孫善良,張小平

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

土地是人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)的基本要素和載體，土地利用在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有基礎(chǔ)性、支撐性、支配性的作用[1]。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，土地利用功能呈現(xiàn)多樣化發(fā)展，從而引發(fā)土地利用功能的轉(zhuǎn)型。而土地利用轉(zhuǎn)型可以改變土地覆被狀況并影響許多生態(tài)過(guò)程[2]，引起區(qū)域大氣[3]、水文[4]、土壤[5]等狀況的改變以及景觀格局的變化[6]，進(jìn)而影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[7]。長(zhǎng)期以來(lái)，受傳統(tǒng)的重生產(chǎn)、輕生活、重建設(shè)、輕生態(tài)的發(fā)展理念影響，我國(guó)國(guó)土空間開(kāi)發(fā)秩序混亂，不合理的開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)大量擠占和破壞生態(tài)空間，以犧牲生態(tài)環(huán)境換取經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，導(dǎo)致人居環(huán)境惡化，生態(tài)系統(tǒng)功能退化等問(wèn)題突出。因此，土地利用轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響也逐漸成為學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[8]。

黨的十八大報(bào)告明確提出，要大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，通過(guò)優(yōu)化國(guó)土空間開(kāi)發(fā)格局控制開(kāi)發(fā)強(qiáng)度，調(diào)整空間結(jié)構(gòu)，促進(jìn)“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”，這一舉措標(biāo)志著我國(guó)國(guó)土空間開(kāi)發(fā)格局由生產(chǎn)空間為主導(dǎo)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間相協(xié)調(diào)的“三生空間”模式[9-10]。目前關(guān)于土地利用轉(zhuǎn)型的研究主要涉及土地利用轉(zhuǎn)型的理論與假說(shuō)、城鄉(xiāng)發(fā)展的關(guān)系和土地利用的隱性形態(tài)、生態(tài)彈性度以及土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)效應(yīng)及社會(huì)效應(yīng)等[11-15]方面。而基于“三生空間”的土地利用轉(zhuǎn)型研究可以彌補(bǔ)現(xiàn)有研究對(duì)土地利用生態(tài)功能層面的欠缺，促進(jìn)“三生空間”的合理布局及生產(chǎn)、生活、生態(tài)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展[7,16-17]。為此，我國(guó)學(xué)者進(jìn)行了有益的探索。楊清可等[7]基于“三生空間”分析了長(zhǎng)江三角洲核心區(qū)的土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)；苑韶峰等[18]從“三生空間”角度出發(fā)，對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的土地利用轉(zhuǎn)型及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行定量研究；呂立剛等[19]基于“三生”土地利用主導(dǎo)功能，分析了江蘇省的土地利用轉(zhuǎn)型及其生態(tài)環(huán)境響應(yīng)；張蕾等[20]分析了遼寧省營(yíng)口市“三生空間”土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值；胡峰等[21]基于“三生空間”分析了黔中喀斯特地區(qū)的土地利用轉(zhuǎn)型及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。由此可見(jiàn)，目前的相關(guān)研究主要集中在東部發(fā)達(dá)地區(qū)，較少關(guān)注經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)且生態(tài)環(huán)境敏感脆弱的西北地區(qū)。由于自然條件和區(qū)位差異的影響，其土地利用方式、轉(zhuǎn)型機(jī)制及其生態(tài)環(huán)境影響不同于東部發(fā)達(dá)地區(qū)，因此本研究可以彌補(bǔ)其不足。

