［關(guān)鍵詞］ 三生空間；時空格局；驅(qū)動因素；地理探測器法；陜西省

［摘 要］ 分析陜西省“三生空間”時空格局演變及其驅(qū)動因素，對優(yōu)化西部地區(qū)國土空間規(guī)劃具有指導(dǎo)意義。結(jié)果表明：①陜西省“三生空間”以生態(tài)和生產(chǎn)空間為主，2020年生產(chǎn)、生態(tài)、生活空間面積分別為68 137、133 611、3 978 km2，分別占陜西省國土面積的33.12%、64.95%和1.93%，2000—2020年陜西省生態(tài)和生活空間面積增加，生產(chǎn)空間面積減少；②陜西省“三生空間”分布在垂直梯度上存在明顯的差異性，生產(chǎn)空間和生活空間均在海拔200～＜900 m區(qū)域面積占比最大，海拔超過900 m后面積占比呈下降趨勢，而生態(tài)空間面積占比呈先下降后上升的趨勢，且海拔超過900 m后生態(tài)空間面積占比持續(xù)上升；③生產(chǎn)空間主要分布在陜西省北部和中部，生態(tài)空間主要集中在陜西省南部，生活空間主要集中在西安大都會及周邊區(qū)域；④自然因素是“三生空間”演變的基礎(chǔ)，社會經(jīng)濟(jì)因素對于“三生空間”格局變化起著主導(dǎo)作用。

［中圖分類號］ F301.2 "［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A "DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.10.013

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國土空間格局演變是自然和人類因素共同影響的結(jié)果。目前，我國經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，社會生產(chǎn)力顯著提升，國內(nèi)生產(chǎn)總值不斷攀升，城鎮(zhèn)化率不斷提高［1］。與此同時，頻繁的人類活動造成生態(tài)環(huán)境破壞、土地資源緊缺、人地矛盾突出［2-3］，國土空間格局演變研究逐漸成為熱點(diǎn)［4-5］?！叭臻g”是指生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間，關(guān)于“三生空間”的沖突分析［6-8］、格局優(yōu)化［9-11］、耦合協(xié)調(diào)度［12-13］、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值［14-15］、功能演變［16-17］等方面，國內(nèi)學(xué)者開展了大量研究，然而這些研究大多集中在東部沿海地帶，針對西部地區(qū)的相關(guān)研究較少。陜西省是我國“承東啟西”的重要節(jié)點(diǎn)，本研究基于陜西省2000—2020年土地利用數(shù)據(jù)、自然環(huán)境數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等，采用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、地理探測器法等方法，分析“三生空間”時空格局演變及其驅(qū)動因素，以期為優(yōu)化西部地區(qū)國土空間提供參考。

1 研究區(qū)概況

陜西省地處我國西北腹地，位于105°29′～111°15′E、31°42′～39°35′N，橫跨黃河與長江流域，是連接我國東西的重要交通要道，土地總面積20.57萬km2。地形總體呈南北高、中間低，最高海拔為3 767 m，最低海拔為170 m（見圖1）。根據(jù)地貌結(jié)構(gòu)，陜西省可分為三大自然區(qū)，分別是黃土高原區(qū)（包括榆林市、延安市）、關(guān)中平原區(qū)（包括西安市、銅川市、寶雞市、咸陽市、渭南市）、秦巴山區(qū)（包括漢中市、安康市、商洛市）。省內(nèi)氣候差異較大，陜南地區(qū)屬北亞熱帶氣候區(qū)，關(guān)中及陜北地區(qū)大部分屬暖溫帶氣候區(qū)，陜北地區(qū)北部長城沿線屬中溫帶氣候區(qū)，全省年均氣溫9～16 ℃，年均降水量340～1 240 mm。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究采用2000年、2005年、2010年、2015年、2020年共5期土地利用數(shù)據(jù)，來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)平臺，土地利用分類精度超過90%［18］。DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云，分辨率為30 m，采用ArcGIS軟件提取坡度、坡向數(shù)據(jù)。氣溫、降水?dāng)?shù)據(jù)和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于各年度陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒。

