河南省“三生”功能时空演变特征及影响因素

谢晓彤，李效顺

河南省“三生”功能时空演变特征及影响因素

谢晓彤，李效顺※

（1. 中国矿业大学中国资源型城市转型发展与乡村振兴研究中心，徐州 221116；2. 江苏自然资源智库中国矿业大学研究基地，徐州 221116）

随着城镇化进程快速推进，国土空间功能格局产生剧烈演变，探讨国土空间“三生”功能的时空演化特征及影响因素，可为区域协调可持续发展和国土空间优化布局提供科学依据。该研究以河南省县域单元为例，从生产、生活、生态三个维度构建指标体系，评价区域2000、2006、2012年及2018年“三生”功能的空间格局特征及演化规律，并利用主成分分析法诊断“三生”功能演变的影响因素及作用机制。结果表明：1）2000—2018年河南省各县域“三生”功能均呈现不同程度的增长态势，空间上“三生”功能存在地域分异特征，生产功能空间梯度差异显著，生活功能由市辖区向外逐渐减弱，生态功能呈现“山地丘陵区>平原区>市辖区”的梯度变化；2）2000—2018年河南省“三生”功能发展变化明显，24.39%的县域生产功能明显减弱，86.99%的县域生活功能水平得到提升，而生态功能平稳发展，减弱区域较少；3）粮食保障、社会保障、生态维持是影响河南省“三生”功能演变的重要因素，经济发展与生态承载是基础性影响因素，说明不同影响因子间形成共同推力才能促进“三生”功能的良性发展。研究结果可为促进国土空间规划及空间可持续利用提供参考与依据。

功能；土地利用；“三生”空间；时空演变；影响因素；主成分分析；河南省

0 引 言

国土空间是人类生产生活和社会经济活动以及生态文明建设的重要空间载体[1]。改革开放以来，中国城镇化进程快速推进，进而导致了国土空间格局的剧烈演变[2]。中国在经历了40多年的高速增长之后，发展中不平衡、不协调、不可持续等问题日益凸显，对中国国土空间的可持续开发带来了巨大挑战。十八大提出要构建“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”的国土“三生”空间[3]，至此以后，关于“三生”空间及“三生”功能的研究愈加增多。同时，随着建立国土空间规划体系上升为国家重大战略，从全国到地市相继开展了国土空间规划编制实施工作，开始划分国土空间不同类型功能区，识别国土空间功能分异特征[4]。在此背景下，分析国土空间“三生”功能演变特征，实现不同功能间的协调发展，成为国土空间规划中的重点问题[5]。

国土空间功能是空间结构的外在表现，是人类在利用开发国土空间过程中所表现出的承载特性和能力响应。关于国土空间功能，地理学中较早引入了空间功能的解释，起初是指自然环境可提供的商品与服务[6]，后逐步拓展为具有对人类或自然产生现实与潜在变化的能力[7]。国外关于多功能的概念首先源于农业多功能[8-9]，随着多功能研究的深入，土地利用领域学者开始将多功能概念引入到土地利用多功能研究中[10-12]，而近年来，国外土地利用多功能不再只关注农业范畴，开始强调土地的生态服务功能和景观功能[13-14]，关于景观多功能、生态系统服务功能的研究亦逐渐增多[15-16]，这些都为国土空间功能研究提供了基础。国内国土空间功能的相关研究是从土地利用功能逐步开展的，目前关于土地利用功能的研究主要集中在土地利用功能识别与分类、土地利用多功能评价、土地利用功能变化等[17-19]。随着土地利用功能的深入，国内研究重心逐步转到国土空间功能评价与利用，从主体功能区划、国土空间功能识别、国土空间功能优化多个方面展开[20-22]，并日趋成熟。“三生”功能作为近些年提出的定义，是目前研究国土空间规划的前提与基础，“三生”功能作为国家政策要求的内涵体现，是科学开展国土空间开发与利用的前提，也是实现国土空间格局重塑的基础依据。目前，国土空间“三生”功能研究主要侧重于“三生”功能内涵[23]、评价指标体系、评价方法等方面，关于“三生”功能的评价指标体系，多数学者主要围绕指标体系的构建及定量识别展开[24-25]，研究方法上，多采用空间加权叠加、BP神经网络、比较优势指数（NRCA）、聚类分析等方法测算“三生”功能价值，或确定国土空间“三生”功能优化方案[26-28]。除此之外，许多学者开始以“三生”为视角，研究国土空间格局特征，优化国土空间格局[29-31]，同时，研究尺度上从全国、省域、市域逐渐向县域和村域等中微观尺度过渡[32-34]。总体来看，国内外空间功能及“三生”功能的研究内容与研究成果不断丰富完善，研究视角和研究方法也逐渐多元化。然而以往研究多偏重于国土空间“三生”功能的静态格局分析，动态演化规律及影响因素特征的研究较为匮乏，难以探究“三生”功能的动态性和影响机制。

河南省作为中央深改组确定的9个省级空间规划试点之一，开展区域内“三生”功能的时空演化规律及地域分异特征研究，对河南省空间规划工作的完善及区域内协调优化具有重要的现实意义。据此，为深入诊断河南省“三生”功能时序特征，本文以河南省县域行政单元为研究对象，将研究时间段定为城市化快速发展的2000—2018年，构建基于“三生”功能的国土空间多功能测度指标体系，并借助综合评价模型、比较系数、主成分分析等方法，对比分析2000年、2006年、2012年和2018年河南省“三生”功能的时序变化及空间分异特征，进而探析“三生”功能演变的影响因素及作用机制，以期为探索河南省国土空间发展路径，实现区域全面协调可持续发展提供新思路和参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

