楊佳嘉，徐園園，陳裕鑫，王永祥，魏佳軒，程武學(xué)

(1. 四川師范大學(xué)西南土地資源評價與監(jiān)測教育部重點實驗室，成都 610066；2. 四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院，成都 610101)

【研究意義】土地利用/覆被變化(LUCC)同人類面臨的多種環(huán)境資源問題息息相關(guān)，土地利用轉(zhuǎn)型作為LUCC研究中的熱點，是指土地利用形態(tài)在社會經(jīng)濟發(fā)展階段影響下，時序上發(fā)生的變化[1]。土地利用轉(zhuǎn)型分為顯性形態(tài)轉(zhuǎn)型與隱性形態(tài)轉(zhuǎn)型2種，顯性轉(zhuǎn)型更突出時空上的變換特征，隱性轉(zhuǎn)型則表現(xiàn)為社會、經(jīng)濟等綜合屬性的變換特征[2]?！厩叭搜芯窟M展】土地利用轉(zhuǎn)型概念首次由 Grainger[3]提出。近年國外研究中，移民與土地利用變化之間的關(guān)系[4]、土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)安全[5]、氣候?qū)UCC的響應(yīng)等方面是研究熱點[6]。Wang等[7]提出加速和推進LUCC研究，除機器學(xué)習(xí)的圖像處理和模式識別之外，還需要進行多學(xué)科研究。土地利用轉(zhuǎn)型概念由龍花樓等[8]引入國內(nèi)。國內(nèi)學(xué)者根據(jù)我國區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展特點展開系列研究，主要聚焦于土地利用轉(zhuǎn)型的理論與內(nèi)涵[2,9]、時空演變特征[10-11]、機制與效應(yīng)等方面[12-14]。國家提出要構(gòu)建“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”的“三生空間”，在此政策背景之下，構(gòu)建以土地利用功能為主導(dǎo)的分類體系，能夠從綜合維度出發(fā)，對土地利用轉(zhuǎn)型進行研究。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不同程度影響，已成為研究熱點[15]。目前，相關(guān)研究方法主要為生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，研究區(qū)域主要集中在長江流域、華北地區(qū)、華中地區(qū)、東部沿海地區(qū)[16-19]，西南地區(qū)相關(guān)研究較少。研究尺度主要為省域[20-21]、自然流域[22]、城市群等[23-24]。【本研究切入點】目前研究集中于探究區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型下的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的時空變化，對生態(tài)質(zhì)量變化的原因關(guān)注較少。四川省作為西南地區(qū)的典型代表，是長江上游安全屏障的重點建設(shè)區(qū)，其生物資源豐富多樣，是生態(tài)安全建設(shè)的核心地區(qū)，也是典型的生態(tài)脆弱區(qū)[25]。但在社會經(jīng)濟發(fā)展與城市建設(shè)過程中，四川省內(nèi)部發(fā)展仍不均衡[26]，在新型城鎮(zhèn)化發(fā)展背景與成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟圈輻射帶動下，部分地區(qū)仍然有跨越式發(fā)展的需求，發(fā)展過程中的生態(tài)問題仍是關(guān)鍵，生態(tài)保護和社會經(jīng)濟發(fā)展的矛盾依然存在。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究基于2000年、2010年、2020年3期土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)，并從自然、社會、經(jīng)濟3個維度構(gòu)建指標(biāo)體系，選取14個因子，利用地理探測器，探究四川省20年間土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的影響因素，以期為四川省社會生態(tài)可持續(xù)發(fā)展中土地管理和區(qū)域規(guī)劃等提供科學(xué)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

四川省位于中國西南地區(qū)內(nèi)陸(26°03′～34°19′N，97°21′～108°12′E)，地處長江上游，東部與重慶市接壤，西部相鄰西藏藏族自治區(qū)，北部相鄰青海、甘肅和陜西省，南部與云南、貴州省接壤?？偯娣e達48.6×105km2，轄21個地級行政區(qū)，其中18個地級市、3個自治州。四川省河流眾多，其中以長江水系為主。其氣候類型多樣，包含中亞熱帶濕潤氣候、山地亞熱帶半濕潤氣候和高山高原高寒氣候。四川省地貌東部與西部地區(qū)差異懸殊，呈西高東低的特點，總體地形以山地及丘陵為主，也包含少量的平原、盆地和高原。生態(tài)環(huán)境復(fù)雜敏感，具有極高的生態(tài)研究與保護價值。

