韋江偉, 趙銳鋒, 李玲慧, 賈志斌

(西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 蘭州 730070)

由于人口和經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，我國(guó)城鎮(zhèn)化與工業(yè)化進(jìn)程不斷加快[1]。為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地資源的需求，大量的生態(tài)用地及農(nóng)業(yè)用地被侵占，從而造成區(qū)域景觀格局的改變[2-3]。為協(xié)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)間的關(guān)系，黨的十九屆四中全會(huì)明確提出要堅(jiān)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，生態(tài)保護(hù)受到國(guó)家高度重視[4]。隨著我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程的加快，以三生視角出發(fā)探究區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的研究成為眾多學(xué)者所關(guān)注的熱點(diǎn)[5-7]。

土地利用變化研究能夠有效揭示區(qū)域土地資源的分配狀況，對(duì)于制定合理的發(fā)展策略具有重要作用，為此眾多的研究者將焦點(diǎn)聚集于三生用地的動(dòng)態(tài)變化[8-10]。由于不同的研究者所選取的視角及尺度不同[6,11]，因此目前尚未形成統(tǒng)一的三生用地的劃分標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)“三生空間”相關(guān)理論的研究是對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)三生空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與重構(gòu)[12]。眾多研究表明景觀格局指數(shù)對(duì)于刻畫景觀空間結(jié)構(gòu)的特征具有較高的敏感性，能夠有效捕捉由于自然和人為作用而導(dǎo)致的變化，因此被廣泛用于景觀格局變化分析[13-15]?？臻g沖突研究能夠有效揭示不同用地類型在區(qū)域景觀上的空間關(guān)系，測(cè)度三生用地在區(qū)域內(nèi)的空間沖突水平對(duì)于協(xié)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)間的關(guān)系具有重要的意義[16-19]。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于空間沖突的研究主要集中于影響因素分析、演化過(guò)程的揭示、潛在沖突的識(shí)別與等級(jí)測(cè)度及協(xié)調(diào)治理等方面[20-22]，學(xué)者們?cè)诓煌臅r(shí)空尺度上對(duì)空間沖突問(wèn)題進(jìn)行研究?？偟膩?lái)看，不同區(qū)域由于自然環(huán)境條件與發(fā)展背景存在差異，使得空間沖突產(chǎn)生與發(fā)展的規(guī)律并不一致。空間沖突的產(chǎn)生受社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等多方面因素影響，其表現(xiàn)形式也復(fù)雜多樣[22]，識(shí)別和預(yù)測(cè)空間沖突及判斷土地利用變化趨勢(shì)對(duì)于協(xié)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)間的關(guān)系具有重要意義。

干旱區(qū)由于獨(dú)特的自然環(huán)境條件使得生態(tài)環(huán)境的保護(hù)顯得尤為重要，在人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度不斷加劇的背景下，生態(tài)脆弱性逐漸增強(qiáng)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)間的矛盾日益突出。黑河中游地區(qū)是我國(guó)西北干旱區(qū)生物多樣性保護(hù)的重要基地，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，黑河中游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境受到了嚴(yán)峻的威脅，眾多關(guān)于黑河中游地區(qū)生態(tài)保護(hù)的研究相繼開展[23-25]。如何協(xié)調(diào)生產(chǎn)、生活空間發(fā)展與生態(tài)空間保護(hù)三者的關(guān)系，合理利用有限的水、土資源成為黑河中游地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。

1 研究區(qū)概況

黑河中游地區(qū)位于中國(guó)西北內(nèi)陸干旱區(qū)，南鄰祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，北接巴丹吉林沙漠，處于河西走廊的“蜂腰”地帶(38°29′—39°59′N，98°57′—100°52′E)。行政區(qū)劃上隸屬于張掖市甘州區(qū)、臨澤縣和高臺(tái)縣。氣候?yàn)榈湫蜏貛Т箨懶詺夂颍募狙谉?，冬季寒冷干燥，年平均氣?～8℃，年均降水量104～328 mm。由于地處祁連山脈與巴丹吉林沙漠的過(guò)渡地帶，生態(tài)環(huán)境較為脆弱，土地荒漠化與鹽堿化嚴(yán)重，水資源空間分布不均，人地矛盾突出，是土地利用變化的敏感地區(qū)[26]。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本研究所用1975年、1987年、1992年、2001年、2010年和2016年6期土地利用與土地覆被矢量數(shù)據(jù)來(lái)源于黑河中游濕地的項(xiàng)目研究，課題組在獲取各期30 m分辨率TM/ETM遙感影像的基礎(chǔ)上利用ERDAS Imagine 9.2軟件對(duì)遙感影像進(jìn)行波段選擇、圖像校正、圖像拼接、圖像增強(qiáng)和圖像裁剪等處理，然后對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯[23]。本文在土地利用/土地覆被數(shù)據(jù)二級(jí)分類的基礎(chǔ)上將黑河中游地區(qū)土地利用類別劃分為耕地、草地、林地、濕地、居民工礦用地和未利用地6種類型。結(jié)合GPS野外驗(yàn)證點(diǎn)與Google earth驗(yàn)證點(diǎn)對(duì)解譯數(shù)據(jù)進(jìn)行精度檢驗(yàn)，結(jié)果表明數(shù)據(jù)分類精度較好，能夠滿足研究需要[26]。