河南省界于31°23'～36°22'N，110°21'～116°E，位于中国中部、黄河中下游，土地面积16.7万km2，地势西高东低，山地、丘陵、平原、盆地等地貌类型齐全，气候四季分明，植被类型丰富，国土空间自然禀赋优势突出。河南省地处全国“两纵三横”的交汇处，属于中国经济由东向西梯次推进发展的中间地带和全国综合交通运输网络的重要枢纽。2018年，全省地区生产总值突破4.81万亿元，城镇化率达到51.71%，以城市群为主体形态，大中小城市与小城镇协调发展的现代城镇体系正在加快形成。河南省作为中国的农业、人口和经济大省，在研究期间实现了城镇化和工业化的快速推进，但在经济快速发展的同时，自然资源约束趋紧，经济发展给生态环境带来的压力不断增大，国土空间格局结构逐渐失衡，区域协调任务艰巨。

1.2 数据来源

数据来源：1）土地利用数据来源于河南省自然资源厅2000年、2006年、2012年及2018年的土地利用变更调查数据；2）社会经济发展数据来源于相应年份的市级统计年鉴和《河南统计年鉴》、《河南农村统计年鉴》，以及相应年份的国民经济和社会发展统计公报，部分缺失数据通过插值法补充。2000—2018年间河南省的行政区划曾进行调整，为保证研究区时间序列的可比性，拟按照河南省2018年的行政区划为基础进行调整，另外将各地市的市辖区进行统一合并处理，最终得出123个研究单元。

1.3 研究方法

1.3.1 “三生”功能理论分析框架

十八大以来，中国对生态文明建设重要性的认识不断深化，开始在国土空间开发利用格局上强调以生产功能、生活功能和生态功能为视角进行国土空间土地利用类型划定。国土空间作为复杂的社会生态系统，是人类活动与用地发展的空间载体，国土空间自身结构的多样性决定了其内部功能的复杂性[35]。国土空间由于自然本底、要素组成结构的差异，不同类型空间能够提供不同的主导功能，目前主要根据不同的功能将国土空间划分为生产空间、生活空间及生态空间三类，每种类型空间都承载着相应的主导功能[36]。一般情况下，对区域国土空间发展起到决定性作用的功能被称为主导功能，除主导功能外，特定的国土空间还存在相应的从属功能。生产空间主要以发挥生产功能为主，同时辅以生活、生态功能；生活空间以发挥生活功能为主，并辅以生产、生态功能；生态空间以生态功能为主导，生产生活功能为辅助。可以看出，国土空间内部会出现主导功能与从属功能的叠加，以完成空间利益的最大化。

在一定的空间尺度上，生产空间主要提供农业生产、非农业生产和经济发展功能；生活空间主要提供空间承载、生活保障和社会保障功能；生态空间主要提供生态维持、生态承载和环境维护功能（图1）。“三生”功能是“三生”空间内涵的具象体现，其中生产功能是推动生活、生态功能变化的根本动力，决定生活、生态空间的质量和状态；生活功能是生产、生态功能的根本目的，能够促进生产功能提升和生态功能的改善；生态功能是生产和生活功能发展的重要资源环境保障，对区域的可持续发展有重要作用。三类功能之间是相互作用、相互推动的发展状态[37]。“三生”功能中，一类功能的有序或恶性发展会直接影响到其他功能的和谐推进，只有“三生”功能间相互协调、共同发展才能促进土地利用综合效益的最大化（图1）。

1.3.2 “三生”功能评价指标体系构建

国土空间“三生”功能是指一定区域在整体空间格局的发展与演变过程中所发挥的作用，该作用受整体区域发展、内部相互作用影响而呈现出不断演变的特征。“三生”功能在国土空间上的分异规律本质上取决于区域的自然资源环境、经济发展以及生活水平的高低与否。

基于对“三生”功能特征的认知，结合“三生”功能内涵，参考已有研究成果[3,29]，以剖析河南省“三生”功能演化特征为目标，构建综合生产功能、生活功能、生态功能的多功能评价指标体系（表1）。基于生产功能的内涵，可将生产功能从“农业生产-非农业生产-经济发展”的角度选取9项指标，以垦殖系数、粮食单产、人均耕地面积、人均粮食产量及人均肉类产量表征区域农业生产情况，以地均国内生产总值、地均二三产业值、地均工业生产总值及地均公共财政收入反映区域的非农业生产情况及经济发展水平。生活功能从“空间承载-生活保障-社会保障”相结合的角度选取9项指标。以城镇用地密度、农村居民点密度、人口密度表征空间承载能力，交通用地密度表征区域的交通承载强度；生活保障主要反映人们的物质和精神生活条件，以人均社会消费品零售总额表征；社会保障是生活功能的实现基础，体现在就业、收入及医疗等方面，以从业人口密度、城乡人均可支配收入比及医疗床位情况表达。生态功能从“生态维持-生态承载-环境维护”的角度选取7项指标。以湿地占比、森林覆盖率、水网密度及生物丰度表征区域的生态维持现状；生态承载体现在生态空间所提供的生态服务价值，以地均生态服务价值表征；以土地退化指数表示区域内生态环境的贫瘠程度；以农用化肥施用量表示环境的维护功能。

注：“+”为正向指标，“-”为负向指标。退化土地面积为盐碱地、沙地、裸地等面积总和；生物丰度指数=×(0.35×林地+0.21×草地+0.28×水域湿地+0.11×耕地+0.04×建设用地+0.01×未利用地)/区域土地总面积[29]（为生物丰度指数归一化系数）；生态服务价值总量依据价值当量法计算而出[38]。

Note: “+” is the positive indicator and “-” is a negative indicator. The degraded land area is the sum of saline alkali land, sandy land and bare land; Biological richness index =× (0.35 × Woodland + 0.21 × Grass + 0.28 × Wetland + 0.11 × Cultivated land + 0.04 × Construction land + 0.01 × Unused land) / total area of regional land[29]（is the normalization coefficient of biological richness index）; The total value of ecological services is calculated according to the value equivalent method[38].

