馬鑫苗， 徐華君,2， 古麗娜爾·麥麥提

（1.新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046；2.綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830046）

土地是人類主要社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的空間載體，是全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展研究的重要組成部分［1-2］。自2008年國(guó)務(wù)院印發(fā)《全國(guó)土地利用總體規(guī)劃綱要（2006—2020年）》，到2017年中共十九大報(bào)告，均體現(xiàn)國(guó)家對(duì)國(guó)土空間開(kāi)發(fā)格局及生態(tài)文明建設(shè)的舉措［3］?！吨泄仓醒腙P(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年計(jì)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》提出要立足資源環(huán)境承載能力，發(fā)揮各地比較優(yōu)勢(shì)，逐步形成城市化地區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、生態(tài)功能區(qū)三大空間格局。這三大空間格局的提出，標(biāo)志著國(guó)土空間開(kāi)發(fā)方式由生產(chǎn)空間為主導(dǎo)轉(zhuǎn)向由城市化地區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、生態(tài)功能區(qū)三大主導(dǎo)功能區(qū)并存的空間開(kāi)發(fā)模式，在此背景下，將空間開(kāi)發(fā)模式與區(qū)域轉(zhuǎn)型發(fā)展相銜接，成為研究土地利用轉(zhuǎn)型問(wèn)題的新視角。

土地利用轉(zhuǎn)型這一概念是由英國(guó)地理學(xué)家Grainger在森林轉(zhuǎn)型假說(shuō)的啟發(fā)下提出［4-5］。龍花樓等［6］在21 世紀(jì)初把土地利用轉(zhuǎn)型作為土地利用變化研究引入中國(guó)。土地利用轉(zhuǎn)型是指在經(jīng)濟(jì)社會(huì)變革及創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)下，與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展階段轉(zhuǎn)型相對(duì)應(yīng)的區(qū)域土地利用形態(tài)上的轉(zhuǎn)變過(guò)程［7-8］。目前對(duì)于土地利用轉(zhuǎn)型的研究角度主要是從土地利用轉(zhuǎn)型的理論［9］、研究框架［10］、土地利用的隱性形態(tài)［11］、土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)效應(yīng)［12］及社會(huì)效應(yīng)［13］等角度開(kāi)展。其中，針對(duì)土地利用轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行研究的文獻(xiàn)主要有以下2類：一是關(guān)于省域［14］、市域［15］和流域等自然地理單元［16］下土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估或者景觀生態(tài)格局［17］的相關(guān)研究；二是關(guān)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)因素研究［18-19］。目前關(guān)于生態(tài)脆弱地區(qū)土地利用功能轉(zhuǎn)型及其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的定量研究尚少，已有研究典型性和借鑒性較低。

吐魯番市高昌區(qū)近年來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人口不斷向城市中心集中，建設(shè)用地的需求量持續(xù)增加；同時(shí)，因地處沙漠綠洲，屬于典型的“經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的生態(tài)脆弱區(qū)”。因此，本文利用1990、2000、2010年和2018年4期土地利用現(xiàn)狀遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，基于5 km×5 km的格網(wǎng)尺度，從城市化地區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、生態(tài)功能區(qū)三大主導(dǎo)功能區(qū)出發(fā)，運(yùn)用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣及核密度估計(jì)對(duì)高昌區(qū)1990—2018 年的土地利用轉(zhuǎn)型特征進(jìn)行研究，并通過(guò)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)以及生態(tài)貢獻(xiàn)率方法對(duì)研究期內(nèi)高昌區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行定量分析，以期為協(xié)調(diào)高昌區(qū)土地資源的可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供借鑒。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

