周陳濤，曹月娥

(上海師范大學 環(huán)境與地理科學學院，上海 200234)

1 引言

土地是人類生存發(fā)展所不可或缺的關鍵性生產要素和資源，其本身具有多重功能和屬性[1]。而正因為土地存在著稀缺性和多功能性，這就導致各類國土空間圍繞尋求最大利益而對用地產生競爭及沖突。因此，明晰各類國土空間功能間的相互作用與權衡協(xié)同關系，是進行國土空間開發(fā)利用的前提[2]。

在快速城鎮(zhèn)化的過程當中，城鎮(zhèn)化的不斷推進使鄉(xiāng)村與城市之間構建起物質、信息及能量緊密交流關系的同時，各自的國土空間開發(fā)也開始逐步失序，生產-生活-生態(tài)空間及功能之間的沖突也在加劇，開始出現(xiàn)矛盾和失衡。2017 年國務院印發(fā)的《全國國土規(guī)劃綱要 ( 2016—2030) 》要求，堅持國土開發(fā)與資源環(huán)境承載能力相匹配，與人口資源環(huán)境相均衡，劃定了城鎮(zhèn)、農業(yè)、生態(tài) 3 類空間開發(fā)管制界限。中共十八大報告中明確指出“生產空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀”是國土生態(tài)—生產—生活空間的發(fā)展目標[3]。因此，對“三生”空間進行合理的權衡與配置，使有限土地資源的利用率變得高效合理，已經(jīng)成為國土空間優(yōu)化的重要目標[4]。

通過對相關文獻的檢索及瀏覽，發(fā)現(xiàn)國外鮮有對“三生”空間這一概念的直接研究，而是多集中于土地利用多功能方面的研究，包括土地利用功能間的相互聯(lián)系及效應[5]、土地利用多功能變化等。而我國對“三生”空間的研究則主要集中于“三生”功能理論框架與分類體系[6]、“三生”功能的數(shù)量和空間結構[7]、“三生”功能間相互轉換和空間效應[8]、“三生”功能的時空演變規(guī)律[9]等。而當前針對“三生”空間及功能的研究，多以宏觀視角集中于省、市級等大、中尺度行政區(qū)[10]，而基于微觀格網(wǎng)尺度對縣、鎮(zhèn)、村等較小行政區(qū)進行“三生”功能研究則相對較少，且目前已有研究多著眼于東中部湖北、四川及長江經(jīng)濟帶等經(jīng)濟發(fā)達人口稠密地區(qū)[11]，而對西部社會經(jīng)濟較為落后的干旱綠洲生態(tài)脆弱地區(qū)則關注較少。

喀什作為新疆南部的重要城市，我國的西大門，不僅是古絲綢之路的交通要沖及新疆規(guī)劃建設的絲綢之路經(jīng)濟帶核心區(qū)兩大國際性交通樞紐的核心之一，也是現(xiàn)今國家七個經(jīng)濟特區(qū)之一。而麥蓋提縣作為喀什地區(qū)下轄十二縣市之一，葉爾羌河流域中游商貿、物流及旅游中心，其社會經(jīng)濟發(fā)展對于整個喀什地區(qū)乃至更大區(qū)域范圍都有著重要的價值及意義[12]。因此，對麥蓋提縣“三生”空間功能進行分析并掌握其時空格局演變特征，對于當?shù)丶皡^(qū)域國土空間優(yōu)化以及經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要意義。

基于上述分析，本文以麥蓋提縣作為研究區(qū)，在獲取不同時期土地利用類型的基礎上，基于Arcgis10.2、GeoDa等軟件對各用地類型的變化與功能特征進行分析研究，根據(jù)實際情況，選擇1000m×1000 m格網(wǎng)尺度，對麥蓋提縣“三生”功能進行了測度，并對其權衡協(xié)同關系及時空變化特征進行了研究，以期能夠對當?shù)丶跋嗨瓶h域進行有目標的土地利用調整、優(yōu)化國土空間利用及生態(tài)環(huán)境保護。