陜西省位于我國(guó)西北地區(qū)，地理坐標(biāo)為北緯31°42′—39°35′，東經(jīng)105°29′—111°15′，縱跨黃河、長(zhǎng)江兩大流域，地勢(shì)呈南北高、中間低的特點(diǎn)，地貌類型多樣，有高原、山地、平原和盆地等。按地貌結(jié)構(gòu)形態(tài)從北到南可將其分為三大自然區(qū)，分別是陜北高原(榆林市、延安市)、關(guān)中平原(西安市、銅川市、寶雞市、咸陽(yáng)市、渭南市)和陜南山地(漢中市、安康市、商洛市)。近年來(lái)隨著國(guó)家“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略的實(shí)施以及“一帶一路”倡議的引導(dǎo)下，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。2018年GDP達(dá)到24 438.32億元，城市化率為58.13%，是西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平最高、土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度最大、城市化水平較高的地區(qū)。由于處于“一帶一路”的重要節(jié)點(diǎn)和向西開(kāi)放的前沿位置，肩負(fù)著國(guó)家生態(tài)安全屏障的重要使命，在生態(tài)文明建設(shè)方面具有重要的戰(zhàn)略意義。但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的快速推進(jìn)，土地利用變化較大，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題突出。一方面生態(tài)建設(shè)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的用地矛盾突出，另一方面區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱，不合理的土地利用方式更加劇了土地退化，嚴(yán)重威脅全省的生態(tài)環(huán)境安全。因此，本文以陜西省為例，定量分析陜西省18 a間“三生空間”的土地利用結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的時(shí)空演變特征，以期為陜西省土地資源的合理開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供借鑒。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

陜西省2000年、2010年、2018年3期土地利用數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心的遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)以美國(guó)陸地衛(wèi)星Landsat遙感影像數(shù)據(jù)作為主信息源并通過(guò)人工目視解譯獲取[22]。其原始數(shù)據(jù)包括6個(gè)一級(jí)土地利用類型(耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地及未利用地)和25個(gè)二級(jí)土地利用類型。本文的關(guān)鍵是通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的整合構(gòu)建以“生產(chǎn)、生活、生態(tài)”為主導(dǎo)功能的土地利用分類體系。但由于同一用地類型可能兼具多重功能，基于土地利用功能視角進(jìn)行土地分類具有一定難度[7]。然而土地雖然具有多重功能，但基于行為主體的主觀用地意圖，總有其主導(dǎo)功能。因此，根據(jù)土地利用功能相關(guān)文獻(xiàn)[23-25]，通過(guò)整合原始數(shù)據(jù)中各用地類型，將土地利用類型按其所滿足人類需求的不同方面劃分為具有生產(chǎn)、生態(tài)和生活功能的“三生”土地利用分類體系，包括3個(gè)一級(jí)土地利用類型(生產(chǎn)、生活和生態(tài)用地)和8個(gè)二級(jí)土地利用類型(表1)。

表1 “三生”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)

1.2 研究方法

1.2.1 土地利用功能轉(zhuǎn)型 土地利用功能轉(zhuǎn)型通過(guò)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣模型來(lái)具體分析。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣來(lái)源于系統(tǒng)分析中對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)移的定量描述[26]。利用ArcGIS對(duì)任意兩期土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加，獲取各研究時(shí)段土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣，作為結(jié)構(gòu)分析與變化方向分析的基礎(chǔ)，可更好地表征土地利用的結(jié)構(gòu)特征與用地功能類型變化。其表達(dá)式為：

(1)

式中:S為面積;n為土地利用類型數(shù)量;i,j分別為研究初期與末期的土地利用類型。

1.2.2 生態(tài)環(huán)境效應(yīng) 土地利用功能轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析通過(guò)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)和土地利用功能轉(zhuǎn)型生態(tài)貢獻(xiàn)率進(jìn)行表征。

(1)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。土地利用類型通常按照一定的生態(tài)環(huán)境視角來(lái)劃分，土地利用類型的不同導(dǎo)致其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有明顯差異[18]。區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)可以綜合考慮研究區(qū)域內(nèi)不同土地利用類型的生態(tài)環(huán)境狀況和面積占比，定量分析某一區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。本文參考李曉文[27]、羅剛[28]等的研究成果中二級(jí)地類生態(tài)環(huán)境質(zhì)量值，結(jié)合陜西省“三生”用地特征，利用面積加權(quán)法，對(duì)“三生”用地分類系統(tǒng)的二級(jí)地類進(jìn)行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量賦值(表1)，以此來(lái)核算各類用地不同時(shí)期的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。其表達(dá)式如下：

(2)

式中:EVt為研究區(qū)第t時(shí)期生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù);Aki為研究區(qū)域內(nèi)第t時(shí)期第i種土地利用類型的面積;Ak為區(qū)域總面積;Ri為第i種土地利用類型的生態(tài)環(huán)境指數(shù);n為土地利用類型數(shù)量。