吐魯番市高昌區(qū)位于東、南、北三疆交匯地，是絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶的交通樞紐和重要節(jié)點(diǎn)，區(qū)域總面積達(dá)1365055 km2，下轄七鄉(xiāng)二鎮(zhèn)二場(chǎng)和2個(gè)辦事處（圖1）。以種植業(yè)為主，是天山北坡農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，葡萄、哈密瓜、棉花頗具盛名，是“一帶一路”社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要生態(tài)功能平衡區(qū)，生態(tài)戰(zhàn)略地位十分突出［20］。高昌區(qū)是我國(guó)典型的干旱區(qū)破碎綠洲，水資源匱乏，自然環(huán)境惡劣。近年來(lái)，隨著旅游業(yè)和工業(yè)的發(fā)展，加劇了高昌區(qū)的生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的失衡，導(dǎo)致了一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。截至2018年底，高昌區(qū)總?cè)丝?90302×104人，人均地區(qū)生產(chǎn)總值94500元。

圖1 2018年吐魯番市高昌區(qū)行政區(qū)劃圖Fig.1 Administrative division of Gaochang District of Turpan City in 2018

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本研究采用的土地利用/覆被數(shù)據(jù)(1990、2000、2010、2018年，空間分辨率為30 m×30 m)，源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心出版的中國(guó)多時(shí)期土地利用覆被變化遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集［21］。數(shù)據(jù)集整合后的分類系統(tǒng)包括3個(gè)一級(jí)土地利用類型和8個(gè)二級(jí)土地利用類型。借鑒李曉文等［22-23］的不同二級(jí)地類的生態(tài)環(huán)境指數(shù)，利用面積加權(quán)法，結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際調(diào)研情況，對(duì)二級(jí)土地利用類型的生態(tài)環(huán)境指數(shù)進(jìn)行賦值（表1）。本文所用社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)均來(lái)源于《吐魯番統(tǒng)計(jì)年鑒》［24］和實(shí)地調(diào)研，所做研究不包括兵團(tuán)二二一團(tuán)。

表1 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)Tab.1 Classification of the dominant functions of land use and its eco-environmental quality index

1.3 研究方法

1.3.1土地利用轉(zhuǎn)型分析

（1）土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可對(duì)土地利用類型相互轉(zhuǎn)化的數(shù)量和方向進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，從而反映土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征和各類型間的轉(zhuǎn)移方向［25］，其表達(dá)式為：

式中：Sij為i地類轉(zhuǎn)換成j地類的轉(zhuǎn)移概率；n為土地利用類型個(gè)數(shù)；i、j分別為轉(zhuǎn)移前和轉(zhuǎn)移后的土地利用類型。

（2）土地利用核密度估計(jì)模型

土地利用核密度估計(jì)可以很直觀地表征高昌區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型的空間分布格局變化和集聚強(qiáng)度關(guān)系。核密度值越大，土地利用空間分布密度越大，集聚性越強(qiáng)［26］。核密度估計(jì)表達(dá)式為：

1.3.2區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分析

（1）區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)

綜合考慮高昌區(qū)城市化地區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、生態(tài)功能區(qū)三大主導(dǎo)功能區(qū)所具有的生態(tài)環(huán)境指數(shù)及各土地利用類型面積，用區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)定量表示某一區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的總體狀況［25］，其表達(dá)式為：

式中：EVi為研究區(qū)第i生態(tài)單元生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；Aki為該區(qū)域第k個(gè)生態(tài)單元第i種土地利用類型的面積（km2）；Ak為研究區(qū)第k個(gè)生態(tài)單元面積（km2）；Ri為第i種土地利用類型的生態(tài)環(huán)境指數(shù)；N為區(qū)域總的地類數(shù)量。

（2）生態(tài)貢獻(xiàn)率

土地利用轉(zhuǎn)型的生態(tài)貢獻(xiàn)率是指某一種土地利用地類變化所導(dǎo)致的區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改變，其量化了各地類之間的相互轉(zhuǎn)換對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響，有利于探討造成區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化的主導(dǎo)因素［1］，其表達(dá)式為：

式中：LEI 為研究區(qū)某一土地利用變化類型生態(tài)貢獻(xiàn)率；LE0、LE1分別為某一地類在變化初期和變化末期所賦予的生態(tài)質(zhì)量指數(shù)；LA為該類地類的變化面積（km2）；TA為研究區(qū)總面積（km2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用功能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型

