陕西省“三生空间”时空格局演变及驱动力分析

［关键词］ 三生空间；时空格局；驱动因素；地理探测器法；陕西省

［摘 要］ 分析陕西省“三生空间”时空格局演变及其驱动因素，对优化西部地区国土空间规划具有指导意义。结果表明：①陕西省“三生空间”以生态和生产空间为主，2020年生产、生态、生活空间面积分别为68 137、133 611、3 978 km2，分别占陕西省国土面积的33.12%、64.95%和1.93%，2000—2020年陕西省生态和生活空间面积增加，生产空间面积减少；②陕西省“三生空间”分布在垂直梯度上存在明显的差异性，生产空间和生活空间均在海拔200～＜900 m区域面积占比最大，海拔超过900 m后面积占比呈下降趋势，而生态空间面积占比呈先下降后上升的趋势，且海拔超过900 m后生态空间面积占比持续上升；③生产空间主要分布在陕西省北部和中部，生态空间主要集中在陕西省南部，生活空间主要集中在西安大都会及周边区域；④自然因素是“三生空间”演变的基础，社会经济因素对于“三生空间”格局变化起着主导作用。

［中图分类号］ F301.2 "［文献标识码］ A "DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.10.013

［引用格式］ 韩群柱，谷芦茜，王月妍，等.陕西省“三生空间”时空格局演变及驱动力分析［J］.中国水土保持，2024（10）：43-49.

国土空间格局演变是自然和人类因素共同影响的结果。目前，我国经济已进入高质量发展阶段，社会生产力显著提升，国内生产总值不断攀升，城镇化率不断提高［1］。与此同时，频繁的人类活动造成生态环境破坏、土地资源紧缺、人地矛盾突出［2-3］，国土空间格局演变研究逐渐成为热点［4-5］。“三生空间”是指生产、生活、生态空间，关于“三生空间”的冲突分析［6-8］、格局优化［9-11］、耦合协调度［12-13］、生态系统服务价值［14-15］、功能演变［16-17］等方面，国内学者开展了大量研究，然而这些研究大多集中在东部沿海地带，针对西部地区的相关研究较少。陕西省是我国“承东启西”的重要节点，本研究基于陕西省2000—2020年土地利用数据、自然环境数据、社会经济数据等，采用土地利用转移矩阵、地理探测器法等方法，分析“三生空间”时空格局演变及其驱动因素，以期为优化西部地区国土空间提供参考。

1 研究区概况

陕西省地处我国西北腹地，位于105°29′～111°15′E、31°42′～39°35′N，横跨黄河与长江流域，是连接我国东西的重要交通要道，土地总面积20.57万km2。地形总体呈南北高、中间低，最高海拔为3 767 m，最低海拔为170 m（见图1）。根据地貌结构，陕西省可分为三大自然区，分别是黄土高原区（包括榆林市、延安市）、关中平原区（包括西安市、铜川市、宝鸡市、咸阳市、渭南市）、秦巴山区（包括汉中市、安康市、商洛市）。省内气候差异较大，陕南地区属北亚热带气候区，关中及陕北地区大部分属暖温带气候区，陕北地区北部长城沿线属中温带气候区，全省年均气温9～16 ℃，年均降水量340～1 240 mm。

2 研究方法与数据来源

2.1 数据来源

本研究采用2000年、2005年、2010年、2015年、2020年共5期土地利用数据，来源于中国科学院资源环境数据平台，土地利用分类精度超过90%［18］。DEM数据来源于地理空间数据云，分辨率为30 m，采用ArcGIS软件提取坡度、坡向数据。气温、降水数据和社会经济数据来源于各年度陕西省统计年鉴。