四川省實施新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略以來，農(nóng)村人口不斷向城市涌入，城鎮(zhèn)居民數(shù)量穩(wěn)步遞增，直至2021年常住人口城鎮(zhèn)化率占比過半，人居配套設(shè)施不斷完善。在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化融合發(fā)展下，“首位城市”——成都對周邊地區(qū)帶動作用進一步發(fā)揮，城市產(chǎn)業(yè)支撐與內(nèi)部綜合交通運輸網(wǎng)絡(luò)不斷加強。城鎮(zhèn)化與工業(yè)化建設(shè)過程中，生態(tài)用地的保護需求增強，與此同時建設(shè)用地需求擴張，致使人地關(guān)系矛盾加劇，用地功能發(fā)生轉(zhuǎn)型，引起生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化。

1.2 數(shù)據(jù)來源

四川省2000年、2010年、2020年3期土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)(分辨率1 km)、土壤類型數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(https://www.resdc.cn/)。溫度與降水?dāng)?shù)據(jù)來源于國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.geodata.cn/)。社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于《四川省統(tǒng)計年鑒》。其中，土地利用數(shù)據(jù)劃分為6個一級地類(耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地)以及25個二級地類。根據(jù)各類用地功能，整合形成“三生空間”用地分類體系結(jié)構(gòu)[27]。根據(jù)相關(guān)學(xué)者研究成果[28-29]，通過面積加權(quán)法，對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)進行修正并賦值(表1)。

表1 四川省土地利用主導(dǎo)功能分類及其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 轉(zhuǎn)移矩陣能夠清晰全面表示土地利用轉(zhuǎn)型的方向及其結(jié)構(gòu)特征，該方法來源于系統(tǒng)分析中對系統(tǒng)狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)移的定量描述[30]，轉(zhuǎn)移矩陣的數(shù)學(xué)表達式為:

(1)

式中，S為土地利用面積，n為地類的總個數(shù)，i為研究初期土地利用類型，j為研究末期土地利用類型。

1.3.2 土地利用重心遷移 土地利用重心遷移能夠由土地利用功能空間轉(zhuǎn)型顯現(xiàn)，重心模型能夠直觀反映各功能類型土地在時間序列下重心遷移的距離、方向以及轉(zhuǎn)移路徑等空間變化特征，其數(shù)學(xué)表達式為：

(2)

(3)

1.3.3 生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

(1)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)(EV)可以定量表示四川省在3個時期的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況，EV是通過計算區(qū)域內(nèi)各單元內(nèi)不同功能類型用地的生態(tài)質(zhì)量及其面積占比求出。利用網(wǎng)格法，對四川省2000年、2010年、2020年3期數(shù)據(jù)進行5 km×5 km等間距采樣，生成5.97萬個樣區(qū)，計算各樣區(qū)EV值，EV的數(shù)學(xué)表達式如下[31-32]：

(4)

式中，EVi為四川省t時期生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，n為區(qū)域土地利用類型數(shù)量，Sk為區(qū)域總面積，Ski為該區(qū)域第t時期第i種用地類型的面積，Ri為第i種土地利用類型的生態(tài)環(huán)境指數(shù)。

(2)地統(tǒng)計分析法。地統(tǒng)計分析方法可以深刻反應(yīng)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的空間分布特征，將各樣區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)賦值給樣區(qū)幾何中心點，利用半方差分析方法對采樣點進行普通克里金插值，半方差表達式為[33]：

(5)

式中：r(h)為半變異函數(shù)，h表示樣本空間間隔距離，N(h)為樣本總數(shù)，M(xi)和M(xi+h)表示在xi和xi+h的指數(shù)值。

(3)土地利用轉(zhuǎn)型生態(tài)貢獻率。土地利用轉(zhuǎn)型生態(tài)貢獻率指某一種土地利用類型變化所導(dǎo)致的區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的改變，能夠反映引起區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的主要地類轉(zhuǎn)化模式，其表達式為[29]：