2.2 研究方法

2.2.1 三生用地的劃分 本文參考相關(guān)研究將黑河中游土地利用類別按照主次功能劃分生活生產(chǎn)用地、生產(chǎn)生態(tài)用地、生態(tài)生產(chǎn)用地和生態(tài)用地4種類型[11]，具體的劃分見(jiàn)表1。

表1 黑河中游地區(qū)三生用地的分類及含義

由于林地、草地與濕地等土地類型不僅具有調(diào)節(jié)氣候，涵養(yǎng)水分，維持生物多樣性的生態(tài)功能，而且還可以通過(guò)光合作用產(chǎn)生能夠被人類直接獲取的木材、食料及藥物等具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的原材料，因此在本文中將其劃分為了生態(tài)生產(chǎn)用地。參考張紅旗[11]、鄒利林[7]等對(duì)未利用地劃分，將戈壁、裸地、沙地等未利用地劃分為生態(tài)用地。

2.2.2 景觀格局分析 本文選取了斑塊數(shù)量(NP)、斑塊密度(PD)、邊緣密度(ED)、平均斑塊面積(AREA_MN)、面積加權(quán)的平均分形維數(shù)(FRAC_AM)與平均形狀指數(shù)(SHAPE_MN)6個(gè)景觀格局指數(shù)在景觀及類別水平上對(duì)研究區(qū)不同時(shí)期的景觀格局變化進(jìn)行分析。具體的指數(shù)計(jì)算方法及生態(tài)學(xué)意義參考軟件說(shuō)明。

2.2.3 空間沖突測(cè)度模型的構(gòu)建及計(jì)算 本文參考相關(guān)研究從景觀生態(tài)學(xué)角度出發(fā)，依據(jù)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)模型構(gòu)建空間沖突評(píng)價(jià)模型以量化黑河中游地區(qū)空間沖突的嚴(yán)重程度[8]。其表達(dá)式為：

SCI=CI+FI-SI

(1)

式中：SCI為空間沖突綜合指數(shù)；CI，F(xiàn)I，SI分別為空間復(fù)雜性指數(shù)、空間脆弱性指數(shù)以及空間穩(wěn)定性指數(shù)。參考周德等[22]的研究采用等權(quán)重方法來(lái)計(jì)算空間沖突綜合指數(shù)。

空間復(fù)雜性指數(shù)(CI)：本文參考前人研究選取面積加權(quán)的分形指數(shù)度量空間復(fù)雜性[8]。其公式如下所示：

(2)

式中：Pij為第i類用地類型第j個(gè)斑塊的周長(zhǎng)；aij為第i類用地類型第j個(gè)斑塊面積；A為空間評(píng)價(jià)單元的面積。

空間脆弱性指數(shù)(FI)：本文參考相關(guān)研究[8]，結(jié)合劃分的4種用地類型在1975—2016年期間面積的動(dòng)態(tài)變化狀況對(duì)脆弱度進(jìn)行賦值。雖然生活生產(chǎn)用地在研究期間內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化較高，但主要為轉(zhuǎn)入過(guò)程，因此可判別其空間脆弱性水平較低。生態(tài)用地主要包括裸地、戈壁和荒漠等未利用地，隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)土地資源需求的增加，臨近城鎮(zhèn)地區(qū)的生態(tài)用地易于被轉(zhuǎn)換為其他用地類型，因此判別其空間脆弱度最高。最后得出4種用地類型的空間脆弱度由弱到強(qiáng)依次為生活生產(chǎn)用地—1，生產(chǎn)生態(tài)用地—2，生態(tài)生產(chǎn)用地—3和生態(tài)用地—4。空間脆弱性指數(shù)的計(jì)算公式如下：