1.3.3 “三生”功能指数评价模型

为消除各指标数据间量纲不同所带来的影响，采用极值法[39]将指标进行归一化处理，使指标的标准化值在[0,1]之间。评价指标权重的确定采用熵值法[39]，熵值法作为一种客观赋权方法，它通过计算指标的信息熵，根据指标的相对变化程度对系统整体的影响来决定指标的权重。具体计算方法如公式（1）～（4）

式中X为“三生”功能评价指标的标准化值，P为第项指标下第个单元指标值的比重；e为评价指标的信息熵；为研究单元的数量；h为评价指标的信息效用值；W为评价指标的权重；Z为第个单元“三生”功能指数。利用ArcGIS中的自然断点法将“三生”功能指数按照得分值划分为高、较高、中等、较低、低5个等级。

1.3.4 “三生”功能变化时空差异模型

根据县域单元“三生”功能指数，构建比较系数模型[40]，以基期年和末期年“三生”功能指数的系数变化为标准，分析河南省各县域单元“三生”功能时空变化的程度及系数水平，具体计算方法如公式（5）

式中C为各单元“三生”功能的变化系数，S和S-1分别为末期和基期年“三生”功能指数，C>0表示该单元“三生”功能增强，反之表示该单元“三生”功能下降。

1.3.5 “三生”功能影响机制分析方法

“三生”功能影响因素众多，统计学要求所研究和引入的变量其相互间是独立的、重要的、对研究对象的影响是显著的，而实际上各变量间存在不同程度的相关关系，为剔除变量间相关性包含的冗余信息，需要对众多变量进行主成分分析，以降维分析提取出反映原来变量信息的主分量，以清晰反映变量对研究对象的影响[41]。

“三生”功能演变受到区域经济发展水平、社会生活条件和自然生态本底等多种因素的综合影响。对于不同区域和不同阶段的“三生”功能，其影响因素和作用强度随时间演变而有所不同。本文借鉴相关研究成果[41-42]，将选取的“三生”功能评价指标整合为8个因素作为影响因子进行分析，8个影响因子涵盖了国土空间系统中经济、社会、自然生态各方面要素。其中，粮食保障（1）代表区域农业的发展基础；经济发展（2）反映区域的发展现状与经济能力；居住承载（3）、社会保障（4）和生活保障（5）用来表征区域的发展前景及生活水平；生态环境是影响区域良好发展的重要因素，拟选取生态维持（6）、生态承载（7）、环境维护（8）来表征。

2 结果与分析

2.1 河南省“三生”功能时空演化分析

2.1.1 “三生”功能时空分异特征

通过构建的“三生”功能指标体系，测度河南省2000年、2006年、2012年及2018年的“三生”功能指数，具体时空分异特征如图2。

生产功能：时序上看，2000—2018年，生产功能整体呈增长状态，并存在显著的集聚态势和稳定的东西分异格局。其中，中部和北部生产功能提升明显，开封市、洛阳市、平顶山市、新乡市等部分市辖区生产功能有所下降，东南部等其他县区生产功能处于波动升降状态，阶段性变化特征明显。2012年之后，生产功能中高值区逐渐增多，并以郑州市、许昌市、新乡市等为中心向周围逐步扩展。空间上看，生产功能呈中东高西低分布，空间梯度差异明显，其中，中高值区零散分布在河南中东部，其交通便利、人口密度大、城乡联系紧密，乡镇工业或农业发展基础较好。低值区向西部集中，以栾川县、鲁山县、卢氏县等为代表，呈集聚斑块状，处于河南西部及南部，多为山区或盆地，经济发展相对滞后，地区经济密度及生产能力较低，导致整体生产功能较弱。

生活功能：时序上看，2000—2018年，生活功能总体呈现缩减-增长的演化特征，中部、北部和西南部部分县区生活功能有所提升，三门峡市、南召县、淅川县、商水县等生活功能阶段性下降，整体表现出明显的波动发展特征。2000—2006年，河南省生活功能整体减弱，高值区减少，低值区增多，2012年之后，生活功能逐步转好，提升趋势明显。空间上看，生活功能由市辖区向外逐渐减小，其中，高值区主要分布在郑州市、开封市、许昌市等，原因在于基础设施好、交通便利，生活适宜性较高。低值区集中于黄淮海平原及西南部地区，包括鄢陵县、南召县、正阳县等，其经济水平相对较低，多为农业发展区及生态保护区。另外，空间上生活功能集聚特征显著的区域也存在异常，如高值区中仍有少数生活功能偏低的区域，主要与该地区临近生态保护区有关。

生态功能：时序上看，2000—2018年，生态功能逐步增长，总体呈现平稳变化态势。2000—2006年间，豫东平原地区生态功能有所提升，但提升幅度相对较小，2006年之后，随着生态保护意识逐渐增强，区域自然资源禀赋和环境负载能力提升，西南部和西北部生态功能不断增加，郑州市、开封市等少数区域生态压力偏大，生态功能有下降趋势。空间上看，河南省生态功能空间差异明显，高值区主要聚集在西北山地、南阳盆地以及豫南山区，主要为西峡县、淅川县、商城县等，该类地区山地丘陵及水网较多，生态涵养能力强。低值区多分布于河南省中东部和北部，水网密度较低，土地开发程度较高，生态功能较弱。生态功能总体呈现“山地丘陵区>平原区>市辖区”的梯度变化。