LEI=(LEt+1-LEt)LA/TA

(6)

式中，LEI為土地利用變化類型生態(tài)貢獻率，LEt+1、LEt分別表示區(qū)域某種土地利用類型變化初期和變化末期的生態(tài)質(zhì)量指數(shù)，LA為該地類的面積，TA為區(qū)域總面積。

1.3.4 地理探測器

(1)地理探測器原理。地理探測器是由王勁峰等[34]開發(fā)的一種探測空間分異性，且能揭示驅(qū)動因子的統(tǒng)計學(xué)方法。其中分異及因子探測能夠探測因變量Y的空間分異性，以及探測某因子X對屬性Y的空間分異的解釋程度，主要用q值來度量，q的表達式為：

(7)

(2)影響因子指標(biāo)體系構(gòu)建。為探測四川省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的空間分異影響機制，構(gòu)建包括自然、社會經(jīng)濟方面的影響因子指標(biāo)體系，具體指標(biāo)體系說明見表2。

表2 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響因子指標(biāo)體系

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用基本概況

20年間，四川省土地利用結(jié)構(gòu)構(gòu)成以生產(chǎn)與生態(tài)用地為主，生活用地占比較小。研究期內(nèi)，生產(chǎn)、生態(tài)用地占區(qū)域土地總面積的均值分別為24.91%、74.37%，生活用地占比僅為0.72%。生產(chǎn)用地中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢，共計減少3292 km2，而工礦生產(chǎn)用地呈現(xiàn)攀升趨勢；生態(tài)用地中，林地及水域生態(tài)用地增長明顯，共計增長4284 km2，而牧草生態(tài)用地面積下滑嚴(yán)重，減少4528 km2；城鎮(zhèn)與鄉(xiāng)村用地擴張，面積分別增加1090、555 km2，生活用地面積相應(yīng)增長?？臻g分布來看，區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)用地及生活用地主要集中在地勢平坦、雨水充足，有利于生產(chǎn)生活的川東平原地區(qū)，生態(tài)用地則主要分布于川西高原與山地、川南及川北?？傮w而言，川東地區(qū)土地開發(fā)程度較高(圖1)。

圖1 四川省2000—2020年土地利用現(xiàn)狀分布

2.2 土地利用轉(zhuǎn)型

2.2.1 土地利用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型 利用ArcGIS對3期土地利用數(shù)據(jù)進行疊加分析處理，形成土地利用轉(zhuǎn)移和弦圖(圖2-a, 2-b)，得出四川省2000—2020年土地利用轉(zhuǎn)型特征：

圖2 四川省2000—2010和2010—2020年土地利用轉(zhuǎn)移

(1)2000—2010年四川省土地利用各功能類型之間轉(zhuǎn)移幅度相對較小。主要轉(zhuǎn)型特征表現(xiàn)為：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移為林地生態(tài)用地、牧草生態(tài)用地，致使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地減少，林業(yè)和牧草生態(tài)用地增加，轉(zhuǎn)移面積分別為346.36、275.34 km2，累積轉(zhuǎn)入比例為20.34%。結(jié)果表明，四川省退耕還林還草政策指導(dǎo)性作用較強，落實到位；城鄉(xiāng)人居生活不斷改善，建設(shè)需求增加，用地量加大，大量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村生活用地，分別轉(zhuǎn)入367.92、238.28 km2，累積轉(zhuǎn)入比例為19.84%。

(2)2010—2020年四川省各土地利用功能類型間轉(zhuǎn)移幅度較大。轉(zhuǎn)型特征主要表現(xiàn)為：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移為林地生態(tài)用地、牧草生態(tài)用地、水域生態(tài)用地，累積轉(zhuǎn)入比例分別為13.50%、4.83%、1.11%，共計19.44%。說明10年間，四川省加大退耕還林力度；隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程加快，大量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為工礦用地，轉(zhuǎn)移面積為1184.85 km2；林地生態(tài)用地與牧草生態(tài)用地互為主要轉(zhuǎn)出用地，占比分別為20.79%、23.22%；隨著社會發(fā)展，四川省城鄉(xiāng)建設(shè)區(qū)域不斷擴大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間擠壓，眾多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)與鄉(xiāng)村生活用地，轉(zhuǎn)移面積分別為743.17、1497.14 km2。