(3)

式中：n為三生用地類型總數(shù)；Fi為不同用地類型的空間脆弱度；ai為空間評(píng)價(jià)單元內(nèi)i類用地的面積；A為空間評(píng)價(jià)單元的面積。

空間穩(wěn)定性指數(shù)(SI)：選取景觀生態(tài)指標(biāo)中的景觀破碎度作為度量空間穩(wěn)定性的指數(shù)以度量空間受外界干擾而做出的響應(yīng)[8]。破碎度是度量景觀破碎化程度的指標(biāo)，一般用斑塊密度(PD)表示(其中PD=n/A，A為總面積；n為斑塊數(shù)量)。PD值越大表明空間破碎化程度越高，對(duì)應(yīng)區(qū)域空間穩(wěn)定性越弱。穩(wěn)定性指數(shù)的計(jì)算公式如下：

(4)

式中：PD為空間評(píng)價(jià)單元內(nèi)的斑塊密度指數(shù)；PDmax和PDmin分別為空間評(píng)價(jià)單元內(nèi)斑塊密度指數(shù)的最大值與最小值。

本文利用Fragstats 4.2軟件的移動(dòng)窗口法對(duì)研究區(qū)三生用地空間沖突水平進(jìn)行測(cè)度，采用正方形網(wǎng)格作為空間評(píng)價(jià)單元?？紤]到研究尺度對(duì)景觀格局指數(shù)的影響，本文參照相關(guān)研究選擇1 km×1 km窗口對(duì)研究區(qū)進(jìn)行空間沖突測(cè)度[8]。其中，將研究區(qū)邊界未布滿整個(gè)單元面積的計(jì)算結(jié)果舍棄，僅分析布滿整個(gè)評(píng)價(jià)單元面積的網(wǎng)格。將空間復(fù)雜性、空間脆弱性和空間穩(wěn)定性指數(shù)計(jì)算結(jié)果分別標(biāo)準(zhǔn)化到0～1，代入到公式(1)中計(jì)算空間沖突測(cè)度綜合指數(shù)，最后將空間沖突指數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化到0～1，采用等間距法將沖突等級(jí)劃分為弱空間沖突[0，0.2)、較弱空間沖突[0.2，0.4)、中等空間沖突[0.4，0.6)、較強(qiáng)空間沖突[0.6，0.8)、強(qiáng)空間沖突[0.8，1.0]5種類型[8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 黑河中游地區(qū)三生用地時(shí)空變化

從三生用地的數(shù)量結(jié)構(gòu)來(lái)看(表2)，黑河中游地區(qū)三生用地組成主要以生態(tài)用地為主，約占總面積的60%，生態(tài)生產(chǎn)用地與生產(chǎn)生態(tài)用地大約各占研究區(qū)總面積的20%，最少的為生活生產(chǎn)用地，約占2%左右。從4種用地類型的變化趨勢(shì)來(lái)看，黑河中游地區(qū)生態(tài)生產(chǎn)用地的面積連續(xù)下降，生態(tài)用地的面積先增加后減小，生活生產(chǎn)用地與生產(chǎn)生態(tài)用地的面積連續(xù)增加。

表2 1975-2016年期間黑河中游地區(qū)三生用地的面積及占比

本文使用轉(zhuǎn)移矩陣模型對(duì)三生用地的時(shí)空變化進(jìn)行分析(表3)，研究結(jié)果表明在1975—1987年期間生態(tài)生產(chǎn)用地發(fā)生了大量的損失，由于農(nóng)業(yè)用地的擴(kuò)張以及荒漠化過(guò)程的加劇，林地、濕地與草地等具有較高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的土地類型被侵占從而造成區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的降低[23]。在1987—1992年期間生態(tài)生產(chǎn)用地年均損失速率有所下降，生活生產(chǎn)用地的增加速率上升，生活生產(chǎn)用地的擴(kuò)張導(dǎo)致生產(chǎn)生態(tài)用地發(fā)生了損失，農(nóng)業(yè)用地的擴(kuò)張是造成生態(tài)生產(chǎn)用地減少的主要原因。在1992—2001年期間，生態(tài)用地的面積由增加轉(zhuǎn)變?yōu)闇p少過(guò)程，生態(tài)生產(chǎn)用地向生態(tài)用地的轉(zhuǎn)化彌補(bǔ)了生產(chǎn)生態(tài)用地對(duì)生態(tài)用地的侵占，使得生態(tài)用地的面積在這一時(shí)期基本保持穩(wěn)定，而生態(tài)生產(chǎn)用地仍以較高速率向生產(chǎn)生態(tài)用地轉(zhuǎn)化。在2001—2010年期間三生用地的轉(zhuǎn)換對(duì)象發(fā)生了改變，轉(zhuǎn)出源由生態(tài)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)用地，生態(tài)用地向生態(tài)生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)化彌補(bǔ)了生態(tài)生產(chǎn)用地向生產(chǎn)生態(tài)用地和生活生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)化而引起的缺失，使得生態(tài)生產(chǎn)用地的面積在這一時(shí)期呈現(xiàn)出與以往不同的上升趨勢(shì)，并且在這一時(shí)期生態(tài)用地向生產(chǎn)生態(tài)用地與生活生產(chǎn)用地發(fā)生了大量的轉(zhuǎn)化。在2010—2016年期間生態(tài)用地與生態(tài)生產(chǎn)用地都發(fā)生了大量的損失，生產(chǎn)生態(tài)用地與生活生產(chǎn)用地面積的增長(zhǎng)速率達(dá)到最高。