2.1.1土地利用類型的空間格局及變化特征 高昌區(qū)生態(tài)功能區(qū)面積最大，農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)面積次之，城市化地區(qū)用地面積最少（表2）。1990—2018年土地利用轉(zhuǎn)型總體變化趨勢(shì)表現(xiàn)為城市化地區(qū)面積波動(dòng)增長(zhǎng)，農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)面積總體增加，生態(tài)功能區(qū)面積迅速減少。

表2 1990—2018年高昌區(qū)主導(dǎo)功能用地面積統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of the area of leading functional land in Gaochang District during 1990—2018 /km2

從各類用地變化的時(shí)間序列來(lái)看：

（1）城市化地區(qū)面積呈增加趨勢(shì)，其中城鎮(zhèn)用地呈逐年增加趨勢(shì)，工礦用地面積表現(xiàn)為先減少后顯著增加趨勢(shì)。2000—2010 年的工礦用地面積增量（39.89 km2）和2010—2018 年的增量（40.05 km2）約是1990年的10倍，其主要原因是自2013年起，引進(jìn)了一批知名工礦企業(yè)進(jìn)駐導(dǎo)致該時(shí)間段內(nèi)工礦用地面積和城鎮(zhèn)用地面積均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

（2）農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)面積經(jīng)歷了由大幅增長(zhǎng)到小幅減少的過(guò)程，主要是受農(nóng)業(yè)用地面積變化過(guò)程影響，面積從1990 年的333.50 km2增長(zhǎng)到2010 年的537.91 km2，再減少到2018年的515.47 km2。其變化主要是受農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整影響，與草地用地面積和未利用地的減少緊密相關(guān)。研究期內(nèi)農(nóng)業(yè)用地面積共增加181.97 km2，農(nóng)村用地面積增加0.80 km2，總體上農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)面積呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

（3）研究期內(nèi)生態(tài)功能區(qū)水域用地面積逐年增長(zhǎng)，其他用地面積均有減少。從整體看，生態(tài)功能區(qū)面積共減少267.31 km2，其中林地用地面積減少52.80 km2，草地用地面積減少106.75 km2，未利用地面積減少124.62 km2，而水域用地面積共增加16.86 km2。林地用地面積減少主要是亂墾亂伐和部分轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)用地。2010—2018 年草地面積的增加主要來(lái)自于未利用地以及部分退耕還林還草的土地。未利用地總體呈現(xiàn)持續(xù)減少的趨勢(shì)。水域面積的變化主要原因?yàn)榻┠陙?lái)高昌區(qū)水利設(shè)施的大量建設(shè)和完善，2010年以來(lái)高昌區(qū)節(jié)水措施的得力施行和農(nóng)民節(jié)水意識(shí)的增強(qiáng)使得艾丁湖湖面面積擴(kuò)大也是高昌區(qū)水域面積增大的因素之一［27］。

從各類用地的空間分異（圖2）看，生態(tài)功能區(qū)分布最為廣泛；農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)呈片狀分布在高昌區(qū)中部；城市化地區(qū)呈點(diǎn)狀分布在高昌區(qū)中部。對(duì)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的各功能分類用地分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，未利用地大多分布在恰特喀勒鄉(xiāng)；草地用地大多分布在紅柳河園藝場(chǎng)和七泉湖鎮(zhèn)、勝金鄉(xiāng)、二堡鄉(xiāng)、三堡鄉(xiāng)和恰特喀勒鄉(xiāng)北部；水域用地零星分布在高昌區(qū)中部和南部的恰特喀勒鄉(xiāng)；林地用地主要分布在紅柳河園藝場(chǎng)、二堡鄉(xiāng)和葡萄溝街道；農(nóng)村用地分布在高昌區(qū)中部的艾丁湖鎮(zhèn)、高昌街道、老街街道、原種場(chǎng)和二堡鄉(xiāng)等；農(nóng)業(yè)用地主要分布在二堡鄉(xiāng)、三堡鄉(xiāng)、艾丁湖鎮(zhèn)等；城鎮(zhèn)用地大多分布在高昌街道；工礦用地分布在七泉湖鎮(zhèn)、葡萄溝街道和亞爾鎮(zhèn)。