2.2 研究方法

2.2.1 陕西省“三生空间”分类体系

依据陕西省地理特征，参考相关研究成果［19］，构建陕西省“三生空间”分类体系。“三生空间”分为生产、生态、生活空间，其中生产空间包括农业生产空间和工业生产空间；生态空间包括林地生态空间、草地生态空间、水域生态空间、其他生态空间；生活空间包括城镇生活空间和农村生活空间。“三生空间”分类与基础数据土地利用分类的对应关系见表1。

2.2.2 土地利用转移矩阵和地理探测器法

土地利用转移矩阵可以反映出特定区域与时段内土地利用类型的转移方向和数量，以此展现出各土地利用类型功能转换的动态变化［20］。地理探测器法是探测研究对象空间分异性的统计方法，并通过影响因子的解释力指标q值衡量驱动因子对空间分异的影响程度［21］。q值的值域为［0，1］，值越大表明影响程度越大，反之越小。本研究对自然及社会因子进行离散化处理，以“三生空间”各类空间面积为因变量，选取因子探测及交互探测两组数据，其中因子探测可测算自变量对于因变量空间分异现象的解释程度，交互探测可分析不同因子叠加后对因变量分布的影响程度。

3 陕西省“三生空间”格局分布及演化

3.1 陕西省“三生空间”面积及空间分布变化

2000—2020年陕西省“三生空间”面积变化见表2。从一级地类来看，陕西省以生态和生产空间为主，2020年生产、生态、生活空间面积分别为68 137、133 611、3 978 km2，分别占陕西省国土面积的33.12%、64.95%和1.93%。从二级地类来看，2020年生产空间以农业生产空间为主，其面积占生产空间面积的98.13%；生态空间以林地、草地生态空间为主，其面积分别占生态空间面积的36.44%和58.86%；生活空间以农村生活空间为主，其面积占生活空间面积的75.36%。20 a间，陕西省生态和生活空间面积分别增加了2 815、1 058 km2，增幅分别为2.15%和36.23%；生产空间面积减少了3 873 km2，减幅为5.38%。从二级地类来看，生产空间面积减少主要表现为农业生产空间面积减少，而工业生产空间面积显著增加；生态空间面积增加主要表现为林地、草地生态空间面积增加，其他生态空间面积基本不变，水域生态空间面积略有减少；生活空间中城镇生活空间和农村生活空间面积均有增加，增幅分别为81.48%和25.97%。

为深入分析2000—2020年陕西省“三生空间”的转换关系，计算得到2000—2005年、2005—2010年、2010—2015年、2015—2020年“三生空间”土地利用转移矩阵见表3～表6。由表3～表6分析可知：2000—2005年生产空间转出量较大，转出面积达到1 701 km2，其他空间面积均增加，其中生态空间面积增加较为显著，达到1 441 km2；2005—2010年以生产、生态空间的相互转移为主，生产空间转为生态空间234 km2，生态空间转为生产空间132 km2，生活空间呈净转入状态，面积增加72 km2；2010—2015年生态空间显著减少，主要转向生产空间，转出面积达到617 km2，生活空间面积持续增加；2015—2020年“三生空间”之间的转移比较剧烈，生产空间面积减少2 385 km2，其余空间面积增大，生态空间面积增加较多，达到1 996 km2。

2000—2020年陕西省“三生空间”的空间分布格局见图2。由图2可知，陕西省“三生空间”的空间分布总体格局变化较小。生态空间广泛分布，其面积占比由2000年的63.58%增长至2020年的64.95%；生产空间主要集中分布在陕西省中部区域，分散分布于陕西省北部区域，其面积占比由2000年的35.00%下降至2020年的33.12%；生活空间主要集中在西安都市圈一带，斑块逐年扩张，其面积占比由2000年的1.42%增长至2020年的1.93%。

