安徽省“三生”功能空间特征及分区调控.pdf

安徽省“三生”功能空间特征及分区调控杨亚丽1，3，王培俊2，林子奇1，3，范胜龙1，3，刘 旗4，林晓岚4（1.福建农林大学公共管理学院，福建 福州 350002；2.中国矿业大学公共管理学院（应急管理学院），江苏 徐州 221116；3.自然资源部东南生态脆弱区监测修复工程技术创新中心，福建 福州 350002；4.福建农林大学资源与环境学院，福建 福州 350002）摘要：本文基于“三生”功能评价体系，借助空间自相关、耦合度、障碍诊断模型分析安徽省“三生”功能的空间特征和划分空间类型，识别不同空间区域的障碍功能并提出相应调控对策。结果表明：安徽省“三生”功能数量结构分别呈现纺锤体等级分布、金字塔等级分布和锥形瓶等级分布；生产功能空间分布呈北高南低，生活功能空间分布较为分散，生态功能空间分布呈北低南高。生产功能冷点区到热点区在空间上呈现出由南到北过渡式的分布格局；生活功能在空间上呈现出中间高、四周低的凸字形分布格局；生态功能冷点区到热点区在空间上呈现出由北到南过渡式的分布格局。将安徽省分为优先改善区、重点改善区、潜在改善区、协同提升区、潜在提升区和适度优化区等6 种区域。关键词：“三生”功能；空间特征；分区；障碍诊断；耦合度中图分类号：TU982.2；X321 文献标志码：A 文章编号：2097-101X(2023)12-0046-07生产、生活、生态（简称“三生”）功能空间基本覆盖人类社会生活的空间活动范围，是人类社会和经济发展的基本载体1。“三生”功能空间协调有序开发利用，是实现可持续发展的基础前提2。中国在经历长期经济高速发展之后，面临着城市建设用地无序扩张、挤压生态用地，生态环境污染等“城市病”和农村建设用地空废化、耕地荒废化等“乡村病”的难题3。发展中不平衡、不协调、不可持续的矛盾显著，其主要原因是“三生”功能空间供需冲突和失衡所致。明确“三生”功能空间分布特征，明晰“三生”功能之间的差异性，识别高度协调发展的障碍功能，对优化国土空间布局、促进可持续发展具有重要意义。从国内外已有研究来看，学者围绕“三生”功能的基础内涵及分类、空间识别与格局特征演变、相关关系判定、影响因素与分区优化开展。首先在“三生”功能内涵的界定上4-6，现有学者普遍根据为人类提供各种产品或者服务进行“三生”功能划分。二是“三生”功能的分类与识别主要分为归并分类法7-9和量化测算法10-11，并且在空间识别的基础上，分析“三生”功能空间格局特征以及时空演变12。三是“三生”功能相互关系判定，学者收稿日期：2022-08-17基金项目：“南方红壤区旧村复垦农田生产力障碍机制及精准调控”（编号：41901229）第一作者：杨亚丽（1998），女，硕士研究生，主要从事国土空间规划研究。E-mail： 通信作者：王培俊（1986），男，副教授，硕士生导师，主要从事国土空间规划研究。E-mail：第 12 期2023 年 12 月自然资源情报Natural Resources Information No.12Dec.2023 47杨亚丽，等：安徽省“三生”功能空间特征及分区调控第 12 期采用耦合协调度模型13-14、系统动力模型15-16和生态位宽度模型17判定“三生”功能空间相互作用的关系。四是“三生”功能影响因素分析，主要采用地理探测器18、障碍度模型19-20、主成分分析21，以及空间滞后模型和空间误差模型22-23。五是“三生”功能分区和优化调控，分区方法主要采用比较优势指数24-25和聚类算法26-27，优化调控主要是根据“三生”功能评价结果，结合区域本身的资源禀赋和经济社会背景，提出优化的方案，大多以经验总结和定性分析为主。而将“三生”功能综合发展水平和“三生”功能耦合度相对一致划分为一种空间类型，并且对该区域诊断障碍功能提出针对性对策分析较少。因此，本文以安徽省为研究区，构建安徽省“三生”功能评价体系，运用空间自相关分析安徽省的空间特征，利用耦合度模型量化“三生”功能之间的关系，划分空间类型，通过障碍度诊断提出“三生”功能调控措施与对策，为安徽省实现高质量协调可持续发展提供科学依据。1 指标体系构建与数据来源1.1“三生”功能评价指标体系构建“三生”功能是在人类需求下，以不同的土地利用方式提供的产品和服务6。其中，生产功能是以土地为劳作对象直接获取产品或者是以土地为载体进行社会生产与服务6，生活功能是为人类的基本生活提供物质和精神保障，生态功能主要是维持生态平衡。“三生”功能是相互作用的，任一功能的恶性发展必然会影响其他功能的发展21，只有“三生”功能高质量协调发展才能促进区域的可持续发展。