華吉慶，葉長(zhǎng)盛，王飛，韓然

（東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌，330013）

近年來(lái)，隨著我國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)用地快速擴(kuò)張，農(nóng)業(yè)和生態(tài)用地受到極大的擠壓[1]，城市土地供需矛盾加劇，我國(guó)過(guò)去外延式、粗放式的城鎮(zhèn)化模式將不可長(zhǎng)期持續(xù)，在可持續(xù)發(fā)展觀、生態(tài)文明理念的引領(lǐng)下，我國(guó)以經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)功能為導(dǎo)向的國(guó)土開發(fā)方式逐漸向生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間的協(xié)調(diào)利用轉(zhuǎn)變。2008年10月，中共中央國(guó)務(wù)院印發(fā)的《全國(guó)土地利用總體規(guī)劃綱要》明確規(guī)定生態(tài)用地與生產(chǎn)、生活用地并行，提高城鎮(zhèn)發(fā)展中生態(tài)用地比例。2015年，國(guó)務(wù)院《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》明確提出了“要堅(jiān)定不移地實(shí)施主體功能區(qū)戰(zhàn)略，科學(xué)合理布局和整治生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間”。黨的十九大報(bào)告在關(guān)于加大生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)力度方面提出“完成生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界三條控制線劃定工作”。在此背景下，識(shí)別和定量刻畫“三生”空間結(jié)構(gòu)是國(guó)土空間優(yōu)化的基礎(chǔ)[2]，明晰“三生”用地的演變規(guī)律及驅(qū)動(dòng)機(jī)制，可以為土地利用政策的落實(shí)和土地資源的優(yōu)化配置提供參考，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)。

目前，我國(guó)“三生”用地研究處于起步階段，大多利用遙感解譯數(shù)據(jù)、土地調(diào)查數(shù)據(jù)，通過(guò)功能空間分類方法將土地利用分類與“三生”用地分類相銜接，構(gòu)建了不同空間尺度的“三生”用地分類體系[3-4]，彌補(bǔ)了土地利用分類對(duì)生態(tài)功能考慮不足以及量化識(shí)別土地功能中難以進(jìn)行多主體融合的缺點(diǎn)[3,5]?，F(xiàn)有研究主要采用GIS空間分析方法[6]、空間自相關(guān)[7]、多因素綜合評(píng)價(jià)模型[8]、洛倫茲曲線[9]等方法，開展了省域[10]、縣域[11]、村鎮(zhèn)[12-13]等不同尺度的“三生”用地空間格局[9]、變化特征[6]、驅(qū)動(dòng)力分析[7]和空間優(yōu)化[12-13]等研究，為優(yōu)化區(qū)域國(guó)土空間利用結(jié)構(gòu)提供了科學(xué)依據(jù)?，F(xiàn)有利用景觀格局指數(shù)探討“三生”用地演變規(guī)律的研究較少，驅(qū)動(dòng)因素研究更多考慮的是社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，缺乏自然背景分析。因此，本文以經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展地區(qū)——佛山市為例，利用1990、2000和2016年遙感解譯數(shù)據(jù)，深入探討佛山市“三生”用地演變的時(shí)空特征、景觀格局變化及驅(qū)動(dòng)因素，以期為區(qū)域土地資源可持續(xù)利用和生態(tài)文明建設(shè)提供參考。

1 研究區(qū)概況

佛山市位于廣東省中南部，地處珠江三角洲腹地，東倚廣州，毗鄰港澳，地形以平原為主，河汊眾多，魚塘密布，是典型的三角洲河網(wǎng)地區(qū)。2016年末佛山市常住人口為746.27萬(wàn)人，GDP為8 630億元，是廣東省經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的城市之一。佛山市土地總面積為3 797.72 km2，下轄禪城區(qū)、南海區(qū)、順德區(qū)、高明區(qū)和三水區(qū)，共11個(gè)街道和21個(gè)鎮(zhèn)。2016年佛山市耕地面積為366.93 km2，林地面積660.56 km2。隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，1990—2016年佛山市工業(yè)總產(chǎn)值由234億元增長(zhǎng)到21 187億元，第一產(chǎn)業(yè)比重由15.51%下降至1.70%，建成區(qū)面積由23.00 km2擴(kuò)大至158.91 km2，生態(tài)用地不斷被蠶食，區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)不斷增加[14-15]。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 “三生”用地分類體系的建立