2 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

2.1 研究區(qū)概況

麥蓋提縣(東經(jīng)77°28′～79°05′，北緯38°25′～39°22′)隸屬于新疆維吾爾自治區(qū)喀什地區(qū)，地處塔克拉瑪干沙漠西南邊緣、喀喇昆侖山北麓、葉爾羌河中游，北接巴楚縣，南連葉城縣，西接莎車縣，東南部與和田地區(qū)毗鄰，縣城距烏魯木齊約1410 km，距喀什市約175 km，是葉爾羌河流域5個縣的中心。全縣土地總面積1.08萬km2，下轄10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，3個農林場，以及駐有農三師的四個團場及南疆軍區(qū)的一個部隊農場。全縣總人口約20余萬人，包含維吾爾、漢、回、哈薩克等13個民族。

麥蓋提縣位于葉爾羌河沖積平原中部，提孜那甫河下游，土地平坦，溫帶大陸性干旱氣候明顯，氣候干燥，降水稀少，生態(tài)脆弱，土壤鹽漬化較為嚴重，其中鹽堿耕地面積達到了33.9萬畝，約占全縣耕地總面積的36.5%。麥蓋提縣以第一、第三產業(yè)為主，截止到2020年，產業(yè)結構占比為49∶9∶42，第二產業(yè)占比較小。

麥蓋提縣全縣超過80%的土地面積為沙地，直面了土地沙漠化的威脅。近些年來，隨著快速城鎮(zhèn)化的不斷推進，如何在保護耕地和生態(tài)環(huán)境的壓力下，協(xié)調土地利用矛盾，實現(xiàn)生產-生活-生態(tài)空間的協(xié)調有序發(fā)展已經(jīng)成為當務之急。

2.2 數(shù)據(jù)來源

相較于此類研究傳統(tǒng)較常使用的遙感數(shù)據(jù)，結合研究區(qū)實際情況及數(shù)據(jù)獲取難易程度，本文選取更為精確的土地利用數(shù)據(jù)應用于研究當中。采用2014年和2018年的麥蓋提縣土地利用數(shù)據(jù)，對麥蓋提縣“三生”功能及時空格局變化進行了研究與評價。

3 研究方法

3.1 “三生”空間分類及構建三生功能評價標準

“三生”空間分類及功能評價標準的制定是進行“三生”空間格局演化及功能研究的基礎，已有研究一般采用兩種方法：第一種是定量計算方法，即構建“三生”空間功能值的指標體系，從而計算并識別空間類別，此種方法相對較為繁復；第二種方法則是以官方的土地利用分類為基礎，對其生產功能、生活功能及生態(tài)功能進行賦值與分類[13]，此種方法相較第一種更為簡單，且更為精確，因此在本文中選取此種方法對三生空間進行分類和功能評價。本文參考前人在“三生”空間功能量化方面的研究成果[14,15]，對麥蓋提縣二級土地利用類型進行了三生功能指數(shù)賦分(表1)。

本文按如下步驟進行計算：①將麥蓋提縣二級地類按表1進行生產-生活-生態(tài)功能的賦值。②基于麥蓋提縣實際土地利用情況，經(jīng)過多次嘗試，最終選擇在arcgis10.2中使用great fishnet工具生成覆蓋麥蓋提縣縣域范圍的1000 m×1000 m漁網(wǎng)，經(jīng)過對已有文獻的梳理學習[16,17]，剔除不完整的格網(wǎng)，最終選擇麥蓋提縣縣域范圍內8鄉(xiāng)2鎮(zhèn)3個農林場(不包含兵團及沙漠區(qū)域)完整的1352個格網(wǎng)進行研究。③將已賦值的二級地類與格網(wǎng)進行連接，獲得2014年及2018年每個格網(wǎng)生態(tài)-生活-生產的平均值。

表1 研究區(qū)土地利用分類體系及功能評分

3.2 雙變量空間自相關模型( Bivariate Local Moran’s I)

