長吉圖地區(qū)“生產(chǎn)-生活-生態(tài)”空間生境質(zhì)量時空演變分析

金 銘， 李明玉， 李美娟， 李香柒

(延邊大學 地理與海洋科學學院，吉林 琿春 133300)

自改革開放以來，隨著城市化進程的加速，城鎮(zhèn)建設(shè)用地的擴張侵占了大量生態(tài)用地，國土空間格局發(fā)生了深刻變化。因此，2012年我國提出將國家空間發(fā)展模式從生產(chǎn)空間導向模式轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)生產(chǎn)-生活-生態(tài)(PLE)空間模式，以優(yōu)化國土空間分布，緩解城鄉(xiāng)發(fā)展矛盾。近幾年來，“三生”空間逐漸引起了學術(shù)界的廣泛關(guān)注[1-2]。2012年，“三生”空間的概念[3]首次在我國提出，提出確保集約化、高效的生產(chǎn)空間、適宜居住的生活空間和未受破壞、美麗的生態(tài)空間。最近，眾多國內(nèi)外學者開展了大量關(guān)于“三生”空間的研究，主要集中在對“三生”空間的分類體系[4-5]及其概念的界定和內(nèi)涵[6]，還包括空間識別和PLE函數(shù)的耦合協(xié)調(diào)[7]以及“三生”空間的模式演化等方面[8-9]。張斯琦[10]對長三角城市群的生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能價值進行定量測度，并基于功能量算結(jié)果采用三維魔方模型劃分“三生”空間,揭示“三生”空間時空演變特征,探索“三生”空間演變驅(qū)動機制，為長三角城市群“三生”空間的調(diào)控提供具有針對性的優(yōu)化建議?！叭笨臻g的識別方法主要分為定性和定量2種判定方法。定性判定方法是指對土地利用類型合并的方法，基于國家土地分類標準，對土地利用現(xiàn)狀進行分類和合并，從而識別“三生”空間[5]；定量判定方法是指首先構(gòu)建指標系統(tǒng)，然后利用熵權(quán)法、GIS空間分析方法和耦合協(xié)調(diào)度模型等方法或模型進行功能評價，并對“三生”空間進行識別與優(yōu)化[5]。例如，田玲娣等[11]以京津冀地區(qū)為研究區(qū)，利用ArcGIS識別出其“三生”空間的重疊區(qū), 并運用空間分析、回歸分析、梯度分析等方法分析該地區(qū)的空間分布格局和驅(qū)動因素。

生境質(zhì)量是指一個生態(tài)系統(tǒng)為其所有野生動物或特定種群提供必要的資源和條件的能力[12]。土地利用變化作為威脅生境質(zhì)量的因素之一，對土地的無序過渡和不科學的利用可能引發(fā)與生態(tài)環(huán)境惡化和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)下降有關(guān)的一系列問題[13]。因此，無論是在全球、國家還是地方尺度上，都急需解決人類活動與保護生物多樣性之間的問題。例如，賀申泰[14]以武漢市為例，通過分析研究區(qū)土地利用變化引起的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的變化并估算其與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系。近幾年，對生境質(zhì)量評估方法的研究也在增加，如IDRISI軟件和生境適宜性模型HIS、InVEST模型的使用等[15]。其中，InVEST模型憑借更方便的數(shù)據(jù)訪問、更少的參數(shù)設(shè)置和顯著的分析能力被成功應(yīng)用于環(huán)境管理和土地規(guī)劃領(lǐng)域。例如，Polasky等[16]基于InVEST對美國最北端的明尼蘇達州的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進行了研究。何清清等[17]以三峽庫區(qū)(重慶段)為研究區(qū)，通過InVEST模型對該地區(qū)2000—2020年的生境質(zhì)量進行定量評價，并結(jié)合轉(zhuǎn)移矩陣方法探討了生境質(zhì)量退化的具體區(qū)域。王超等[18]利用InVEST模型對膠東半島的生境質(zhì)量進行了時空演變分析并識別出了變化相對集中的9個熱點區(qū)。廖珍梅等[19]基于InVEST模型對滇池流域2000—2015年的生境質(zhì)量進行了評估。伍丹等[20]基于PLUS模型和InVEST模型，對成渝經(jīng)濟區(qū)在自然發(fā)展和生態(tài)保護2種情景下2000—2050年的碳儲量演化進行了分析。然而，目前國內(nèi)對于“三生”空間與InVEST模型兩者相結(jié)合的研究較少。