土地利用具有多功能性，根據(jù)主觀用地意圖及土地屬性確定土地利用類型的主導(dǎo)功能，結(jié)合佛山市土地利用特征，借鑒陳龍等[10]、吳艷娟等[16]和楊清可等[17]對(duì)“三生”用地分類的研究成果，基于主導(dǎo)功能的視角將土地利用分類與“三生”用地分類相銜接，構(gòu)建佛山市“三生”用地分類體系（表1）。由于佛山市坑塘多為用于淡水養(yǎng)殖的基塘，將其歸為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地。

2.2 研究方法

2.2.1 基尼系數(shù) 將基尼系數(shù)應(yīng)用于佛山市“三生”用地分布均衡度的研究，一般認(rèn)為，基尼系數(shù)低于0.2表示分布絕對(duì)平均，0.2～0.3為比較平均，0.3～0.4為相對(duì)合理，0.4～0.5為差距較大，0.5以上為差距懸殊。其表達(dá)式為[9]：

式中：G為基尼系數(shù)；Mi為佛山市某鎮(zhèn)街某類“三生”用地面積的累計(jì)百分比；Qi為佛山市某鎮(zhèn)街土地面積在土地總面積中的累積百分比。

2.2.2 探索性空間數(shù)據(jù)分析 探索性空間數(shù)據(jù)分析(ESDA)通過(guò)對(duì)事物空間分布格局的描述和可視化來(lái)發(fā)現(xiàn)空間集聚與異常。采用全局空間自相關(guān)來(lái)分析佛山市鎮(zhèn)域“三生”用地演變的空間關(guān)聯(lián)模式及相互作用機(jī)制，Moran's I指數(shù)介于-1～1，在給定顯著性水平下，若Moran's I為正值，表明區(qū)域空間正相關(guān)，為負(fù)值表明區(qū)域空間負(fù)相關(guān)，接近于0則表明隨機(jī)分布。

為了反映佛山市鎮(zhèn)域“三生”用地演變?cè)诰植靠臻g聚類的分布特征，利用冷熱點(diǎn)分析對(duì)數(shù)據(jù)集中的每一個(gè)要素計(jì)算Getis-OrdGi＊統(tǒng)計(jì)，得到Z值和P值，探尋高值集聚區(qū)（熱點(diǎn)區(qū)）和低值集聚區(qū)（冷點(diǎn)區(qū)）的空間分布狀況，并將其空間可視化。

2.2.3 景觀格局指數(shù) 景觀格局指數(shù)用于揭示景觀結(jié)構(gòu)組成和空間配置，通過(guò)比較不同時(shí)間的景觀格局指數(shù)，可以分析景觀格局的動(dòng)態(tài)演變特征及趨勢(shì)[18]。結(jié)合佛山市“三生”用地的景觀特征，選取平均斑塊面積、分維數(shù)、分離度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)和香農(nóng)均勻度指數(shù)共5個(gè)指標(biāo)來(lái)反映佛山市“三生”用地的景觀格局和結(jié)構(gòu)變化特征。

平均斑塊面積可以表征景觀的破碎程度；分維數(shù)描述斑塊幾何形狀復(fù)雜程度；分離度指數(shù)是指同一景觀類型中不同斑塊個(gè)體分布的分離程度；香農(nóng)多樣性指數(shù)和香農(nóng)均勻度指數(shù)分別用于反映景觀異質(zhì)性和景觀中不同斑塊類型分配的均勻度。各景觀指數(shù)的計(jì)算公式及具體的生態(tài)學(xué)意義參見相關(guān)文獻(xiàn)[19]。

2.3 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于1990、2000和2016年的Landsat TM/ETM影像，空間分辨率30 m×30 m，經(jīng)輻射校正、幾何校正和圖像配準(zhǔn)等處理后，根據(jù)土地利用分類建立判讀標(biāo)志，對(duì)圖像進(jìn)行目視解譯，得到佛山市3期的土地利用現(xiàn)狀圖和基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)外業(yè)調(diào)查和隨機(jī)抽取動(dòng)態(tài)圖斑進(jìn)行重復(fù)判讀相結(jié)合的方法評(píng)價(jià)分類精度，總體精度均達(dá)80%以上，滿足研究所需數(shù)據(jù)精度要求。DEM數(shù)據(jù)為地理空間數(shù)據(jù)云30 m分辨率的數(shù)字高程數(shù)據(jù)，利用ArcGIS的3D analyst Tools從DEM中提取坡度和高程兩種地形因子。土壤數(shù)據(jù)由佛山市土壤圖在GIS平臺(tái)的支持下進(jìn)行空間配準(zhǔn)和矢量化獲取。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于《廣東統(tǒng)計(jì)年鑒》（1991—2017年）和《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》（1991—2017年）。