3.2 陕西省“三生空间”在垂直梯度上的差异

陕西省“三生空间”在垂直梯度上的分布存在明显的差异性（见图3），生产空间和生活空间均在海拔200～＜900 m区域面积占比最大，海拔超过900 m后生产空间面积占比明显下降，生活空间面积占比也呈下降趋势。生态空间面积占比呈先下降后上升的趋势，海拔超过900 m后生态空间面积占比持续上升。从二级地类来看，在海拔200 m以下时生态空间以水域生态空间为主；海拔200～＜2 300 m时林地生态空间面积占比持续上升，在海拔1 600～＜2 300 m区域林地生态空间面积占比最大，而后随着海拔升高，面积占比持续下降；草地生态系统面积占比随海拔升高呈先上升再下降又上升的趋势，在海拔≥3 000 m时草地生态空间面积占比达到最大。

3.3 陕西省“三生空间”在县域尺度的变化

为深入分析陕西省“三生空间”在县域尺度的变化，统计陕西省各县区2000—2020年农业生产空间，林地、草地及其他生态空间，水域生态空间、城镇生活空间、农村生活空间、工业生产空间的面积变化（见图4）。可知：①基本上所有县区的农业生产空间面积均呈减少趋势，其中榆林市、延安市农业生态空间面积减少最多，而所有县区的工业生态空间面积均呈增加趋势，其中榆林市工业生产空间面积增加最多；②所有县区的生活空间面积均呈增加趋势，以西安市为主的陕西中部地区城镇生活空间面积增加较多，陕西中部和南部农村生活空间面积增加较多；③水域生态空间面积变化幅度较小，北部略有减少，南部略有增加；④陕西北部的延安市、榆林市的林地、草地及其他生态空间面积增加较多。

4 陕西省“三生空间”格局演变驱动因素

4.1 驱动因子的选取

为分析陕西省“三生空间”时空格局演化的影响因素，根据已有研究成果［22-23］，选取2000年和2020年陕西省第一产业（X1）、第二产业（X2）、第三产业（X3）产值，GDP（X4）、总人口（X5）、城镇人均可支配收入（X6）、城镇人口比例（X7）、全社会固定资产投资（X8）共8项社会经济因子，以及年均气温（X9）、年均降水量（X10）、高程（X11）、坡度（X12）、坡向（X13）共5项自然因子作为自变量，以陕西省“三生空间”面积变化作为因变量，基于地理探测器法进行计算，结果均通过显著性检验（P＜0.05）。

4.2 单因子探测

2000年、2020年基于地理探测器法的单因子探测结果分别见表7、表8。对于生产空间演变，2000年全社会固定投资、GDP影响较大，2020年第三产业产值、GDP、城镇人口比例影响较大，自然因子对其影响较小；对于生活空间，2000年坡向、第一产业产值、总人口、高程影响较大，2020年总人口、GDP、第一产业产值、降水影响较大；对于生态空间，2000年GDP、全社会固定资产投资影响较大，2020年城镇人均可支配收入、年均降水量、总人口、GDP影响较大。综上，总人口和GDP对陕西省“三生空间”时空格局演变的影响较大，产业发展、人口规模对“三生空间”空间分布起着决定性作用。相比于2000年，2020年自然因子对生产空间的影响整体呈下降趋势，说明自然环境对地区产业发展的影响程度降低；自然因子对生活空间和生态空间的影响整体呈上升趋势，说明自然环境质量对人类生存空间的影响程度升高。

4.3 交互探测

以2020年为研究年份，对影响因子进行交互探测，得到不同因子之间的交互探测结果（见图5），结果表明研究区内任意两个驱动因子的交互作用均大于单因子的影响，由此说明“三生空间”格局演变并非由单一因子影响造成的。由图5（a）可知，第二产业产值、第三产业产值、GDP与其余因子的交互作用都比较强烈，均达到0.9以上；由图5（b）可知，第二产业产值、第三产业产值交互作用增强效果最为明显，此外，社会经济因子与自然因子交互作用普遍强于自然因素之间的交