長吉圖地區(qū)主要范圍包括圖們江地區(qū)的中心地帶，是國家“一帶一路”向北開放的重要窗口。長春、吉林作為長吉圖地區(qū)的第1和第2大城市，地理條件優(yōu)越[21]。2020年，國家發(fā)改委聯(lián)合自然資源部將琿春市認定為我國14個海洋經(jīng)濟發(fā)展示范區(qū)之一。隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，城市建設(shè)的不斷擴張導致長吉圖地區(qū)的景觀連通性下降，生態(tài)環(huán)境惡化[22]。鑒于此，該文基于對長吉圖地區(qū)2000—2020年土地利用變化的分析，通過InVEST模型對研究區(qū)“三生”空間的生境質(zhì)量進行評價，以期為我國長吉圖地區(qū)的國土空間優(yōu)化、生態(tài)環(huán)境保護以及生態(tài)經(jīng)濟引領(lǐng)長吉圖區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)概況

長吉圖開發(fā)開放先導區(qū)作為我國圖們江地區(qū)的核心區(qū)域，包括吉林省的長春市、德惠市、九臺區(qū)和農(nóng)安縣和吉林市、蛟河市、永吉縣及延邊朝鮮族自治州(簡稱長吉圖)[21](圖1)。研究區(qū)總占地約7.32萬km2，占全省面積的39.1%。位于長吉圖地區(qū)的琿春市地處中俄朝3國交界處[23]。圖們江地區(qū)毗鄰的海外地區(qū)石油、煤炭和海產(chǎn)品資源較為豐富，國家間合作開發(fā)空間大，地區(qū)生產(chǎn)總值高。研究區(qū)西部以平原地形為主，東部以山地、丘陵地形為主，地勢東高西低，耕地分布廣且土壤有機質(zhì)含量高，有利于水稻、玉米等糧食作物的生產(chǎn)。研究區(qū)氣候以溫帶季風氣候為主，四季分明，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，因常年受到日本海的影響，有明顯的垂直分布特點，植被類型以針闊混交林和落葉闊葉林為主。研究區(qū)年平均氣溫2～6 ℃，年均降水量高達500～800 mm。通過查閱《2021吉林統(tǒng)計年鑒》可知，截止到2020年末，研究區(qū)總?cè)丝诩s為1 091.13萬人，其中，長春市的人口最多，大約占全區(qū)人口的40.95%，研究區(qū)生產(chǎn)總值約9 523.73億元。其中，長春市的生產(chǎn)總值約6 638.03億元，占研究區(qū)生產(chǎn)總值的69.70%。

圖1 研究區(qū)位置與范圍

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

該研究的數(shù)據(jù)選取吉林省2000、2010、2020年3期30 m分辨率的土地利用遙感影像數(shù)據(jù)，經(jīng)掩模提取后得以使用。該數(shù)據(jù)來源自中國科學院資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心，是基于Landsat 8遙感影像并通過人工目視解譯生成，總精度可達90%以上。該數(shù)據(jù)中心的土地利用類型共包括6個一級類和25個二級類的分類體系，其具體分類系統(tǒng)如表1所示。

表1 土地利用分類體系

2.2 研究方法

2.2.1 “三生”空間分類體系構(gòu)建

“三生”空間的分類以土地利用功能為基礎(chǔ)，多功能土地利用按其主導功能可分為生產(chǎn)功能、生活功能和生態(tài)功能。該文參考相關(guān)文獻[24-25]，依據(jù)國土空間的主體功能和區(qū)域特點對研究區(qū)“三生”空間的土地分類體系進行構(gòu)建，并劃分成3個大類和8個小類(表2)。

表2 “三生”空間分類體系

2.2.2 “三生”空間用地變化

利用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析了“三生”空間土地結(jié)構(gòu)的變化。該方法可以用于計算不同土地利用類型之間轉(zhuǎn)移的數(shù)量與方向。它通常用于研究土地利用類型從研究期間開始到結(jié)束的轉(zhuǎn)移特征。該數(shù)學表達式為：

(1)

式中,S為土地利用類型面積；i為土地類型數(shù)。

2.2.3 生境質(zhì)量模型

InVEST模型是斯坦福大學、明尼蘇達大學、自然保護協(xié)會(TNC)和世界自然基金(WWF)共同開發(fā)的一種用于全面評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的模型[16]。參考相關(guān)研究[26]和InVEST用戶手冊，根據(jù)研究區(qū)數(shù)據(jù)的可獲取性和社會經(jīng)濟條件，將耕地、建設(shè)用地和未利用土地作為威脅因子并對其賦值，參數(shù)設(shè)置如表3,4所示。