3 結(jié)果與分析

3.1 佛山市“三生”用地動(dòng)態(tài)變化特征

對(duì)比分析1990年和2016年佛山市“三生”用地的面積變化和利用單一土地利用動(dòng)態(tài)度[20]計(jì)算出各地類的變化速度（表2）。

1990—2016年，佛山市生產(chǎn)用地顯著減少，面積由2 345.59 km2減少至1 575.18 km2；生活用地快速擴(kuò)張，動(dòng)態(tài)度達(dá)10.55%，面積增加了844.49 km2；生態(tài)用地由1 144.36 km2減少至1 070.28 km2，動(dòng)態(tài)度為-0.25%，面積相對(duì)保持穩(wěn)定。二級(jí)地類中，城鎮(zhèn)生活用地?cái)U(kuò)張速度最快，動(dòng)態(tài)度為17.64%，面積增加了431.95 km2，其次是工礦生產(chǎn)用地和農(nóng)村生活用地，動(dòng)態(tài)度分別為11.67%和7.43%，增加了128.99 km2和412.54 km2；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、綠色生態(tài)用地和水域生態(tài)用地均呈負(fù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，動(dòng)態(tài)度分別為-1.50%、-0.31%和-0.01%，其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地面積減少最多，達(dá)899.40 km2，綠色生態(tài)用地和水域生態(tài)用地分別減少了73.44 km2和0.64 km2。

通過(guò)對(duì)1990和2016年佛山市“三生”用地矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加，生成“三生”用地轉(zhuǎn)移矩陣。1990—2016年，佛山市“三生”用地發(fā)生變化面積為1 426.53 km2，占土地總面積的37.56%。生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)出、轉(zhuǎn)入面積分別為1 034.79 km2和264.38 km2，主要轉(zhuǎn)化為生活用地，轉(zhuǎn)入則以生態(tài)用地為主。生活用地、生態(tài)用地的轉(zhuǎn)出面積分別為72.00 km2和 319.74 km2，轉(zhuǎn)入 916.49 km2和 245.66 km2，轉(zhuǎn)出和轉(zhuǎn)入均以生產(chǎn)用地為主。二級(jí)地類中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)出面積最多，達(dá)1 122.98 km2，轉(zhuǎn)入面積為223.58 km2，轉(zhuǎn)出以農(nóng)村生活用地和城鎮(zhèn)生活用地為主，轉(zhuǎn)入則主要來(lái)源于綠色生態(tài)用地。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和大量外來(lái)人口的涌入，佛山市生活用地需求量不斷增加，城鎮(zhèn)生活用地和農(nóng)村生活用地轉(zhuǎn)入面積分別達(dá)465.14 km2和521.24 km2，均主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地和綠色生態(tài)用地。工礦生產(chǎn)用地、綠色生態(tài)用地和水域生態(tài)用地轉(zhuǎn)入面積分別為163.97 km2、200.19 km2和64.77 km2，均主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地，綠色生態(tài)用地和水域生態(tài)用地主要轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地，而工礦生產(chǎn)用地主要轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)生活用地。

表2 1990—2016年佛山市“三生”用地變化Table 2 The changes of production-living-ecological land in Foshan City during 1990—2016

3.2 佛山市“三生”用地演變的空間特征分析

3.2.1 空間分布特征 為了揭示佛山市“三生”用地空間分布的均勻度及其演變特征，以32個(gè)街鎮(zhèn)為評(píng)價(jià)單元，計(jì)算出佛山市鎮(zhèn)域“三生”用地結(jié)構(gòu)基尼系數(shù)（表3）。1990—2016年，佛山市生產(chǎn)用地基尼系數(shù)均小于0.2，鎮(zhèn)域分布絕對(duì)均勻。生活用地基尼系數(shù)由1990年的0.471增至2000年的0.495，而2016年則減至0.376，說(shuō)明1990—2000年佛山市生活用地的開發(fā)和擴(kuò)張相對(duì)集聚，2000—2016年生活用地開發(fā)程度的鎮(zhèn)域差距縮小，空間分布的均衡性增強(qiáng)。研究期內(nèi)生態(tài)用地基尼系數(shù)變動(dòng)較小，介于0.40～0.41，鎮(zhèn)域分布差異較大。