(2)土地利用功能轉(zhuǎn)型生態(tài)貢獻(xiàn)率。土地利用功能轉(zhuǎn)型生態(tài)貢獻(xiàn)率是指某一種土地利用主導(dǎo)功能變化所導(dǎo)致的區(qū)域生態(tài)質(zhì)量的變化，可表征土地利用主導(dǎo)功能之間的相互轉(zhuǎn)換對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響，有利于探討區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化的主導(dǎo)因素[29]，其表達(dá)式為：

(3)

式中:LEI為某一土地利用變化類型生態(tài)貢獻(xiàn)率;LE0,LE1分別為某一土地利用變化類型在變化初期和變化末期的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù);LA為該變化用地的面積;TA為區(qū)域總面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用時(shí)空變化及轉(zhuǎn)型分析

2.1.1 土地利用時(shí)空變化特征 通過(guò)對(duì)比分析陜西省2000年、2010年和2018年3期土地利用類型的面積及變化(圖1—2)可以發(fā)現(xiàn)，生態(tài)用地面積最大(平均占比達(dá)64.47%)，但變化幅度最小，2000—2018年共計(jì)增加2 824.1 km2，增幅僅為2.16%。其中林地、牧草生態(tài)用地面積呈上升趨勢(shì)，分別增加了1 405.0，2 073.6 km2，而其他生態(tài)用地和水域生態(tài)用地面積持續(xù)下降，分別減少了549.7，104.8 km2。生產(chǎn)用地面積次之(平均占比為34.09%)，且呈下降趨勢(shì)，18 a來(lái)共計(jì)減少了4 155.4 km2，降幅為5.77%。其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地下降趨勢(shì)明顯，共計(jì)減少5 249.2 km2，降幅為7.30%，而工礦生產(chǎn)用地顯著增加，共計(jì)增加了1 093.8 km2，增幅高達(dá)827.97%。生活用地面積最小(平均占比僅為1.44%)，但變化最為明顯，18 a來(lái)共計(jì)增加了1 331.3 km2，增幅高達(dá)55.15%，其中城鎮(zhèn)及農(nóng)村生活用地都呈持續(xù)上升趨勢(shì)，分別增加了903.6，427.7 km2，上升幅度分別為177.10%，22.47%，城鎮(zhèn)生活用地增幅較大。表明隨著陜西省城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)和城鄉(xiāng)居民生活水平的提高，建設(shè)用地增長(zhǎng)迅速，生活用地需求增加，土地利用供需矛盾進(jìn)一步加劇。

圖1 2000-2018年三生用地面積變化

從陜西省三生用地分布圖(圖2)可以看出，生態(tài)用地分布最為廣泛，主要分布在陜南山地和陜北高原；其次為生產(chǎn)用地，主要分布在關(guān)中平原、陜北高原中部；生活用地占地面積最小，主要分布在關(guān)中平原。按照二級(jí)地類來(lái)看，牧草生態(tài)用地、林地生態(tài)用地和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地分布較為廣泛。其中牧草生態(tài)用地主要分布在陜北高原和陜南山地南部，林地生態(tài)用地則集中分布在陜西省中南部的秦嶺和陜北高原南部地區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地主要分布在自然條件較好的陜北長(zhǎng)城沿線風(fēng)沙灘區(qū)、渭北臺(tái)塬區(qū)、渭河平原區(qū)以及漢中、安康盆地和平壩區(qū)；工礦生產(chǎn)用地占地面積較小，集中分布在西安市和陜北高原的能源化工基地；城鎮(zhèn)生活用地主要以西安市為中心分布，而農(nóng)村生活用地的分布受自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響則與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地具有空間的趨同性；其他生態(tài)用地主要分布在榆林市西北部，因毗鄰毛烏素沙地，土地利用類型主要為沙地；水域生態(tài)用地面積最小，主要為河流，如黃河、渭河、漢江等。就其變化而言，隨著退耕還林還草政策的落實(shí)以及城鄉(xiāng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，導(dǎo)致工礦生產(chǎn)用地和城鎮(zhèn)生活用地急劇擴(kuò)張，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地則大幅度縮減。工礦生產(chǎn)用地的擴(kuò)張主要體現(xiàn)在以西安為核心的大中城市基礎(chǔ)建設(shè)用地的擴(kuò)大以及陜北高原能源化工基地的擴(kuò)展，城鎮(zhèn)生活用地的擴(kuò)張主要以關(guān)中城市群和其他大中城市為中心的蔓延擴(kuò)張，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的縮減主要發(fā)生在關(guān)中城市群、榆林市和延安、漢中、安康3市區(qū)及周邊部分縣域內(nèi)城鎮(zhèn)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)園區(qū)發(fā)展對(duì)耕地的占用。雖然為了控制耕地面積的減少，陜西省也相應(yīng)落實(shí)了耕地保護(hù)和占補(bǔ)平衡制度，并通過(guò)推進(jìn)農(nóng)用地、農(nóng)村建設(shè)用地、宜耕后備土地資源的整理以及土地復(fù)墾等措施來(lái)增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地，但明顯不抵其他用地對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的擠占。