表3 研究區(qū)威脅因子參數(shù)

表4 研究區(qū)生境適宜度和對威脅因子的敏感性

3 結(jié)果與分析

3.1 “三生”空間用地變化分析

由圖2可知, 2000年研究區(qū)生態(tài)空間的面積為47 138.62 km2, 占總面積的65.63%,是長吉圖地區(qū)“三生”空間的主要類型。生產(chǎn)空間的面積為22 235.75 km2，占比30.96%。生活空間的面積為2 454.25 km2, 占比為3.42%。

圖2 “三生”空間分布圖(2000—2020年)

從長吉圖各區(qū)域尺度來看，2000年，長春市生產(chǎn)空間的面積為12 107.99 km2, 占總面積的76.43%，是長春市“三生”空間的主要類型。其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的面積最大，占生產(chǎn)空間總面積的99.86%；生活空間的面積為1 479.8 km2,占總面積的9.34%，其中，農(nóng)村生活空間的面積最大，占比為81.40%；生態(tài)空間的面積為2 253.54 km2，占總面積的14.23%，其中，面積最大的是林地生態(tài)空間，占比為50.65%。由此可知，生產(chǎn)空間是長春市“三生”空間的主要類型。吉林市生產(chǎn)空間的面積為4 519.51 km2，占總面積的35.38%，其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的面積最大，所占比例為99.87%; 生活空間面積為630.81 km2,占總面積的4.94%，其中，農(nóng)村生活空間面積最大，占比達77.87%; 生態(tài)空間面積為7 623.17 km2，占其總面積的59.68%，其中，林地生態(tài)空間的面積最大，占比達56.15%。由此可知，生態(tài)空間是吉林市“三生”空間的主要類型。延邊朝鮮族自治州生產(chǎn)空間的面積為5 608.25 km2, 占其總面積的12.98%，其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的面積最大，占比為99.93%；生活空間的面積為343.64 km2, 占其總面積的0.8%，其中，農(nóng)村生活空間所占面積最大，其比例為73.49%; 生態(tài)空間的面積為37 261.91 km2, 占其總面積的86.23%，其中，林地生態(tài)空間面積最大，占比為95.20%。綜上所述，生態(tài)空間是延邊州“三生”空間的主要類型。

2010年，研究區(qū)生態(tài)空間的面積為47 389.17 km2, 占研究區(qū)總面積的66.10%，是研究區(qū)的主要“三生”空間類型; 生產(chǎn)空間的面積為21 735.05 km2, 占比30.32%；生活空間的面積為2 567.9 km2, 占比3.58%。與2000年相比，生態(tài)空間的面積增加了250.55 km2, 比例上升了0.47%；生產(chǎn)空間的面積減少了500.7 km2, 比例下降了0.64%；生活空間的面積增加了113.65 km2, 比例上升了0.16%。

從長吉圖各區(qū)域尺度看，2010年，長春市生產(chǎn)空間的面積為12 135.33 km2，占總面積的76.52%。其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的面積最大，占生產(chǎn)空間總面積的99.67%；生活空間面積為1 541.08 km2, 占總面積的9.72%。其中，農(nóng)村生活空間的面積最大，占生活空間總面積的75.04%；生態(tài)空間面積為2 182.43 km2, 占總面積的13.76%，林地生態(tài)空間的面積最大，占該地類總面積的51.71%。綜上可知，與2000年相同，2010年，生產(chǎn)空間依然是長春市“三生”空間的主要用地類型，與2000年相比，其面積增加了27.34 km2, 比例上升了0.09%；生活空間的面積增加了61.28 km2, 比例上升了0.38%；生態(tài)空間的面積減少了71.11 km2，比例下降了0.47%。2010年，吉林市生產(chǎn)空間的面積為4 489.07 km2, 占其總面積的35.15%，其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的面積最大，占生產(chǎn)空間總面積的99.53%；生活空間的面積為518.11 km2, 占總面積的4.06%。其中，農(nóng)村生活空間的面積最大，占生活空間總面積的66.45%；生態(tài)空間的面積為7 765.17 km2, 占總面積的60.80%，其中，林地生態(tài)空間的面積最大，占吉林市生態(tài)空間總面積的91.80%。綜上所述，與2000年相同，生態(tài)空間依然是吉林市“三生”空間的主要類型。然而，與2000年相比，該地類面積增加了142 km2, 占比上升1.12%；生產(chǎn)空間的面積減少30.44 km2, 占比下降0.23%；生活空間的面積減少112.7 km2，占比下降0.88%。2010年，延邊州生產(chǎn)空間的面積為5 110.65 km2，占其總面積的11.87%，其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的面積最大，占生產(chǎn)空間總面積的99.62%；生活空間的面積為508.71 km2, 占總面積的1.18%，其中，農(nóng)村生活空間的面積最大，占生活空間面積的66.65%；生態(tài)空間的面積是37 441.57 km2, 占延邊州總面積的86.95%，是延邊州主要的“三生”空間類型，林地生態(tài)空間的面積最大，占其生態(tài)空間總面積的94.91%。與2000年相比，延邊州生產(chǎn)空間的面積減少497.6 km2, 占比下降1.11%；生活空間的面積增加了165.07 km2，占比上升0.38%；生態(tài)空間的面積增加了179.66 km2, 占比上升0.72%。