表3 不同時(shí)段內(nèi)黑河中游地區(qū)三生用地的轉(zhuǎn)移矩陣及變化狀況 103 hm2

在整個(gè)研究期內(nèi)生活生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)換對(duì)象主要為生產(chǎn)生態(tài)用地，位于城鎮(zhèn)及居民點(diǎn)附近的生態(tài)用地及生態(tài)生產(chǎn)用地受到城鎮(zhèn)擴(kuò)張的影響發(fā)生了大量的轉(zhuǎn)化，部分遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的區(qū)域由于特色產(chǎn)業(yè)及工業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致其向生活生產(chǎn)用地發(fā)生了轉(zhuǎn)化，生活生產(chǎn)用地的增加面積主要來(lái)源于生產(chǎn)生態(tài)用地(附圖4)。人口的快速增長(zhǎng)使得區(qū)域?qū)Ω刭Y源的需求增加，農(nóng)業(yè)用地向邊緣區(qū)域的擴(kuò)張導(dǎo)致生態(tài)用地與生態(tài)生產(chǎn)用地的面積減少，生產(chǎn)生態(tài)用地在1975—2001年期間轉(zhuǎn)入源主要為生態(tài)生產(chǎn)用地，即以生態(tài)功能為主林地、草地和濕地等，而在2001—2016年期間生產(chǎn)生態(tài)用地的轉(zhuǎn)入源主要包括生態(tài)用地和生態(tài)生產(chǎn)用地，并且生態(tài)用地的轉(zhuǎn)化比例要高于生態(tài)生產(chǎn)用地。在整個(gè)研究期內(nèi)生產(chǎn)生態(tài)用地向生態(tài)用地的轉(zhuǎn)化水平基本保持穩(wěn)定且數(shù)量較少，棄耕后的農(nóng)業(yè)用地由于缺乏人工管理而導(dǎo)致其轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)用地；受人類活動(dòng)干擾程度的加劇以及自然環(huán)境因素改變的影響使得部分植被良好的自然區(qū)域的凈初級(jí)生產(chǎn)力下降，最終導(dǎo)致生態(tài)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)用地。此外，荒漠化過(guò)程也是導(dǎo)致生態(tài)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)用地的主要原因之一。在1975—2001年期間黑河中游地區(qū)空間轉(zhuǎn)出源主要為生態(tài)生產(chǎn)用地，在2001—2016年期間生態(tài)用地的轉(zhuǎn)出面積增加，逐漸成為主要的轉(zhuǎn)出對(duì)象，造成這一結(jié)果的原因可能是21世紀(jì)初期黑河中游地區(qū)環(huán)境保護(hù)力度的增加。自改革開放以來(lái)，黑河中游地區(qū)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)水平迅速發(fā)展，區(qū)域?qū)ιa(chǎn)空間及生活空間的需求加劇，而林地、濕地和草地等生態(tài)用地在這一時(shí)期被納入生態(tài)保護(hù)對(duì)象，因此使得生活和生產(chǎn)空間的侵占對(duì)象由生態(tài)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)變?yōu)槁愕?、沙地等間接為人類提供生態(tài)服務(wù)的生態(tài)用地。

