土地利用時(shí)空演變特征及互動(dòng)響應(yīng)關(guān)系

曹玉昆　任月　朱洪革

摘要：基于2001-2020年的LUCC遙感數(shù)據(jù)對(duì)黑龍江省13個(gè)市（區(qū)）土地利用類型的時(shí)空演變特征進(jìn)行分析，并采用PVAR模型實(shí)證分析了黑龍江省主要土地利用類型與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平之間的互動(dòng)響應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明：近年來黑龍江省土地利用效率有所提高，但土地供給壓力增大，土地利用變化動(dòng)態(tài)度較高，在一定程度上生態(tài)空間受到擠壓;耕地、林地和草地3種土地利用類型間轉(zhuǎn)移呈均衡轉(zhuǎn)換態(tài)勢(shì)，部分生態(tài)用地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)出;耕地面積的減少主要由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中建筑用地的侵占;相比于耕地和草地的影響，黑龍江省林下經(jīng)濟(jì)的發(fā)展會(huì)對(duì)未來經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生更高的貢獻(xiàn)度。

關(guān)鍵詞：土地利用變化;互動(dòng)響應(yīng);面板向量自回歸

中圖分類號(hào)：F301.2? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-9107（2022）05-0119-11

引言 土地利用與土地覆被變化（land-use and land-cover change，LUCC）作為全球變化研究的核心內(nèi)容，在1993年被“全球地圈與生物圈計(jì)劃（IGBP）”和“全球環(huán)境變化人為因素計(jì)劃（IHDP）”兩大國(guó)際組織共同擬定為《土地利用/土地覆被變化科學(xué)研究計(jì)劃》的核心項(xiàng)目之一，從而掀起了不同尺度專題研究的序幕，并逐漸成為揭示人類活動(dòng)與自然環(huán)境相互作用機(jī)理的有效途徑，對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)人地關(guān)系及土地利用中的突出問題和主要矛盾、預(yù)測(cè)土地利用趨勢(shì)皆具有重要意義[1-2]。中國(guó)作為土地利用結(jié)構(gòu)變化最快的國(guó)家之一[3]，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快以及不合理的開發(fā)建設(shè)導(dǎo)致生態(tài)空間被擠占[4-5]，城市發(fā)展、耕地保護(hù)與生態(tài)建設(shè)矛盾尖銳[6]。2015年中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《生態(tài)文明體制改革總體方案》中強(qiáng)調(diào)“樹立山水林田湖是一個(gè)生命共同體理念，構(gòu)建以空間規(guī)劃為基礎(chǔ)、以用途管制為主要手段的國(guó)土空間開發(fā)保護(hù)制度”。我國(guó)現(xiàn)有的土地用途管制主要集中于耕地、林地和城鄉(xiāng)建設(shè)用地等，尚未完全覆蓋所有自然生態(tài)空間[7]，由于當(dāng)前土地利用空間格局的研究范疇尚不明晰，缺乏對(duì)不同土地類型間相互關(guān)系的探討，導(dǎo)致已有研究成果對(duì)土地利用變化中各個(gè)因素之間的互動(dòng)響應(yīng)機(jī)制的探討不足。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)LUCC的驅(qū)動(dòng)因素和動(dòng)態(tài)時(shí)空表征以及對(duì)其他生態(tài)系統(tǒng)影響的可量化模型展開了大量研究 [8-9]。當(dāng)前關(guān)于LUCC的研究?jī)?nèi)容逐步從現(xiàn)象描述走向機(jī)制解析，大致集中于以下三個(gè)方面：其一，在利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對(duì)土地利用變化的時(shí)空特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)不同情境下的土地利用動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行預(yù)測(cè)[1-12];其二，對(duì)不同類型土地利用變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行分析[13-15];其三，對(duì)土地利用與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合關(guān)系以及某種單一土地利用類型動(dòng)態(tài)變化與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展之間的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行探討[16-18]。盡管已有研究為L(zhǎng)UCC貢獻(xiàn)了多視角的討論，仍有學(xué)者對(duì)LUCC研究的焦點(diǎn)提出質(zhì)疑，如Verburg認(rèn)為應(yīng)從對(duì)土地利用變化及其驅(qū)動(dòng)因子的理解向如何提高土地系統(tǒng)的可持續(xù)性轉(zhuǎn)變[19]，何春陽(yáng)等認(rèn)為應(yīng)以不同土地利用格局下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、人類福祉和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)之間相互關(guān)系為研究核心開展綜合集成研究[1] ，Wu等則認(rèn)為景觀可持續(xù)性將有望成為未來幾十年的研究課題[20]。在研究方法上，采用數(shù)學(xué)模型研究LUCC成為學(xué)界研究方法的主流，但現(xiàn)有模型很難動(dòng)態(tài)地表達(dá)LUCC與生態(tài)過程之間的作用關(guān)系。如大部分學(xué)者采用CA-Markov模型和InVEST模型評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)土地利用結(jié)構(gòu)[21-23]、采用 RF-FLUS 模型模擬未來土地利用空間分布[24];另有學(xué)者基于 RFFLUS-INVEST-Geodetecter耦合模型分析生境質(zhì)量時(shí)空演變及其影響因素[25]。綜上所述，探索如何通過合理調(diào)整LUCC以提高土地系統(tǒng)可持續(xù)性的研究還不夠充分，對(duì)于土地利用與其他自然生態(tài)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因子之間相互作用關(guān)系的探討還存在不足。