2.2.2 土地利用空間轉(zhuǎn)型 利用ArcGIS繪制得到2000—2020年四川省各土地利用功能類型重心遷移圖(圖3)，分析可知四川省在研究期內(nèi)的土地利用轉(zhuǎn)型空間變化特征。

(1)生產(chǎn)用地重心集中分布在區(qū)域幾何重心東南部(圖3-a)，整體向西南方向遷移，趨離幾何重心，生產(chǎn)空間不平衡性變大。其中工礦生產(chǎn)用地重心空間分布主要位于眉山市與資陽市內(nèi)，2000—2020年表現(xiàn)為持續(xù)向東北方向遷移14.99、42.45 km。究其原因，主要受以成都市為中心的城市建設(shè)發(fā)展政治經(jīng)濟指向影響，20年間成都、德陽、資陽、遂寧市工礦生產(chǎn)用地增加565.74 km2，使得工礦生產(chǎn)用地重心遷移；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地重心位于資陽市，整體看來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地重心變動幅度不大，僅遷移1.94 km。

(2)生態(tài)用地重心分布于區(qū)域幾何重心西北部(圖3-b)，持續(xù)向東北方向遷移，趨近幾何重心，生態(tài)空間分布更加均衡。其中林地生態(tài)用地重心在空間上位于雅安市，2000—2010年重心遷移幅度微弱，2010—2020年向北遷移3.47 km，表明四川省林地生態(tài)用地空間變化幅度整體較?。荒敛萆鷳B(tài)用地重心位于甘孜藏族自治州，2000—2010年重心遷移不明顯，2010—2020年重心向西南遷移2.90 km，由于研究期內(nèi)牧草面積下滑較多，減少4528 km2，甘孜藏族自治州草生態(tài)用地同樣衰減，面積減少1177.48 km2，但從整體空間生態(tài)布局來看，甘孜藏族自治州的牧草生態(tài)用地偏重不斷增加；水域生態(tài)用地重心位于靠近區(qū)域幾何重心的南部，2000—2010年其重心遷移變化較弱，2010—2020年重心向西南方向遷移10.27 km。長江水系主要流經(jīng)四川南部與東南部，因研究區(qū)南部水域分布寬廣，因此水域生態(tài)用地重心分布于區(qū)域幾何中心南部；其他生態(tài)用地重心位于甘孜藏族自治州，2000—2020年持續(xù)向東北遷移2.82、10.36 km。

圖3 四川省2000—2020年各功能用地重心動態(tài)變化

(3)生活用地重心大體位于幾何重心東部(圖3-c)，落于成都市東南邊緣地帶，持續(xù)向東南方向遷移，生活空間不均衡性加劇。其中城鎮(zhèn)生活用地重心位于資陽西北部，2000—2010年重心向北遷移4.08 km，2010—2020年重心向東北遷移6.84 km，2010年后國家級天府新區(qū)、高新區(qū)的劃定，政治經(jīng)濟發(fā)展走向促使城鎮(zhèn)生活用地重心的轉(zhuǎn)移，使其呈現(xiàn)不斷向成都市趨近的態(tài)勢；鄉(xiāng)村生活用地重心位于成都市東南部，2000—2020年重心持續(xù)向東北遷移5.00、2.03 km，呈現(xiàn)趨離成都市的態(tài)勢。