2020年，研究區(qū)生態(tài)空間的面積為46 388.43 km2, 占研究區(qū)總面積的64.65%；生產(chǎn)空間的面積為22 419.55 km2, 占總面積的30.87%；生活空間的面積為2 943.87 km2, 占總面積的4.10%。與2010年相比，研究區(qū)生態(tài)空間的面積減少了1 000.74 km2, 占比下降1.45%；生產(chǎn)空間的面積增加了684.5 km2, 占比上升0.55%；生活空間的面積增加了357.97 km2, 占比上升0.52%。

從長吉圖各區(qū)域尺度看，2020年，長春市生產(chǎn)空間的面積為11 863.87 km2,占其總面積的74.81%。其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的面積最大，占生產(chǎn)空間總面積的99.04%；生活空間的面積為1 822.14 km2, 占總面積的11.49%。其中，農(nóng)村生活空間的面積最大，占比為63.80%；生態(tài)空間的面積為2172.84 km2, 占總面積的13.70%。其中，林地生態(tài)空間的面積最大，占比為52.04%。綜上所述，2020年，生產(chǎn)空間依然是長春市“三生”空間的主要類型，然而，與2010年相比，其面積減少271.46 km2，占比下降1.71%；生活空間的面積增加了281.06 km2, 占比上升1.77%；生態(tài)空間的面積減少9.59 km2, 占比下降0.06%。2020年，吉林市生產(chǎn)空間的面積為4 580.17 km2, 占其總面積的35.86%，其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的面積最大，占生產(chǎn)空間總面積的99.31%；生活空間面積為573.27 km2, 占總面積的4.49%，其中，農(nóng)村生活空間的面積最大，占比為57.42%；生態(tài)空間的面積為7 619.4 km2, 占總面積的59.65%，其中，林地生態(tài)空間的面積最大，占該地類總面積的92.29%。因此，2020年，生態(tài)空間是吉林市“三生”空間的主要類型，然而，與2010年相比，面積減少145.77 km2, 比例下降1.15%；生活空間的面積增加了55.16 km2，比例上升0.43%；生產(chǎn)空間的面積增加了91.1 km2，比例上升0.71%。2020年，延邊州的生產(chǎn)空間面積為5 975.5 km2,占其總面積為13.86%。其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的面積最大，占比為99.30%；生活空間的面積為548.46 km2, 占總面積的1.27%。其中，農(nóng)村生活空間的面積最大，占比為58.62%；生態(tài)空間的面積為36 596.18 km2,占總面積的84.87%。其中，林地生態(tài)空間的面積最大，占比為95.21%。2020年，生態(tài)空間是延邊州“三生”空間的主要類型。與2010年相比，延邊州生產(chǎn)空間的面積增加了864.85 km2，比例上升1.99%；生活空間的面積增加了39.75 km2, 比例上升0.09%；生態(tài)空間的面積減少了845.39 km2, 比例下降2.08%。