2.2 研究方法

2.2.1 陜西省“三生空間”分類體系

依據(jù)陜西省地理特征，參考相關(guān)研究成果［19］，構(gòu)建陜西省“三生空間”分類體系?！叭臻g”分為生產(chǎn)、生態(tài)、生活空間，其中生產(chǎn)空間包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間和工業(yè)生產(chǎn)空間；生態(tài)空間包括林地生態(tài)空間、草地生態(tài)空間、水域生態(tài)空間、其他生態(tài)空間；生活空間包括城鎮(zhèn)生活空間和農(nóng)村生活空間。“三生空間”分類與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)土地利用分類的對應(yīng)關(guān)系見表1。

2.2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣和地理探測器法

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可以反映出特定區(qū)域與時段內(nèi)土地利用類型的轉(zhuǎn)移方向和數(shù)量，以此展現(xiàn)出各土地利用類型功能轉(zhuǎn)換的動態(tài)變化［20］。地理探測器法是探測研究對象空間分異性的統(tǒng)計(jì)方法，并通過影響因子的解釋力指標(biāo)q值衡量驅(qū)動因子對空間分異的影響程度［21］。q值的值域?yàn)椋?，1］，值越大表明影響程度越大，反之越小。本研究對自然及社會因子進(jìn)行離散化處理，以“三生空間”各類空間面積為因變量，選取因子探測及交互探測兩組數(shù)據(jù)，其中因子探測可測算自變量對于因變量空間分異現(xiàn)象的解釋程度，交互探測可分析不同因子疊加后對因變量分布的影響程度。

3 陜西省“三生空間”格局分布及演化

3.1 陜西省“三生空間”面積及空間分布變化

2000—2020年陜西省“三生空間”面積變化見表2。從一級地類來看，陜西省以生態(tài)和生產(chǎn)空間為主，2020年生產(chǎn)、生態(tài)、生活空間面積分別為68 137、133 611、3 978 km2，分別占陜西省國土面積的33.12%、64.95%和1.93%。從二級地類來看，2020年生產(chǎn)空間以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間為主，其面積占生產(chǎn)空間面積的98.13%；生態(tài)空間以林地、草地生態(tài)空間為主，其面積分別占生態(tài)空間面積的36.44%和58.86%；生活空間以農(nóng)村生活空間為主，其面積占生活空間面積的75.36%。20 a間，陜西省生態(tài)和生活空間面積分別增加了2 815、1 058 km2，增幅分別為2.15%和36.23%；生產(chǎn)空間面積減少了3 873 km2，減幅為5.38%。從二級地類來看，生產(chǎn)空間面積減少主要表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間面積減少，而工業(yè)生產(chǎn)空間面積顯著增加；生態(tài)空間面積增加主要表現(xiàn)為林地、草地生態(tài)空間面積增加，其他生態(tài)空間面積基本不變，水域生態(tài)空間面積略有減少；生活空間中城鎮(zhèn)生活空間和農(nóng)村生活空間面積均有增加，增幅分別為81.48%和25.97%。

為深入分析2000—2020年陜西省“三生空間”的轉(zhuǎn)換關(guān)系，計(jì)算得到2000—2005年、2005—2010年、2010—2015年、2015—2020年“三生空間”土地利用轉(zhuǎn)移矩陣見表3～表6。由表3～表6分析可知：2000—2005年生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)出量較大，轉(zhuǎn)出面積達(dá)到1 701 km2，其他空間面積均增加，其中生態(tài)空間面積增加較為顯著，達(dá)到1 441 km2；2005—2010年以生產(chǎn)、生態(tài)空間的相互轉(zhuǎn)移為主，生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)為生態(tài)空間234 km2，生態(tài)空間轉(zhuǎn)為生產(chǎn)空間132 km2，生活空間呈凈轉(zhuǎn)入狀態(tài)，面積增加72 km2；2010—2015年生態(tài)空間顯著減少，主要轉(zhuǎn)向生產(chǎn)空間，轉(zhuǎn)出面積達(dá)到617 km2，生活空間面積持續(xù)增加；2015—2020年“三生空間”之間的轉(zhuǎn)移比較劇烈，生產(chǎn)空間面積減少2 385 km2，其余空間面積增大，生態(tài)空間面積增加較多，達(dá)到1 996 km2。