本研究以第三批山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程試點(diǎn)區(qū)域黑龍江省為例，探討黑龍江省主要土地利用類型與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)間的互動(dòng)關(guān)系。作為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、資源大省，同時(shí)也是東北三省中縣域經(jīng)濟(jì)差異最大[26]、區(qū)域土地經(jīng)濟(jì)發(fā)展功能與社會(huì)發(fā)展功能間關(guān)系失調(diào)嚴(yán)重[27]、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展受政策作用顯著的地區(qū)，近年來黑龍江省第一產(chǎn)業(yè)在GDP的增長(zhǎng)過程中仍有著舉足輕重的作用[28-29]。Xie等人指出由于林業(yè)用地在東北地區(qū)占主導(dǎo)地位導(dǎo)致空間異質(zhì)性不強(qiáng)，從而擠壓其他土地類型的發(fā)展，使得東北地區(qū)的城市土地利用效率最低[30]。另有研究表明，經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因素在耕地-建設(shè)用地轉(zhuǎn)換中最為明顯，而政策調(diào)控直接影響了耕地-林地的相互變化[31]。已有研究普遍肯定了土地利用與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)間的互動(dòng)影響關(guān)系[32-33]，而不同的土地利用結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生不同的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益[34]。以上探討引起了對(duì)黑龍江省土地資源使用狀況合理性的擔(dān)憂，迫切需要對(duì)黑龍江省土地利用類型結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及存在的突出問題進(jìn)行梳理，摸清主要土地利用類型間可能存在的相互聯(lián)系及對(duì)黑龍江省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響。本研究采用GIS空間分析方法結(jié)合PVAR模型，識(shí)別2001-2020年黑龍江省主要土地利用類型的空間分布和主要結(jié)構(gòu)特征，從土地利用變化視角研究和甄別黑龍江省各市（區(qū)）內(nèi)部土地利用結(jié)構(gòu)及對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)，基于生態(tài)和經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的優(yōu)化目標(biāo)，深入研究不同土地利用類型與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平間可能存在的相互聯(lián)系和因果關(guān)系。本研究以土地利用變化為切入點(diǎn)，探索促進(jìn)土地資源優(yōu)化利用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效路徑，為黑龍江省土地資源綜合優(yōu)化配置和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，為其他資源型大省提供可參照經(jīng)驗(yàn)。