2.1.2 “三生”功能演化过程分析

测算河南省各县域“三生”功能的比较系数，以2000年和2018年“三生”功能指数的系数变化水平为标准，揭示各县域“三生”功能的演化规律及变化程度（图3）。其中：①生产功能：2000—2018年，河南省75.61%的县域生产功能逐渐增强，而24.39%的县域生产功能明显减弱，减弱地区主要为郑州市、开封市、洛阳市、禹州市、焦作市等，这些地区大多为城市市辖区，尤其是近年来城镇化发展水平较快，城市面积的扩张使得一些郊区的耕地面积减少，农业生产水平减弱，进而导致生产功能降低。②生活功能：2000—2018年，河南省生活功能大多处于提升状态，其中86.99%的县域生活功能水平得到提升，13.82%的县域生活功能水平逐渐下降，提升地区主要分布于河南北部、东部大部分县域以及南部部分县域，减弱地区主要为三门峡市、卢氏县及南阳市、信阳市、驻马店市的部分县域，这些地区经济发展水平相对较低，部分区域生态资源禀赋良好，但在生活水平及社会保障能力方面不够重视，进而致使生活功能相对减弱。

③生态功能：2000—2018年，河南省生态功能平稳发展，减弱地区较少，仅占5.69%，说明河南省的生态保护意识和生态保障能力逐步增强，生态修复工作得到了良好开展。减弱地区主要为郑州市、中牟县、开封市、原阳县等，原因在于城镇化进程加快与建设用地的扩张不断侵占耕地、园地和林地等，城镇开发的过程中忽视了对生态环境的保护，进而导致生态功能压力未减。

2.2 “三生”功能演变影响因素分析

2.2.1 影响因子重要性（主成分）分析

运用主成分分析，首先对数据进行KMO和Bartlett球形检验，其中4期数据的KMO值均大于0.6，Bartlett球形检验的显著性值小于0.05，代表样本数据效度较高，适合进行因子分析。之后，采用因子分析从8个变量中提取出2个主因子（其中主成分信息一般需要满足特征值大于1且方差累积贡献率大于80%），进而对因子成分矩阵进行方差最大法旋转得到1和2的因子得分系数矩阵，如表2。

依据各原始变量在1、2中因子得分系数（表2）和1、2主分量的贡献率，可计算得出8个主要影响因子的权重系数（表3），由此可得出2000年、2006年、2012年及2018年各影响因素的重要性排序。从表3可看出，2000年和2006年影响“三生”功能演变的主要因子为粮食保障（1）、社会保障（4）、生态维持（6）等；2012年影响“三生”功能演变的主要因子为生态承载（7）、社会保障（4）、居住承载（3）等；2018年影响“三生”功能演变的主要因子为粮食保障（1）、生态承载（7）、生态维持（6）等。2000—2018年间，粮食保障（1）、社会保障（4）、生态维持（6）均位于前列，其次为生态承载（7）与经济发展（2）。从时序上来看，生态承载（7）和经济发展（2）的排序逐渐靠前，影响能力增强，其中生态承载（7）由2000年的0.122提升至2018年的0.186，经济发展（2）由2000年的0.090增长至2018年的0.097；生活保障（5）、居住承载（3）的影响能力偏弱且排序靠后，说明其对区域“三生”功能演变的影响程度较低，约束性不强。

表2 2000—2018年主成分因子得分系数矩阵

表3 2000—2018年主成分因子影响权重系数

2.2.2 影响因素分析

依据影响河南省“三生”功能的多种因素，剖析“三生”功能时空演化的影响机制及作用关系。

良好的农业基础条件对“三生”功能的提升具有重要意义。河南省作为全国的粮食生产核心区，粮食生产能力很大程度上影响了区域内多功能的发展。河南省地形平坦、气候适宜，加之稳定的耕地面积对于保障粮食安全具有重要作用，有利于地区生产功能、生活功能的良好发展；粮食产量、粮食单产以及肉畜产量等能够促进区域农业生产能力和人民生活水平的提升，尤其是近年来，“绿色”农业、“有机”农业等新型农业模式的出现，促进了粮食生产的提质转型，使农业由单一的生产功能性向生产、生态功能性转变，一定程度上促进了“三生”功能的综合性发展。

社会经济水平是影响“三生”功能的主要推动力。国内生产总值、地均二三产值与工业产值、公共财政收入、城镇化水平等能够反映地区的社会经济水平。社会经济的快速发展对“三生”功能的演变产生多方面影响，一方面，截至2018年，河南省GDP增长7.6%，呈现稳中有进的发展态势，二三产值均有所增长，说明区域内经济发展态势良好，对生产功能和生活功能影响显著；另一方面，近几年河南省城镇化进程加快，人口城镇化率持续提升，加速了土地非农化的速度，并占用部分农业用地与生态用地，一定程度上阻碍了生态功能的提升。

自然生态环境是“三生”功能发展的保障。湿地面积、森林覆盖率、水网密度以及生物丰度等能够反映河南省的自然资源禀赋。良好的自然资源环境能够对区域“三生”功能的演变产生正向影响，尤其是对生态功能影响显著。土地退化指数及农用化肥施用量在一定程度上对土壤结构及生态环境造成破坏，特别是河南省部分地区生态脆弱性明显，对生态功能及生活功能发展起着负向影响。随着生态保护工程及生态修复工作的全面开展，河南省生态环境质量得到明显改善，黄河流域生态保护和高质量发展示范区亦基本建成，城镇人居生态环境更加和谐，从整体上推动了生活及生态功能的健康发展。

生活保障能力是促进“三生”功能发展的基础。人均消费水平、人均可支配收入、就业与医疗水平等对生活功能具有稳健积极的影响。近年来，随着河南省生活水平的提高，消费结构与消费方式发生明显变化，对于多数居民而言，优质生活条件、宜居居住环境及良好的就业、医疗、教育等保障资源成为生活水平提升的重要标准，同样成为影响“三生”功能良好发展的重要因素。

