3.1 土地利用功能时空特征
利用ArcGIS软件绘制2009年、2013年、2017年县域土地利用功能评价结果图(图1—4),2009—2017年,黄土丘陵区土地利用总功能呈现增长态势,生态功能有所下降,生产、生活功能明显提升,从空间分布来看,27个县域单元“三生”功能空间分异明显,总体呈现出由高值区向周围递减的态势,具体空间格局演变如下:
(1)生态功能。2009—2017年,黄土丘陵区县域土地生态功能小幅下降,生态功能三年均值分别为0.473、0.466、0.467,空间上呈现“西北西南高、中东部低”,且空间格局较稳定。生态功能高值区位于祁连山东侧的天祝县,属于祁连山冰川与水源涵养生态功能区,西南部位于青藏高原东北边缘的卓尼县,是甘南黄河重要水源补给生态功能区,位于西秦岭和黄土高原过渡地带的漳县、岷县,沿黄灌区的永靖县、临夏县周边,生态功能也较高。该地区森林覆盖率较高,生物资源丰富,但生态环境脆弱,应以生态修复,水土保持,提供生态产品为主。低值区分布在中部的白银区、平川区、皋兰县、榆中县等周围县域,该地区城镇化和工业化程度进程较快、生态环境受人类干扰明显,生态功能下降明显。古浪县、景泰县北部由于靠近腾格里沙漠,生态植被相对脆弱,自然灾害频繁,生态功能较低。会宁县、通渭县、陇西县作为甘肃省水土流失最为严重区域之一,土地垦殖率高,耕作方式粗放,生产水平低,资源环境压力相对较大,生态功能低,应加强小流域综合治理,突出生态功能及环境保护。
(2)生产功能。2009—2017年,黄土丘陵区土地生产功能不断增强,空间上呈现以临夏市、白银区、安定区等为核心向周围递减的“核心—外围结构”。2009年、2013年、2017年生产功能均值分别为0.189,0.229,0.259,整体上生产功能处于较低水平,且提高速度缓慢,主要是区域自然资源禀赋限制了农业、经济发展水平。2009年以来高值区主要在临夏州、白银市辖区及部分周边区县,临夏市及周围县区属于沿黄农业带,农业生产条件不断改善,日益成为全省农产品优质高产区,农产品供给功能突出。白银市市区及部分区县作为兰西城市群重要组成部分,是全国重要的石油化工、有色冶金等产业基地,支撑西北地区发展的重要增长极,区位条件优越,人力资源丰富,经济基础好,不断带动周边地区形成生产功能优势区。低值区主要位于研究区南部和西北部。南部集中在甘南州和定西市部分县区,这些地区属于六盘山集中连片特困地区,贫困人口比例高,农业耕作方式粗放,水土流失等自然灾害频发,随着脱贫攻坚工作的不断深入,该区域生产功能有所提升,但仍与中部地区有一定差距,应将调整农业模式,因地制宜特色产业,使经济发展与生态环境保护相互协调。
(3)生活功能。2009年、2013年、2017年生活功能均值分别为0.176,0.212,0.268,黄土丘陵区土地生活功能明显增强,功能值低于0.20的区域由2009年的88.89%减少到2017年的22.22%,由于生产功能为生活条件的改善提供物质基础,因此生活功能与生产功能分布具有一定空间重叠性。高值区主要集中分布在生产功能高的白银区、临夏市等周边地区,总体上中北部偏高,南部较低,分布格局稳定。临夏市、白银区作为生产功能的高值区,也是兰西城市群的重要节点城市,区域综合优势强,经济基础较好,基础服务设施体系比较完善,将作为中心城市辐射周边县区,提供优质公共服务。其他地区受区域自然条件、经济发展水平等原因,生活功能水平较低。研究期间,随着土地生产功能的提高,黄土丘陵区人民生活水平日益改善,但整体水平较低。
(4)土地利用总功能。土地利用总功能是生态、生产、生活功能协同作用的结果,“三生”功能相互协调,土地利用系统才能健康有序发展。总体上,研究期间黄土丘陵区土地利用总功能水平逐步提高,三年均值分别为0.299,0.319,0.345,但总体水平不高,区域差异明显。临夏市是唯一总功能高于0.50的地区,十年间总功能低于0.35的区域占比由88.89%下降到62.96%。
总功能呈现“点块状分布”,从高值区向周围逐渐降低。中部总功能高值区由于生产、生活功能水平高,总功能较高,天祝县、皋兰县及西南部县区由于生态功能优势突出,总功能水平相对较高。
3.2 土地利用功能动态演进分析
依据核密度计算原理,借助Eviews 8.0软件绘制出2009年、2013年和2017年黄土丘陵区土地利用功能核密度曲线图(图5),分别从生态功能、生产功能、生活功能及土地利用总功能4个方面来揭示土地利用功能时序动态演进规律。
3.2.1 生态功能时序动态演进特征