圖2 2000-2018年陜西省三生用地分布

2.1.2 土地利用轉(zhuǎn)型分析 為了更直觀地表示研究期間陜西省各土地利用功能類型之間的轉(zhuǎn)換情況，本研究利用ArcGIS 10.6分別對(duì)2000—2010年、2010—2018年的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加處理得到兩個(gè)時(shí)期的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表2—3)。通過(guò)對(duì)比兩期土地利用轉(zhuǎn)移矩陣發(fā)現(xiàn)，最突出的表現(xiàn)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向其他土地利用類型的轉(zhuǎn)移，且主要轉(zhuǎn)向牧草生態(tài)用地、林地生態(tài)用地和城鄉(xiāng)生活用地。

表2 2000-2010年陜西省土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

表3 2010-2018年陜西省土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

2000—2010年土地利用類型之間的轉(zhuǎn)移相對(duì)較小，主要表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)向牧草生態(tài)用地和林地生態(tài)用地，轉(zhuǎn)移面積分別為1 191.9，830.9 km2，說(shuō)明退耕還林還草政策在陜西省的實(shí)施成效顯著。同時(shí)隨著城鎮(zhèn)化的推進(jìn)以及城鄉(xiāng)居民生活水平的提高，城鄉(xiāng)生活用地對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的侵占問(wèn)題比較突出，分別有103.0，173.5 km2的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)生活用地和農(nóng)村生活用地，還有104.5 km2的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)化為水域生態(tài)用地。也有其他土地利用類型向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)化，但除了牧草生態(tài)用地轉(zhuǎn)移面積(417.2 km2)較大外，其余都不明顯。其他土地利用類型間的轉(zhuǎn)化不明顯。表明這一時(shí)期陜西省其他土地利用類型對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的蠶食比較嚴(yán)重，耕地保護(hù)面臨很大的壓力。

2010—2018年土地利用類型之間的轉(zhuǎn)移相對(duì)較大。除了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地與其他土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)移外，其他土地利用類型之間的轉(zhuǎn)移也較明顯。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)化方向與2000—2010年基本一致，主要轉(zhuǎn)化為牧草生態(tài)用地和林地生態(tài)用地，轉(zhuǎn)移面積分別為21 638.9，5 601.3 km2，其次轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)生活用地、農(nóng)村生活用地、水域生態(tài)用地和工礦生產(chǎn)用地，分別轉(zhuǎn)移了542.6，1 722.3，510.3，433.3 km2。同時(shí)，牧草生態(tài)用地、林地生態(tài)用地、農(nóng)村生活用地和水域生態(tài)用地向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)化也在不斷增長(zhǎng)，轉(zhuǎn)移面積分別為19 535.5，5 346.3，1 397.2，523.0 km2；牧草生態(tài)用地除了與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地之間的相互轉(zhuǎn)化較大外，與林地生態(tài)用地和其他生態(tài)用地之間的轉(zhuǎn)移也較明顯。有11 235.1，1 032.8 km2的牧草生態(tài)用地分別轉(zhuǎn)化為林地生態(tài)用地和其他生態(tài)用地，同時(shí)也有11 180.5 km2的林地生態(tài)用地和1 151.2 km2的其他生態(tài)用地轉(zhuǎn)化為牧草生態(tài)用地。此外，城鎮(zhèn)生活用地和農(nóng)村生活用地也在不斷增加，除了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的大量轉(zhuǎn)移外，城鎮(zhèn)生活用地的增加主要來(lái)自農(nóng)村生活用地的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)移面積為100.9 km2，而農(nóng)村生活用地的增加主要源于牧草生態(tài)用地轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)移面積為252.8 km2。從這一時(shí)期土地利用類型間的轉(zhuǎn)移可以看出，陜西省退耕還林還草的力度進(jìn)一步加大，城鄉(xiāng)生活用地和城鎮(zhèn)建設(shè)用地急劇增加，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的侵占更加突出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地面積大幅減少。雖然農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地與其他用地之間存在著相互轉(zhuǎn)化，但其他用地對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的侵占量明顯高于向其的轉(zhuǎn)化量。