区域发展政策能够反映决策者对区域经济发展的目标，进而影响“三生”功能的发展定位。随着河南省工业化与城镇化进程加快，致使占用大量耕地和生态用地以满足区域建设和城市扩张，因此，随时间演进而制定的适宜政策能够影响区域“三生”功能的演化和协同提升。例如可按照分类指导原则，针对不同地区的自然本底和社会经济状况，引导功能发展方向；抑或采取协调发展策略，加大对生产功能区的投入力度，提升对生活功能区的保障力度以及优化重点生态功能区，从严管控生态功能空间转为生产和生活功能空间，鼓励符合条件的生产功能空间和生活功能空间转为生态功能空间。

3 讨 论

随着中国城镇化发展进程加快，国土空间的功能性逐渐增强，但带来的资源环境恶化和空间失衡问题也制约着国土空间可持续发展。因此，以整合国土空间各类要素为基础的国土空间多功能研究逐渐成为当前热点。空间功能的异质性是地域空间分异规律的客观反映，其作为国土空间规划的核心内容，是制定差异化国土空间管理政策的基础，国土空间一般包括生产、生活和生态三类主要功能，探寻“三生”功能结构及其空间演化特征，是实现区域协同发展的基础。进一步来看，深入探讨国土空间“三生”功能演变的驱动因素对科学制定空间规划战略具有重要意义，并可为“三生”功能研究提供更为丰富的研究视角。

开展不同区域“三生”功能演变研究，有助于识别差异化的发展路径。现阶段部分学者通过构建指标体系，分析“三生”功能的空间分异特征，并通过计算比较优势系数，协调空间功能[3,29,43]，也有部分学者通过计算“三生”功能间的耦合特征，明确国土空间功能优化方向[34,44]，但聚焦区域动态演化规律及影响因素特征的研究相对欠缺。因此，本研究从县域层面对河南省国土空间“三生”功能进行长时间序列分析，进而探讨“三生”功能时空演化特征及其影响因素，研究结果在理论上能够丰富土地利用多功能利用与国土空间功能演化的研究内容。

在生态安全建设与经济生活发展矛盾突出的背景下，河南省国土空间功能如何协同发展是目前亟需解决的问题。一方面需要政府部门高度重视河南省内发展和生态的矛盾，制定差异化的区域开发政策；另一方面，需要政策制定者依据省内实际情况，协同发展各类功能空间。本文基于“三生功能”视角研究河南省“三生”功能的演化特征及影响因素，一定程度上能够对区域内制定更合理的空间规划政策提供参考。但由于数据获取以及技术原因，本文仅从生产、生活与生态功能方面构建了指标体系，对土地利用多功能类型的评价有待于细化研究。另外，本文未深入对河南省县域不同地区功能的影响因素及相互作用关系进行剖析，下一步需要从微观视角将区域自然禀赋、居民需求认知等纳入影响因素，以进一步探究不同县域“三生”功能发展的作用机理。

4 结 论

1）2000—2018年，河南省“三生”功能地域分异特征明显，生产功能、生活功能、生态功能在空间上存在不同程度的非均衡分布。时序上看，2000—2018年生产功能、生态功能整体呈现逐步增长态势，而生活功能呈现缩减-增长的演化特征。空间上看，生产功能空间梯度差异明显，中高值区零散分布在河南中东部，尤其是郑州市周边地区；生活功能由市辖区向外逐渐减弱，中低值区集中分布在黄淮海平原以及西南部地区；生态功能呈现“山地丘陵区>平原区>市辖区”的梯度变化，高值区多依山傍水，低值区一般土地开发程度较高。

2）2000—2018年，河南省“三生”功能的空间演化规律变化特征显著。2000—2018年，24.39%的县域生产功能明显减弱，减弱地区多为市辖区，原因在于近年来城镇化发展水平较快，城市面积的扩张使得农业生产水平减弱，进而导致生产功能降低；2000—2018年，河南省86.99%的县域单元生活功能水平得到提升，多分布在河南北部与东部大部分县域；2000—2018年，河南省生态功能平稳发展，减弱地区较少，仅占5.69%，表明河南省生态保护意识逐渐增强，生态修复工作得到良好开展。

3）2000—2018年间，粮食保障、社会保障、生态维持等因子多位于前列，其次为经济发展与生态承载。良好的农业发展基础与社会条件是影响“三生”功能演变的重要因素，社会经济发展水平与优质的自然生态环境是河南省“三生”功能演变的基础因素，而适宜的区域发展政策是影响“三生”功能演变的保障。说明“三生”功能发展是受多种因素相互作用的结果，不同影响因子间共同作用才能促进河南省“三生”功能的良性发展。

[1] 匡文慧. 新时代国土空间格局变化和美丽愿景规划实施的若干问题探讨[J]. 资源科学，2019，41(1)：23-32.

Kuang Wenhui. Issues regarding on spatial pattern change of national land space and its overall implementation on beautiful vision in new era[J]. Resources Science, 2019, 41(1): 23-32. (in Chinese with English abstract)

[2] 邓祥征，钟海玥，白雪梅，等. 中国西部城镇化可持续发展路径的探讨[J]. 中国人口·资源与环境，2013，23(10)：24-30.

Deng Xiangzheng, Zhong Haiyue, Bai Xuemei, et al. Path of sustainable urbanization in western China[J]. China Population, Resources and Environment, 2013, 23(10): 24-30. (in Chinese with English abstract)

[3] 魏小芳，赵宇鸾，李秀彬，等. 基于“三生功能”的长江上游城市群国土空间特征及其优化[J]. 长江流域资源与环境，2019，28(5)：1070-1079.

Wei Xiaofang, Zhao Yuluan, Li Xiubin, et al. Characteristics and optimization of geographical space in urban agglomeration in the upper reaches of the Yangtze river based on the function of “Production-Living-Ecological”[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2019, 28(5): 1070-1079. (in Chinese with English abstract)

[4] 念沛豪，蔡玉梅，谢秀珍，等. 基于生态位理论的湖南省国土空间综合功能分区[J]. 资源科学，2014，36(9)：1958-1968.