圖2 1990—2018年高昌區(qū)主導(dǎo)功能用地空間分布Fig.2 Spatial distributions of land used by leading functions in Gaochang District during 1990—2018

1900—2000年土地利用轉(zhuǎn)型變化不大，其中主要是三堡鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)用地面積增加和恰特喀勒鄉(xiāng)草地用地面積減少（圖2a～b）。2000—2010 年是整個(gè)研究期內(nèi)變化最大的10 a（圖2b～c），其中農(nóng)業(yè)用地面積增加最多，主要在紅柳河園藝場(chǎng)的南部、艾丁湖鎮(zhèn)和葡萄鎮(zhèn)等；工礦用地面積增加主要在大河沿鎮(zhèn)、亞爾鎮(zhèn)和葡萄溝街道等；城鎮(zhèn)用地面積增加主要在大河沿鎮(zhèn)；水域用地面積增加在恰特喀勒鄉(xiāng)北部；林地用地面積減少在紅柳河園藝場(chǎng)、二堡鄉(xiāng)和葡萄溝街道；草地用地面積減少主要在紅柳河園藝場(chǎng)、七泉湖鎮(zhèn)和恰特喀勒鄉(xiāng)的北部等；未利用地面積減少主要在大河沿鎮(zhèn)。2010—2018 年工礦用地面積增加主要在亞爾鎮(zhèn)、葡萄溝街道和七泉湖鎮(zhèn)等；草地用地面積增加主要在亞爾鎮(zhèn)和恰特喀勒鄉(xiāng)；水域用地面積增加主要在恰特喀勒鄉(xiāng)；農(nóng)村用地面積增加主要在亞爾鎮(zhèn)、艾丁湖鎮(zhèn)和恰特喀勒鄉(xiāng)；農(nóng)業(yè)用地面積減少主要在艾丁湖鎮(zhèn)、葡萄鎮(zhèn)和原種場(chǎng)；未利用地減少主要在亞爾鎮(zhèn)、葡萄溝街道和七泉湖鎮(zhèn)等，未利用地面積的減少主要原因是2010—2018 有很多新建項(xiàng)目以及富民安居項(xiàng)目的實(shí)施，使得未利用地轉(zhuǎn)為工礦用地和城鎮(zhèn)用地。

2.1.2土地利用類型的轉(zhuǎn)移情況及數(shù)量特征 表3為研究區(qū)主導(dǎo)功能分類用地面積轉(zhuǎn)移的流向：1990—2000 年，土地轉(zhuǎn)型規(guī)模較小，轉(zhuǎn)入到農(nóng)業(yè)用地的最多（9.96 km2），主要由草地用地（6.26%）、未利用地（1.47%）和林地用地（0.71%）轉(zhuǎn)入。在所有土地類型變換中，草地用地的流轉(zhuǎn)變化最為明顯（13.52 km2），主要流向農(nóng)業(yè)用地、林地用地、水域用地和農(nóng)村用地。這是由于草地用地生態(tài)系統(tǒng)作為耕地和荒漠的過(guò)渡區(qū)域，系統(tǒng)穩(wěn)定性較低，生態(tài)環(huán)境比較脆弱。2000—2010年，各土地類型的轉(zhuǎn)移頻度和幅度明顯提高，以草地流出（107.26 km2）、未利用地流出（79.67 km2）和林地流出（52.78 km2）為主，流入較多的是農(nóng)業(yè)用地（194.45 km2）和工礦用地（39.89 km2）。農(nóng)業(yè)用地主要由未利用地（18.91%）、草地用地（12.00%）和林地用地（8.47%）轉(zhuǎn)入。工礦用地主要由未利用地（90.23%）、草地用地（5.63%）和農(nóng)村用地（4.08%）轉(zhuǎn)入。作為典型的干旱區(qū)綠洲型生態(tài)環(huán)境，在缺水情況下，高昌區(qū)內(nèi)的未利用地占到70%以上，未利用地是最大的土地利用類型轉(zhuǎn)變來(lái)源，其減少受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，主要轉(zhuǎn)化為工礦工地，還有部分轉(zhuǎn)化成為農(nóng)業(yè)用地。2010—2018年，未利用地轉(zhuǎn)出（46.41 km2）和農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)出（22.44 km2）最為突出，而工礦用地的轉(zhuǎn)入最為突出（40.05 km2），主要有未利用地（65.94%）、草地用地（3.01%）和農(nóng)業(yè)用地（0.87%）轉(zhuǎn)入。