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

2.2.1 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時(shí)空變化 陜西省的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)呈持續(xù)上升態(tài)勢(shì)，由2000年的0.437 6上升到2018年的0.442 0，增幅僅為1.0%，表明其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到一定程度的改善，但總體較為穩(wěn)定。就其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量階段性變化而言，2000—2010年，由于大量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)化為林地和牧草生態(tài)用地，陜西省的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)由0.437 6上升到0.440 9，增幅為0.8%。整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所改善；2010—2018年，陜西省的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)由0.440 9上升到0.442 0，增幅僅為0.2%。由于林地和牧草生態(tài)用地增加帶來(lái)的區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量上升的面積大于城鄉(xiāng)生活用地和工礦生產(chǎn)用地面積增加帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的區(qū)域，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量略有改善。

以陜西107個(gè)縣級(jí)行政單位作為評(píng)價(jià)單元，根據(jù)式(2)分別求得各評(píng)價(jià)單元2000年、2010年以及2018年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)(圖3)，并利用自然斷點(diǎn)法將其分為低質(zhì)量區(qū)(<0.308 8)、較低質(zhì)量區(qū)(0.308 9～0.376 5)、中質(zhì)量區(qū)(0.376 6～0.445 7)、較高質(zhì)量區(qū)(0.445 8～0.512 3)、高質(zhì)量區(qū)(>0.512 4)5級(jí)。受土地利用類型分布的影響，陜西省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量區(qū)域差異顯著，其空間分布體現(xiàn)出與土地利用類型總體類似的區(qū)域分異特征(圖2—3)，總體呈現(xiàn)南部高，中間低，北部較高的空間格局。林地、牧草生態(tài)用地分布廣泛的地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯高于其他土地利用類型分布地區(qū)。陜南山地土地利用類型主要為林地、牧草生態(tài)用地，森林覆蓋率高；且受地形地貌的影響，限制了城鎮(zhèn)聚集和工礦業(yè)發(fā)展，使其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量最高，除漢中市和安康市中部為生產(chǎn)生活用地，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相對(duì)較差外，其余大部分區(qū)域?qū)儆诟哔|(zhì)量區(qū)和較高質(zhì)量區(qū)；但近年來(lái)由于生活用地以及工礦生產(chǎn)用地面積大幅增加，導(dǎo)致低質(zhì)量區(qū)面積有所上升，漢中市漢臺(tái)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所下降。陜北高原除延安市南部位于子午嶺和黃龍山地區(qū)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較高外，大部分地區(qū)屬于中質(zhì)量區(qū)和低質(zhì)量區(qū)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體處于中等水平；近年來(lái)，為了構(gòu)建“兩屏三帶”為主體的生態(tài)安全格局，陜西省實(shí)施了“雙退”政策，陜北地區(qū)較高質(zhì)量和高質(zhì)量區(qū)面積迅速擴(kuò)張，榆林市和延安市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯改善，其中志丹縣、宜川縣、延長(zhǎng)縣、吳堡縣、子洲縣等生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所上升。關(guān)中平原地勢(shì)平坦，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件較好，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化水平高，是全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)集中發(fā)展地區(qū)，土地利用主要為生產(chǎn)、生活用地，大部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較低，且受城鎮(zhèn)化的影響其低質(zhì)量區(qū)呈擴(kuò)張趨勢(shì)，如西安市臨潼區(qū)、灞橋區(qū)。