只有生產-生活-生態(tài)空間功能之間相互配合、相互協(xié)調才能優(yōu)化國土空間布局，推動國土空間綜合效益實現(xiàn)最大化[18]。因此在本文中引入在生態(tài)服務系統(tǒng)研究中應用較為廣泛的權衡-協(xié)同概念來對麥蓋提縣三生空間功能的相互作用進行分析研究[19]。在土地利用功能研究中，權衡指的是某些類型土地利用功能的增強會導致其他類型土地利用功能出現(xiàn)減弱，協(xié)同是指兩種或多種土地利用功能同時出現(xiàn)增強或減弱的狀況[20]。本文借助GeoDa軟件，使用雙變量局部空間自相關模型對麥蓋提縣“三生”功能的權衡與協(xié)同關系的時空格局變化特征進行分析研究，公式如下：

(1)

4 結果與分析

4.1 “三生”功能時空演變特征

4.1.1 生產空間時空演變特征

2018年麥蓋提縣生產用地面積為91582.56 hm2，相較于2014年的91167.94 hm2，增加了414.62 hm2，增幅約0.5%。根據(jù)2014年及2018年麥蓋提縣生產空間格局及變化趨勢(圖1)可知，2014及2018年度的生產功能高值區(qū)主要集中于麥蓋提縣的核心區(qū)，即以麥蓋提鎮(zhèn)與其周邊幾個緊鄰鄉(xiāng)鎮(zhèn)組成的集中連片高值區(qū)。其中以麥蓋提鎮(zhèn)為核心的高值區(qū)是麥蓋提縣經(jīng)濟發(fā)展的主要區(qū)域，擁有著全縣最大的城鎮(zhèn)建成區(qū)，城鎮(zhèn)化水平相對較高，同時承擔了全縣主要的第二、第三產業(yè)，且該區(qū)域交通便捷、區(qū)位條件較為優(yōu)越，S310、麥喀高速、麥塔線等道路將麥蓋提縣與喀什市、葉城縣等周邊縣市聯(lián)系起來。此外，生產功能高值區(qū)與農業(yè)分布格局較為一致，央塔克鄉(xiāng)、庫爾瑪鄉(xiāng)等第一產業(yè)發(fā)達、水利設施較為優(yōu)越的鄉(xiāng)鎮(zhèn)生產功能高值呈現(xiàn)連片分布。根據(jù)2014～2018年麥蓋提縣生產功能變化趨勢圖可以看出，這五年間，麥蓋提縣大部分地區(qū)的生產功能得分呈上升趨勢，其中城區(qū)所在的中部地區(qū)最為明顯，同時其間錯雜分布著生產功能降低的區(qū)域。生產功能提高區(qū)與生產功能高值區(qū)分布較為一致。

圖1 2014～2018年研究區(qū)生產空間格局及變化趨勢

4.1.2 生活空間時空演變特征

2018年麥蓋提縣生活用地總面積為9526.70 hm2，相較于2014年的8844.94 hm2，增加了681.76 hm2，提高了約7.7%。由圖2可以看出，相較于生產功能和生態(tài)功能，麥蓋提縣的生活功能分布范圍相對較小，且其高值區(qū)分布也較為分散，主要分布在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心區(qū)域。生活功能值由中心城區(qū)到重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)到一般鄉(xiāng)鎮(zhèn)依次遞減。同時，麥蓋提縣生活功能高值區(qū)與農村居民點分布區(qū)域較為一致。根據(jù)生活空間變化趨勢可以看出，麥蓋提縣生活功能分值大部分出現(xiàn)提高，零星少部分區(qū)域生活功能降低。究其原因在于麥蓋提縣城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，城鎮(zhèn)化率由2014年的31%提高到了2018年的32.6%。