互作用，特别是第一产业产值、第三产业产值、总人口与自然因子的交互作用较为显著；由图5（c）可知，各影响因子间的交互作用效果增强较为显著，尤其是第二产业产值的单因子影响仅为0.081，而其与其他因子的交互作用均大于0.5。自然因子作为“三生空间”演变的基础，良好的生态环境有助于国土空间的可持续发展。此外，陕西省作为西部重要经济省份，伴随着产业的快速发展，在经济水平不断提高的情况下，城镇生活空间也急剧增加，同时生态环境也遭受着严重影响。应综合考虑各项因子的交互作用，采取相应的政策措施，提出优化“三生空间”的科学建议。

5 讨论

为优化陕西省“三生空间”格局，推动陕西省绿色、健康、可持续发展，提出相关建议：①强化政策制度导向，充分发挥“三生空间”潜在功能，注重各功能用地的彼此关联，推动“三生空间”协调发展［24］。科学、有效划分“三生空间”管制范围，进一步促进以生活空间为中心，以生态空间为首要，协同发展生产、生活、生态空间的局面。②增强空间利用效率。对于安康市、汉中市等以生态空间为主的区域，应继续保持生态空间的优先地位，通过减少人类经济活动来缓和经济发展与生态保护的冲突；对于西安市等以生活空间为主的区域，应对用地安排进行合理规划，更加重视用地功能改进，提高人民生活质量；对于延安市、榆林市等以生产功能为主导的区域，应综合考虑发展经济与保护生态的关系，以不牺牲生态空间为前提进行高效率经济生产活动。③大力推动生态建设。在经济高质量发展的时代，持续推进生态建设始终是区域健康发展的保障，根据陕西省不同区域的土地特征，应分区实施生态空间优化方案，加强污染治理，持续推行退耕还林还草政策，不断提高生态空间质量。

6 结论

1）陕西省“三生空间”以生态和生产空间为主，2020年生产、生态、生活空间面积分别为68 137、133 611、3 978 km2，分别占陕西省国土面积的33.12%、64.95%和1.93%。与2000年相比，2020年陕西省生态和生活空间面积增幅分别为2.15%和36.23%，生产空间面积减幅为5.38%；从二级地类来看，生产空间面积减少主要表现为农业生产空间面积减少，而工业生产空间面积显著增加；生态空间面积增加主要表现为林地、草地生态空间面积增加，其他生态空间面积基本不变，水域生态空间面积略有减少；生活空间中城镇生活空间和农村生活空间面积均有增加，增幅分别为81.48%和25.97%。

2）陕西省“三生空间”分布在垂直梯度上存在明显的差异性，生产空间和生活空间均在海拔200～＜900 m区域面积占比最大，海拔超过900 m后面积占比呈下降趋势；生态空间面积占比呈先下降后上升的趋势，海拔超过900 m后生态空间面积占比持续上升。生产空间主要分布在陕西省北部和中部，生态空间主要集中在陕西省南部，生活空间以西安大都会及周边区域为主。“三生空间”转化主要体现在农业生产空间向生态空间及工业生产空间的转移、生活空间对生产空间的占用。

3）自然因素是“三生空间”演变的基础，社会经济因素对于格局变化起着主导作用。其中，年均气温、年均降水量是影响空间格局演变的主要自然因素，总人口、GDP和城镇人均可支配收入是空间格局演变的主要社会经济因素。各影响因子间的交互作用明显增强，尤其是第一产业、第二产业、第三产业产值与其余因子的交互作用影响较大。

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收稿日期： 2024-04-17

基金项目： 国家自然科学基金重点项目（52039008）；国家自然科学基金项目（51479163）；西安理工大学博士创新基金项目（107-451123005）

第一作者： 韩群柱（1967—），男，陕西西安人，副教授，博士，主要从事资源和环境方向研究工作。

通信作者： 谷芦茜（1998—），女，陕西西安人，硕士研究生，研究方向为土地资源管理。

E-mail： 1271446704@qq.com.

（责任编辑 李佳星）