二級(jí)地類中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地分布最為均勻，但基尼系數(shù)呈擴(kuò)大趨勢(shì)，鎮(zhèn)域分布的非均衡性增強(qiáng)。工礦生產(chǎn)用地基尼系數(shù)介于0.4～0.6，鎮(zhèn)域分布差異較大。城鎮(zhèn)生活用地基尼系數(shù)在1990年和2000年均超過(guò)0.6，分布差距懸殊但呈縮小態(tài)勢(shì)，2016年基尼系數(shù)為0.486，鎮(zhèn)域分布趨于均衡。農(nóng)村生活用地基尼系數(shù)呈擴(kuò)大趨勢(shì)，由1990年的0.390上升至2016年的0.479，空間分布趨于集中。研究期內(nèi)綠色生態(tài)用地的基尼系數(shù)均大于0.5，鎮(zhèn)街之間分布不平衡。水域生態(tài)用地基尼系數(shù)基本保持不變，均介于0.43～0.44，表明佛山市水域生態(tài)用地的鎮(zhèn)域分布差異較大，但受人類活動(dòng)影響較小。

3.2.2 空間自相關(guān)分析 為了明晰佛山市“三生”用地演變的空間分布狀況，對(duì)1990年和2016年兩期的矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加，繪制出1990年—2016年佛山市“三生”用地演變的空間分布圖（圖1）。從動(dòng)態(tài)圖斑來(lái)看，生產(chǎn)用地和生活用地是佛山市變化較為劇烈的土地類型。生產(chǎn)用地以面積減少為主，面積減少斑塊遍布于佛山市大部分地區(qū)，面積增加斑塊的分布較為廣泛與均勻。生活用地面積增加斑塊集中于佛山市中部和東南部，主要包括南海區(qū)、禪城區(qū)和順德區(qū)，而面積減少斑塊的分布相對(duì)零星。生態(tài)用地功能演變斑塊集中于佛山市西南部和中西部，主要包括高明區(qū)和三水區(qū)。

利用Moran's I進(jìn)行空間自相關(guān)測(cè)度分析可得（表4），佛山市鎮(zhèn)域“三生”用地增減變化面積的Moran's I指數(shù)均為正數(shù)，存在空間自相關(guān)性。生產(chǎn)用地增加、生活用地減少、生態(tài)用地增加及減少的全局Moran's I指數(shù)分別為0.212 1、0.144 0、0.401 5和0.260 3，均大于預(yù)期指數(shù)，而空間集聚的顯著性水平P值均小于0.05，表明1990—2016年佛山市鎮(zhèn)域生產(chǎn)用地增加、生活用地減少、生態(tài)用地增加及減少的空間分布顯著正相關(guān)，呈現(xiàn)出相鄰鎮(zhèn)街的集中分布，而生產(chǎn)用地減少、生活用地增加的鎮(zhèn)域集聚效果不明顯。

表3 佛山市不同時(shí)期“三生”用地基尼系數(shù)Table 3 The Gini Coefficient of production-living-ecological land in different periods of Foshan City

圖1 1990—2016年佛山市“三生”用地演變空間分布Fig.1 Spatial distribution of production-living-ecological land evolution in Foshan City during 1990—2016

計(jì)算出1990—2016年佛山市鎮(zhèn)域“三生”用地演變面積的Getis-OrdGi＊指數(shù)，在ArcGIS 10.2中采用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法（Jenks）將Gi＊統(tǒng)計(jì)量劃分為5種類型，依次為熱點(diǎn)區(qū)、次熱點(diǎn)區(qū)、過(guò)渡區(qū)、次冷點(diǎn)區(qū)和冷點(diǎn)區(qū)，表達(dá)鎮(zhèn)域“三生”用地演變高、低值集聚的空間分布格局（圖2）。