表3 1990—2018年高昌區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移概率矩陣Tab.3 Transition probability matrix of land use in Gaochang District during 1990—2018 /%

2.2 土地利用空間集聚分析

通過(guò)核密度估計(jì)方法對(duì)土地利用空間集聚特征進(jìn)行分析，可以得出研究期內(nèi)土地利用空間集聚在時(shí)序上的特征演變。利用ArcGIS 10.2 創(chuàng)建漁網(wǎng)功能，生成5 km×5 km 的具有土地利用面積屬性的格網(wǎng)636個(gè)，然后利用以表格顯示分區(qū)統(tǒng)計(jì)功能，統(tǒng)計(jì)每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的土地利用信息，再利用空間分析工具進(jìn)行核密度分析。

結(jié)合高昌區(qū)的土地利用面積分布情況進(jìn)行核密度分析，從而得到高昌區(qū)的土地利用核密度空間分布格局（圖3）。1990—2018 年4 個(gè)時(shí)期，高昌區(qū)土地利用核密度主要集聚在中部的亞爾鎮(zhèn)、高昌街道、老街街道、葡萄溝街道、葡萄鎮(zhèn)、原種場(chǎng)、艾丁湖鎮(zhèn)和恰特喀勒鄉(xiāng)的中部。1990、2000、2010、2018年的最高核密度值分別為109.41 km2、109.59 km2、103.56 km2、120.56 km2。1990—2018 年大河沿鎮(zhèn)、紅柳河園藝場(chǎng)、二堡鄉(xiāng)、三堡鄉(xiāng)有輕微的集聚現(xiàn)象，七泉湖鎮(zhèn)、勝金鄉(xiāng)的核密度迅速增長(zhǎng)，集聚性增強(qiáng)。但總體而言，其土地利用的空間核密度變化不大。高昌區(qū)南北空間集聚差異過(guò)大是因?yàn)榈匦尾町愡^(guò)大所致，中部較北部和南部地勢(shì)低，鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布較多；北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)紅柳河園藝場(chǎng)、七泉湖鎮(zhèn)、勝金鄉(xiāng)地勢(shì)北邊高于南邊；南部只有恰特喀勒鄉(xiāng)。各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，地形、交通、政策等驅(qū)動(dòng)因素不一，中部盆地地區(qū)人為擾動(dòng)明顯大于北部和南部，因此土地利用空間集聚發(fā)生了明顯的差異性。從空間集聚程度上看，2018年北部集聚程度明顯高于1990、2000、2010 年。原因是近些年來(lái)，大河沿鎮(zhèn)、紅柳河園藝場(chǎng)、七泉湖鎮(zhèn)和勝金鄉(xiāng)工礦用地和農(nóng)業(yè)用地增加導(dǎo)致當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)有所增長(zhǎng)，所以其核密度有所增加，空間集聚性增強(qiáng)。

圖3 1990—2018年高昌區(qū)土地利用核密度分布Fig.3 Distributions of nuclear density of land use in Gaochang District during 1990—2018

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)量的時(shí)空演變 高昌區(qū)生態(tài)環(huán)境指數(shù)的時(shí)空分異可以通過(guò)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)進(jìn)行表達(dá)。運(yùn)用ArcGIS 10.2軟件，分別以10 km×10 km、5 km×5 km、500 m×500 m、50 m×50 m為格網(wǎng)進(jìn)行對(duì)比分析，綜合考慮研究區(qū)的面積、研究?jī)?nèi)容的需要和計(jì)算機(jī)運(yùn)行效率等因素，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，最后確定5 km×5 km 矢量網(wǎng)格為最優(yōu)研究單元，運(yùn)用克里金插值法生成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分布圖，再根據(jù)自然斷點(diǎn)法分為5 個(gè)生態(tài)質(zhì)量區(qū)：低質(zhì)量區(qū)、較低質(zhì)量區(qū)、中質(zhì)量區(qū)、較高質(zhì)量區(qū)、高質(zhì)量區(qū)［28］。