3.2 黑河中游地區(qū)三生用地景觀格局變化

從類別水平的景觀格局指數(shù)的變化狀況來(lái)看，不同用地類型的景觀格局變化并不一致(圖1)。從斑塊數(shù)量、斑塊密度和平均斑塊面積指數(shù)的變化情況來(lái)看4種用地類型都呈破碎化趨勢(shì)發(fā)展。生態(tài)用地、生產(chǎn)生態(tài)用地及生態(tài)生產(chǎn)用地的分形維數(shù)與平均形狀指數(shù)與生態(tài)生產(chǎn)用地的邊緣密度指數(shù)在整個(gè)研究期內(nèi)整體呈下降趨勢(shì)，這些變化趨勢(shì)的結(jié)果表明生態(tài)用地、生產(chǎn)生態(tài)用地與生態(tài)生產(chǎn)用地等在相互轉(zhuǎn)換的過(guò)程中空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜性有所減弱。

圖1 不同用地類型的景觀格局指數(shù)變化

表4為各個(gè)時(shí)期黑河中游地區(qū)景觀水平上三生用地的景觀格局指數(shù)變化狀況，通過(guò)觀察分析可知斑塊數(shù)量、斑塊密度、邊緣密度和分形維數(shù)總體上呈上升趨勢(shì)，平均斑塊面積指數(shù)表現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)。從景觀水平的景觀格局指數(shù)變化情況來(lái)看，除平均形狀指數(shù)外，其余景觀格局指數(shù)的變化規(guī)律表明黑河中游地區(qū)三生用地的景觀格局正處于連續(xù)的破碎化過(guò)程之中。

表4 不同時(shí)期景觀水平上黑河中游地區(qū)三生用地的景觀格局指數(shù)

3.3 黑河中游地區(qū)三生用地空間沖突分布及變化特征

從空間沖突分布的區(qū)域特征來(lái)看，強(qiáng)空間沖突主要分布于生活生產(chǎn)用地、生產(chǎn)生態(tài)用地、生態(tài)生產(chǎn)用地與生態(tài)用地的交界地帶(附圖5)，由于生態(tài)用地同其他用地類型相比較為脆弱，空間復(fù)雜性的增強(qiáng)使得脆弱度較高的生態(tài)用地易于被其他用地類型所侵占；弱空間沖突主要出現(xiàn)在生活生產(chǎn)用地及生產(chǎn)生態(tài)用地的中心地帶，由于生活生產(chǎn)用地與生產(chǎn)生態(tài)用地本身具有較低的脆弱性，且位于中心地帶的區(qū)域空間復(fù)雜性較低，所受的外部壓力較小，因此空間沖突綜合指數(shù)的值最低；較大斑塊面積的生態(tài)用地由于其較高的脆弱度和低的空間復(fù)雜性使其位于中等空間沖突水平區(qū)域；較弱的空間沖突區(qū)主要分布于脆弱性相差不大、空間復(fù)雜性程度不高的不同用地類型的邊界區(qū)；較強(qiáng)空間沖突多分布于景觀空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間脆弱性高及破碎化程度較高的區(qū)域。

本文分析了不同等級(jí)的空間沖突在4種用地類型上的分布及變化特征，結(jié)果表明空間沖突在不同用地類型內(nèi)的分布特征與變化規(guī)律存在差異。從空間沖突在不同用地類型上的分布特征來(lái)看(表5)，弱空間沖突主要出現(xiàn)在生產(chǎn)生態(tài)用地，其在生活生產(chǎn)用地有少量的分布；較弱空間沖突在4種用地類型上均有分布，其中主要出現(xiàn)在生態(tài)生產(chǎn)用地和生產(chǎn)生態(tài)用地，隨著時(shí)間的改變較弱空間沖突在這兩種用地類型上分布的比例逐漸改變，生態(tài)生產(chǎn)用地逐漸降低，生產(chǎn)生態(tài)用地逐漸升高；中等空間沖突主要出現(xiàn)在生態(tài)用地，在1975—2016年期間中等空間沖突在各用地類型上分布的比例變化較小，呈基本穩(wěn)定狀態(tài)；較強(qiáng)空間沖突與強(qiáng)空間沖突主要出現(xiàn)在生態(tài)用地及生態(tài)生產(chǎn)用地。