2000—2010年，研究區(qū)全區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間減少面積最大，減少了553.96 km2，牧草生態(tài)空間面積增長的最多，增加了 230.30 km2。2010—2020年，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間增長的面積最多，增加了578.11 km2, 林地生態(tài)空間減少的面積最多，減少了785.06 km2。從長吉圖各區(qū)域角度看，2000—2020年，長春市是以生產(chǎn)空間為主導，占比從76.43%降至74.81%。其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間為長春市的主要用地類型，其占比從76.31%降至74.08%。農(nóng)村生活空間為該地區(qū)生活空間的主要用地類型，占比從7.60%降至7.33%；林地生態(tài)空間作為該地區(qū)生態(tài)空間的主要類型，占比從7.20%降至7.13%；吉林市的“三生”空間以生態(tài)空間為主導，其占比從59.68%降至59.65%，變化不顯著。林地生態(tài)空間是該地區(qū)“三生”空間的主要用地類型，其占比從56.15%降至55.05%。農(nóng)村生活空間為吉林市生活空間的主要用地類型，其占比從3.84%降至2.58%。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間為該地區(qū)生產(chǎn)空間的主要用地類型，其占比從35.33%升至35.61%；延邊州的“三生”空間主要是以生態(tài)空間為主導，其占比從86.23%降至84.87%。林地生態(tài)空間為該地區(qū)生態(tài)空間的主要用地類型，其占比從81.95%降至80.56%。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間為該地區(qū)生產(chǎn)空間的主要用地類型，其占比從12.95%升至13.72%。農(nóng)村生活空間為該地區(qū)生活空間的主要用地類型，其占比從0.58%升至0.74%。

由圖2可知，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間在龍井市和延吉市明顯減少。這是由于吉林省政府高度重視退耕還林工程并響應(yīng)國家號召，在2002年全面啟動建設(shè)工程。特別是把吉林省東部長白山區(qū)20度以上的坡耕地停作退耕作為重點以恢復生態(tài)環(huán)境，與研究結(jié)果相符。然而，隨著《中國圖們江區(qū)域合作開發(fā)規(guī)劃綱要》的提出，國家加大了對長吉圖地區(qū)的開發(fā)力度并加強了研究區(qū)與各國之間的經(jīng)濟合作關(guān)系，擴大了研究區(qū)的城市建設(shè)面積，導致林地生態(tài)空間被侵占。由此來看，相比前10年研究區(qū)后10年的土地利用變化更為明顯(表5)。

表5 “三生”空間土地利用變化(2000—2020年)

綜上所述，2000—2020年，長吉圖地區(qū)的土地利用模式發(fā)生了巨大的變化，表現(xiàn)為生活生產(chǎn)空間對生態(tài)空間的侵占。

3.2 “三生”空間功能轉(zhuǎn)型分析

2000—2010年，從全區(qū)尺度上看，研究區(qū)生活生態(tài)空間向生產(chǎn)空間的轉(zhuǎn)換成為最明顯的特征。其中，有1 968.16 km2的林地生態(tài)空間轉(zhuǎn)入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間，占后者總轉(zhuǎn)入量的56.83%。從長吉圖各區(qū)尺度看，長春市主要表現(xiàn)在生態(tài)空間向生產(chǎn)生活空間的轉(zhuǎn)移，其中較為明顯的是水域生態(tài)空間向城鎮(zhèn)生活空間的轉(zhuǎn)移。水域生態(tài)空間的面積由567.26 km2減至460.45 km2,所占比例從3.58%降至2.90%。10年間，該地類面積減少了106.81 km2, 占比下降0.68%。相反，城鎮(zhèn)生活空間的面積由275.27 km2增至384.64 km2，占比由1.74%升至2.43%。10年間，城鎮(zhèn)生活空間的面積增加了109.37 km2, 占比上升0.69%；吉林市三生”空間的轉(zhuǎn)型主要體現(xiàn)在生活空間向生態(tài)空間的轉(zhuǎn)移，其中較為明顯是的農(nóng)村生活空間向牧草生態(tài)空間的轉(zhuǎn)移。吉林市農(nóng)村生活空間的面積由491.19 km2減至344.27 km2, 所占比例從3.84%降至2.69%，面積減少了146.92 km2, 占比下降1.15%。相反，牧草生態(tài)空間的面積由30.52 km2大幅增至146.93 km2，占比從0.24%升至1.15%，面積增加了116.41 km2, 比例上升了0.91%；延邊州主要體現(xiàn)在生產(chǎn)空間向生活生態(tài)空間的轉(zhuǎn)移，其中轉(zhuǎn)換最為明顯的是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間向牧草生態(tài)空間的轉(zhuǎn)移。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的面積由5 604.16 km2減少至5 091.14 km2, 占比從12.95%降至11.77%，面積減少了513.02 km2,比例下降了1.18%。反之，牧草生態(tài)空間的面積由1 007.43 km2增加至1 179.93 km2, 所占比例從2.33%升至2.73%，10年間該地類面積增加了172.5 km2, 比例上升了0.4%(表6)。