一、 數(shù)據(jù)來源與模型設(shè)定

（一）數(shù)據(jù)來源

本研究區(qū)域?yàn)楹邶埥?3個(gè)市（區(qū)），采用的數(shù)據(jù)有基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)和高程數(shù)據(jù)。在時(shí)空范圍確定上，遵循時(shí)效性原則，并考慮到黑龍江省市域數(shù)據(jù)的可獲得性和完整性，最終確定研究時(shí)期為2001-2020年。其中，2001-2020年土地覆被數(shù)據(jù)來源于ESACCI （eurpean space agency climate change institute）;2001-2020年黑龍江省海拔高程（DEM）數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站的SRTMDEM 90M分辨率原始高程數(shù)據(jù);參考第三次國(guó)土資源調(diào)查，將“濕地”調(diào)整為與耕地、園地、林地、草地、水域等并列的一級(jí)地類，通過在ArcGIS軟件上監(jiān)督分類和目視解譯將2001-2020年各市水域面積、林地面積、耕地面積、草地面積、未利用地面積、建設(shè)用地面積、濕地面積通過遙感影像進(jìn)行獲取，并在ArcMap中對(duì)歷年數(shù)據(jù)進(jìn)行分類提取后得到表1。文中使用的2001-2020年經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《黑龍江省統(tǒng)計(jì)年鑒》、黑龍江省13個(gè)地市政府網(wǎng)站和其他地市級(jí)統(tǒng)計(jì)年鑒及統(tǒng)計(jì)公報(bào)。

（二）模型設(shè)定

1.土地利用動(dòng)態(tài)變化模型。土地利用動(dòng)態(tài)變化模型可用于對(duì)土地利用類型變化速度的測(cè)量[12]，本研究通過選取單一土地利用動(dòng)態(tài)度以及土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分別對(duì)黑龍江省土地利用類型動(dòng)態(tài)變化以及不同土地利用類型間的轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行研究。具體模型如下：

2.基于面板數(shù)據(jù)的向量自回歸模型。對(duì)“山水林田湖草生命共同體”各要素相互關(guān)系的深入理解是對(duì)其實(shí)行保護(hù)、系統(tǒng)治理的重要基礎(chǔ)[36-37]。本研究基于黑龍江省主要土地利用類型動(dòng)態(tài)變化度數(shù)據(jù)構(gòu)建向量自回歸模型，對(duì)黑龍江省13個(gè)市（區(qū)）耕地、林地、草地變化度及人均GDP之間的互動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行研究，以驗(yàn)證黑龍江省三種主要土地利用類型面積變化與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平之間的關(guān)系。

面板數(shù)據(jù)的向量自回歸模型（panel vector auto regression，PVAR），最早由Holtz-Eakin等人[38]提出，模型沿襲了Sims等人[39]向量自回歸（vector auto regression，VAR）模型的優(yōu)點(diǎn)，無需事先設(shè)定變量之間的因果關(guān)系，而是把系統(tǒng)中每一個(gè)變量都作為所有內(nèi)生變量的滯后值的函數(shù)來構(gòu)造模型，相比于傳統(tǒng)的VAR模型，PVAR模型截面大、時(shí)序短，可實(shí)現(xiàn)從平面向空間的擴(kuò)展[4]。本研究采用2001-2020年黑龍江省的面板數(shù)據(jù)，從時(shí)間和空間兩個(gè)維度系統(tǒng)分析黑龍江省主要土地利用類型變化度和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。根據(jù)PVAR的特點(diǎn)，構(gòu)建模型如下：

二、 土地利用時(shí)空演變特征

（一）不同土地利用類型動(dòng)態(tài)變化

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，黑龍江省建設(shè)用地面積不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致土地供給壓力增大，從而使生態(tài)空間受到擠壓。盡管如此，未利用地面積的減少在一定程度上說明近年來黑龍江省土地被閑置和浪費(fèi)的情況減少，土地利用效率有所提高。

建設(shè)用地總量占行政區(qū)域面積的比例代表著土地開發(fā)強(qiáng)度。一般情況下，土地開發(fā)強(qiáng)度越大，土地利用經(jīng)濟(jì)效益越高，地價(jià)也相對(duì)提高。從2001年和2020年黑龍江省土地利用面積及變化特征可以看出（見表2）：黑龍江省不同土地利用類型中面積增加的有建設(shè)用地、水域和濕地，其中建設(shè)用地面積的變化最為顯著，其土地利用動(dòng)態(tài)度為77.4%;水域和濕地的利用動(dòng)態(tài)度分別為10.8%和0.4%。而土地利用類型面積減少的則主要有未利用地和草地，其中未利用地的土地利用動(dòng)態(tài)度為-60.34%，而草地、林地和耕地的土地利用動(dòng)態(tài)度分別為-19.5%、-0.1%和-0.01%。