表5 黑河中游地區(qū)各等級(jí)空間沖突在不同用地類型上的分布 %

本文采用空間沖突評(píng)價(jià)模型對(duì)黑河中游地區(qū)三生用地的空間沖突水平進(jìn)行了測(cè)度，研究結(jié)果表明在研究期間黑河中游地區(qū)空間沖突水平整體呈下降趨勢(shì)(圖2)，強(qiáng)空間沖突數(shù)量較少且基本保持穩(wěn)定，較強(qiáng)空間沖突與中等空間沖突數(shù)量呈下降趨勢(shì)，較弱空間沖突與弱空間沖突數(shù)量總體呈上升趨勢(shì)(表6)。在1992—2001年期間空間沖突由之前的遞增轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著的下降趨勢(shì)，不同的區(qū)域空間沖突變化的規(guī)律存在差異。甘州區(qū)在1975—2016年期間空間沖突水平呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，高臺(tái)縣與臨澤縣在經(jīng)歷1992—2001年的顯著降低過(guò)程之后又轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙厔?shì)。

圖2 黑河中游地區(qū)空間沖突綜合指數(shù)變化狀況

表6 不同時(shí)期黑河中游地區(qū)不同等級(jí)空間沖突占比 %

4 討 論

4.1 黑河中游地區(qū)三生用地變化分析

與濕潤(rùn)地區(qū)不同的是干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境不僅受社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脅迫，而且土地的荒漠化、鹽漬化等過(guò)程也會(huì)導(dǎo)致生境質(zhì)量降低，從而造成生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的衰弱，因此在探究干旱區(qū)三生用地的空間沖突時(shí)將荒漠化過(guò)程考慮在內(nèi)是必要的。為此，本文基于張紅旗等提出的三生用地劃分體系探究了人類活動(dòng)與自然因素等共同作用導(dǎo)致黑河中游地區(qū)三生用地的演變特征。研究結(jié)果表明，在1975—2016年期間城鎮(zhèn)用地與農(nóng)業(yè)用地?cái)U(kuò)張導(dǎo)致生態(tài)生產(chǎn)用地被侵占而表現(xiàn)出面積減小的趨勢(shì)，這一結(jié)果與王福紅等[23]在黑河中游地區(qū)的研究結(jié)果相同，草地、濕地與林地等向生活生產(chǎn)用地及生產(chǎn)生態(tài)生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)化造成區(qū)域生態(tài)質(zhì)量降低。生態(tài)用地在整個(gè)時(shí)期內(nèi)呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，生態(tài)用地的增加主要與荒漠化過(guò)程的加劇與生境質(zhì)量的降低有關(guān)，農(nóng)業(yè)用地與城鎮(zhèn)邊界的擴(kuò)張是導(dǎo)致臨近城鎮(zhèn)及農(nóng)田的生態(tài)用地減少的主要原因(附圖4)。在2001—2010年期間生態(tài)用地的面積迅速減少，生態(tài)用地向生態(tài)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)化了近2萬(wàn)hm2，造成這一結(jié)果的原因主要與保護(hù)區(qū)的建立以及生態(tài)調(diào)水政策的實(shí)施有關(guān)，保護(hù)區(qū)的建立使得城鎮(zhèn)與農(nóng)業(yè)用地的侵占對(duì)象由生態(tài)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)換為生態(tài)用地，生態(tài)調(diào)水的實(shí)施導(dǎo)致部分區(qū)域的水資源含量增加，臨近河道及農(nóng)田的生態(tài)用地生態(tài)質(zhì)量提升從而造成部分區(qū)域土地覆被的變化。已有許多研究對(duì)黑河中游地區(qū)土地利用變化與景觀格局改變的影響因素進(jìn)行了分析，研究結(jié)果表明人口增加與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是導(dǎo)致土地利用變化和景觀格局改變的重要因素[25-26]。因此本文未對(duì)三生用地及三生用地景觀格局變化的驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行定量分析，而是通過(guò)建立空間沖突測(cè)度模型探究了不同用地類型在景觀上的空間沖突水平。