圖2 2014～2018年研究區(qū)生活空間格局及變化趨勢

4.1.3 生態(tài)空間時空演變特征

2018年麥蓋提縣生態(tài)用地面積為145177.28 hm2，相比較2014年生態(tài)用地面積145613.30 hm2，減少了436.02 hm2，下降約0.3%。通過圖3可以看出，其高值區(qū)主要呈現(xiàn)帶狀分布，同時也表現(xiàn)出和生產功能高值區(qū)及生活功能高值區(qū)分布區(qū)域相反的特點，高值區(qū)主要集中在縣域西部葉爾羌河沿岸生態(tài)保護區(qū)及塔克拉瑪干沙漠防護林等，這些地區(qū)擁有較好的生態(tài)資源，未來麥蓋提縣將依托這些生態(tài)空間打造葉爾羌河旅游廊道等生態(tài)旅游景觀。從生態(tài)功能變化趨勢圖可以看出，在2014～2018年這5年里，麥蓋提縣整體的生態(tài)功能分值普遍出現(xiàn)下降，原因在于麥蓋提縣西部平原集中了該縣密集的人口和產業(yè)，在經(jīng)濟社會發(fā)展過程中不可避免的會對該地區(qū)本就生態(tài)脆弱的自然環(huán)境造成掠奪性的破壞，從而使生態(tài)功能分值出現(xiàn)下降，而分值提高區(qū)域零星分布在縣域范圍內，分布位置與生活功能分值降低區(qū)域位置吻合程度較高，得益于提高綠化覆蓋率、退耕還林等政策的有效落實。

圖3 2014～2018年研究區(qū)生態(tài)空間格局及變化趨勢

4.1.4 “三生”空間分值變化情況

從這五年麥蓋提縣生產功能、生活功能及生態(tài)功能的總分變化情況來看(表2)，生產功能總分從2014年的2715.259增加到了2018年的2732.195，變化率為0.62%。生活功能總分從2014年的986.698增加到了2018年的1047.462，變化率為6.16%。生態(tài)功能的總分從2014年的3757.787下降到了2018年的3715.949，變化率為-1.11%?？梢钥闯鲈谶@五年間，麥蓋提縣“三生”空間功能均發(fā)生了變化，表現(xiàn)為生產、生活空間的擴大及生態(tài)空間的壓縮。按變化率計算，生活功能發(fā)生的變化幅度最大，主要原因其一在于生活用地對生態(tài)用地的占用，其二則在于城鎮(zhèn)化進程的不斷推進。

表2 “三生”空間功能分值變化

總的來說，麥蓋提縣“三生”空間中生態(tài)空間范圍最大，其次是生產空間，而生活空間范圍最小，其中生產空間與生活空間的分布具有空間一致性，而與生態(tài)空間則存在此消彼長的關系。

4.2 “三生”空間的權衡與協(xié)同關系效應模式

4.2.1 “三生”空間權衡與協(xié)同關系的時間變化

通過GeoDa軟件對麥蓋提縣2014年及2018年的“三生”功能進行計算，對“三生”功能兩兩之間的權衡與協(xié)同關系類型以及隨時間發(fā)生的強弱變化進行分析。通過表3可以發(fā)現(xiàn)，2014年和2018年這兩年麥蓋提縣生產功能和生活功能之間均表現(xiàn)出正相關性，因此生產功能和生活功能以協(xié)同關系為主，且生產功能和生活功能的相關系數(shù)由2014年的0.398提高到了2018年的0.405，說明麥蓋提縣生產功能和生活功能的協(xié)同程度發(fā)生了增強。而2014年和2018年麥蓋提縣的生態(tài)功能與生產功能、生態(tài)功能與生活功能間的系數(shù)為負，這說明生態(tài)功能與生產功能、生活功能之間均分別以權衡關系為主。同時生產與生態(tài)功能間的相關系數(shù)由2014年的-0.440降低到了2018年的-0.448，生活功能與生態(tài)功能之間的相關系數(shù)也由2014年的-0.450降低到了2018年的-0.467，說明麥蓋提縣生產功能、生活功能與生態(tài)功能之間的權衡程度均發(fā)生了增強。從整體上看，麥蓋提縣生產與生活功能間的協(xié)同關系小于生產功能、生活功能與生態(tài)功能之間的權衡關系，證明在2014-2018年這段時間內，麥蓋提縣隨著生產空間和生活空間的擴大與發(fā)展，生態(tài)空間受到了一定的壓縮和破壞。

