用的黃土高原地區(qū)范圍為中國科學(xué)院黃土高原綜合科學(xué)考察隊定義的“黃土高原地區(qū)”范圍，共涉及7 省43 個地級市的行政單元。所需的1980—2018 年黃土高原土地利用數(shù)據(jù)來源于國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn/），空間分辨率為1 km×1 km；1990—2018年社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)（人口、GDP 等）主要來源于黃土高原地區(qū)內(nèi)7 個省份（自治區(qū)）統(tǒng)計局官網(wǎng)的統(tǒng)計年鑒及社會發(fā)展統(tǒng)計公報等相關(guān)統(tǒng)計資料。

1.3 研究方法

1.3.1 三生空間分類體系的建立 本研究依據(jù)黃土高原地理特征，參考前人研究成果[4-6,23]構(gòu)建了黃土高原地區(qū)三生空間分類方式，分類結(jié)果見表1。生產(chǎn)空間主要是指為人們提供各種產(chǎn)品或服務(wù)的區(qū)域[6]，主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間和工業(yè)生產(chǎn)空間。生活空間是指提供承載并保障人類居住功能的區(qū)域，并提供居住、消費、休閑和娛樂功能的國土空間[24]。生態(tài)空間是指能夠提供生態(tài)屏障，具有調(diào)節(jié)大氣、涵養(yǎng)水源、保持水土等功能的區(qū)域[23]，主要包括調(diào)節(jié)生態(tài)空間和容納生態(tài)空間；其中調(diào)節(jié)生態(tài)空間是指對生態(tài)調(diào)節(jié)、維護和保障具有重要功能的林草地和水體等區(qū)域，容納生態(tài)空間主要包括難以利用的土地、未開發(fā)的生態(tài)脆弱用地等。

表1 黃土高原地區(qū)三生空間分類方式Table 1 EPL spatial classification of the Loess Plateau

1.3.2 基尼系數(shù) 以黃土高原內(nèi)部的地級市為基本單位，應(yīng)用基尼系數(shù)來研究三生空間的分布均勻度情況，基尼系數(shù)的計算公式為：

式（1）中：G代表三生空間分布的基尼系數(shù)；Mi為黃土高原內(nèi)市域范圍內(nèi)某種三生空間的面積累計百分比；Qi為黃土高原內(nèi)某市域范圍內(nèi)的土地面積占總面積的累計百分比。由于黃土高原內(nèi)包括44 個市級行政區(qū)劃，所以i的取值范圍為0＜i＜45，i為整數(shù)。

1.3.3 地理探測器 地理探測器是探測空間分異性以及揭示其背后驅(qū)動力的一組統(tǒng)計學(xué)方法[25]，該方法無過多條件制約，克服了傳統(tǒng)統(tǒng)計方法處理類型變量的不足之處[26]。作為驅(qū)動力探測的有效工具，近年來地理探測器在傳染病研究、地質(zhì)、旅游、生態(tài)環(huán)境保護、土地利用[27-31]等方面被廣泛應(yīng)用。地理探測器包括分異及因子探測、交互作用探測、生態(tài)探測和風(fēng)險區(qū)探測4 個探測器。本文利用因子探測、交互作用探測綜合研究黃土高原地區(qū)三生空間格局變化與各驅(qū)動因素之間的作用機理。其中分異及因子探測的模型定義為：

式（2）中：qD為驅(qū)動因素D對三生空間格局變化的影響程度；N為研究區(qū)樣本個數(shù)；σi2為區(qū)域三生空間變化率方差；i表示驅(qū)動因素D劃分的組/類；m是驅(qū)動因素D的分類/組總數(shù)。qD∈[0，1]，qD值越大說明驅(qū)動因素對于三生空間格局變化的解釋力越強，反之則越弱；qD值為1 表明驅(qū)動因素D完全控制了三生空間的格局變化；qD值為0 表明該驅(qū)動因素與三生空間變化完全無關(guān)。

交互作用探測是通過對比使用多個驅(qū)動因子對因變量的解釋程度相較于其中單個因子解釋因變量的程度是增加或是減弱。兩因子X1 和X2 交互作用存在5 種類型：非線性減弱、雙因子增強、單因子非線性減弱、非線性增強和相互獨立。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃土高原三生空間分布格局及演變特征分析