(1)从曲线重心位置看,2009—2017年略微向左移动,表明黄土丘陵区土地生态功能呈缓慢下降态势,2013—2017年下降速度减缓。(2)从曲线主峰波峰高度看,2009—2017年先下降后上升,说明生态功能区域差异呈现先扩大后缩小的趋势,主要由于2013年之前各地区农业生产和生活建设活动频繁,导致生态环境压力增大,生态功能下降明显,2013年后甘肃省颁布《甘肃省生态保护与建设规划》(2014—2020年),生态保护力度不断加强,区域综合治理取得明显成效,生态功能退化速度得到有效遏制。(3)从曲线波峰数量,研究期间以一个主峰为主,表明区域生态功能存在明显极化特征,以天祝县、卓尼县和漳县为高值区,应加大生态建设力度,保障其重要生态地位。
3.2.2 生产功能时序动态演进特征
(1)从曲线重心位置看,2009—2013年大幅向右移动,2013—2017年小幅向右移动,表明黄土丘陵区土地生产功能呈不断增强趋势,但增长速度逐渐放缓。(2)从曲线主峰波峰高度看,2009—2013年基本稳定,2013—2017年有所下降,表明在2013年后土地生产功能区域差异逐渐扩大。(3)从曲线波峰数量与拖尾看,2009—2017年以一个主峰和两个轻微次峰为主,表明生产功能出现了轻微多极化特征。2009—2017年曲线右侧拖尾呈现出加长、降薄趋势,表明高值区生产功能继续提升,高值区县域占比有所下降,说明高值区与低值区的功能区域差异缩小,整体生产功能逐渐提高。
3.2.3 生活功能时序动态演进特征
(1)从曲线重心位置看,2009—2017年大幅向右移动,表明黄土丘陵区土地生活功能呈上升趋势。(2)从曲线主峰波峰高度看,2009—2017年大幅下降,表明土地生活功能水平区域差异在不断扩大。(3)从曲线波峰数量与拖尾看,2009—2017年基本上以一个主峰和多个轻微次峰为主,表明生活功能出现极化特征。2009—2017年右侧拖尾出现加长、降薄趋势,表明高值区生活功能继续增强,且区域差异有所减小。
3.2.4 土地利用总功能时序演进特征
(1)从曲线重心位置看,2009—2017年不断向右迁移,说明黄土丘陵区土地利用总功能水平逐年提高。(2)从曲线主峰波峰高度看,2009—2017年降幅逐渐增大,表明土地利用总功能区域差异上有不断扩大趋势。(3)从曲线波峰数量与拖尾看,2009—2013年均以一个主峰和一个次峰为主,2017年出现双峰,表明土地利用总功能出现极化特征。2009—2017年右侧拖尾加长、降薄,表明在此期间高值区土地利用总功能水平进一步提升,但高水平县域占比较少,区域整体水平有待提高。
3.3 土地利用功能演变的影响因素分析
3.3.1 “三生”功能影响因素探测 根据前文的分析,从土地利用功能指标体系准则层的23个指标入手,借助“因子探测器”揭示黄土丘陵区2009年、2017年“三生”功能变化驱动因子,并计算其动态变化度,分析影响因素类型,结果见表2,具体分析如下:
(1)生态功能影响因子。2009—2017年影响生态功能强弱的因子排序分别为:x4>x1>x6>x2>x5>x3,x4>x6>x2>x1>x3>x5,森林覆盖率对生态功能具有最显著影响,影响力在0.60以上,草地覆盖率、水域湿地面积占比及地均生态系统服务价值量对生态功能具有一定影响,影响力介于0.20～0.35; 耕地和建设用地占比、化肥施用强度对生态功能影响一般。研究期间草地覆盖率、森林覆盖率及化肥施用强度影响力有所下降,主要原因是退耕还林还草、调整农业生产方式等工作初见成效,耕地和建设用地占比、地均生态系统服务价值对生态功能影响逐渐增强,原因是研究期间区域建设用地面积不断增长,土地开发强度逐年上涨,对生态功能影响加剧。
(2)生产功能影响因子。2009—2017年影响生产功能强弱因子排序前四位为:x12>x16>x15>x7,生产功能受经济密度、地均固定资产投资、交通运输用地占比及人均蔬菜水果占有量影响最为显著,与二三产业比重、人均GDP一般显著,土地垦殖率、人均粮食占有量及人均猪牛羊肉占有量解释力较为接近,其余因素影响程度较弱,总体上社会经济因素对土地生产功能演变起到重要推动作用。研究期间人均粮食占有量、二三产业比重、人均GDP及地均固定资产投资影响力增强,主要是由于产业结构调整,经济发展水平相对提升,社会经济投入要素有所提高,其余因子影响力出现不同程度减弱。