（二）不同土地利用類型間轉(zhuǎn)移情況

根據(jù)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣結(jié)果（表3）可以看出，2001-2020年間黑龍江省林地、耕地、草地和建設(shè)用地之間互為轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出的主要來源。2001-2020年間，耕地新增面積的48.53%源于林地、34.38%源于草地;林地新增面積中59.1%源于耕地、38.2%源于草地;草地新增面積的66.6%源于林地、26.5%源于耕地，同時(shí)三種土地利用類型均向建設(shè)用地轉(zhuǎn)出。

2001-2020年黑龍江省的建設(shè)用地和水域轉(zhuǎn)出面積最小，耕地、林地和草地轉(zhuǎn)出面積最多。伴隨土地利用方式的轉(zhuǎn)變，耕地與林地的變化較為明顯。2001-2020年轉(zhuǎn)出的耕地主要變成林地、建設(shè)用地和草地;林地的轉(zhuǎn)出主要變成了耕地和草地;轉(zhuǎn)出的草地主要變成林地和耕地。整體看來耕地、林地、草地之間相互轉(zhuǎn)化面積較為均衡，但向建設(shè)用地轉(zhuǎn)出的則較多。以耕地為例，早期（2001年）的耕地到了后期（2020年）轉(zhuǎn)移為水域477.2公頃、轉(zhuǎn)移為林地4 489.6公頃、轉(zhuǎn)移為草地948.5公頃、轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地2 995.7公頃、轉(zhuǎn)移為濕地345.4公頃。后期的耕地由早期的水域面積轉(zhuǎn)入232.4公頃、由林地面積轉(zhuǎn)入4 524.8公頃、由草地轉(zhuǎn)入3 205.5公頃、由建設(shè)用地轉(zhuǎn)入436.1公頃、由未利用地轉(zhuǎn)入620.2公頃、由濕地轉(zhuǎn)入304.7公頃?？梢钥闯觯嘏c林地之間轉(zhuǎn)入及轉(zhuǎn)出量相對(duì)均衡，草地轉(zhuǎn)入量則相對(duì)較多，而耕地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)出的面積則遠(yuǎn)高于建設(shè)用地轉(zhuǎn)入的面積。

綜上所述，耕地、林地和草地在黑龍江省主要土地利用結(jié)構(gòu)中占有重要比重，并且三種用地類型之間相互影響和轉(zhuǎn)化，一方面說明耕地、林地、草地與建設(shè)用地間有著緊密的聯(lián)系，另一方面建設(shè)用地與生態(tài)用地之間的轉(zhuǎn)化狀況也表明黑龍江省經(jīng)濟(jì)空間和生態(tài)空間存在用地矛盾。

（三）黑龍江省不同市（區(qū)）土地利用與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)分析

為進(jìn)一步探討黑龍江省土地利用結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系，選取2020年黑龍江省13個(gè)市（區(qū)）的區(qū)域人均生產(chǎn)總值數(shù)據(jù)，采用自然間斷點(diǎn)法把黑龍江省各市（區(qū)）的區(qū)域人均GDP水平分為5個(gè)等級(jí)（見表4），分析5種不同收入水平下的市（區(qū)）間土地利用結(jié)構(gòu)的差異與聯(lián)系，并依據(jù)此劃分結(jié)果對(duì)不同經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平層次的城市的土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

根據(jù)表5結(jié)果可以看出，收入水平較高城市的土地利用結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)在于多種土地利用類型中有兩個(gè)及以上的優(yōu)勢(shì)地類起到主導(dǎo)帶動(dòng)作用。如收入水平最高的大慶市其土地利用結(jié)構(gòu)中耕地、建設(shè)用地、草地、濕地、水域面積占土地總面積的比重較為均衡，而哈爾濱市和黑河市的土地利用結(jié)構(gòu)中耕地和林地占比相對(duì)更高。值得一提的是，除耕地和林地外，相比其他土地利用類型，哈爾濱市的建設(shè)用地面積占比更高，黑河市的草地面積占比相對(duì)更高。