本文借鉴前人相关研究成果10-11，15，20，在对“三生”功能内涵解析的基础上，自上而下构建“三生”功能评价指标体系（表1）。表1“三生”功能评价指标体系准则层因素层指标层单位指标权重指标取向生产功能农业生产粮食单产t/km20.02868+土地垦殖率%0.03351+农林牧渔产值比例%0.03860+经济发展经济密度万元/km20.15415+产业结构%0.01222+财政贡献率%0.03192+固定资产投资总额万元0.06277+生活功能生活承载人口密度人/km20.05065+建设用地比例%0.05153+城镇化水平%0.04528+生活保障从业人口密度人/km20.04921+城乡居民人均可支配收入比%0.03221-农村人均可支配收入元0.07499+万人拥有卫生机构床位床/万人0.06218+生态功能生态保育生态服务价值总量亿元0.05677+森林覆盖率%0.05856+生境丰度指数-0.08158+环境维持农药施用强度t/km20.00408-化肥施用强度t/km20.06368-农用塑料薄膜施用强度t/km20.00743-注：“+”表示正向作用的指标，“-”表示负向作用的指标。生境丰度指数=Abio（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，Abio为生物丰度指数的归一化系数，参考值为 511.26。生态服务价值总量使用当量价值法测算28。48自然资源情报2023 年 12 月1.2 数据来源本研究以 2018 年为时间节点，经济社会发展数据来源于安徽省统计年鉴 2019、安徽省 16 个地级市统计年鉴，以及各县政府统计公报等；土地利用数据来源于哥白尼全球土地服务（https:/land.copernicus.eu/global/products/lc）。安徽省各市辖区中存在建成区与郊区的渐变过渡地带，为了获取数据的便利性和保证单元的完整性，将安徽省 16 个地级市市辖区进行合并，形成 77 个评价单元。2 研究方法2.1“三生”功能指数采用极差标准化将各评价指标量化在 0，1 之间，利用熵值法计算各指标层权重，运用加权求和模型测算生产、生活与生态功能指数和综合度，并根据 ArcGIS 中自然断点法分为低、中、高三个级别。正向：Yij=Xij-XminXmax-Xmin （1）负向：Yij=Xmax-XijXmax-Xmin （2）式中，Yij为第 j 个评价单元第 i 项指标标准化数值，Xij为第 j 个评价单元第 i 项指标数值，Xmax、Xmin分别为最大值和最小值。Pij=YijYij （3）ni=1Ei=1InnPijlnPij （4）mi=1Wi=1-Ei(1-Ei)（5）式中，Pij为第 i 项指标下第 j 个评价单元指标比重，Ei为指标的信息熵，Wi为指标权重，n 为评价单元总数，m 为指标总数。Yij Wifj=1Zj=（6）Z=Zi+Zp+Ze （7）式中，f 为“三生”功能下对应指数，Zj为第 j个评价单元“三生”功能指数，Zi为生产功能指数，Zp为生活功能指数，Ze为生态功能指数，Z为“三生”功能综合指数。2.2“三生”功能空间分析方法2.2.1 空间自相关分析模型本文采取空间自相关模型分析“三生”功能空间特征，利用 Global-Moran s I 指数测度研究区域“三生”功能的空间聚集情况。利用 Getis-Ord Gi*指数识别不同地理空间“三生”功能的热点区和冷点区。I=wij(xi-x)2(xi-x)(xj-x)wijnnnnnni=1i=1i=1j=1j=1 （8）式中，n 是评价单元总数，xi和 xj为评价单元 i和 j 的“三生”功能值，（xi-x-）是第 i 个评价单元“三生”功能值与平均值的偏差，wij是功能值 i 和j 之间的空间权重。Gij*=xiwij xjnni=1j=1 （9）式中，各参数内涵与公式（8）一致。2.2.2 空间分区方法根据耦合度模型比较“三生”功能之间的强度关系，针对“三生”功能综合度和耦合度相互匹配程度19，将安徽省划分为 6 种空间类型区，分别为优先改善区、重点改善区、潜在改善区、协同提升区、潜在提升区和适度优化区（表 2）。C=31/3 ZiZpZe(ZiZpZe)3 （10）式中，C 为“三生”功能耦合度；利用 ArcGIS中自然断点法分为低、中、高三个级别。