表3 2014、2018年研究區(qū)“三生”功能相關系數(shù)

4.2.2 “三生”空間權衡與協(xié)同關系的空間變化

使用GeoDa軟件對麥蓋提縣2014年及2018年的生產-生活-生態(tài)空間進行雙變量局部空間自相關分析，導出結果后在Arcgis10.2中進行可視化，從而進一步對各格網(wǎng)單元上“三生”功能間權衡與協(xié)同關系的空間分布特征進行分析研究。

從圖4可以看出，2014年和2018年麥蓋提縣生產功能和生活功能的協(xié)同關系均占據(jù)主導地位，表現(xiàn)出高—高協(xié)同類型及低—低協(xié)同類型，高—高協(xié)同類型主要分布于麥蓋提縣城區(qū)、吐曼塔勒鄉(xiāng)、央塔克鄉(xiāng)及庫爾瑪鄉(xiāng)，與這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的居民點位置分布情況較為一致，且高—高協(xié)同區(qū)表現(xiàn)出擴大的趨勢。低—低協(xié)同區(qū)則主要分布于縣域西部葉爾羌河沿岸、央塔克鄉(xiāng)、吐曼塔勒鄉(xiāng)、克孜勒阿瓦提鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的郊區(qū)地域，且低—低協(xié)同區(qū)域表現(xiàn)出縮減的趨勢。而高—低權衡區(qū)和低—高權衡區(qū)則數(shù)量較少，且零星分布于縣域內各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

圖4 2014、2018 年研究區(qū)生產—生活功能權衡與協(xié)同關系的空間分布

2014、2018年麥蓋提縣生產功能與生態(tài)功能之間主要呈現(xiàn)為高—低和低—高的權衡關系類型(圖5)，分布區(qū)域與生產功能與生活功能的協(xié)同區(qū)分布大致相同，高—低權衡區(qū)主要分布于麥蓋提縣城區(qū)及央塔克鄉(xiāng)等幾個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的鎮(zhèn)區(qū)，這些區(qū)域承載著麥蓋提縣主要的產業(yè)功能，且生產空間的擴張對該區(qū)域生態(tài)空間造成了擠壓，而低—高權衡區(qū)則主要分布于葉爾羌河沿岸和各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的郊區(qū)，這些區(qū)域生態(tài)用地較多，以提供生態(tài)功能為主，因此呈現(xiàn)出低—高權衡類型。

圖5 2014、2018 年研究區(qū)生產—生態(tài)功能權衡與協(xié)同關系的空間分布

2014、2018年麥蓋提縣生活功能和生態(tài)功能主要表現(xiàn)為高—低權衡類型和低—高權衡類型，其分布區(qū)域與麥蓋提縣生活功能和生態(tài)功能的權衡區(qū)域分布大致相同，而高—高協(xié)同區(qū)域與低—低協(xié)同區(qū)域則零星分布(圖6)。

圖6 2014、2018 年研究區(qū)生活—生態(tài)功能權衡與協(xié)同關系的空間分布

綜上所述，在“三生”關系中，生產功能和生活功能的關系主要表現(xiàn)為協(xié)同關系，而二者與生態(tài)功能的關系主要表現(xiàn)為權衡關系，說明在麥蓋提縣區(qū)域發(fā)展中，生產功能和生活功能高度協(xié)調，但與生態(tài)功能之間發(fā)生沖突。

5 結論與討論

5.1 結論

對縣域土地利用功能及其權衡/協(xié)同關系進行研究，對區(qū)域國土空間規(guī)劃和優(yōu)化具有重要意義，本文對麥蓋提縣的“三生”功能進行時空格局分析，明確其“三生”空間功能的相互作用關系和時空演化特征。本文研究結論如下：