我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整也促進(jìn)了草業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展體系的成長(zhǎng)與健全[41]，我國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)價(jià)值遠(yuǎn)超牧草的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而我國(guó)每公頃草地產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益僅為西方國(guó)家的1/20[42]。以黑龍江省收入水平相對(duì)較高的大慶市和黑河市為例，觀察其用地結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，草地在土地利用結(jié)構(gòu)中的占比遠(yuǎn)高于其他城市。如大慶市的土地利用結(jié)構(gòu)中草地面積占比12.4%，黑河的草地面積占比則為6.7%，其他城市草地面積占比皆低于4%，說明大慶市和黑河市在發(fā)展草業(yè)經(jīng)濟(jì)方面相比其他城市具有更好的資源優(yōu)勢(shì)。

黑龍江省森工林區(qū)林業(yè)產(chǎn)值始終在增長(zhǎng)，盡管增長(zhǎng)率并不穩(wěn)定，林下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值增長(zhǎng)率數(shù)值卻幾乎均高于林業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值[43]。伊春市和大興安嶺地區(qū)是黑龍江省林地面積占比最多的兩個(gè)地區(qū)，林地面積分別占地區(qū)面積的88.9%和93.9%，而其他土地類型占比則皆偏低，這種以單一地類為主導(dǎo)的資源型城市的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)探索勢(shì)必需要依托林地資源以及林下經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

黑龍江省除伊春市和大興安嶺地區(qū)外，其他各市土地利用類型結(jié)構(gòu)中比重較大的皆為耕地，其中有8個(gè)市的耕地面積變化量為負(fù)值，包括：哈爾濱、牡丹江、雙鴨山、鶴崗、雞西、齊齊哈爾、綏化、七臺(tái)河。這些城市大多位于黑龍江省東部。2019年黑龍江省農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為3 774.5萬元，遠(yuǎn)高于林業(yè)和牧業(yè)，說明農(nóng)業(yè)對(duì)于黑龍江省第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)最多。近年來耕地面積不斷下降，伴隨著建設(shè)用地大幅度增加，這些地區(qū)耕地的減少和被占用后由于其可能處在建設(shè)中或被閑置而無法發(fā)揮土地價(jià)值，會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)表現(xiàn)出一定的負(fù)向作用。

三、土地利用變化與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的互動(dòng)響應(yīng)

（一）數(shù)據(jù)平穩(wěn)性檢驗(yàn)

為避免面板數(shù)據(jù)模型估計(jì)出現(xiàn)偽回歸，確保估計(jì)結(jié)果的有效性，需對(duì)各變量數(shù)據(jù)進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)，本研究同時(shí)采用LLC（Levin-Lin-Chu）檢驗(yàn)、Breitung檢驗(yàn)、Fisher-ADF檢驗(yàn)方法。由結(jié)果可知（見表6），三種檢驗(yàn)中均拒絕存在單位根的原假設(shè)，判定各變量均平穩(wěn)，可以滿足PVAR模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的前提要求。

（二）滯后階數(shù)的選取及模型平穩(wěn)性檢驗(yàn)

為確保PVAR模型參數(shù)估計(jì)的有效性，應(yīng)確定PVAR模型的最優(yōu)滯后期。本研究構(gòu)建AIC、BIC和HQIC統(tǒng)計(jì)量，根據(jù)表7的結(jié)果，PVAR（1）模型的MBIC和MQIC的值最小，PVAR（2）模型的MAIC的值最小，根據(jù)最小準(zhǔn)則確定最優(yōu)滯后階數(shù)為1階。

在估計(jì)脈沖響應(yīng)函數(shù)和預(yù)測(cè)誤差方差分解之前，首先用單位圓法對(duì)面板變量的穩(wěn)定性進(jìn)行判別，結(jié)果顯示，所有特征根均位于單位圓內(nèi)（見圖1），本研究4個(gè)變量的PVAR模型系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

（三）格蘭杰因果檢驗(yàn)