表 2“三生”功能空间分区综合度级别耦合度级别分区规则分区类型低低Z=低，且C=低优先改善区Z=低，且C=中重点改善区中中Z=低，且C=高潜在改善区Z=中，且C=低协同提升区高高Z=中，且C 中潜在提升区Z=高，且C=低适度优化区2.3“三生”功能障碍诊断方法利用障碍诊断模型测算安徽省的指标障碍度，49杨亚丽，等：安徽省“三生”功能空间特征及分区调控第 12 期将指标障碍度相加得到因素层障碍度，分别为农业生产、经济发展、生活承载、生活保障、生态保育和环境维护 6 大障碍功能，以各县障碍功能的均值为标准：分别为 7.967%、28.931%、14.463%、23.253%、17.927%、7.448%；超过标准则判定为该县存在功能障碍。Oij=WiIijWiIijmi=1 （11）式中，Iij表示第 j 个评价单元第 i 项指标与最佳理想之间的距离，Iij=1-Yij，Wi表示权重，m 为指标总数，Oij表示“三生”功能指标的障碍程度。3 结果与分析3.1 安徽省“三生”功能空间特征3.1.1“三生”功能空间格局特征将安徽省“三生”功能可视化，安徽省“三生”功能水平数量结构如表 3 所示。表 3“三生”功能数量结构分布指数范围均值低中高生产功能0.0216，0.25050.0829283712生活功能0.0285，0.31070.079139317生态功能0.0232，0.19110.0810411620生产功能指数介于 0.02160.2505，均值为0.0829，数量结构呈纺锤体等级分布，空间呈现北高南低分布。高值区分布在省会和沿江地区以及皖北；低值区主要分布在皖南南部和皖中 西部。生活功能指数介于 0.02850.3107，均值为0.0791，数量结构呈金字塔等级分布，空间分布较为分散。高值区分布在经济发达的市辖区，包括合肥市区、马鞍山区、芜湖市区等 7 个市辖区；低值区分布在大部分县市。生态功能指数介于 0.02320.1911，均值为0.0810。数量结构呈锥形瓶等级分布，空间分布上呈现北低南高。高值区分布在皖南南部和皖中西部；低值区集中分布在皖北和皖中。3.1.2“三生”功能空间聚集特征对安徽省“三生”功能全局 Moran s I 指数计算如表 4 所示。“三生”功能的全局 Moran s I 指数分别为 0.4903、0.1254、0.7680，而且“三生”功能均通过 0.05 显著性检验，说明安徽省“三生”功能存在显著的空间正相关性。表 4“三生”功能全局自相关系数参数生产功能生活功能生态功能Morans I指数0.49030.12540.7680Z 得分7.11632.030210.4013P 得分00.04230显著性水平0.010.050.01生产功能冷点区到热点区在空间上呈现由南到北过渡式的分布格局。其中冷点区和次冷点区以面状分布在皖南南部和皖中西部。地处山区，农业生产难以规模化，农业生产效益较低，且工业发展也较弱。安徽省大部分县市为次热点区。该区域为平原和丘陵地区，农产品生产效率高，农业产业链较为完善，农业生产水平较高。热点区以团状分布在省会城市和太和县、利辛县。凭借区位优势和大量耕地发展现代农业，农产品加工较为发达，同时该区域具备发达的煤矿产业与高新技术产业，因而生产功能较高。生活功能热点分布在空间上呈现出中间高、四周低的凸字形格局。其中冷点区和次冷点区占比为89.6%；次热点区和热点区分布在沿江地区和省会城市。该区域城镇化水平高，居民收入结构多样化，基础设施和公共设施完备，宜居性较强。生态功能冷点区到热点区在空间上呈现出由北到南过渡式的分布格局。其中冷点区和次冷点区分布在皖北，该区域为平原地区，土地开发强度大，同时面临农业面源和工业生产污染严重。重生产，轻治理，导致生态功能较弱。次热点区主要分布皖中和皖南，该区域生态本底较好，且居民生态意识 50自然资源情报2023 年 12 月较强，注重生态环境保护和治理。热点区分布在皖南山区和皖中西部，该区域处于山区，森林覆盖率高，生态涵养能力强，形成生态功能高值聚集区。3.2 安徽省“三生”功能空间分区与障碍调控不同空间分区由于“三生”功能的综合发展水平和耦合度相互匹配出现空间差异特征。为实现“三生”功能高质量协调发展，诊断不同分区“三生”功能障碍功能，找出短板，促进共同发展。如表 5所示，其中障碍均值表征障碍强度，影响率代表同一空间分区发生概率，影响率超过 50%判定为该区域主要障碍功能。