4.2 黑河中游地區(qū)空間沖突變化分析

從空間沖突的分布特征來(lái)看，甘州區(qū)空間沖突水平要顯著高于臨澤縣與高臺(tái)縣，其中高臺(tái)縣空間沖突水平最低(圖2)，這一結(jié)果表明空間沖突的產(chǎn)生與發(fā)展受社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響，城鎮(zhèn)化率較快的區(qū)域具有更高的空間沖突水平。土地的多功能性是土地利用沖突產(chǎn)生的客觀原因，通過(guò)對(duì)土地進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)可以達(dá)到識(shí)別潛在空間沖突的目的。Jiang等[24]使用多準(zhǔn)則決策分析方法對(duì)黑河中游地區(qū)潛在的土地利用沖突進(jìn)行了識(shí)別，探討了在水資源條件制約下潛在土地利用沖突的空間分布特征，研究結(jié)果表明建設(shè)用地與耕地產(chǎn)生沖突的可能性最高，快速的城鎮(zhèn)擴(kuò)張與水資源短缺是影響土地利用沖突的主要因素。而本文的研究結(jié)果表明，黑河中游地區(qū)除建設(shè)用地與耕地存在較高的沖突水平外，還存在著生活生產(chǎn)用地—生態(tài)生產(chǎn)用地、生產(chǎn)生態(tài)用地—生態(tài)生產(chǎn)用地的沖突，并且荒漠化過(guò)程使得生態(tài)生產(chǎn)用地與生態(tài)用地也存在著較高的空間沖突水平。生態(tài)用地在4種用地類型中具有最高的空間沖突水平，這一結(jié)果與實(shí)際狀況存在偏差，鄰近居民點(diǎn)與農(nóng)業(yè)用地的生態(tài)用地易于發(fā)生損失而具有較高的空間沖突，但對(duì)于生態(tài)用地作為主要用地類型的干旱區(qū)而言，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)且人為干擾較少的生態(tài)用地并不具有顯著的空間沖突，因此在進(jìn)行空間沖突評(píng)價(jià)時(shí)考慮人類活動(dòng)對(duì)景觀的干擾程度能夠更加有效地揭示干旱區(qū)客觀存在的空間沖突。通過(guò)觀察附圖5可知空間沖突水平較高的區(qū)域主要位于農(nóng)業(yè)用地的邊緣地帶以及生態(tài)用地與生態(tài)生產(chǎn)用地的交界地帶，這一結(jié)果表明黑河中游地區(qū)顯著的空間沖突主要是生態(tài)用地與生態(tài)生產(chǎn)用地的沖突以及生產(chǎn)生態(tài)用地與生態(tài)生產(chǎn)用地的沖突。

4.3 對(duì)策及建議

在1975—2016年期間，由于人類活動(dòng)與自然因素共同影響，黑河中游地區(qū)生態(tài)生產(chǎn)用地與生態(tài)用地發(fā)生了大量的損失。為協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源利用與環(huán)境保護(hù)的沖突關(guān)系，應(yīng)采取措施做好空間沖突預(yù)警工作，維護(hù)黑河中游地區(qū)生態(tài)安全。

(1) 重點(diǎn)保護(hù)林地、濕地、草地等以生態(tài)功能為主、生產(chǎn)功能為輔的生態(tài)生產(chǎn)用地，嚴(yán)格控制建設(shè)用地與農(nóng)業(yè)用地向生態(tài)生產(chǎn)用地的侵占。通過(guò)規(guī)劃手段確定城鎮(zhèn)、村莊合理布局，避免建設(shè)用地與農(nóng)業(yè)用地的無(wú)序擴(kuò)張。

(2) 積極開展生態(tài)修復(fù)工作，在建立自然保護(hù)區(qū)的基礎(chǔ)上提高管理效率，加速綠地建設(shè)。在不侵犯基本農(nóng)田保護(hù)紅線的原則下進(jìn)行退耕還林、還草，提高黑河中游地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

(3) 嚴(yán)防水資源在農(nóng)業(yè)及工業(yè)方面的過(guò)量消耗，進(jìn)行水資源合理布局。為降低荒漠化過(guò)程對(duì)黑河中游地區(qū)帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)，應(yīng)增大生態(tài)用水比例，防治水污染以提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

5 結(jié)論與展望

(1) 從三生用地的數(shù)量結(jié)構(gòu)來(lái)看，黑河中游地區(qū)三生用地組成主要以生態(tài)用地為主，約占總面積的60%，生態(tài)生產(chǎn)用地與生產(chǎn)生態(tài)用地大約各占研究區(qū)總面積的20%，最少的為生活生產(chǎn)用地，約占2%。從4種用地類型的變化趨勢(shì)來(lái)看，黑河中游地區(qū)生態(tài)生產(chǎn)用地的面積連續(xù)下降，生態(tài)用地的面積先增加后減小，生活生產(chǎn)用地與生產(chǎn)生態(tài)用地的面積連續(xù)增加。