Nian Peihao, Cai Yumei, Xie Xiuzhen, et al. Geographical space comprehensive function zoning in Hunan Province based on niche theory[J]. Resources Science, 2014, 36(9): 1958-1968. (in Chinese with English abstract)

[5] 刘彦随，刘玉，陈玉福. 中国地域多功能性评价及其决策机制[J]. 地理学报，2011，66(10)：1379-1389.

Liu Yansui, Liu Yu, Chen Yufu. Territorial multi-functionality evaluation and decision-making mechanism at county scale in China[J]. Acta Geographica Sinica, 2011, 66(10): 1379-1389. (in Chinese with English abstract)

[6] Groot R S D. Environmental functions as a unifying concept for ecology and economics[J]. Systems and Decisions, 1987, 7(2): 105-109.

[7] Zhou D, Xu J C, Wang L, et al. Assessing urbanization quality using structure and function analyses: A case study of the urban agglomeration around Hangzhou Bay (UAHB), China[J]. Habitat International, 2015, 49: 165-176.

[8] Dominique C, Emilie Cl, Karlheinz K, et al. Multifunctionality of agriculture and rural areas as reflected in policies: The importance and relevance of the territorial view[J]. Journal of Environmental Policy & Planning, 2009, 11: 4, 269-289.

[9] François J D, Daniel P. The multifunctionality of agriculture and contractual policies: A comparative analysis of France and the Netherlands[J]. Journal of Environmental Management, 2009, 90(2): S132-138.

[10] Otte A, Simmering D, Wolters V. Biodiversity at the landscape level: Recent concepts and perspectives for multifunctional land use[J]. Landscape Ecology, 2007, 22: 639-642.

[11] Anna M, Hersperger D L, Thomas D. Inventorying human-made objects: A step towards better understanding land use for multifunctional planning in a periurban Swiss landscape[J]. Landscape and Urban Planning, 2012, 105(3): 307-314.

[12] Brown I, Castellazzi M. Scenario analysis for regional decision-making on sustainable multifunctional land uses[J]. Regional Environment Change, 2014, 14: 1357-1371.

[13] Barbier E B, Koch E W, Silliman B R, et al. Coastal ecosystem-based management with nonlinear ecological functions and values[J]. Science, 2008, 319: 321-323.

[14] Peng J, Chen X, Liu Y X, et al. Spatial identification of multifunctional landscapes and associated influencing factors in the Beijing-Tianjin-Hebei region, China[J]. Applied Geography, 2016, 74: 170-181.

[15] Bolliger J, Bättig M, Gallati J, et al. Landscape multifunctionality: A powerful concept to identify effects of environmental change[J]. Regional Environmental Change, 2011, 11: 203-206.

[16] Wang G L, Yang D G, Xia F Q, et al. Three types of spatial function zoning in key ecological function areas based on ecological and economic coordinated development: A case study of Tacheng Basin, China[J]. China Geographical Science, 2019, 29: 689-699.

[17] 黄安，许月卿，郝晋珉，等. 土地利用多功能性评价研究进展与展望[J]. 中国土地科学，2017，31(4)：88-97.

Huang An, Xu Yueqing, Hao Jinmin, et al. Progress review on land use functions evaluation and its prospects[J]. China Land Sciences, 2017, 31(4): 88-97. (in Chinese with English abstract)

[18] 刘超，许月卿，刘焱序，等. 基于系统论的土地利用多功能分类及评价指标体系研究[J]. 北京大学学报：自然科学版，2018，54(1)：181-188.

Liu Chao, Xu Yueqing, Liu Yanxu, et al. Research on land use functions classification and evaluation system based on system theory[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2018, 54(1): 181-188. (in Chinese with English abstract)

[19] 蒙吉军，王祺，李枫，等. 基于空间差异的黑河中游土地多功能利用研究[J]. 地理研究，2019，38(2)：369-382.

Meng Jijun, Wang Qi, Li Feng, et al. Assessing multifunctional land use in the middle reach of the Heihe River basin based on spatial variances[J]. Geographical Research, 2019, 38(2): 369-382. (in Chinese with English abstract)

[20] 王亚飞，樊杰. 基于中国主体功能区划的国家与省级点-轴结构解析[J]. 地理研究，2019，38(7)：1651-1663.

Wang Yafei, Fan Jie. Spatial analysis of national-provincial pole-axis structure based on major function zoning in China[J]. Geographical Research, 2019, 38(7): 1651-1663. (in Chinese with English abstract)

[21] 巩垠熙，刘若梅，王发良，等. 多元信息综合的市县国土空间规划空间功能识别方法[J]. 自然资源学报，2021，36(8)：2006-2019.

Gong Yinxi, Liu Ruomei, Wang Faliang, et al. Spatial function identification of city- and county-level land spatial planning based on information integration[J]. Journal of Natural Resources, 2021, 36(8): 2006-2019. (in Chinese with English abstract)

[22] 李思楠，赵筱青，普军伟，等. 西南喀斯特典型区国土空间地域功能优化分区[J]. 农业工程学报，2020，36(17)：242-253.

Li Sinan, Zhao Xiaoqing, Pu Junwei, et al. Optimization of regionalization of territorial space function regions in typical karst areas of southwest China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(17): 242-253. (in Chinese with English abstract)

[23] 李广东，方创琳. 城市生态—生产—生活空间功能定量识别与分析[J]. 地理学报，2016，71(1)：49-65.

Li Guangdong, Fang Chuanglin. Quantitative function identification and analysis of urban ecological-production-living spaces[J]. Acta Geographica Sinica, 2016, 71(1): 49-65. (in Chinese with English abstract)

[24] 李秋颖，方创琳，王少剑. 中国省级国土空间利用质量评价：基于“三生”空间视角[J]. 地域研究与开发，2016，35(5)：163-169.