格蘭杰因果檢驗(yàn)可以用于判斷變量的滯后項(xiàng)對(duì)于其他變量是否有顯著影響，從而說明變量X的前期變化是否能有效地解釋變量Y的變化，驗(yàn)證模型使用的合理性。表8報(bào)告的檢驗(yàn)結(jié)果表明，林地面積變化度與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、林地面積變化度與耕地面積變化度、林地面積變化度與草地面積變化度之間皆存在雙向因果關(guān)系。盡管草地面積變化度不是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的格蘭杰原因，但是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是草地面積變化度的格蘭杰原因。以上結(jié)果表明，本研究的4個(gè)內(nèi)生變量之間在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上存在因果關(guān)系且互相影響。

（四）脈沖響應(yīng)函數(shù)

脈沖響應(yīng)函數(shù)可描述某個(gè)變量在受到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差沖擊時(shí)對(duì)其他變量單方面的動(dòng)態(tài)（延遲）影響，本研究運(yùn)用脈沖響應(yīng)函數(shù)分析變量之間是否存在互動(dòng)效應(yīng)，通過蒙特卡羅模擬200次，生成林地面積變化度、草地面積變化度、耕地面積變化度和人均GDP的脈沖響應(yīng)函數(shù)圖（見圖2），其中橫軸代表沖擊作用滯后的階數(shù)，縱軸代表響應(yīng)的強(qiáng)度。

圖2中左起第1列顯示草地面積變化對(duì)于相關(guān)變量沖擊的反應(yīng)。（1）耕地面積變化對(duì)于草地面積變化的影響在當(dāng)期為負(fù)值，隨后先上升后下降，在第3期后趨于平穩(wěn)但仍為負(fù)值。說明短期內(nèi)耕地面積增加會(huì)阻礙草地面積增加。（2）林地面積變化對(duì)于草地面積變化的影響在當(dāng)期為正值，在第2期達(dá)到最小值且為負(fù)值，之后逐漸上升，在第4期趨于平穩(wěn)，說明林地面積增加在短期內(nèi)有利于草地面積的增加，但長(zhǎng)期看來則對(duì)草地面積的增加起到了抑制作用。（3）經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)草地面積變化的影響在當(dāng)期為正值，在第1期達(dá)到最小值，隨后有所上升，在第4期后趨于0。說明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致草地面積的減少，但這種影響是不可持續(xù)的。

圖2中左起第2列體現(xiàn)耕地面積變化對(duì)于相關(guān)變量沖擊的反應(yīng)。（1）草地面積變化對(duì)耕地面積變化的影響在第1期有所增加，第2期降至最低。說明草地面積的增加短期內(nèi)有助于耕地面積的增加。（2）林地面積變化對(duì)耕地面積變化的影響在當(dāng)期為負(fù)值，第1期降至最低，第2期后有所上升但仍為負(fù)值，說明林地面積的增加對(duì)耕地面積的增加起到了抑制作用。（3）經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)耕地面積變化的影響在當(dāng)期為負(fù)值，在第1期達(dá)到最高時(shí)為正值，后緩慢下降仍為負(fù)值，說明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)阻礙了耕地面積的增加。

圖2中左起第3列刻畫林地面積變化對(duì)于相關(guān)變量沖擊的反應(yīng)。（1）草地面積變化對(duì)林地面積變化的影響在當(dāng)期及第1期為正值，在第2期開始下降為負(fù)值，在第3期到達(dá)最低點(diǎn)。說明草地面積增加在短期內(nèi)有利于林地面積的增加。（2）耕地面積變化對(duì)林地面積變化的影響在第1期達(dá)到最高點(diǎn)，而第2期以前均為正，在第3期達(dá)到最低點(diǎn)，說明耕地面積增加在短期內(nèi)會(huì)對(duì)林地面積增加有促進(jìn)作用，但隨著時(shí)間推移會(huì)阻礙林地面積增加。（3）經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)林地面積變化的影響在當(dāng)期為負(fù)值，隨后逐漸上升后趨于平穩(wěn)，說明短期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)會(huì)阻礙林地面積增加，但長(zhǎng)期來看這種影響逐漸收斂趨近于0。