2000—2020年陜西省“三生空間”的空間分布格局見圖2。由圖2可知，陜西省“三生空間”的空間分布總體格局變化較小。生態(tài)空間廣泛分布，其面積占比由2000年的63.58%增長至2020年的64.95%；生產(chǎn)空間主要集中分布在陜西省中部區(qū)域，分散分布于陜西省北部區(qū)域，其面積占比由2000年的35.00%下降至2020年的33.12%；生活空間主要集中在西安都市圈一帶，斑塊逐年擴(kuò)張，其面積占比由2000年的1.42%增長至2020年的1.93%。

3.2 陜西省“三生空間”在垂直梯度上的差異

陜西省“三生空間”在垂直梯度上的分布存在明顯的差異性（見圖3），生產(chǎn)空間和生活空間均在海拔200～＜900 m區(qū)域面積占比最大，海拔超過900 m后生產(chǎn)空間面積占比明顯下降，生活空間面積占比也呈下降趨勢。生態(tài)空間面積占比呈先下降后上升的趨勢，海拔超過900 m后生態(tài)空間面積占比持續(xù)上升。從二級地類來看，在海拔200 m以下時生態(tài)空間以水域生態(tài)空間為主；海拔200～＜2 300 m時林地生態(tài)空間面積占比持續(xù)上升，在海拔1 600～＜2 300 m區(qū)域林地生態(tài)空間面積占比最大，而后隨著海拔升高，面積占比持續(xù)下降；草地生態(tài)系統(tǒng)面積占比隨海拔升高呈先上升再下降又上升的趨勢，在海拔≥3 000 m時草地生態(tài)空間面積占比達(dá)到最大。

3.3 陜西省“三生空間”在縣域尺度的變化

為深入分析陜西省“三生空間”在縣域尺度的變化，統(tǒng)計(jì)陜西省各縣區(qū)2000—2020年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間，林地、草地及其他生態(tài)空間，水域生態(tài)空間、城鎮(zhèn)生活空間、農(nóng)村生活空間、工業(yè)生產(chǎn)空間的面積變化（見圖4）?？芍孩倩旧纤锌h區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間面積均呈減少趨勢，其中榆林市、延安市農(nóng)業(yè)生態(tài)空間面積減少最多，而所有縣區(qū)的工業(yè)生態(tài)空間面積均呈增加趨勢，其中榆林市工業(yè)生產(chǎn)空間面積增加最多；②所有縣區(qū)的生活空間面積均呈增加趨勢，以西安市為主的陜西中部地區(qū)城鎮(zhèn)生活空間面積增加較多，陜西中部和南部農(nóng)村生活空間面積增加較多；③水域生態(tài)空間面積變化幅度較小，北部略有減少，南部略有增加；④陜西北部的延安市、榆林市的林地、草地及其他生態(tài)空間面積增加較多。