1990—2016年，順德區(qū)以生產(chǎn)用地、生態(tài)用地的增加與減少以及生活用地減少的冷點(diǎn)區(qū)為主，順德區(qū)發(fā)展歷史悠久，城市建設(shè)相對(duì)成熟，地類之間更替變化不劇烈。高明區(qū)以生產(chǎn)用地增加、生態(tài)用地減少的熱點(diǎn)區(qū)和生活用地增加的冷點(diǎn)區(qū)為主，表明高明區(qū)生活用地?cái)U(kuò)張速度相對(duì)較慢，生態(tài)用地主要轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)用地，高明區(qū)的更合鎮(zhèn)、楊和鎮(zhèn)及明城鎮(zhèn)多低山丘陵和臺(tái)地，林地分布廣泛，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，高明區(qū)生態(tài)空間受到較大的擠壓。禪城區(qū)是佛山的政治、經(jīng)濟(jì)以及科教文衛(wèi)的中心區(qū)，以生產(chǎn)用地減少、生活用地增加及減少的次熱點(diǎn)區(qū)為主，“三生”用地演變較為緩和。南海區(qū)和三水區(qū)南部則以生產(chǎn)用地減少、生態(tài)用地增加、生活用地增加及減少的熱點(diǎn)區(qū)、次熱點(diǎn)區(qū)為主，南海區(qū)和三水區(qū)南部地處佛山市主城區(qū)外圍，是佛山市基塘農(nóng)業(yè)的主要集聚區(qū)，生活用地、生態(tài)用地開發(fā)建設(shè)力度較大，土地利用景觀呈現(xiàn)為城鎮(zhèn)建設(shè)用地快速擴(kuò)張和農(nóng)用地銳減。三水區(qū)北部是生活用地增加與生產(chǎn)用地減少的冷點(diǎn)區(qū)域，主要由于三水區(qū)北部的南山鎮(zhèn)、大塘鎮(zhèn)和蘆苞鎮(zhèn)地勢(shì)較高，地形多高丘，生產(chǎn)用地和生活用地變化不顯著。

表4 佛山市“三生”用地演變的全局Moran's I估計(jì)值Table 4 Estimations of global Moran's I for production-living-ecological land evolution in Foshan City

圖2 1990—2016年佛山市“三生”用地演變冷熱點(diǎn)的空間分布Fig. 2 The spatial distribution of hot and cold spots of production-living-ecological land evolution in Foshan City during 1990—2016

3.3 佛山市“三生”用地景觀格局變化分析

利用Fragstats 4.2對(duì)佛山市“三生”用地景觀格局指數(shù)進(jìn)行計(jì)算可得（表5），佛山市“三生”用地平均斑塊面積（MPS）呈先增后減的特征，由1990年的3.74 km2增加至2000年的3.93 km2，2016年減小為2.34 km2；分維數(shù)（PAFRAC）由1990年的1.561 7下降至2000年的1.561 0，2016年則增加至1.594 9，表明1990—2000年佛山市“三生”用地斑塊集聚度加強(qiáng)、斑塊形狀簡(jiǎn)單化，而2000—2016年顯著表現(xiàn)為平均斑塊面積減小，景觀破碎度增加，斑塊形狀趨于復(fù)雜。從斑塊類型來(lái)看，1990—2016年佛山市生產(chǎn)用地和生態(tài)用地的平均斑塊面積呈持續(xù)減小的趨勢(shì)，分別由17.78 km2和3.05 km2減小至3.38 km2和1.71 km2，生活用地平均斑塊面積不斷擴(kuò)大，由0.60 km2增加至2.16 km2，表明佛山市生產(chǎn)用地和生態(tài)用地不斷被支離和占用，破碎化加劇，而生活用地不斷蔓延擴(kuò)張。

表5 佛山市“三生”用地景觀格局指數(shù)變化Table 5 Temporal changes of the landscape pattern indices for production-living-ecological land in Foshan City

1990—2016年佛山市“三生”用地景觀分離度指數(shù)（SPLIT）由3.384 9增加至8.259 5，景觀類型的空間分布愈加分離，景觀空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與不穩(wěn)定性增強(qiáng)。香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）和香農(nóng)均勻度指數(shù)（SHEI）均呈持續(xù)上升趨勢(shì)，分別由0.860 3和0.783 1擴(kuò)大至1.083 4和0.986 1，表明隨著人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度的加大，佛山市“三生”用地景觀異質(zhì)性增強(qiáng)，主要景觀優(yōu)勢(shì)度減弱，“三生”用地景觀類型呈均衡化發(fā)展趨勢(shì)。