2.3 土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

2.3.1 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時空變化分析 利用ArcGIS中的Geostatistical Analyst工具對于四川省2000年、2010年、2020年EV數(shù)據(jù)進行探索，分析表明3期數(shù)據(jù)經(jīng)過Arcsin變換后趨近正態(tài)分布，適用于普通克里金插值。因此研究采用克里金插值作為空間插值法，結(jié)合研究區(qū)情況，對插值結(jié)果采取自然斷點法并適當(dāng)調(diào)整分等，將四川省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量劃分為：低質(zhì)量區(qū)(EV<0.35)、較低質(zhì)量區(qū)(0.35≤EV<0.45)、中質(zhì)量區(qū)(0.45≤EV<0.55)、較高質(zhì)量區(qū)(0.55≤EV<0.65)、高質(zhì)量區(qū)(EV≥0.65)5個等級。

四川省2000年、2010年、2015年的EV值分別為0.4968、 0.4969、0.5009。表明研究期內(nèi)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況穩(wěn)定、持續(xù)向好。低、較低、中、較高、高質(zhì)量區(qū)在3期內(nèi)面積占比變動幅度不大，平均占比分別為14.97%、13.94%、28.11%、36.79%、6.19%。其中較高質(zhì)量區(qū)及中質(zhì)量區(qū)占主導(dǎo)，二者合計占比高達64.90%。由圖4可知，2000—2010年，較高質(zhì)量區(qū)變化最為劇烈，平均減少554.70 km2/年；較低質(zhì)量區(qū)變化幅度次之，增加375.35 km2/年；再者為中質(zhì)量區(qū)，增加145.8 km2/年；低質(zhì)量區(qū)及高質(zhì)量區(qū)變化不顯著。2010—2020年，則為較高質(zhì)量區(qū)變化明顯，增加549.15 km2/年；較低質(zhì)量區(qū)變化稍顯著，減少374.93 km2/年；中質(zhì)量區(qū)次之，減少145.08 km2/年；低質(zhì)量區(qū)及高質(zhì)量區(qū)則依然變化緩慢。2000—2020年，低、較低、中質(zhì)量區(qū)面積呈現(xiàn)下降趨勢，較高、高質(zhì)量區(qū)面積呈上升趨勢，表明四川省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。

圖4 2000—2020年四川省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分區(qū)面積

由圖5可知，2000—2020年四川省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在空間上大體表現(xiàn)為“西部高東部低”的分布特征。低質(zhì)量區(qū)主要分布于川東地區(qū)，空間分布似“C”字形，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、城鎮(zhèn)生活用地為主；較低質(zhì)量區(qū)空間上集中分布于川東，呈現(xiàn)圍繞低質(zhì)量區(qū)域分布的特征，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地為主；中質(zhì)量區(qū)廣泛分布于甘孜藏族自治州、阿壩藏族羌族自治州北部，地形以山地及高原為主，牧草生態(tài)用地廣布；較高質(zhì)量區(qū)匯集于川西北及川南地區(qū)，地形以山地、高原為主。高質(zhì)量區(qū)集中分布于三大自治州林地生態(tài)用地密布地區(qū)。

圖5 2000—2020年四川省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量空間分布

2.3.2 影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要用地轉(zhuǎn)型分析 由表3可知，2000—2010年促使四川省生態(tài)環(huán)境向好的主要轉(zhuǎn)型為：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向林地生態(tài)用地、牧草生態(tài)用地轉(zhuǎn)移，牧草生態(tài)用地向林地生態(tài)用地轉(zhuǎn)移，其他生態(tài)用地向牧草生態(tài)用地轉(zhuǎn)移，鄉(xiāng)村生活用地向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移，總計貢獻率占比97.69%；導(dǎo)致研究區(qū)生態(tài)環(huán)境向惡的主要轉(zhuǎn)型為：林地生態(tài)用地向牧草生態(tài)用地、其他生態(tài)用地轉(zhuǎn)移，牧草生態(tài)用地向其他生態(tài)用地轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向城鎮(zhèn)生活用地及鄉(xiāng)村生活用地轉(zhuǎn)移，總計貢獻率占比75.98%。

表3 2000—2020年影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要用地轉(zhuǎn)型及其貢獻率