Li Qiuying, Fang Chuanglin, Wang Shaojian. Evaluation of territorial utilization quality in China: Based on the aspect of production-living-ecological space[J]. Areal Research and Development, 2016, 35(5): 163-169. (in Chinese with English abstract)

[25] 张红旗，许尔琪，朱会义. 中国“三生用地”分类及其空间格局[J]. 资源科学，2015，37(7)：1332-1338.

Zhang Hongqi, Xu Erqi, Zhu Huiyi. An ecological-living-industrial land classification system and its spatial distribution in China[J]. Resources Science, 2015, 37(7): 1332-1338. (in Chinese with English abstract)

[26] 单薇，金晓斌，冉娜，等. 江苏省土地利用“生产-生活-生态”功能变化与耦合特征分析[J]. 长江流域资源与环境，2019，28(7)：1541-1551.

Shan Wei, Jin Xiaobin, Ran Na, et al. “production-living-ecological” function evaluation and coupling coordination analysis of land use in Jiangsu Province[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2019, 28(7): 1541-1551. (in Chinese with English abstract)

[27] 徐磊，董捷，李璐，等. 基于功能分区视角的长江中游城市群国土空间特征及优化[J]. 经济地理，2017，37(6)：76-83.

Xu Lei, Dong Jie, Li Lu, et al. Characteristics and optimization of geographical space in urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River based on the function zoning[J]. Economic Geography, 2017, 37(6): 76-83. (in Chinese with English abstract)

[28] 崔树强，朱佩娟，周国华，等. “三生”视角下的城市空间功能变化及调控路径：以长沙市为例[J]. 长江流域资源与环境，2020，29(8)：1733-1745.

Cui Shuqiang, Zhu Peijuan, Zhou Guohua, et al. Urban spatial function change and regulation path from the perspective of “production-living-ecological”: Taking Changsha City as an example[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2020, 29(8): 1733-1745. (in Chinese with English abstract)

[29] 李欣，殷如梦，方斌，等. 基于“三生”功能的江苏省国土空间特征及分区调控[J]. 长江流域资源与环境，2019，28(8)：1833-1846.

Li Xin, Yin Rumeng, Fang Bin, et al. Research on the functional zoning and regulation of Jiangsu Province’s territorial space based on the “production-living-ecological” function[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2019, 28(8): 1833-1846. (in Chinese with English abstract)

[30] 冀正欣，刘超，许月卿，等. 基于土地利用功能测度的“三生”空间识别与优化调控[J]. 农业工程学报，2020，36(18)：222-231.

Ji Zhengxin, Liu Chao, Xu Yueqing, et al. Identification and optimal regulation of the production-living-ecological space based on quantitative land use functions[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(18): 222-231. (in Chinese with English abstract)

[31] 曲衍波，王世磊，赵丽鋆，等. 山东省乡村地域多功能空间格局与分区调控[J]. 农业工程学报，2020，36(13)：222-232.

Qu Yanbo, Wang Shilei, Zhao Lijun, et al. Spatial pattern and regional regulation of rural territorial multi-functions in Shandong Province, China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(13): 222-232. (in Chinese with English abstract)

[32] 林伊琳，赵俊三，张萌，等. 滇中城市群国土空间格局识别与时空演化特征分析[J]. 农业机械学报，2019，50(8)：176-191.

Lin Yilin, Zhao Junsan, Zhang Meng, et al. Identification of territory space pattern and spatio-temporal evolution analysis of urban agglomeration in central Yunnan[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2019, 50(8): 176-191. (in Chinese with English abstract)

[33] 赵旭，汤峰，张蓬涛，等. 基于CLUE-S模型的县域生产-生活-生态空间冲突动态模拟及特征分析[J]. 生态学报，2019，39(16)：5897-5908.

Zhao Xu, Tang Feng, Zhang Pengtao, et al. Dynamic simulation and characteristic analysis of county production-living-ecological spatial conflicts based on CLUE-S model[J]. Acta Ecologica Sinica, 2019, 39(16): 5897-5908. (in Chinese with English abstract)

[34] Yang Y Y, Bao W K, Liu Y S. Coupling coordination analysis of rural production-living-ecological space in the Beijing-Tianjin-Hebei region[J]. Ecological Indicators, 2020, 117: 106512.

[35] Xie X T, Li X S, He W K. A land space development zoning method based on resource-environmental carrying capacity: A case study of Henan, China[J]. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2020, 17(3): 900.

[36] Fan Y T, Jin X B, Gan L, et al. spatial identification and dynamic analysis of land use functions reveals distinct zones of multiple functions in Eastern China[J]. Science of the Total Environment, 2018, 642: 33-44.

[37] 康庆，郭青霞，丁一，等. 山西省“三生”功能协同/权衡关系分析[J]. 自然资源学报，2021，36(5)：1195-1207.

Kang Qing, Guo Qingxia, Ding Yi, et al. Tradeoffs/synergies analysis of “production-living-ecological” functions in Shanxi province[J]. Journal of Natural Resources, 2021, 36(5): 1195-1207. (in Chinese with English abstract)

[38] 管青春，郝晋珉，石雪洁，等. 中国生态用地及生态系统服务价值变化研究[J]. 自然资源学报，2018，33(2)：195-207.

Guan Qingchun, Hao Jinmin, Shi Xuejie, et al. Study on the changes of ecological land and ecosystem service value in China[J]. Journal of Natural Resources, 2018, 33(2): 195-207. (in Chinese with English abstract)

[39] 安悦，周国华，贺艳华，等. 基于“三生”视角的乡村功能分区及调控：以长株潭地区为例[J]. 地理研究，2018，37(4)：695-703.