表6 “三生”空間土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(2000—2010年)

從各地類尺度看，研究區(qū)有62%的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間來自于林地生態(tài)空間的轉(zhuǎn)換，說明這一時期耕地面積的擴大來自于對生態(tài)用地的侵占。此外，工礦生產(chǎn)空間向各地類的轉(zhuǎn)移幅度較小。有759.55 km2的農(nóng)村生活空間向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)移，占前者總轉(zhuǎn)出比的81%。城鎮(zhèn)生活空間的轉(zhuǎn)移幅度不明顯。有604.77 km2的牧草生態(tài)空間和238.88 km2的其他生態(tài)空間向林地生態(tài)空間轉(zhuǎn)移，分別占后者轉(zhuǎn)入總量的19.35%和7.64%。這主要得益于吉林省政府嚴格執(zhí)行長白山及整個吉林省中東部區(qū)域的天然林保護政策，使當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量和水平得到顯著提升。

2010—2020年，從全區(qū)尺度看，研究區(qū)生態(tài)空間向生產(chǎn)生活空間的轉(zhuǎn)移成為最明顯的特征。其中，變化最為明顯的是有1 178.46 km2的林地生態(tài)空間向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)移，占后者總轉(zhuǎn)入量的64.50%。從長吉圖各區(qū)尺度看，長春市主要體現(xiàn)在生產(chǎn)空間向生活空間的轉(zhuǎn)移，其中較為明顯的是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間向城鎮(zhèn)生活空間的轉(zhuǎn)移。長春市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的面積由12 095.89 km2減至11 750.54 km2，占比由76.26%降至74.08%，面積減少了345.35 km2，比例下降2.18%。相反，城鎮(zhèn)生活空間的面積由384.64 km2增至659.64 km2, 增加了275 km2，占比由2.43%升至4.16%，比例上升1.73%；吉林市主要體現(xiàn)在生態(tài)空間向生活空間的轉(zhuǎn)移，變化較為明顯的是牧草生態(tài)空間向城鎮(zhèn)生活空間的轉(zhuǎn)移。吉林市牧草生態(tài)空間的面積由146.93 km2減至90.44 km2,所占比例由1.15%降至0.71，面積減少了56.49 km2，占比下降0.44%。相反，城鎮(zhèn)生活的面積由173.84 km2增至244.08 km2,面積增加了70.24 km2, 其占比由1.36%升至1.91%，上升了0.55%；延邊州主要體現(xiàn)在生態(tài)空間向生產(chǎn)空間的轉(zhuǎn)移，其中，表現(xiàn)最為明顯的是林地生態(tài)空間向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的轉(zhuǎn)移。林地生態(tài)空間的面積由35 535.01 km2降至34 843.771 km2, 占比從82.16%降至80.56%，面積減少了691.3 km2, 比例下降1.6%。反之，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的面積由5 091.14 km2增至5 933.89 km2，占比從11.77%升至13.72%，上升近1.95%。

2010—2020年，林地生態(tài)空間的轉(zhuǎn)移依然是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間增加的主要原因。然而與前10年不同的是，轉(zhuǎn)入幅度減小40%。不僅如此，不同類型生態(tài)空間向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)移的面積均有所減少，說明研究區(qū)在國家退耕還林大背景下實施的保護天然林等環(huán)境政策初見成效。此外，約有296.96 km2和96.45 km2的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)移到城鎮(zhèn)生活空間和工礦生產(chǎn)空間，其轉(zhuǎn)入比分別為69.78%和73.71%，并且有不斷增加的趨勢。為了擴大建設(shè)用地，實現(xiàn)經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，導致越來越多的農(nóng)用地被占用。有204.25 km2的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間轉(zhuǎn)移到農(nóng)村生活空間，占后者轉(zhuǎn)入總量的89.79%，是農(nóng)村生活空間的第1轉(zhuǎn)入源。此外，農(nóng)村生活空間向不同類型生態(tài)空間的轉(zhuǎn)移幅度均有所下降。在生態(tài)空間上，大約有73.8%林地生態(tài)空間，50.49%牧草生態(tài)空間和54.98%水域生態(tài)空間的面積均源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的轉(zhuǎn)移，與前文所得結(jié)論相符(表7)。

表7 “三生”空間土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(2010—2020年)