2010—2020年促使研究區(qū)生態(tài)環(huán)境向好的主要轉(zhuǎn)型為：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向林牧生態(tài)用地轉(zhuǎn)移，牧草及其他生態(tài)用地向林地生態(tài)用地轉(zhuǎn)移，其他生態(tài)用地及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向牧草生態(tài)用地轉(zhuǎn)移，占總貢獻率的95.40%；導(dǎo)致研究區(qū)生態(tài)環(huán)境向惡的主要轉(zhuǎn)型為：林地生產(chǎn)用地向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、牧草生態(tài)用地、其他生態(tài)用地轉(zhuǎn)移，牧草生態(tài)用地向其他生態(tài)用地、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移，占總貢獻率的91.98%。

2.4 生態(tài)環(huán)境效應(yīng)空間分異影響機制

根據(jù)地理探測器的探測原理，q值的大小可以反映因子對屬性Y的解釋程度，q值越大，因子對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分異的影響越大。由探測結(jié)果(圖6)可知，2000年對四川省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響較大的因子為DEM (X1)、人口密度(X6)、牧業(yè)增加值(X14)、地形起伏 (X2)，q值分別為0.306、0.295、0.287、0.231；2010年對四川省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響較大的因子為DEM (X1)、人口密度(X6)、地形起伏度(X2)、年均溫(X3)、農(nóng)業(yè)增加值(X12)，q值分別為0.953、0.835、0.786、0.738、0.556；2020年對四川省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響較大的因子為DEM (X1)、人口密度(X6)、地形起伏度(X2)、年均溫(X3)，q值分別為0.955、0.847、0.838、0.626。綜合3期數(shù)據(jù)探測結(jié)果可知，DEM (X1)、人口密度(X6)、地形起伏度(X2)3個因素為影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主導(dǎo)因素，其中DEM (X1)及地形起伏度(X2)為研究區(qū)的自然基礎(chǔ)要素，人口密度(X6)為社會因素。

圖6 2000—2020年四川省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響因子貢獻率

(1)自然因素中數(shù)字DEM (X1)、地形起伏度(X2)、土壤類型(X5)、人口密度 (X6)的q值逐年遞增，表明對區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響力度加大。年均溫(X3)、年降水量 (X4)的q值先增后減，但初期q值都小于末期，表明自然因素整體對于區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響程度變大。盡管城區(qū)不斷擴張，但從整體上會受到地勢“西高東西”和地形起伏的限制，因此區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與原始自然基礎(chǔ)條件愈加契合，在很大程度上影響區(qū)域生態(tài)質(zhì)量空間分異。

(2)社會因素中城鎮(zhèn)化率(X7)的q值表現(xiàn)為逐年遞增，對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響力度加大。隨著城鎮(zhèn)化不斷快速推進，建成區(qū)持續(xù)擴大，住房及公共設(shè)施等建設(shè)用地需求增加，導(dǎo)致城鎮(zhèn)化率高的地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，而城鎮(zhèn)化率較低的地區(qū)對生態(tài)環(huán)境破壞性較小，因子貢獻率變化與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)。人口密度 (X6)的q值逐年遞增，表明對區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響力度加大，城市化不斷推進伴隨著的人口密度不斷增加的問題，也對環(huán)境造成很大影響，人口密度貢獻率與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)。

(3)經(jīng)濟因素中人均GDP (X8)的q值逐年遞減，對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響逐漸減小。第一產(chǎn)業(yè)增加值(X9)、第二產(chǎn)業(yè)增加值(X10)、第三產(chǎn)業(yè)增加值(X11)、農(nóng)業(yè)增加值(X12)的q值末期都大于初期。

林業(yè)增加值(X13) 、牧業(yè)增加值(X14)對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響增大。自開始實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，西部地區(qū)建設(shè)步伐加快，期間四川省各經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，隨時間推移，各項建設(shè)活動對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生越來越大的負(fù)向影響，因此為提升區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，在經(jīng)濟發(fā)展過程中應(yīng)當(dāng)注重對環(huán)境的保護。