圖2左起第4列表明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)于相關(guān)變量沖擊的反應(yīng)。（1）草地面積變化對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響在期初為0，在第1期達(dá)到最低點(diǎn)，之后有所上升，在第3期達(dá)到最高點(diǎn)之后趨近于0。說明草地面積增加在短期內(nèi)不利于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，而長(zhǎng)期看來這種影響也有收斂于0的趨勢(shì)。（2）耕地面積變化對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響在期初為0，在第1期達(dá)到最低點(diǎn)并表現(xiàn)為負(fù)值，之后有所上升并在第3期達(dá)到最高點(diǎn)，之后收斂趨近于0，表明短期內(nèi)耕地面積增加不利于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。（3）林地面積變化對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響在期初為0，在第1期達(dá)到最高點(diǎn)后有所下降，但表現(xiàn)為正值。說明林地面積的增加對(duì)黑龍江省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有推動(dòng)作用，且這種推動(dòng)作用具有一定的持續(xù)性。

（五）方差分解

通過方差分解可以考察不同內(nèi)生變量沖擊對(duì)內(nèi)生變量變化的影響的貢獻(xiàn)度，表9報(bào)告了主要土地利用類型與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)在第1期、第5期和第10期三個(gè)時(shí)期的方差分解結(jié)果。由于在第5期后，各變量關(guān)系不再變化，因此只對(duì)第1期和第5期結(jié)果進(jìn)行分析。

方差分解結(jié)果如下。（1）經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)在未來1期內(nèi)的變化完全來自于自身的沖擊，而在第5期，林地面積變化度對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)度達(dá)到36.7%，耕地面積變化度和草地面積變化度的貢獻(xiàn)程度并不明顯。結(jié)合脈沖響應(yīng)圖的分析結(jié)果，林地面積的增加對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)貢獻(xiàn)的傳導(dǎo)效應(yīng)至少在第2期后才會(huì)產(chǎn)生，并相較于耕地和草地面積變化會(huì)對(duì)黑龍江省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)產(chǎn)生更大影響。（2）林地面積變化度在未來1期內(nèi)99.3%來源于自身的沖擊，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)僅貢獻(xiàn)0.6%，而在第5期，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與耕地面積變化度的貢獻(xiàn)都有所增加。表明林地面積的增加除了來源于自身外，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和耕地面積變化的解釋力也逐漸增強(qiáng)。而長(zhǎng)期來看，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)林地面積變化的影響更加持久。（3）耕地面積變化度在未來1期內(nèi)除受到自身沖擊外，還受到經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和林地面積變化的影響。其中林地面積變化度對(duì)耕地面積變化的貢獻(xiàn)度為8.4%，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)度則為14.6%。在第5期時(shí)林地面積變化的解釋力有所增強(qiáng)，說明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和林地面積變化對(duì)耕地面積變化的影響具有長(zhǎng)期效應(yīng)。（4）草地面積變化度在未來1期內(nèi)96.7%來源于自身的沖擊，在第5期時(shí)，耕地面積變化度解釋了16.1%的草地面積變化度。整體結(jié)果表明，黑龍江省耕地面積的變化受到多方面因素的影響，即經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和林地面積的變化也會(huì)影響到耕地面積的變化，但是林地與耕地面積的變化相互制約。相比于耕地面積動(dòng)態(tài)度和草地面積動(dòng)態(tài)度，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)受到林地面積動(dòng)態(tài)度的影響在后期更為顯著和持久。

四、 結(jié)論與建議

本研究基于2001-2020年LUCC數(shù)據(jù)，分析了黑龍江省13個(gè)市（區(qū)）土地利用變化的時(shí)空特征，以及主要土地利用類型變化度之間的互動(dòng)響應(yīng)關(guān)系，并通過PVAR模型進(jìn)行了實(shí)證檢驗(yàn)，研究結(jié)果如下。（1）黑龍江省土地被閑置和浪費(fèi)的情況正在減少，土地利用效率有所提高;另一方面，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建設(shè)用地面積的擴(kuò)大導(dǎo)致黑龍江省土地供給壓力增大，從而使生態(tài)空間受到擠壓，通過開發(fā)補(bǔ)充耕地的潛力十分有限。伴隨土地利用方式的轉(zhuǎn)變，除各土地利用類型向建設(shè)用地轉(zhuǎn)移外，黑龍江省不同用地類型間的轉(zhuǎn)移主要存在于林地、耕地、建設(shè)用地和草地之間，表現(xiàn)出明顯的生態(tài)用地內(nèi)部相互轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。（2）黑龍江省經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高城市的土地利用結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)在于有兩個(gè)及以上的優(yōu)勢(shì)地類起到主導(dǎo)帶動(dòng)作用。其中大慶市土地利用結(jié)構(gòu)最為均衡;哈爾濱市、黑河市土地利用結(jié)構(gòu)相對(duì)均衡。而土地利用結(jié)構(gòu)中以單一地類為主導(dǎo)的城市如伊春市和大興安嶺地區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平則明顯受到制約。除以上5個(gè)城市外其余城市則以耕地作為主要土地利用類型。（3）PVAR結(jié)果表明耕地面積變化、草地面積變化對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響主要在短期內(nèi)，且隨著時(shí)間推移對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的帶動(dòng)作用很小，而林地面積的增加從長(zhǎng)期看來會(huì)對(duì)黑龍江省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有推動(dòng)作用，且這種推動(dòng)作用具有一定的持續(xù)性。相比于耕地面積動(dòng)態(tài)度和草地面積動(dòng)態(tài)度，林業(yè)發(fā)展將在未來為黑龍江省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供巨大潛力。