3.4 佛山市“三生”用地演變的驅(qū)動(dòng)因素分析

土地利用是人地關(guān)系的具體表現(xiàn)，是自然和人文因子綜合作用的結(jié)果[10]。人類活動(dòng)是影響城市土地利用景觀格局變化的主要因素，隨著城市空間不斷擴(kuò)張，越來(lái)越多的自然景觀轉(zhuǎn)為人為景觀[21]。

3.4.1 自然因素分析 佛山市境內(nèi)多為地勢(shì)平坦的沖積平原，兼有丘陵殘丘、臺(tái)地和山地，土壤類型主要有水稻土、赤紅壤和潮土。為了探討自然因子對(duì)“三生”用地演變和分布特征的影響，根據(jù)佛山市地形特點(diǎn)，將坡度級(jí)分為微坡（≤8°）、緩坡（8°～15°）和陡坡（＞15°），高程等級(jí)劃分為平壩（≤50 m）、低山（50～300 m）、中山（＞300 m），將佛山市“三生”用地類型與自然因子進(jìn)行空間疊加，統(tǒng)計(jì)出各自然條件下“三生”用地的面積占比（圖3）。

研究期內(nèi)，佛山市生產(chǎn)、生活用地主要分布于微坡、平壩和水稻土地區(qū)，面積占比分別大于 84.45%、83.34%、61.72% 和 83.13%、86.86%、75.49%，而面積占比變化均小于4.68%，說(shuō)明地形和土壤條件對(duì)佛山市生產(chǎn)、生活用地演變和分布的限制性作用較強(qiáng)。微坡和平壩地區(qū)海拔較低、地勢(shì)平坦，適宜人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)，水稻土地區(qū)土壤肥沃，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力大，便于村落的形成與集聚。生態(tài)用地主要分布于低山和赤紅壤地區(qū)，研究期內(nèi)面積占比分別大于67.49%和52.13%，緩坡和陡坡地區(qū)生態(tài)用地的面積占比明顯高于生產(chǎn)、生活用地，主要由于地勢(shì)較高、坡度較陡的地區(qū)不利于人類居住和工農(nóng)業(yè)發(fā)展，赤紅壤有機(jī)質(zhì)含量低，礦質(zhì)養(yǎng)分貧乏，用作生態(tài)用地的適宜性較強(qiáng)。研究期內(nèi)生態(tài)用地面積占比變化較大，特別是高程和土壤條件下的占比變化，分別達(dá)到7.61%和8.56%，表明高程和土壤條件對(duì)佛山市生態(tài)用地演變和分布的影響較弱。

3.4.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素分析 根據(jù)指標(biāo)選取的科學(xué)性、相關(guān)性和可獲取性原則，參考土地利用與景觀格局變化研究中對(duì)驅(qū)動(dòng)因子的選取[22-23]，結(jié)合佛山市“三生”用地演變的特點(diǎn)，分別從經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、交通運(yùn)輸、居民生活、人口和生態(tài)環(huán)境方面選取驅(qū)動(dòng)因子，由于1990—2016年的研究時(shí)段較長(zhǎng)，故以 1990、1993、1995、1998、2000、2003、2005、2008、2010、2013和2016年為代表年份。經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)選取了GDP（X1）、人均 GDP（X2）、社會(huì)固定資產(chǎn)投資（X3）、工業(yè)總產(chǎn)值（X4）、第三產(chǎn)業(yè)增加值（X5），產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)包括第一產(chǎn)業(yè)比重（X6）、第二產(chǎn)業(yè)比重（X7）和第三產(chǎn)業(yè)比重（X8），交通運(yùn)輸指標(biāo)選取了客運(yùn)量（X9）和貨運(yùn)量（X10），居民生活指標(biāo)選取了全部職工年人均工資（X11）和社會(huì)消費(fèi)品零售總額（X12），人口指標(biāo)選取了常住人口總數(shù)（X13）、社會(huì)從業(yè)人員數(shù)（X14）和普通高等學(xué)校在校學(xué)生數(shù)（X15），生態(tài)環(huán)境指標(biāo)選取了園林綠地面積（X16）和建成區(qū)綠化覆蓋率（X17），共選取了17個(gè)影響因子。