2.1.1 三生空間分布格局 基于三生空間分類體系（表1），在ArcGIS 軟件中，對黃土高原地區(qū)LUCC數(shù)據(jù)進行重分類，提取三生空間面積數(shù)據(jù)。為探測研究時段內(nèi)黃土高原三生空間的演變趨勢，對不同時間節(jié)點各類三生空間面積進行了柵格統(tǒng)計并制圖（圖2），在此角度下結(jié)合圖1 探討三生空間的分布情況。由于篇幅限制，圖2 中僅展示1980 和2018年的三生空間面積。

圖2 1980 和2018 年黃土高原綜合治理分區(qū)三生空間面積Figure 2 EPL space area of integrated management area in the Loess Plateau in 1980 & 2018

（1）黃土高原地區(qū)生產(chǎn)空間主要呈現(xiàn)東南部密集，西北部及中部稀疏的格局。在黃土高原溝壑區(qū)、黃土丘陵溝壑區(qū)和河谷平原區(qū)的面積較大。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間主要分布于農(nóng)灌區(qū)、河谷平原區(qū)和土石山區(qū)，3 個區(qū)域為重要的農(nóng)業(yè)區(qū)或水源涵養(yǎng)區(qū)，水土流失情況較輕，植被條件較好，利于農(nóng)作物的生長；工業(yè)生產(chǎn)空間在20 世紀前僅有零星分布，2010—2018年時的分布較廣，且大多臨近于城市生活空間。

（2）黃土高原地區(qū)生活空間格局集中于經(jīng)濟快速發(fā)展的各省或自治區(qū)的重要城市（呼和浩特市、銀川市、西安市、太原市、蘭州市、洛陽市等）。城市生活空間和農(nóng)村生活空間均集中分布于農(nóng)灌區(qū)、河谷平原區(qū)和土石山區(qū)，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的分布較為相似。在城市生活空間顯著的面積擴張影響下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的被擠壓情況也較為嚴重；農(nóng)村生活空間多分布于城市生活空間周邊地區(qū)，在1980 年和2018 年的分布格局基本一致。

（3）黃土高原地區(qū)生態(tài)空間格局主要呈現(xiàn)西部及中部稠密、東部稀疏的格局，在黃土高原溝壑區(qū)、黃土丘陵溝壑區(qū)及沙地和沙漠區(qū)的面積較廣。容納生態(tài)空間主要分布于沙地和沙漠區(qū)的北部及西部、黃土高原溝壑區(qū)的東南部以及黃土丘陵溝壑區(qū)，3個區(qū)域的水土流失或土地退化及沙化現(xiàn)象較為嚴重；調(diào)節(jié)生態(tài)空間在各區(qū)域內(nèi)部均有分布，在沙地和沙漠區(qū)的東部、黃土高原丘陵區(qū)的中部及東部有較集中分布，在其余4 個區(qū)域的分布為邊緣處密集，中部稀疏的格局。

2.1.2 三生空間演變的時間特征 由表2 和圖3 可知：（1）黃土高原地區(qū)主要以生態(tài)空間為主，面積占比高達64.4%，其次為生產(chǎn)空間，面積最少的是生活空間，占比分別為32.3%和3.3%。1980—2018年間，黃土高原地區(qū)生產(chǎn)空間面積總量下降3 657 km2，面積縮減主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間為主，其面積以2000 年為轉(zhuǎn)折點，呈先增加后減少的趨勢，由1980 年的203 978 km2增加為2000 年的205 605 km2，又減少到194 490 km2，面積總量減少了9 488 km2；工業(yè)生產(chǎn)空間持續(xù)增加，在2010—2018 年間增速明顯加快，由2010 年的1 599 km2增加為2018年的6 577 km2，變化率達到20.57%。

表2 1980—2018 年黃土高原三生空間面積Table 2 EPL space area of the Loess Plateau from 1980 to 2018

圖3 黃土高原地區(qū)三生空間面積變化趨勢Figure 3 The variation trend charts of the EPL space area in the Loess Plateau

（2）生活空間面積總量增加了7 923 km2，由1980 年的12 384 km2上升為2018 年的20 307 km2，其中城市生活空間增加趨勢與工業(yè)生產(chǎn)空間相似，在2010—2018 年間擴張程度加劇，面積總量在1980—2018 年增加了4 877 km2，變化率為7.18%，農(nóng)村生活空間增長趨勢較為緩慢，在38 年間增長了3 046 km2。