An Yue, Zhou Guohua, He Yanhua, et al. Research on the functional zoning and regulation of rural areas based on the production-life-ecological function perspective: A case study of Changsha-Zhuzhou-Xiangtan area[J]. Geographical Research, 2018, 37(4): 695-703. (in Chinese with English abstract)

[40] 谭雪兰，王振凯，蒋凌霄，等. 洞庭湖地区农业功能时空演变的影响机制研究[J]. 地理科学，2020，40(8)：1355-1364.

Tan Xuelan, Wang Zhenkai, Jiang Lingxiao, et al. Analysis on spatio-temporal evolution of agricultural function and its influencing factors in Dongting Lake area[J]. Scientia Geographica Sinica, 2020, 40(8): 1355-1364. (in Chinese with English abstract)

[41] 谢晓彤，朱嘉伟. 耕地质量影响因素区域差异分析及提升途径研究：以河南省新郑市为例[J]. 中国土地科学，2017，31(6)：70-78.

Xie Xiaotong, Zhu Jiawei. The analysis on regional differences of the factors affecting cultivated land quality and the improvement paths: A case study of Xinzheng County, Henan Province[J]. China Land Science, 2017, 31(6): 70-78. (in Chinese with English abstract)

[42] 鲁莎莎，刘彦随，秦凡. 环渤海地区农业地域功能演进及其影响因素[J]. 地理学报，2019，74(10)：2011-2026.

Lu Shasha, Liu Yansui, Qin Fan. Spatio-temporal differentiation of agricultural regional function and its impact factors in the Bohai Rim region of China[J]. Acta Geographica Sinica, 2019, 74(10): 2011-2026. (in Chinese with English abstract)

[43] Wang D, Jiang D, Fu J Y, et al. Comprehensive assessment of production–living–ecological space based on the coupling coordination degree model[J]. Sustainability, 2020, 12(5): 2009.

[44] 张路路，郑新奇，孟超，等. 湖南省土地多功能耦合协调度时空分异[J]. 中国土地科学，2019，33(3)：85-94.

Zhang Lulu, Zheng Xinqi, Meng Chao, et al. Spatio-temporal difference of coupling coordination degree of land use functions in Hunan Province[J]. China Land Science, 2019, 33(3): 85-94. (in Chinese with English abstract)

Spatio-temporal evolution characteristics and influencing factors of “production-living-ecological” functions in Henan Province, China

Xie Xiaotong, Li Xiaoshun※

(1.-,,221116,;2.,221116,)

Aland surface on Earth is an important space carrier for human survival, social and economic activities, as well as ecological civilization. The function pattern of land space has undergone some dramatic changes, with the rapid development of urbanization in recent years. Therefore, it is necessary to promote the orderly, moderate, and sustainable utilization of land space. Taking the county unit of Henan Province in China as an example, this study aims to explore the spatial-temporal evolution characteristics and influence factors of “production-living-ecological” functions (PLEFs) using the theoretical analysis. A PLEFs index system was also constructed to identify the land space pattern in 2000, 2006, 2012, and 2018 from the perspective of spatial function. A principal component analysis was then made to diagnose the impact factors and mechanism of PLEFs evolution, with an emphasis on the theoretical guidance and scientific basis for the regional sustainable development. The results show that: 1) There were different degrees of growth for the PLEFs in the study area, when the entropy weight and GIS were performed on the spatial pattern characteristics and evolution of PLEFs in 2000, 2006, 2012, and 2018. More importantly, the PLEFs presented the regional differentiation in the land space. There was also a significant spatial gradient difference in production function. The living function was gradually weakened from the municipal area to the outside urban, where the ecological function showed a gradient change of “mountain hilly area > plain area > municipal area”. 2) The evolution of PLEFs in the study area changed significantly from 2000 to 2018. Specifically, 24.39% of the production function was significantly weakened, 86.99% of the living function level was improved, whereas, the ecological function developed steadily, leading to the fewer weakened areas. 3) The principal component analysis indicated that food security, social stability, and ecological maintenance were the important factors affecting the evolution of PLEFs in the study area. The basic factors also included economic development and ecological bearing. As such, the different factors needed to form a common thrust for the healthy development of PLEFs. The major findings were summarized as follows: 1) The PLEFs in the study area presented significant characteristics of spatial differentiation and evolution. There was a synergistic relationship of the production and life function in space, whereas, there was a fewer overlapping in the spatial distribution of production, living and ecological function. The PLEFs can be widely expected to mutually intersect and coexist from the perspective of time and space. 2) There was a different evolution in the production, living and ecological functions for the various counties. A differentiation strategy also needed to address each county, according to the specific functional development, in order to optimize the spatial resources for the highly comprehensive function level. In sum, it is a high demand for the tradeoff between development and ecology for the decision-making on the development policies of differentiated regional function. Meanwhile, the finding can offer a strong reference to formulate the spatial planning for sustainable utilization in the regions.

function; land use; “production-living-ecological” space; spatio-temporal evolution; influencing factors; principal component analysis; Henan Province

谢晓彤，李效顺. 河南省“三生”功能时空演变特征及影响因素[J]. 农业工程学报，2021，37(22)：243-252.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.22.028 http://www.tcsae.org

Xie Xiaotong, Li Xiaoshun. Spatio-temporal evolution characteristics and influencing factors of “production-living-ecological” functions in Henan Province, China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(22): 243-252. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.22.028 http://www.tcsae.org

2021-07-05

2021-09-26

国家自然科学基金项目（71874192）

谢晓彤，博士生。研究方向为国土空间规划与土地利用规划。Email：xxtong0120@163.com

李效顺，博士，教授，博士生导师。研究方向为城镇化与国土空间规划。Email：lxsh@cumt.edu.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.22.028

F301.2

A

1002-6819(2021)-22-0243-10