(2) 從景觀水平的景觀格局指數(shù)變化情況來(lái)看，黑河中游地區(qū)三生用地的景觀格局正處于連續(xù)破碎化過(guò)程之中；從類別水平來(lái)看，不同用地類型的空間結(jié)構(gòu)變化并不一致。斑塊數(shù)量、斑塊密度和平均斑塊面積指數(shù)的變化情況表明4種用地類型都在朝更破碎化的趨勢(shì)發(fā)展，這與景觀水平上得出的結(jié)果相一致。然而與景觀水平不同的是，生態(tài)用地、生產(chǎn)生態(tài)用地及生態(tài)生產(chǎn)用地的分形維數(shù)與平均形狀指數(shù)與生態(tài)生產(chǎn)用地的邊緣密度指數(shù)在整個(gè)研究期內(nèi)整體呈下降趨勢(shì)，這些指數(shù)變化的結(jié)果表明在相互轉(zhuǎn)換的過(guò)程中生態(tài)用地、生產(chǎn)生態(tài)用地與生態(tài)生產(chǎn)用地的空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜性有所減弱。

(3) 從空間沖突分布的區(qū)域特征來(lái)看，強(qiáng)空間沖突主要分布于生活生產(chǎn)用地、生產(chǎn)生態(tài)用地、生態(tài)生產(chǎn)用地與生態(tài)用地的交界地帶；弱空間沖突主要出現(xiàn)在生活生產(chǎn)用地及生產(chǎn)生態(tài)用地的中心地帶；較大斑塊面積的生態(tài)用地由于其較高的脆弱性和低的空間復(fù)雜性使其位于中等空間沖突水平區(qū)域；較弱的空間沖突區(qū)主要分布于脆弱性相差不大、空間復(fù)雜性程度不高的不同用地類型的邊界區(qū)；較強(qiáng)空間沖突多分布于景觀空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、破碎化程度較高及脆弱性相差較大的區(qū)域。從空間沖突在不同用地類型上的分布來(lái)看，較強(qiáng)空間沖突與強(qiáng)空間沖突主要分布在生態(tài)用地及生態(tài)生產(chǎn)用地，弱空間沖突主要出現(xiàn)在生產(chǎn)生態(tài)用地，其在生活生產(chǎn)用地有少量的分布，中等空間沖突主要出現(xiàn)在生態(tài)用地。其中最為顯著的是生態(tài)用地和生產(chǎn)生態(tài)用地、生態(tài)生產(chǎn)用地的沖突。

(4) 研究表明在黑河中游地區(qū)三生用地空間沖突水平整體呈下降趨勢(shì)，強(qiáng)空間沖突數(shù)量較少且基本保持不變，較強(qiáng)空間沖突與中等空間沖突數(shù)量呈下降趨勢(shì)，較弱空間沖突與弱空間沖突數(shù)量總體呈上升趨勢(shì)?？臻g沖突水平的下降主要與農(nóng)業(yè)用地的擴(kuò)張以及生態(tài)用地、生態(tài)生產(chǎn)用地和生產(chǎn)生態(tài)用地空間復(fù)雜性程度的降低有關(guān)。

雖然本文對(duì)黑河中游地區(qū)空間沖突水平進(jìn)行了評(píng)價(jià)，但未對(duì)空間沖突類型進(jìn)行可視化識(shí)別，僅從不同用地類型的整體變化情況難以準(zhǔn)確分析某一區(qū)域空間沖突的形成及變化機(jī)制，因此對(duì)干旱區(qū)空間沖突類型識(shí)別及形成機(jī)制的探究將會(huì)是未來(lái)空間沖突研究的重點(diǎn)。在研究方法方面，雖然本文與周德[22]、趙旭[8]等都依據(jù)景觀生態(tài)原理對(duì)空間沖突水平進(jìn)行測(cè)度，但不同的是本文未對(duì)研究區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，而是采用景觀格局分析軟件Fragstats 4.2的移動(dòng)窗口法對(duì)研究區(qū)的空間沖突水平進(jìn)行測(cè)度。通過(guò)對(duì)比兩種空間分析方法可以發(fā)現(xiàn)移動(dòng)窗口法能夠更好地體現(xiàn)研究區(qū)空間沖突的實(shí)際狀況[27]，降低了網(wǎng)格法對(duì)研究區(qū)分割而導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)誤差的可能性。本文所采用的空間沖突測(cè)度模型仍存在一定局限，僅是以景觀生態(tài)學(xué)角度出發(fā)探究了黑河中游地區(qū)空間沖突的分布及變化規(guī)律，未從社會(huì)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等視角對(duì)空間沖突的機(jī)制進(jìn)行對(duì)比分析，并且模型中所用到的景觀格局指數(shù)受尺度與遙感數(shù)據(jù)精度的影響較大，因此適宜尺度的確定及多視角的對(duì)比研究還應(yīng)進(jìn)一步深入。