(1)2014～2018年麥蓋提縣的生產用地和生活用地發(fā)生了擴張，其中生活空間擴張最大，而生態(tài)用地發(fā)生了收縮。生產功能高值區(qū)位于承擔了全縣絕大部分產業(yè)的城區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)。全縣生產功能處于穩(wěn)定狀態(tài)的不多，絕大部分區(qū)域表現(xiàn)為生產功能的提高和降低，總體來說城區(qū)和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的中心區(qū)域生產功能主要呈現(xiàn)提高趨勢，而郊區(qū)則呈現(xiàn)降低趨勢。且麥蓋提縣生產功能與生活功能的高值區(qū)與功能提高區(qū)分布較為一致。隨著麥蓋提縣生態(tài)用地的收縮，縣域范圍內生態(tài)功能也大多呈現(xiàn)降低趨勢。

(2)2014、2018年麥蓋提縣生產功能與生活功能間均呈現(xiàn)的正相關，而生產功能、生活功能與生態(tài)功能間均兩兩負相關，這表明生產功能與生活功能之間以協(xié)同關系為主，而生產、生活功能與生態(tài)功能間以權衡關系為主?？偠灾?，麥蓋提縣 “三生”功能之間權衡關系占據(jù)主要地位。

(3)2014、2018年麥蓋提縣生產功能和生活功能之間以協(xié)同關系為主，且高—高協(xié)同區(qū)分布于縣域及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心，低—低協(xié)同區(qū)則分布于葉爾羌河兩岸及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)郊區(qū)，且協(xié)同區(qū)有所擴大。高—低和低—高權衡區(qū)數(shù)量較少，零星分布于各鄉(xiāng)鎮(zhèn)。生產、生活功能與生態(tài)功能間均主要呈現(xiàn)權衡關系，且權衡區(qū)分布較為一致，而協(xié)同區(qū)分布零散。

針對麥蓋提縣“三生”空間及功能分析，為促進麥蓋提縣經(jīng)濟社會協(xié)同發(fā)展，提出以下建議：

(1)根據(jù)實際情況進一步完善麥蓋提縣國土空間規(guī)劃，進一步嚴格約束生產、生活空間對生態(tài)空間的擠占，進一步推動以麥蓋提縣城區(qū)為發(fā)展重點，與周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)形成一體化發(fā)展。

(2)對城鎮(zhèn)化建設進行有序控制，挖掘存量城鎮(zhèn)建設用地，做到不占或少占農業(yè)用地及生態(tài)用地，開發(fā)與保護兩手抓，優(yōu)化土地利用結構，由高速發(fā)展轉向高質量發(fā)展。

(3)立足干旱綠洲地區(qū)生態(tài)脆弱現(xiàn)狀，加強對生態(tài)環(huán)境的關注，避免大量消耗資源、環(huán)境污染等問題，注重生態(tài)環(huán)境污染治理，提高生態(tài)空間的數(shù)量及質量，優(yōu)化各功能間的權衡與協(xié)同關系。

5.2 討論

對生產-生活-生態(tài)功能間的權衡與協(xié)同關系進行研究，是麥蓋提縣實現(xiàn)“三生”空間優(yōu)化、城鄉(xiāng)關系協(xié)同，社會經(jīng)濟發(fā)展，提高區(qū)域競爭力及鄉(xiāng)村振興等的必不可少的環(huán)節(jié)。本文建立了“三生”空間土地利用分類及評價體系，基于格網(wǎng)單元對麥蓋提縣2014年及2018年的“三生”功能進行了評價并劃分了“三生”空間格局，使用雙變量局部空間自相關測量了“三生”功能的權衡和協(xié)同關系。本文存在如下幾點不足之處：

(1)土地利用存在多功能性，“三生”空間的功能上會存在重合與偏差，因此無法對“三生”空間的確切邊界進行準確的劃定。

(2)本文對各地類的“三生”功能賦值只是綜合了已有文獻中專家學者的賦值標準，跟麥蓋提縣實際情況結合或有不足，應進一步實地調研后根據(jù)當?shù)貙嶋H情況進行合理調整及優(yōu)化。

(3)本文對麥蓋提縣三生空間提出優(yōu)化建議時不夠全面深入，如何對“三生”空間進行優(yōu)化，如何緩解生態(tài)脆弱區(qū)尖銳的用地矛盾等都是日后應當探索的方向。