表 5 不同空间分区功能障碍均值及影响率统计结果单位：%分区类型农业生产功能经济发展功能生活承载功能生活保障功能生态保育功能环境维护功能障碍均值影响率障碍均值影响率障碍均值影响率障碍均值影响率障碍均值影响率障碍均值影响率优先改善区10.5383.3330.3483.3315.8983.3325.4283.3310.2616.677.5650.00重点改善区5.7631.5829.4784.2114.4242.1123.7052.6319.4368.427.2147.37潜在改善区6.7226.9228.7246.1514.6561.5423.2253.8519.6884.627.0242.31协同提升区9.8966.6730.3383.3315.6366.6724.3966.6712.533.337.1333.33潜在提升区9.8278.9528.8966.6713.7457.8922.7642.1116.9157.897.8973.68适度优化区20.27100.008.000.008.730.005.320.0041.81100.0015.87100.00（1）优先改善区主要呈点块状分布在皖中西部，该区域主要障碍功能是农业生产、经济发展、生活承载、生活保障、环境维护，多重障碍功能促使该区域呈现显著区位劣势、产业劣势、居住劣势。因此，一是应加快生态旅游建设，促进生态产业化发展。二是鼓励农业人口在城市落户的意愿，增加保障性住房、医疗卫生和教育设施的供给；同时当地政府应灵活设置用地政策，利用土地吸引产业的入驻，创造更多的就业机会。三是注重生态环境保护，大力防止农业生产面源污染。（2）重点改善区主要呈面状分布在皖北，该区域主要障碍功能是经济发展、生活保障、生态保育。该区域一是应利用耕地多、土地平的特征，大力推进优质农产品品牌和特色农产品建设，加快农业现代化发展，促进劳动力向第二、第三产业转移，调整产业结构，大力发展新兴产业。二是，应加强淮河安全建设，实施淮河行蓄洪区移民迁建工程，改善居民生活质量。三是，增加生态用地面积和提高森林覆盖率。（3）潜在改善区主要呈面状分布在皖中，该区域主要障碍功能是生活承载、生活保障、生态保育。该区域主要在市辖区周围，有一定产业基础和区位优势。因此，一是依靠市辖区的辐射带动，同时加快区域公共设施和交通设施联通，完善服务设施，提高社会保障水平。二是增加环境治理的财政支持，加大对环境治理的力度。（4）协同提升区呈斑块状分散分布在皖南南部，该区域主要障碍功能是农业生产、经济发展、生活承载、生活保障。因此，该区域一是应充分发挥生态资源优势，转换农业发展方式，因地制宜发展休闲农业和特色生态旅游。二是对农村危房进行修复或易地搬迁，增加配套设施与公共设施，提高居民住房条件。（5）潜在提升区主要呈条带状分布在皖中和皖南，该区域主要障碍功能是农业生产、经济发展、生活承载、生态保育和环境维护。该区域一是应将传统产业升级优化，同时加快自主创新发展和加强区域合作，推动产业集聚发展。二是构建现代化基础设施体系，健全多层次的社会保障体系，提高居民生活品质。三是加快建设沿江流域绿色生态廊道，发展绿色生态可循环经济，打造生态宜居城市。（6）适度优化区只有合肥市区，该区域障碍 51杨亚丽，等：安徽省“三生”功能空间特征及分区调控第 12 期功能是农业生产、生态保育、环境维护，生产和生活功能发展程度较高，但生态功能发展较低，需要进一步调控优化。该区域一是优化土地利用结构，严格控制建设用地占用生态用地，增加生态廊道和公园面积。二是充分利用区位优势，以生产功能不降低为前提，引入高新绿色产业，淘汰高污染的产业，同时促进第三产业的发展。4 结论与讨论本文以“三生”功能指标体系-空间特征-空间分区-障碍诊断-调控优化为主线，通过构建安徽省“三生”功能评价指标体系，明晰安徽省“三生”功能空间特征和划分空间类型，识别不同空间分区的障碍功能并提出调控优化的对策。主要结论如下。（1）安徽省“三生”功能的指数均值分别为0.0829、0.0791、0.0810。数量结构分别呈现纺锤体等级分布、金字塔等级分布和锥形瓶等级分布。“三生”功能空间分异特征明显，生产功能空间分布呈北高南低、生活功能空间分布较为分散、生态功能空间分布呈北低南高。（2）安徽省“三生”功能的空间分布具有正相关性。生产功能冷点区到热点区在空间上呈现出由南到北过渡式的分布格局；生活功能在空间上呈现出中间高、四周低的凸字形分布格局；生态功能冷点区到热点区在空间上呈现出由北到南过渡式的分布格局。（3）根据“三生”功能综合度和耦合度，将安徽省分为优先改善区、重点改善区、潜在改善区、协同提升区、潜在提升区和适度优化区6种区域，“三生”功能以“双高”为目标，以找短板、协调发展为调控路径，提出针对性的调控措施和对策。参考文献1 江东，林刚，付晶莹.“三生空间”统筹的科学基础与优化途径探析 J.自然资源学报，2021，36（5）：1085-1101.2 欧名豪，丁冠乔，郭杰，等.国土空间规划的多目标协同治理机制 J.中国土地科学，2020，34（5）：8-17.3 刘彦随.中国新时代城乡融合与乡村振兴J.地理学报，2018，73（4）：637-650.4 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）：49-65.5 黄安，许月卿，卢龙辉，等.