3.3 長吉圖“三生”生境質(zhì)量時空變化分析

基于InVEST模型得出生境質(zhì)量指數(shù)(0～1)，以此來表示研究區(qū)的生境質(zhì)量水平。該值越接近1代表生境質(zhì)量越好，它就越有助于保護生物多樣性。研究結(jié)果表明，研究區(qū)2000—2020年總體生境質(zhì)量指數(shù)分別為0.644、0.648和0.633，說明研究期間區(qū)域生態(tài)環(huán)境逐年惡化。該文在ArcGIS中采用自然間斷點分級法并參考相關(guān)文獻[26]，將研究區(qū)的生境質(zhì)量劃分為差(0)、一般(0～0.92)、良好(0.92～0.99)和優(yōu)等(0.99～1) 4個等級(圖3)，并統(tǒng)計了各生境質(zhì)量等級的面積。

2000—2020年，在全區(qū)尺度上，研究區(qū)的生境質(zhì)量呈東高西低的空間分布格局。在長吉圖各區(qū)域尺度上，長春市的生境質(zhì)量等級最低，整體生境質(zhì)量最差；吉林市次之；延邊朝鮮族自治州的生境質(zhì)量等級最高，整體生境質(zhì)量最好。在縣市尺度上，農(nóng)安縣、德惠市的生境質(zhì)量較差，安圖縣、汪清縣和圖們市的生境質(zhì)量較好。位于研究區(qū)西部的長春市和吉林市的整體生境質(zhì)量差，這是因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間和城鎮(zhèn)生活空間是長春市和吉林市的主要“三生”空間類型。吉林省土壤肥沃，是我國重要的糧食生產(chǎn)基地，為提高糧食產(chǎn)量促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境因過度農(nóng)墾而受損；此外，長春市和吉林市作為吉林省的第1、第2大城市，經(jīng)濟發(fā)展水平高、速度快，大規(guī)模的城市建設(shè)導致大量生態(tài)空間被侵占，造成生境質(zhì)量嚴重下降。而位于研究區(qū)東部的延邊朝鮮族自治州的整體生境質(zhì)量較高，特別是安圖縣和汪清縣，這些地區(qū)的國土空間開發(fā)面積小，城市常住人口少，城市建設(shè)發(fā)展緩慢對土地造成的危害較小。用地類型以林地生態(tài)空間為主，因此，這些地區(qū)的植被覆蓋率高，生境質(zhì)量好。

在時間變化上，20年間，研究區(qū)的生境質(zhì)量差異明顯(表8)。生境質(zhì)量高值區(qū)先增后減，良好生境質(zhì)量區(qū)先減后增，兩者占研究區(qū)總面積的60%以上，是研究區(qū)生境質(zhì)量的主要組成部分。一般生境質(zhì)量區(qū)占比最小，但有逐年增加的趨勢；生境質(zhì)量低值區(qū)小幅減少后又大幅增加。通過與圖2對比可知，生境質(zhì)量下降嚴重的地區(qū)表現(xiàn)為林地和其他生態(tài)空間的減少以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間與城市生活空間的增加，主要分布在研究區(qū)的龍井市、延吉市和安圖縣，且安圖縣的生境質(zhì)量有逐年惡化的趨勢。通過查閱文獻資料發(fā)現(xiàn)[27]，2002年，安圖縣是全國扶貧開發(fā)工作的重點縣之一，縣人民政府在2015—2020年憑借其特有的地域文化，大力發(fā)展特色旅游項目，帶動了區(qū)域經(jīng)濟增長并在2020年實現(xiàn)了全縣精準脫貧。然而安圖縣政府在取得經(jīng)濟效益的同時，對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境也造成了一定的負面影響?？傮w而言，研究區(qū)后10年生境質(zhì)量低值區(qū)占比的增長速度和生境質(zhì)量高值區(qū)占比的下降速度均比前10年更快，說明人類活動對生境退化造成的影響在最近幾年更為嚴重。

表8 生境質(zhì)量面積及占比(2000—2020年)