圖3 陜西省各縣(區(qū)、縣級(jí)市)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

2.2.2 土地利用功能轉(zhuǎn)型生態(tài)貢獻(xiàn)率 區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量通常具有改善和惡化兩種變化趨勢(shì)，在某種程度上，這兩種相反的變化會(huì)在一定區(qū)域內(nèi)相互抵消，從而使區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量保持相對(duì)穩(wěn)定[7]。但是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的穩(wěn)定并不意味著區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境沒(méi)有發(fā)生改變。為了分析區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的主要因素，通過(guò)公式(3)計(jì)算出陜西省主要功能地類轉(zhuǎn)型及其貢獻(xiàn)率(表4)。

表4 2000-2018年陜西省主要功能地類轉(zhuǎn)型的生態(tài)貢獻(xiàn)率

由表4可知，2000—2010年，陜西省土地利用轉(zhuǎn)型導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的主要因素是退耕還林還草帶來(lái)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向林地、牧草生態(tài)用地的轉(zhuǎn)化，共占生態(tài)貢獻(xiàn)率的70.13%，其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向林地生態(tài)用地的轉(zhuǎn)化是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的主導(dǎo)因素，占生態(tài)貢獻(xiàn)率的41.52%；而牧草生態(tài)用地轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地則是導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的最主要因素，占生態(tài)環(huán)境負(fù)效應(yīng)的39.51%。2010—2018年，土地利用轉(zhuǎn)型導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的主要因素是也是退耕還林還草帶來(lái)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向林地、牧草生態(tài)用地的轉(zhuǎn)化，共占生態(tài)貢獻(xiàn)率的65.61%，但其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的主導(dǎo)因素轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地向牧草生態(tài)用地的轉(zhuǎn)化，占生態(tài)貢獻(xiàn)率的42.63%；土地利用轉(zhuǎn)型導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的主要因素分別是牧草生態(tài)用地轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地以及林地生態(tài)用地轉(zhuǎn)為牧草生態(tài)用地和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地，分別占生態(tài)環(huán)境負(fù)效應(yīng)的39.64%，24.55%，22.59%。由此可見(jiàn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、林地生態(tài)用地以及牧草生態(tài)用地三者之間的相互轉(zhuǎn)化是影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的主要因素。其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)化為林地、牧草用地以及牧草用地轉(zhuǎn)化為林地是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的主要因素，而牧草用地和林地轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地是導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的主要因素。

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

陜西省土地利用的主要特征是生產(chǎn)用地向生態(tài)和生活用地的轉(zhuǎn)化，標(biāo)志著其國(guó)土空間開(kāi)發(fā)格局由生產(chǎn)空間為主導(dǎo)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)、生活、生態(tài)三位一體的“三生空間”模式，但距離“生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好”的生態(tài)文明發(fā)展目標(biāo)還有一定的差距。目前土地利用轉(zhuǎn)型面臨耕地保護(hù)的巨大壓力，局部地區(qū)尤其是以西安市為核心的關(guān)中平原城市群地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較低且呈下降態(tài)勢(shì)。2018年陜西省的城市化水平為58.13%，人均GDP為63 477元，與東部發(fā)達(dá)地區(qū)相比，還有很大的上升空間。今后隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，土地利用變化程度加劇，城鎮(zhèn)建設(shè)用地和城鄉(xiāng)生活用地將繼續(xù)擴(kuò)張，各類用地之間的矛盾更加突出，生態(tài)環(huán)境狀況更加嚴(yán)峻。為此，陜西省在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)中，應(yīng)根據(jù)各地區(qū)自然條件、主體功能定位以及生態(tài)環(huán)境容量等實(shí)際情況進(jìn)行土地調(diào)控，明確土地利用方向。通過(guò)合理調(diào)整農(nóng)業(yè)用地結(jié)構(gòu)，優(yōu)化城鄉(xiāng)建設(shè)用地布局，強(qiáng)化生態(tài)用地保護(hù)，優(yōu)化“三生空間”用地布局，推動(dòng)形成生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀的國(guó)土空間開(kāi)發(fā)格局。具體而言，關(guān)中地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)耕地與基本農(nóng)田保護(hù)力度，積極挖潛存量建設(shè)用地，通過(guò)城鎮(zhèn)低效用地再開(kāi)發(fā)、城鎮(zhèn)工礦廢棄地復(fù)墾、秦嶺北麓等地移民(脫貧)搬遷等措施，推動(dòng)城鄉(xiāng)建設(shè)用地優(yōu)化配置，提高節(jié)約集約用地水平，使關(guān)中平原成為綠色發(fā)展型生態(tài)文明示范區(qū)；陜北地區(qū)應(yīng)在保障國(guó)家能源化工基地建設(shè)用地、產(chǎn)業(yè)園區(qū)配套用地需求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化城鎮(zhèn)工礦用地布局，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展的同時(shí)，保護(hù)基礎(chǔ)性生態(tài)用地，通過(guò)對(duì)沙地、邊溝等的治理，使陜北黃土高原地區(qū)成為生態(tài)治理型文明示范區(qū)；陜南地區(qū)應(yīng)以生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)為重點(diǎn)，加強(qiáng)主要水源地、自然保護(hù)區(qū)等生態(tài)環(huán)境安全控制區(qū)保護(hù)力度，繼續(xù)推動(dòng)25°以上坡耕地有序退耕還林還草，充分利用生態(tài)移民(脫貧)搬遷支持政策，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境整治，改善農(nóng)村生態(tài)生活條件，使陜南地區(qū)成為生態(tài)保護(hù)型文明示范區(qū)。