總體上，高昌區(qū)北部和中部生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)相對(duì)較高，南部生態(tài)環(huán)境指數(shù)較低（圖4）。主要是因?yàn)楸辈亢椭胁恳蛏鷳B(tài)環(huán)境指數(shù)較高的草地和農(nóng)業(yè)用地面積較大，南部主要分布著生態(tài)環(huán)境指數(shù)較低的未利用地。

圖4 1990—2018年高昌區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)空間分布Fig.4 Spatial distributions of the eco-environmental quality index in Gaochang District during 1990—2018

1990—2018年，高昌區(qū)南北差異較大，高、低質(zhì)量區(qū)在減少，較高、較低質(zhì)量區(qū)在增多：（1）高昌區(qū)北部的高質(zhì)量區(qū)和低質(zhì)量區(qū)在逐漸減少，而較高質(zhì)量區(qū)和較低質(zhì)量區(qū)在增多，主要是因?yàn)楸辈课蠢玫孛娣e增多帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提高大于草地面積減少導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的下降。（2）高昌區(qū)中部高質(zhì)量區(qū)在增加，主要是因?yàn)橹胁康霓r(nóng)業(yè)用地面積增加帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提高大于城鎮(zhèn)用地和工礦用地面積增加帶來(lái)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的下降。（3）高昌區(qū)南部，高質(zhì)量區(qū)在逐漸減少，而低質(zhì)量區(qū)在增加，主要是因?yàn)椴莸孛娣e減少導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的下降大于未利用地和艾丁湖水域面積增長(zhǎng)帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提高。

2.3.2影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要用地類型 區(qū)域生態(tài)環(huán)境的變化往往會(huì)有改善和退化2種完全相反的現(xiàn)象，這2 種現(xiàn)象在特定區(qū)域的指數(shù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)中會(huì)產(chǎn)生相互抵消，從而使得生態(tài)質(zhì)量指數(shù)總體上維持相對(duì)穩(wěn)定，因此，區(qū)域生態(tài)環(huán)境指數(shù)的穩(wěn)定并不意味著生態(tài)環(huán)境沒(méi)有發(fā)生改變。因此，有必要分別計(jì)算和分析其生態(tài)貢獻(xiàn)率。

從導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境改善的主要土地利用轉(zhuǎn)型指標(biāo)（表4）可以看出，一是未利用地轉(zhuǎn)為草地用地的面積為602.89 km2，占生態(tài)環(huán)境貢獻(xiàn)率的87.56%。同時(shí)，未利用地轉(zhuǎn)換為農(nóng)業(yè)用地、水域用地和林地用地等對(duì)于改善高昌區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量也具有積極的貢獻(xiàn)。二是農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)為草地用地，這兩類占生態(tài)貢獻(xiàn)率的98.77%。

表4 1990—2018年導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境改善的主要土地利用轉(zhuǎn)型指標(biāo)Tab.4 Main land-use transition indicators that led to the improvement of the ecological environment during 1990—2018

從導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境退化的主要土地利用轉(zhuǎn)型指標(biāo)（表5）可以看出，草地用地轉(zhuǎn)為未利用地面積為659.95 km2，占生態(tài)貢獻(xiàn)率的84.41%，是高昌區(qū)部分區(qū)域生態(tài)環(huán)境退化的重要原因。另有草地用地轉(zhuǎn)換為農(nóng)業(yè)用地、林地用地轉(zhuǎn)換為農(nóng)業(yè)用地、水域用地轉(zhuǎn)換為未利用地、林地用地轉(zhuǎn)換為未利用地也分別占到生態(tài)貢獻(xiàn)率的6.27%、4.14%、1.05%和1.02%，累計(jì)達(dá)到12.48%。