從空間格局上，20年間，研究區(qū)的整體生境質(zhì)量呈現(xiàn)出“東高西低”的分布格局。在市域尺度上， 生境質(zhì)量低值區(qū)主要位于長春市與吉林市，并呈現(xiàn)出自西向東擴張的態(tài)勢。在縣域尺度上，生境質(zhì)量高值區(qū)主要位于汪清縣、圖們市；低值區(qū)位于延吉市、龍井市、敦化市以及蛟河市。其中，位于研究區(qū)東部的龍井市和延吉市生境質(zhì)量前10年改善，后10年惡化，生境質(zhì)量下降明顯。前10年改善得益于我國正在推行的“三北”防護林工程建設(shè)，提高了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量；后10年惡化歸因于延吉市是延邊朝鮮族自治州的首府，經(jīng)濟發(fā)展較其他地區(qū)更為迅速，對生態(tài)環(huán)境造成的影響更大。而龍井市作為距離延吉市最近的縣級市，必然會受到延吉市的輻射作用[28]。從研究結(jié)果還可知，位于研究區(qū)東部的琿春市環(huán)境惡化嚴重，琿春市因其獨特的區(qū)位優(yōu)勢和國家的優(yōu)惠政策吸引著各國競相來此投資建廠，建設(shè)用地和人口的不斷增加是該地區(qū)生境質(zhì)量下降的原因[29]。

綜上研究結(jié)果表明，研究區(qū)的生境質(zhì)量存在一定程度的下降，說明該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境正在遭受著一定程度的破壞。生境質(zhì)量時空變化與研究區(qū)的土地利用類型、經(jīng)濟發(fā)展程度和國家政策方針密不可分。城鎮(zhèn)生活空間的不斷擴張是長吉圖地區(qū)的生境質(zhì)量下降的主要原因。此外，人類活動對生態(tài)環(huán)境造成的影響也是研究區(qū)生境質(zhì)量退化的因素。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

長吉圖地區(qū)作為我國重要的對外開放窗口，對東北地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展和振興東北老工業(yè)基地都有著重要的意義與價值。從研究結(jié)果可知，研究期間長吉圖地區(qū)的生境質(zhì)量逐年降低，生態(tài)環(huán)境受到城市建設(shè)與人類活動的雙重影響，從長遠角度來看，有逐年惡化的趨勢。因此，需要采取一定的措施來阻止研究區(qū)生態(tài)環(huán)境的進一步惡化。該文從“三生”空間的角度闡述了長吉圖地區(qū)的生境質(zhì)量時空變化情況，豐富了我國邊境地區(qū)的土地利用轉(zhuǎn)型與生態(tài)環(huán)境研究，可為邊境地區(qū)的國土空間優(yōu)化與生態(tài)環(huán)境保護提供一定的參考價值。然而，該研究選取的威脅因子較少，且其權(quán)重與精度還有待于進一步改進。此外，該文雖然對長吉圖地區(qū)的生境質(zhì)量進行了評估，但是未對如何改善與優(yōu)化研究區(qū)的生境質(zhì)量進行研究，這是今后需要改進和深入研究的方向。

4.2 結(jié)論

該研究基于2000、2010和2020年3期土地利用數(shù)據(jù)，對長吉圖地區(qū)從“三生”空間的角度，結(jié)合土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，利用InVEST模型的生境質(zhì)量模塊分析了研究區(qū)生境質(zhì)量時空演變特征。

1) 2000—2020年，研究區(qū)“三生”空間的用地模式發(fā)生了顯著變化，從一級分類來看：生產(chǎn)空間的用地面積由減到增，生活空間持續(xù)擴張，生態(tài)空間快速縮小。從二級分類來看：城鎮(zhèn)生活空間的快速擴張導致林地和牧草生態(tài)空間被侵占。這是由于研究區(qū)城市化進程的加速對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了一定程度的破壞。

2) 2000—2020年，研究區(qū)“三生”空間功能轉(zhuǎn)移的特點是林地生態(tài)空間和農(nóng)村生活空間轉(zhuǎn)移到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間。但是，隨著一系列環(huán)境保護政策的出臺，生產(chǎn)空間向生態(tài)空間的轉(zhuǎn)移成為最明顯特征。

3) 2000—2020年,研究區(qū)生境質(zhì)量指數(shù)分別為0.644、0.648和0.633。生境質(zhì)量高值區(qū)和良好生境質(zhì)量區(qū)的面積之和占比超過60%，是研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的主要組成部分。從時間變化看，生境質(zhì)量高值區(qū)與良好生境質(zhì)量區(qū)的面積在整體上有波動下降的趨勢；生境質(zhì)量低值區(qū)的面積先減后增；一般生境質(zhì)量區(qū)面積占比雖小卻逐年增加。從空間格局看，研究區(qū)整體生境質(zhì)量呈現(xiàn)出“東高西低”的分布格局，區(qū)域差異明顯。