4 陜西省“三生空間”格局演變驅(qū)動因素

4.1 驅(qū)動因子的選取

為分析陜西省“三生空間”時空格局演化的影響因素，根據(jù)已有研究成果［22-23］，選取2000年和2020年陜西省第一產(chǎn)業(yè)（X1）、第二產(chǎn)業(yè)（X2）、第三產(chǎn)業(yè)（X3）產(chǎn)值，GDP（X4）、總?cè)丝冢╔5）、城鎮(zhèn)人均可支配收入（X6）、城鎮(zhèn)人口比例（X7）、全社會固定資產(chǎn)投資（X8）共8項(xiàng)社會經(jīng)濟(jì)因子，以及年均氣溫（X9）、年均降水量（X10）、高程（X11）、坡度（X12）、坡向（X13）共5項(xiàng)自然因子作為自變量，以陜西省“三生空間”面積變化作為因變量，基于地理探測器法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果均通過顯著性檢驗(yàn)（P＜0.05）。

4.2 單因子探測

2000年、2020年基于地理探測器法的單因子探測結(jié)果分別見表7、表8。對于生產(chǎn)空間演變，2000年全社會固定投資、GDP影響較大，2020年第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、GDP、城鎮(zhèn)人口比例影響較大，自然因子對其影響較??；對于生活空間，2000年坡向、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、總?cè)丝?、高程影響較大，2020年總?cè)丝凇DP、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、降水影響較大；對于生態(tài)空間，2000年GDP、全社會固定資產(chǎn)投資影響較大，2020年城鎮(zhèn)人均可支配收入、年均降水量、總?cè)丝?、GDP影響較大。綜上，總?cè)丝诤虶DP對陜西省“三生空間”時空格局演變的影響較大，產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人口規(guī)模對“三生空間”空間分布起著決定性作用。相比于2000年，2020年自然因子對生產(chǎn)空間的影響整體呈下降趨勢，說明自然環(huán)境對地區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響程度降低；自然因子對生活空間和生態(tài)空間的影響整體呈上升趨勢，說明自然環(huán)境質(zhì)量對人類生存空間的影響程度升高。

4.3 交互探測

以2020年為研究年份，對影響因子進(jìn)行交互探測，得到不同因子之間的交互探測結(jié)果（見圖5），結(jié)果表明研究區(qū)內(nèi)任意兩個驅(qū)動因子的交互作用均大于單因子的影響，由此說明“三生空間”格局演變并非由單一因子影響造成的。由圖5（a）可知，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、GDP與其余因子的交互作用都比較強(qiáng)烈，均達(dá)到0.9以上；由圖5（b）可知，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值交互作用增強(qiáng)效果最為明顯，此外，社會經(jīng)濟(jì)因子與自然因子交互作用普遍強(qiáng)于自然因素之間的交

互作用，特別是第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、總?cè)丝谂c自然因子的交互作用較為顯著；由圖5（c）可知，各影響因子間的交互作用效果增強(qiáng)較為顯著，尤其是第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的單因子影響僅為0.081，而其與其他因子的交互作用均大于0.5。自然因子作為“三生空間”演變的基礎(chǔ)，良好的生態(tài)環(huán)境有助于國土空間的可持續(xù)發(fā)展。此外，陜西省作為西部重要經(jīng)濟(jì)省份，伴隨著產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)水平不斷提高的情況下，城鎮(zhèn)生活空間也急劇增加，同時生態(tài)環(huán)境也遭受著嚴(yán)重影響。應(yīng)綜合考慮各項(xiàng)因子的交互作用，采取相應(yīng)的政策措施，提出優(yōu)化“三生空間”的科學(xué)建議。