(3)生活功能影响因子。2009—2017年影响生活功能强弱因子排序:x17>x19>x18>x23>x22>x20>x21,x18>x19>x17>x23>x20>x22>x21,生活功能受万人拥有的卫生机构床位数、城镇化率及农业从业人口密度影响最为显著,影响力在0.70以上,受农村人均可支配收入、人口密度及人均建设用地面积重要影响,城乡收入平衡指数影响较弱,研究期间城乡收入平衡指数、农业从业人口密度及人均建设用地面积影响力有所增强,主要原因在于随着城镇化、工业化加快,人均可支配收入逐年增加,同时生产生活建设,导致建设用地面积增加,其余因子解释力有所下降。
3.3.2 土地利用总功能交互探测 利用“交互探测器”对2009年、2017年土地利用总功能的“三生”子功能进行两两交互探测,计算结果见
表3。
结果表明,任意两项功能交互后对土地利用总功能解释力均为增强关系,包括双因子增强和非线性增强。2009年生态—生产功能交互后影响力高达0.836,生态—生活交互影响力为0.841,生产—生活功能交互影响力为0.459,生态功能作为生产、生活功能发展的基础,与其他功能交互后影响作用极强。2017年生态功能与生产、生活功能两两影响力继续增强。生产—生活功能交互影响明显提高,解释力达0.665,表明生产功能提高也会带动生活功能的增强。
4 讨论与结论
4.1 讨 论
当前,甘肃省黄土丘陵区县域土地利用功能水平总体不高,区域差异显著。在生态文明建设及绿色发展背景下,生态环境脆弱、土地利用方式单一、生活水平急需改善等问题凸显,协调区域生态环境保护与提高生产生活水平间的关系成为重中之重,本文基于土地利用功能角度,研究黄土丘陵区土地利用功能时空演变规律及影响因素,实现土地利用系统协调健康发展的目标,支撑黄土丘陵区经济社会与生态绿色高质量发展。
目前土地利用功能分类体系尚处于探索阶段,本文仅基于“三生”功能视角,根据黄土丘陵区特点,将其分为生态、生产、生活功能及6个二级功能,从县域尺度上对黄土丘陵区土地利用功能时空格局演变及其影响因素进行了分析,同时首次将非参数核密度估计应用于土地利用功能时序变化分析,客观展现了县域土地利用功能水平变化、区域差异等状况,模型具有较强的适用性,丰富了土地功能评价的内容。但土地利用功能水平是多尺度、多种因素共同作用的结果,由于统计资料等数据限制,对于土地生态功能如何进一步划分并以指标来表征需要进一步探讨,指标体系不能全面表征土地利用功能,融合多源、多尺度数据的多层次评价指标体系的微观尺度评价将是下一步研究方向,同时土地利用功能存在明显的时空异质性,功能之间存在此消彼长的关系,从权衡与协同角度识别土地功能之间的相互作用机制,有待深入研究。
4.2 结 论
(1)2009—2017年,黄土丘陵区县域土地利用总功能呈现出增长态势,生态功能小幅下降,生产、生活功能快速提高,总体水平较低,但空间分异特征明显。生态功能在空间上呈现“西北西南高、中东部低”的空间格局,且空间分布比较稳定,高值区位于天祝县、卓尼县和漳县,低值区位于中部地区的白银区、皋兰县、古浪县及景泰县,水土流失严重的会宁县、通渭县。生产功能呈现以临夏市、白银区为核心向周围递减的“双核结构”,总体上表现出“中部高、南北低”的空间分异。高值区集中在市州的经济、政治和文化中心,低值区主要位于南部山区的贫困县。生活功能分布与生产功能具有空间重叠性。
(2)2009—2017年,黄土丘陵区土地生产、生活功能及总功能水平都经历了上升演进特征,生态功能水平表现出下降态势,生产、生活功能区域差异持续扩大,总功能水平区域也有扩大趋势,高值区生产、生活功能持续增强、但高值区数量相对较少,存在轻微极化现象。研究表明土地利用功能水平在不同时间段的时序演进特征是其子功能在不同时段特征内相互作用的结果。
(3)“三生”功能时空变化是区域自然资源禀赋及社会经济因素综合作用下的结果。生态功能水平变化主要受森林覆盖率、草地覆盖率(减弱型因子)、耕地和建设用地占比、水域湿地面积占比及地均生态系统服务价值(增强型因子)共同作用; 生产功能水平主要受经济密度、地均固定资产投资、交通运输用地占比和人均蔬菜水果占有量影响最为显著,随着时间变化人均粮食占有量、二三产业比重、人均GDP及地均固定资产投资影响力持续增强,其余因子影响力出现不同程度减弱; 生活功能水平受万人拥有的卫生机构床位数、城镇化率及农业从业人口密度影响最大,研究期间城乡收入平衡指数、农业从业人口密度及人均建设用地面积影响力有所增强,其余因子解释力有所下降。任意两项功能交互后对总功能解释力均为增强关系,由此可见,土地利用功能水平的提高需要土地功能系统内各子系统共同发挥作用。