（3）生態(tài)空間面積總量下降，其中調(diào)節(jié)生態(tài)空間由1980 年的268 087 km2減少至2000 年的264 458 km2，而后增加至2018 年的269 700 km2，總計增加1 613 km2；容納生態(tài)空間呈波浪形變化趨勢，1980—2010 年間面積保持相對穩(wěn)定，在2010—2018 年間面積驟減，由137 302 km2減少到130 976 km2，減少了6 326 km2。調(diào)節(jié)生態(tài)空間面積在2000 年之后持續(xù)上漲，而容納生態(tài)空間在2010 年之后面積下降較快，但增加的總量小于減少的，因此導(dǎo)致生態(tài)空間面積總量減少。其中調(diào)節(jié)生態(tài)空間是指對生態(tài)調(diào)節(jié)、維護和保障具有重要功能的區(qū)域，而容納生態(tài)空間主要包括難以利用的土地、未開發(fā)的生態(tài)脆弱空間等，因此生態(tài)空間的面積總量雖然下降，但林草地、水體等對生態(tài)保護具有重要功能的區(qū)域面積增加，而一些未利用地和生態(tài)破壞嚴重的用地面積有顯著下降的態(tài)勢。

總體而言，1980—2018 年間，黃土高原地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、農(nóng)村生活空間和調(diào)節(jié)生態(tài)空間的基尼系數(shù)變化較為平穩(wěn)，且數(shù)值大多處于絕對或比較平均的范圍內(nèi)，表明這3 種用地類型在地區(qū)間的分布無明顯差異，均衡性較強。而工業(yè)生產(chǎn)空間、城市生活空間和容納生態(tài)空間的基尼系數(shù)波動幅度較大，且多呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在2000 年時基尼系數(shù)均達到峰值，表明此時這三者的地區(qū)間分布差異性最大；2018 年時三者的基尼系數(shù)又降至相對合理的區(qū)間范圍內(nèi)，即三者的空間分布較為均衡。這是由于黃土高原地區(qū)城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速且不平衡發(fā)展，使得地區(qū)間的差異不斷加劇，但2000年之后的不平衡逐漸縮小，直至2018 年，黃土高原發(fā)展的地區(qū)間均衡性有了明顯提高。

2.1.3 三生空間演變的空間特征 為了從空間上探究黃土高原地區(qū)在1980—2018 年三生空間的變化特征，在ArcGIS 軟件中將兩期三生空間分布圖進行疊置分析，并將結(jié)果劃分為縮減、保持和擴張3種類型，從而繪制出三生空間的演變空間分布圖（圖4），得出以下結(jié)論。

圖4 1980—2018 年黃土高原三生空間演變分布圖Figure 4 Spatial distribution of the evolution of EPL space on the Loess Plateau from 1980 to 2018

（1）圖4（a）表明生產(chǎn)空間在1980—2018 年間的變化較劇烈，生產(chǎn)空間的縮減區(qū)域主要分布于黃土丘陵溝壑區(qū)、黃土高原溝壑區(qū)、土石山區(qū)和河谷平原區(qū)；生產(chǎn)空間在農(nóng)灌區(qū)呈現(xiàn)較為密集的擴張趨勢，同時在其余各區(qū)域也有擴張，但多呈點狀式擴張狀態(tài)。

（2）1980—2018 年黃土高原地區(qū)生活空間變化特征（圖4(b)）顯示大部分區(qū)域的生產(chǎn)空間保持不變；而較為密集的變化集中于河谷平原區(qū)、土石山區(qū)和農(nóng)灌區(qū)，其中擴張主要集中于各省及自治區(qū)的重要城市，特別是黃土高原的東南部地區(qū)的擴張較為明顯，這主要是由于經(jīng)濟發(fā)展，人口增加和城鎮(zhèn)化帶來的建設(shè)用地擴張；而生活空間在西北部、中部地區(qū)的擴張較慢，因環(huán)境因素、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進程慢、人口稀少和貧困問題的存在仍對這些區(qū)域發(fā)展影響較大。

（3）生態(tài)空間在1980—2018 年間的變化也較劇烈（圖4（c）），生態(tài)空間的擴張區(qū)域和生產(chǎn)空間縮減區(qū)域具有一定的相似性，表明在退耕還林還草政策的實施下，黃土高原的生態(tài)空間得到了切實的保護，生態(tài)環(huán)境顯著改善。但同時也應(yīng)該注意到，生態(tài)空間的擴張在空間上仍具有不均衡性，表現(xiàn)為擴張主要集中于經(jīng)濟發(fā)展較為滯后的黃土高原中西部地區(qū)，即黃土丘陵溝壑區(qū)及黃土高原溝壑而在各省或自治區(qū)的重要城市仍主要呈縮減趨勢。