5 討論

為優(yōu)化陜西省“三生空間”格局，推動陜西省綠色、健康、可持續(xù)發(fā)展，提出相關(guān)建議：①強(qiáng)化政策制度導(dǎo)向，充分發(fā)揮“三生空間”潛在功能，注重各功能用地的彼此關(guān)聯(lián)，推動“三生空間”協(xié)調(diào)發(fā)展［24］。科學(xué)、有效劃分“三生空間”管制范圍，進(jìn)一步促進(jìn)以生活空間為中心，以生態(tài)空間為首要，協(xié)同發(fā)展生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間的局面。②增強(qiáng)空間利用效率。對于安康市、漢中市等以生態(tài)空間為主的區(qū)域，應(yīng)繼續(xù)保持生態(tài)空間的優(yōu)先地位，通過減少人類經(jīng)濟(jì)活動來緩和經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的沖突；對于西安市等以生活空間為主的區(qū)域，應(yīng)對用地安排進(jìn)行合理規(guī)劃，更加重視用地功能改進(jìn)，提高人民生活質(zhì)量；對于延安市、榆林市等以生產(chǎn)功能為主導(dǎo)的區(qū)域，應(yīng)綜合考慮發(fā)展經(jīng)濟(jì)與保護(hù)生態(tài)的關(guān)系，以不犧牲生態(tài)空間為前提進(jìn)行高效率經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動。③大力推動生態(tài)建設(shè)。在經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的時代，持續(xù)推進(jìn)生態(tài)建設(shè)始終是區(qū)域健康發(fā)展的保障，根據(jù)陜西省不同區(qū)域的土地特征，應(yīng)分區(qū)實(shí)施生態(tài)空間優(yōu)化方案，加強(qiáng)污染治理，持續(xù)推行退耕還林還草政策，不斷提高生態(tài)空間質(zhì)量。

6 結(jié)論

1）陜西省“三生空間”以生態(tài)和生產(chǎn)空間為主，2020年生產(chǎn)、生態(tài)、生活空間面積分別為68 137、133 611、3 978 km2，分別占陜西省國土面積的33.12%、64.95%和1.93%。與2000年相比，2020年陜西省生態(tài)和生活空間面積增幅分別為2.15%和36.23%，生產(chǎn)空間面積減幅為5.38%；從二級地類來看，生產(chǎn)空間面積減少主要表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間面積減少，而工業(yè)生產(chǎn)空間面積顯著增加；生態(tài)空間面積增加主要表現(xiàn)為林地、草地生態(tài)空間面積增加，其他生態(tài)空間面積基本不變，水域生態(tài)空間面積略有減少；生活空間中城鎮(zhèn)生活空間和農(nóng)村生活空間面積均有增加，增幅分別為81.48%和25.97%。

2）陜西省“三生空間”分布在垂直梯度上存在明顯的差異性，生產(chǎn)空間和生活空間均在海拔200～＜900 m區(qū)域面積占比最大，海拔超過900 m后面積占比呈下降趨勢；生態(tài)空間面積占比呈先下降后上升的趨勢，海拔超過900 m后生態(tài)空間面積占比持續(xù)上升。生產(chǎn)空間主要分布在陜西省北部和中部，生態(tài)空間主要集中在陜西省南部，生活空間以西安大都會及周邊區(qū)域?yàn)橹?。“三生空間”轉(zhuǎn)化主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間向生態(tài)空間及工業(yè)生產(chǎn)空間的轉(zhuǎn)移、生活空間對生產(chǎn)空間的占用。

3）自然因素是“三生空間”演變的基礎(chǔ)，社會經(jīng)濟(jì)因素對于格局變化起著主導(dǎo)作用。其中，年均氣溫、年均降水量是影響空間格局演變的主要自然因素，總?cè)丝?、GDP和城鎮(zhèn)人均可支配收入是空間格局演變的主要社會經(jīng)濟(jì)因素。各影響因子間的交互作用明顯增強(qiáng)，尤其是第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與其余因子的交互作用影響較大。

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收稿日期： 2024-04-17

基金項(xiàng)目： 國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（52039008）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51479163）；西安理工大學(xué)博士創(chuàng)新基金項(xiàng)目（107-451123005）

第一作者： 韓群柱（1967—），男，陜西西安人，副教授，博士，主要從事資源和環(huán)境方向研究工作。

通信作者： 谷蘆茜（1998—），女，陜西西安人，碩士研究生，研究方向?yàn)橥恋刭Y源管理。

E-mail： 1271446704@qq.com.

（責(zé)任編輯 李佳星）