圖3 坡度、高程和土壤條件下佛山市“三生”用地的面積占比Fig. 3 The area proportion of production-living-ecological land in Foshan City under slope, elevation and soil conditions

以相關(guān)系數(shù)矩陣為出發(fā)點(diǎn)，利用SPSS 22.0進(jìn)行主成分分析，根據(jù)特征根大于1提取了兩個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為93.14%，大于85%的閾值要求，其中主成分1的貢獻(xiàn)率是83.36%，主成分2的貢獻(xiàn)率為9.78%（表6）。主成分1中，除了三大產(chǎn)業(yè)比重和園林綠地面積外，其余13個(gè)指標(biāo)的相關(guān)性均在0.9以上，其中人均GDP、GDP、第三產(chǎn)業(yè)增加值、工業(yè)總產(chǎn)值和社會(huì)固定資產(chǎn)投資等經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素相關(guān)性較大，其次是全部職工年人均工資、社會(huì)消費(fèi)品零售總額、社會(huì)從業(yè)人員數(shù)、常住人口總數(shù)和貨運(yùn)量等居民生活、人口以及交通運(yùn)輸因素。主成分2主要與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的第二產(chǎn)業(yè)比重、第三產(chǎn)業(yè)比重兩個(gè)指標(biāo)相關(guān)（表7）。

1）經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。1990—2016年，佛山市GDP由126億元增長(zhǎng)到8 630億元，經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，特別是工業(yè)發(fā)展迅猛，工業(yè)總產(chǎn)值由234億元增長(zhǎng)到21 187億元，佛山市逐漸形成了以制造業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)體系，工業(yè)的快速發(fā)展依賴于土地資源的大量投入，為適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，佛山市土地利用結(jié)構(gòu)和空間布局發(fā)生顯著變化。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方面，佛山市第一產(chǎn)業(yè)比重由1990年的15.51%下降至2016年的1.70%，第二、三產(chǎn)業(yè)比重由84.49%上升至98.30%，引起佛山市土地資源在產(chǎn)業(yè)上的重新分配，城鎮(zhèn)用地、工交建設(shè)用地快速擴(kuò)張，農(nóng)用地不斷被占用，導(dǎo)致區(qū)域土地功能的轉(zhuǎn)變，佛山市“三生”用地演變表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向生活用地和工礦生產(chǎn)用地的大量轉(zhuǎn)移。

表6 驅(qū)動(dòng)因素特征根及累積方差貢獻(xiàn)率Table 6 Driving factor characteristic root and cumulative variance contribution rate

2）居民生活與人口因素。1990—2016年，佛山市社會(huì)消費(fèi)品零售總額由63億元增長(zhǎng)至3 018億元，居民生活水平快速提升，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到加強(qiáng)，社會(huì)便利程度不斷提高，促進(jìn)了城鎮(zhèn)用地的快速擴(kuò)張。人口作為一個(gè)獨(dú)特的因素，其數(shù)量增長(zhǎng)、分布、結(jié)構(gòu)、素質(zhì)以及遷移均影響土地利用的變化[24]。20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著大批外來(lái)務(wù)工人員的涌入，佛山市人口總數(shù)由1990年的279.40萬(wàn)人增加到2016年的746.27萬(wàn)人，常住人口增加了466.87萬(wàn)，快速增加的人口產(chǎn)生巨大的住房和消費(fèi)等需求，導(dǎo)致生活用地的不斷建設(shè)和擴(kuò)張而占用大量的其他土地，如耕地、林地和草地等。

表7 驅(qū)動(dòng)因子載荷矩陣Table 7 Drive factor loading matrix

3）交通運(yùn)輸因素。交通干線是區(qū)域產(chǎn)業(yè)集聚和擴(kuò)散的重要支撐，相關(guān)交通線路的建設(shè)一般都會(huì)帶來(lái)交通沿線建設(shè)用地的擴(kuò)張和土地利用景觀的變化。據(jù)《佛山市交通發(fā)展年度報(bào)告》，至2016年底，全市機(jī)動(dòng)車擁有總量255萬(wàn)輛，小汽車千人擁有率243輛，超過(guò)北上廣深等一線城市。佛山市作為廣東省重要的制造業(yè)基地和人口大市，貨運(yùn)量和客運(yùn)量巨大，隨著軌道交通、高速公路以及城鄉(xiāng)公路的快速建設(shè)，佛山市交通設(shè)施建設(shè)不斷加強(qiáng)，條帶狀交通用地的快速擴(kuò)張對(duì)“三生”用地景觀造成切割作用，自然生態(tài)景觀在很大程度上被人工景觀支離。