同時，為了探究黃土高原地區(qū)三生空間在分布均勻度上的特征，本研究以黃土高原的地區(qū)內(nèi)43個地級市為單位，計算出1980—2018 年黃土高原地區(qū)三生空間結(jié)構(gòu)的基尼系數(shù)（表3）。

根據(jù)相關(guān)研究[32]，若基尼系數(shù)小于0.2 表示分布絕對平均，0.2 ～ 0.3 表示分布比較平均，0.3 ～ 0.4表示相對合理，0.4 ～ 0.5 表示差距較大，0.5 以上表示差距懸殊。

（1）由表3 可知，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的基尼系數(shù)均小于0.2，在1980—2018 年間基本保持不變，表明其在各地級市之間的空間分異性不大；工業(yè)生產(chǎn)空間的基尼系數(shù)較高，且呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，1980—2000 年間在0.4 ～ 0.5 之間，在2010—2018年間數(shù)值降低至0.307，表明工業(yè)生產(chǎn)空間的分布由差異性較大轉(zhuǎn)變?yōu)榉植枷鄬侠恚植嫉木庑栽鰪姟?/p>

表3 1980—2018 年黃土高原地區(qū)三生空間基尼系數(shù)Table 3 Gini coefficients of EPL space in the Loess Plateau from 1990 to 2018

（2）城市生活空間的分布均勻程度的變化與工業(yè)生產(chǎn)空間相似，也由差異性較大轉(zhuǎn)變?yōu)榉植枷鄬侠?；農(nóng)村生活空間的基尼系數(shù)在1980—2018 年間呈先增加后減少的趨勢，在2010 年時數(shù)值最大，為0.318，屬于相對合理范圍，總體上分布都比較平均。

（3）調(diào)節(jié)生態(tài)空間的基尼系數(shù)在1980—2018 年間均小于0.2，表明其在市域范圍內(nèi)始終保持的分布絕對平均；容納生態(tài)空間的基尼系數(shù)呈先增加后減少趨勢，且變化的幅度較大，1980—1990 年間均為0.3 ～0.4 之間，分布相對合理，而在2000 年基尼系數(shù)達到0.583，表明其在市域范圍內(nèi)的分布差異懸殊，2010—2018 年又縮減為分布均勻性較強的范圍內(nèi)。

總體而言，1980—2018 年間，黃土高原地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、農(nóng)村生活空間和調(diào)節(jié)生態(tài)空間的基尼系數(shù)變化較為平穩(wěn)，且數(shù)值大多處于絕對或比較平均的范圍內(nèi)，表明這3 種用地類型在地區(qū)間的分布無明顯差異，均衡性較強。而工業(yè)生產(chǎn)空間、城市生活空間和容納生態(tài)空間的基尼系數(shù)波動幅度較大，且多呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在2000 年時基尼系數(shù)均達到峰值，表明此時這三者的地區(qū)間分布差異性最大；2018 年時三者的基尼系數(shù)又降至相對合理的區(qū)間范圍內(nèi)，即三者的空間分布較為均衡。這是由于黃土高原地區(qū)城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速且不平衡發(fā)展，使得地區(qū)間的差異不斷加劇，但2000年之后的不平衡逐漸縮小，直至2018 年，黃土高原發(fā)展的地區(qū)間均衡性有了明顯提高。

2.2 黃土高原三生空間演變驅(qū)動因素分析

2.2.1 社會經(jīng)濟因素 由于數(shù)據(jù)可獲取性的限制，本研究只選取了1990 年之后的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)進行影響因素分析，選取的10 個指標為人口、國民生產(chǎn)總值、工業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值、建筑業(yè)總產(chǎn)值、社會消費品零售總額、財政收入、財政支出、采礦業(yè)能源消費量和能源生產(chǎn)總量。人口是一個獨特的因素，其數(shù)量增長、分布、結(jié)構(gòu)及遷移均影響土地利用的變化[33]；國民生產(chǎn)總值、工業(yè)總產(chǎn)值和農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值反映地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平；社會消費品零售總額是反映居民消費水平，影響居民生活的關(guān)鍵指標[34]；財政收入是衡量城市擴張的重要因素[35-36]；財政支出是影響鐵路、公路等社會基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及醫(yī)院、學(xué)校等公共服務(wù)進行開發(fā)建設(shè)的重要因素[37]；采礦業(yè)能源消費量和能源生產(chǎn)總量反映著黃土高原地區(qū)礦產(chǎn)等資源的開采及利用情況。這些因素對于黃土高原內(nèi)部三生空間的分布均有不同程度的影響。