針對(duì)以上結(jié)論本研究提出以下政策建議。（1）隨著黑龍江省用地后備資源的減少，應(yīng)改變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過程中對(duì)新增建設(shè)用地的依賴性，提高土地利用效率，增強(qiáng)土地利用方式的靈活性;從資源開發(fā)轉(zhuǎn)為精深加工發(fā)展，因勢(shì)利導(dǎo)發(fā)揮特色產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品，優(yōu)化資源利用，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境。（2）結(jié)合黑龍江省各市（區(qū)）的資源稟賦及經(jīng)濟(jì)狀況，可基于不同土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)先從增加第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值入手探索“一區(qū)一策”的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式。大慶市和黑河市可重點(diǎn)發(fā)展草業(yè)經(jīng)濟(jì)，嘗試以草地農(nóng)業(yè)取代傳統(tǒng)耕作農(nóng)業(yè)以滿足市場(chǎng)需求的目標(biāo);伊春市和大興安嶺地區(qū)可利用現(xiàn)有資源優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)，尤其是林下種植與林產(chǎn)品加工業(yè);除哈爾濱和牡丹江外的其他經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低的城市，應(yīng)以發(fā)展和保護(hù)耕地為主，制定可行的保護(hù)耕地的方案和措施。（3）政府應(yīng)根據(jù)不同城市的資源條件、區(qū)位條件，在金融政策、技術(shù)、研發(fā)層面助推林下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以提升林下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)度。同時(shí)在保證森林資源可持續(xù)利用的前提下，建立林產(chǎn)品精深加工產(chǎn)業(yè)集群，推進(jìn)林產(chǎn)品加工、林下種養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，在提升經(jīng)濟(jì)收益的同時(shí)結(jié)合不同地域特色，打造多元化的旅游產(chǎn)品，取長(zhǎng)補(bǔ)短，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整并帶動(dòng)整體經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

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Spatial and Temporal Evolution of Land Use

and Interactive Response Between Different Land Use Types

——Based on Analysis of Heilongjiang ProvinceCAO Yukun，REN Yue，ZHU Hongge

（1.College of Economics and Management，Northeast Forestry University，Harbin150040，China）Abstract：Based on LUCC remote sensing data from 2001 to 2020，the spatial and temporal evolution characteristics of land use types in 13 cities （districts） of Heilongjiang Province were analyzed.This paper used PVAR model to empirically analyze the interaction between main land use types and economic development level in Heilongjiang.The results showed that：（1）The dynamic degree of land use/cover change dynamics showed that the land use efficiency has been improved in the province in recent years.However，the pressure on land supply has increased.The dynamic degree of land use/cover change is high.The ecological space has been squeezed.（2）The change areas of cultivated land，forest land and grassland are transferred to each other in a balanced way.Part of ecological land has been converted into construction land.（3）The decrease of cultivated land mainly comes from the occupation of construction land in the process of economic development.Compared with the influence of cultivated land and grassland，the development of under-forest economy in Heilongjiang will have a higher contribution to the future economic growth.

Key words：land use change;interactive response;panel vetor autoregression

（責(zé)任編輯：王倩）