“生产-生活-生态”空间识别与优化研究进展J.地理科学进展，2020，39（3）：503-518.6 段亚明，许月卿，黄安，等.“生产-生活-生态”功能评价研究进展与展望 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Engineering Technology for Monitoring and Restoration of Ecological Fragile Areas in Southeast China,Ministry of Natural Resources,Fuzhou 350002,Fujian,China;4 College of Resources and Environment,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,Fujian,China）Abstract:On the basis of production-living-ecological functions evaluation system,this paper analyzes the spatial characteristics and classifies the spatial types of production-living-ecological functions in Anhui with the help of spatial autocorrelation,coordination degree and obstacle diagnosis model.It identifies the obstacle functions of different spatial areas and proposes corresponding control measures.The results are as follows:(1)The quantitative structures of the production-living-ecological functions in Anhui has three types-spindle-shape grade,pyramid-shape grade and conical bottle-shape grade.The spatial distribution of production function is high in the north and low in the south,the spatial distribution of living function is scattered,and the spatial distribution of ecological function is low in the north and high in the south.(2)The spatial distribution of production function from cold spots to hot spots shows a transitional pattern from south to north;the spatial distribution of living function shows a convex pattern of high in the middle and low around;the spatial distribution of ecological function from cold spots to hot spots shows a transitional pattern from north to south.(3)Anhui can be divided into six zones:including priority improvement zone,key improvement zone,potential improvement zone,synergistic improvement zone,potential improvement zone and moderate optimization zone.Keywords:production-living-ecological functions;spatial characteristics;zoning;obstacle diagnosis;coupling degree