為了進(jìn)一步探尋影響和驅(qū)動(dòng)佛山市生產(chǎn)用地（y1）、生活用地（y2）和生態(tài)用地（y3）演變的主要因素，在主成分分析方法的基礎(chǔ)上將佛山市“三生”用地面積與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子進(jìn)行多元逐步回歸分析，目的是剔除對(duì)因變量無(wú)顯著影響以及引起多重共線性的自變量，從而保留最重要的解釋變量?；貧w方程如下：

方程中判定系數(shù)R2均大于0.9，擬合效果較好。逐步回歸分析結(jié)果表明，生產(chǎn)用地演變的主要驅(qū)動(dòng)因子為貨運(yùn)量（交通運(yùn)輸）與人均GDP（經(jīng)濟(jì)發(fā)展），生活用地演變的主要驅(qū)動(dòng)因子包括社會(huì)消費(fèi)品零售總額（居民生活）與人均GDP（經(jīng)濟(jì)發(fā)展），而生態(tài)用地演變主要與常住人口總數(shù)（人口）、工業(yè)總產(chǎn)值（經(jīng)濟(jì)發(fā)展）相關(guān)。

4 結(jié)論

“三生”用地演變是土地利用系統(tǒng)復(fù)雜的耦合轉(zhuǎn)型過(guò)程，對(duì)“三生”用地的時(shí)空演變特征、景觀格局變化及驅(qū)動(dòng)因素的分析，能夠反映出研究區(qū)生產(chǎn)、生活和生態(tài)功能空間的演變規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)力。結(jié)果表明：

1）1990—2016年，佛山市“三生”用地發(fā)生變化面積為1 426.53 km2，占土地總面積的37.56%。生活用地持續(xù)增加，生產(chǎn)用地顯著減少，生態(tài)用地相對(duì)保持穩(wěn)定。生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)出面積最多，主要轉(zhuǎn)化為生活用地，轉(zhuǎn)入以生態(tài)用地為主，生活用地和生態(tài)用地的轉(zhuǎn)出和轉(zhuǎn)入均以生產(chǎn)用地為主。

2）佛山市生產(chǎn)用地的鎮(zhèn)域分布最為均勻，生活用地、生態(tài)用地的分布差異較大。1990—2016年，生產(chǎn)用地增加、生活用地減少、生態(tài)用地增加與減少的全局Moran's I指數(shù)分別為0.212 1、0.144 0、0.401 5和0.260 3，空間分布正相關(guān)性顯著，呈現(xiàn)出相鄰鎮(zhèn)街的集中分布，而生產(chǎn)用地減少、生活用地增加的鎮(zhèn)域集聚效果不明顯。

3）1990—2016年，佛山市“三生”用地景觀分離度指數(shù)、香農(nóng)多樣性和香農(nóng)均勻度指數(shù)分別由3.384 9、0.860 3和0.783 1增加至8.259 5、1.083 4和0.986 1，景觀異質(zhì)性增強(qiáng)，景觀類型的空間分布愈加分離，空間結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜。從斑塊類型來(lái)看，佛山市生產(chǎn)用地、生態(tài)用地不斷被支離和占用，破碎化加劇，而生活用地不斷蔓延擴(kuò)張。

4）研究期內(nèi)，不同的坡度、高程和土壤條件下佛山市生產(chǎn)、生活用地面積占比變化均小于4.68%，而生態(tài)用地的占比變化較大，高程和土壤條件下的占比變化分別達(dá)到7.61%和8.56%，表明地形和土壤條件對(duì)佛山市生產(chǎn)、生活用地的演變和分布限制性作用較強(qiáng)，而對(duì)生態(tài)用地影響較弱。經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、居民生活、人口和交通運(yùn)輸是導(dǎo)致佛山市“三生”用地演變的主要社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。