3.2 結(jié) 論

(1)陜西省土地利用類型分布差異較大，生產(chǎn)、生活用地主要分布在關(guān)中平原，生態(tài)用地主要分布陜北高原和陜南山地。其中生態(tài)用地面積最大且呈擴(kuò)張趨勢(shì)，2000—2018年共計(jì)增加2 824.1 km2，增幅為2.16%；生產(chǎn)用地面積居中且持續(xù)下降，18 a來(lái)共計(jì)減少了4 155.4 km2，降幅為5.77%；生活用地面積最小但擴(kuò)張趨勢(shì)明顯，18 a來(lái)共計(jì)增加了1 331.3 km2，增幅高達(dá)55.15%。

(2)從各類土地利用功能的轉(zhuǎn)移來(lái)看，2010—2018年相較于2000—2010年土地利用類型之間的轉(zhuǎn)移相對(duì)較大，但兩個(gè)時(shí)期變化趨勢(shì)基本一致，按照二級(jí)地類來(lái)看，主要表現(xiàn)為牧草和林地生態(tài)用地以及城鄉(xiāng)生活用地對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的擠占。

(3)盡管陜西省同時(shí)存在著生態(tài)改善和退化的兩種趨勢(shì)，但其總體上生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)小幅上升，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所改善，土地利用轉(zhuǎn)型對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響總體而言不顯著，且體現(xiàn)出與土地利用類型總體類似的區(qū)域分異特征，林地、牧草生態(tài)用地分布廣泛的地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯高于其他土地利用類型分布地區(qū)。

(4)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、林地生態(tài)用地以及牧草生態(tài)用地三者之間的相互轉(zhuǎn)化是影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的主要因素，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)化為林地、牧草生態(tài)用地以及牧草生態(tài)用地轉(zhuǎn)化為林地生態(tài)用地是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的主要因素，而導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的主要因素是牧草、林地生態(tài)用地轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地。

本文基于土地利用遙感數(shù)據(jù)，從“三生空間”角度出發(fā)，分析了陜西省土地利用轉(zhuǎn)型引起的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)變化，但由于研究區(qū)域面積較大且高分辨率的影像難以獲取，所采用數(shù)據(jù)分辨率為1 km×1 km。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化因素僅對(duì)土地利用變化進(jìn)行了定量分析，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政策等因素未做定量分析。后期的研究中應(yīng)根據(jù)陜西省的實(shí)際情況及復(fù)雜性，選擇更高精度的遙感影像數(shù)據(jù)，優(yōu)化影響因素分析模型，全面分析引起生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化因素，更好地為陜西省土地利用規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供參考和借鑒。