3 討 論

本文以四川省為研究對象，從生產(chǎn)、生活、生態(tài)三方面的土地利用功能角度出發(fā)，分析四川省2000—2020年土地利用結(jié)構(gòu)與空間變化，探究生態(tài)環(huán)境的空間分布特征，并利用地理探測器分析其空間分異影響因素。研究結(jié)果顯示，土地利用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移為林地生態(tài)用地和牧草生態(tài)用地為主；生產(chǎn)、生活用地空間不平衡性變大，生態(tài)用地反之；研究期內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)穩(wěn)中向好的態(tài)勢，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，這與王晶等[35]對成都平原城市群的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究結(jié)果趨同。

本研究分析發(fā)現(xiàn)，四川省東部地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地大量轉(zhuǎn)為生活用地，導(dǎo)致東部地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量降低，因而四川省東部平原地區(qū)在發(fā)展規(guī)劃中應(yīng)提高土地集約利用水平。川西北高質(zhì)量、較高質(zhì)量生態(tài)質(zhì)量區(qū)域占比大，因此未來發(fā)展規(guī)劃應(yīng)繼續(xù)保障川西北地區(qū)的生態(tài)安全，注重川西北生態(tài)涵養(yǎng)功能，以提升整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量水平。

目前學(xué)者對四川省內(nèi)局部區(qū)域的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究較多，例如，楊明興[36]對四川省攀西地區(qū)進行研究，而對于區(qū)域整體的研究較少。因此選取四川省為研究區(qū)，可以從宏觀上分析得到土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)變化情況，有利于整體的土地資源管理和規(guī)劃，促進土地集約節(jié)約利用。此外，目前研究對生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的影響因素關(guān)注較少，更多學(xué)者研究土地利用轉(zhuǎn)型的驅(qū)動因素。因此，選擇使用地理探測器分析影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要因素，能夠為促進四川省社會生態(tài)可持續(xù)發(fā)展過程中環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善提供一定思路與科學(xué)支撐。

不足之處在于，本文使用的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)是利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，經(jīng)過面積加權(quán)修正重新賦值，具有一定的主觀性。因此在后期研究過程中，還需對指數(shù)進行修正完善，增強客觀性。此外，本文未對土地利用轉(zhuǎn)型的驅(qū)動因素進一步研究，需要在下一階段結(jié)合社會發(fā)展?fàn)顩r進一步分析，探究土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)機理，以便于摸清未來長時間序列下土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量動態(tài)變化特征，以期為四川省土地資源管理與區(qū)域規(guī)劃提供一定科學(xué)支撐，從而實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié) 論

通過構(gòu)建四川省“三生”土地利用功能體系，分析“三生”用地轉(zhuǎn)型模式與空間遷移變化，并揭示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的空間分布特征，探索出導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的主要影響因子。

(1)2000—2010年與2010—2020年的主要用地結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型特征均為：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移為林地生態(tài)用地和牧草生態(tài)用地。用地空間轉(zhuǎn)型特征為：生產(chǎn)、生活用地重心趨離幾何重心，生產(chǎn)、生活空間不平衡性變大。生態(tài)用地重心持續(xù)向東北方向遷移，趨近幾何重心，生態(tài)空間分布更加均衡。

(2)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在空間上大體表現(xiàn)為“西部高東部低”的分布特征。研究期內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)穩(wěn)中向好的態(tài)勢，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。2000—2020年，較高質(zhì)量區(qū)變化最為劇烈，較低質(zhì)量區(qū)變化幅度次之。

(3)2000—2020年，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向林地及牧草生態(tài)用地轉(zhuǎn)移是促使生態(tài)環(huán)境改善的主要用地轉(zhuǎn)型。2000—2010年導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化的主要用地功能轉(zhuǎn)型為：林地生態(tài)用地向牧草生態(tài)用地及其他生態(tài)用地轉(zhuǎn)移。2010—2020年導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化的主要用地功能轉(zhuǎn)型為：林地生產(chǎn)用地向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、牧草生態(tài)用地、其他生態(tài)用地轉(zhuǎn)移。

(4)自然要素中的高程、地形起伏度以及社會因素中的人口密度是區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主導(dǎo)影響因素。自然條件是區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的基石，社會因素與經(jīng)濟因素因子對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量起到制約作用，其貢獻率與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化呈反向相關(guān)。