2.2.2 地理探測器結(jié)果分析 三生空間的分異性是多因子綜合作用的結(jié)果，本文從社會經(jīng)濟因素方面的10 個因子出發(fā)利用地理探測器對黃土高原地區(qū)的三生空間分異進行因子影響力探測。因子探測器結(jié)果q 值表征某因素對空間分異的因子解釋力大小，結(jié)果見圖5。

圖5 因子探測器（q 值）結(jié)果Figure 5 Factor detector (q value) result

1990—2018 年，人口（0.33）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值（0.34）、財政支出（0.42）和農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值（0.41）是影響生產(chǎn)空間面積變化的主要驅(qū)動因子，同時工業(yè)總產(chǎn)值的解釋力也在逐年提升；財政支出（0.29）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值（0.58）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值（0.44）和社會消費品零售總額（0.47）是生活空間的主要驅(qū)動因子；1990—2000 年間，各因素對于生態(tài)空間的分布限制作用均較弱，至2010年之后才存在較為顯著的影響。對生態(tài)空間來說，財政支出（0.12）、建筑業(yè)總產(chǎn)值（0.16）、財政支出（0.31）和采礦業(yè)能源消費量（0.28）是其主導(dǎo)因子，能源生產(chǎn)總量因子對于生活和生態(tài)空間的影響也在逐年遞增。

隨著人口的持續(xù)增長，生產(chǎn)和生活的空間需求量也隨之增加，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和成果以及工業(yè)產(chǎn)值直接限制著生產(chǎn)空間的面積，同時農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和成果也極大地影響著生活空間的擴張情況。地方財政支出對各產(chǎn)業(yè)的扶持以及社會基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，對生產(chǎn)空間和生活空間的解釋力也較大；社會消費品零售總額反映了居民的生活水平，同時對生活空間有著顯著影響；建筑業(yè)總產(chǎn)值和采礦業(yè)能源消費量的增長對于生態(tài)空間的限制作用較大，表明在建設(shè)擴張及礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的進程中加重了生態(tài)壓力；能源生產(chǎn)總量對于生活和生態(tài)空間的影響表明，人口的空間分布和生態(tài)環(huán)境問題受到能源資源的快速開采、加工和轉(zhuǎn)換的顯著影響。

利用10 類影響因子進行交互探測分析，結(jié)果（圖6）顯示任意兩因子之間的交互作用均呈現(xiàn)雙因子增強或非線性增強，不存在相互獨立或減弱的關(guān)系，即任意兩個因素的交互作用對三生空間的影響都大于單個因素，也就是說黃土高原地區(qū)三生空間的演變是受到多個影響因素共同作用的結(jié)果，交互作用q 值越高，表明其對應(yīng)的兩個因素之間的交互作用對于某類三生空間的影響程度越大。

圖6 交互探測器結(jié)果Figure 6 Interactive detector results

1990—2018 年間，交互作用對生產(chǎn)空間影響最強的兩個因子分別是：人口∩國民生產(chǎn)總值（0.75）、建筑業(yè)總產(chǎn)值∩財政收入（0.64）、財政支出∩采礦業(yè)能源消費量（0.81）、財政支出∩能源生產(chǎn)總量（0.81）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值∩社會消費品零售總額（0.77）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值∩采礦業(yè)能源消費量（0.77）；38 年間，人口與其他各因素的交互作用q值均較高（q＞0.5），這與人口對生產(chǎn)空間的單因子解釋力較高有關(guān)，同時也表明人口密度的增加導(dǎo)致對于農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)空間的需求上升，從而對于生產(chǎn)空間的解釋力最高。

對于生活空間來說，交互作用對其影響最強的兩個因子分別是：工業(yè)總產(chǎn)值∩社會消費品零售總額（0.72）、工業(yè)總產(chǎn)值∩農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值（0.84）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值∩財政支出（0.82）、國民生產(chǎn)總值∩采礦業(yè)能源消費量（0.69）和人口∩能源生產(chǎn)總量（0.69）。工業(yè)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、采礦業(yè)投入力度以及能源的生產(chǎn)總量的提升，對于城市及農(nóng)村生活空間所帶來的影響，相較其他因子交互來說更加顯著。