表5 1990—2018年導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境退化的主要土地利用轉(zhuǎn)型指標(biāo)Tab.5 Main land use transition indicators that led to the degradation of the ecological environment during 1990—2018

結(jié)合上文中的圖表，可以看出：（1）1990—2018年，高昌區(qū)北部草地轉(zhuǎn)為未利用地、農(nóng)業(yè)用地和工礦用地，核密度增強(qiáng)，空間集聚性增強(qiáng)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量由高質(zhì)量區(qū)轉(zhuǎn)為較高質(zhì)量區(qū)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)降低。（2）高昌區(qū)中部，未利用地轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)用地、草地用地和工礦用地，核密度一直較高，空間集聚性較強(qiáng)，其高質(zhì)量區(qū)、較高質(zhì)量區(qū)面積擴(kuò)大，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)增高。（3）高昌區(qū)西南部草地轉(zhuǎn)為未利用地和工礦用地，空間集聚性降低，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量由高轉(zhuǎn)為較高、中和較低，有一定程度的退化。

總體而言，高昌區(qū)中部有生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的趨勢(shì)，而北部和西南部有生態(tài)環(huán)境質(zhì)量退化的趨勢(shì)，總體退化的趨勢(shì)略小于改善的趨勢(shì)，且這種差距在不斷縮小，高昌區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在向好的方向發(fā)展。因此，相關(guān)政策及規(guī)劃制定方面應(yīng)及時(shí)調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)及布局，以促進(jìn)生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)高昌區(qū)的土地利用類型的空間格局及變化特征、轉(zhuǎn)移情況及數(shù)量特征、空間集聚特征、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的時(shí)空演變和影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要用地類型的分析，發(fā)現(xiàn)高昌區(qū)在1990—2018年土地利用轉(zhuǎn)型存在時(shí)空差異性，轉(zhuǎn)型過(guò)程對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有著重要影響。主要結(jié)論如下：

（1）1990—2018 年，高昌區(qū)城市化地區(qū)用地面積波動(dòng)增長(zhǎng)，呈點(diǎn)狀分布在中部；農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)用地面積總體表現(xiàn)為增加趨勢(shì)，呈片狀分布在中部；生態(tài)功能區(qū)用地面積則呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，主要分布在北部和南部。城市化地區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)用地面積的增長(zhǎng)源于對(duì)生態(tài)功能區(qū)的侵占。研究期內(nèi)土地利用空間集聚性中部均高于北部和南部。2018 年北部因工礦用地和農(nóng)業(yè)用地面積增加導(dǎo)致當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，核密度增加，其空間集聚性增強(qiáng)。

（2）1990—2018 年，高昌區(qū)生態(tài)環(huán)境高質(zhì)量區(qū)和低質(zhì)量區(qū)在減少，較高質(zhì)量區(qū)和較低質(zhì)量區(qū)在增多；未利用地轉(zhuǎn)為草地用地是生態(tài)環(huán)境改善的主要原因；草地用地轉(zhuǎn)為未利用地是部分區(qū)域生態(tài)環(huán)境退化的重要原因。中部生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所改善，而北部和西南部有生態(tài)環(huán)境退化的趨勢(shì)，但總體退化趨勢(shì)略小于改善趨勢(shì)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量趨向于良性發(fā)展。

本文借鑒已有研究成果，基于土地主導(dǎo)功能對(duì)用地類型進(jìn)行城市化地區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)、生態(tài)功能區(qū)分類，但其還存在功能交叉重疊的問(wèn)題，所提出的用地提取方案還需要細(xì)化，以便精準(zhǔn)量化各類用地比例。高昌區(qū)未來(lái)應(yīng)該加大對(duì)近70%未利用地的合理開(kāi)發(fā)，在生態(tài)旅游方面做出規(guī)劃；作為天山北坡農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，還可多發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，探索一條以生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游為主體功能的新型城鎮(zhèn)化路徑，解決該地區(qū)一些土地資源過(guò)度開(kāi)發(fā)和退化的問(wèn)題。因此，土地利用轉(zhuǎn)型及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化將成為下一步的研究重點(diǎn)。