交互作用對生態(tài)空間其影響最強的兩個因子分別是：人口∩工業(yè)總產(chǎn)值（0.42）、人口∩財政收入（0.71）、財政支出∩采礦業(yè)能源消費量（0.80）、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值∩財政收入（0.91），并且隨著時間的推移，交互作用q 值總體逐漸增大，各因子之間的交互產(chǎn)生的作用對于生態(tài)空間的影響逐年升高。人口密度增加、土地擴張、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大以及對于礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用程度增加等因子對于生態(tài)空間的限制作用更大。

3 討論與結(jié)論

三生空間的演變是土地利用系統(tǒng)復(fù)雜的耦合轉(zhuǎn)型過程，對三生空間的分布格局、空間演變特征、分布區(qū)域差異以及驅(qū)動因素的分析，能夠反映出黃土高原地區(qū)生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間的演變規(guī)律及其驅(qū)動力。本文結(jié)合黃土高原地區(qū)實際情況，從土地利用功能角度構(gòu)建了三生空間分類體系，并由此展開了空間演變及驅(qū)動力分析，較為全面地闡述了黃土高原地區(qū)1980—2018 年“生產(chǎn)-生活-生態(tài)”空間的變化過程特征。同時將地理探測器模型借鑒到三生空間的驅(qū)動機理研究中，定量分析了各要素對三生空間時空變化的影響大小和形成機理，為黃土高原地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)健康發(fā)展有一定的借鑒意義。

本文的局限之處在于：（1）限于數(shù)據(jù)可得性等原因，在研究黃土高原地區(qū)三生空間演變的驅(qū)動因素時，僅從社會經(jīng)濟因素方面選取了相關(guān)指標，選取的影響要素較為有限，且只選取了地市級的相關(guān)指標，要素選擇較為有限，也存在著不足之處，后期研究在條件允許的情況下，可充分考慮自然、政策制度、環(huán)保要求、法律規(guī)定等相關(guān)指標，完善指標選取，對三生空間的演變影響因子進行充分探究。（2）對于驅(qū)動因素的影響作用僅采用地理探測器進行分析，后期可以采用多種方式開展進一步的探索和研究。

從三生空間的分布格局角度，黃土高原地區(qū)生產(chǎn)空間呈現(xiàn)東南部密集，西北部及中部稀疏的格局；生活空間集中與經(jīng)濟快速發(fā)展的各省或自治區(qū)的重要城市；生態(tài)空間主要分布于西部及中部，在東部呈稀疏分布。

從三生空間演變的時間特征角度，黃土高原地區(qū)主要以生態(tài)空間為主，面積占比高達60%以上；其次為生產(chǎn)空間，面積最少的是生活空間，占比分別為30%和3%左右。1980—2018 年來，黃土高原地區(qū)生產(chǎn)空間面積總量減少3 657 km2，生活空間面積增加7 923 km2，生態(tài)空間面積總量由1980 年的404 942 km2縮減為2018 年的400 676 km2，但其中調(diào)節(jié)生態(tài)空間面積擴張了7 923 km2，同時容納生態(tài)空間面積總量減少了5 879 km2。

從三生空間演變的空間特征角度，生產(chǎn)空間和生態(tài)空間的變化劇烈，且變化分布的較集中區(qū)域均在黃土高原中西部地區(qū)，生產(chǎn)空間在黃土高原中西部地區(qū)主要呈減少趨勢，生態(tài)空間在中部地區(qū)增加趨勢較為明顯，而在西部地區(qū)主要呈減少態(tài)勢。生活空間主要呈增加趨勢，且增加集中于各省或自治區(qū)的重要城市。研究期內(nèi)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、農(nóng)村生活空間、調(diào)節(jié)生態(tài)空間在黃土高原地區(qū)內(nèi)的分布均衡性較強，而工業(yè)生產(chǎn)空間、城市生活空間和容納生態(tài)空間的分布均勻度雖有較大波動，但2018 年時的空間分布均轉(zhuǎn)變至較為均衡的范圍內(nèi)。

從三生空間演變的驅(qū)動力角度，在1990—2018年，人口、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值和財政支出是影響生產(chǎn)空間面積的主要因素；財政支出、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值和社會消費品零售總額對生活空間限制作用較強；而財政收支、采礦業(yè)能源消費量及能源消費總量是影響生態(tài)空間的主要因素。且任意兩影響因子之間的交互作用對三生空間的影響都大于單個因素，表明黃土高原地區(qū)三生空間的演變是受到多個影響因素共同作用的結(jié)果。