國(guó)土空間功能演變及協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系研究
——以內(nèi)蒙古呼包鄂地區(qū)為例

馮琰瑋， 甄江紅

（內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022）

功能是具有特定結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)與外緣環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換過(guò)程中所表現(xiàn)出的能力［1］。功能演變作為國(guó)土空間利用形態(tài)的重要表征，能夠反映國(guó)土空間內(nèi)部多利益攸關(guān)主體發(fā)展需求的滿足程度［2-3］。國(guó)土空間是由多重功能組成的空間系統(tǒng)，將其分為生產(chǎn)、生活、生態(tài)是對(duì)國(guó)土空間的概念延伸［4］。其中，生產(chǎn)功能是將土地作為生產(chǎn)對(duì)象，或?qū)⑼恋刈鳛樯a(chǎn)載體投入產(chǎn)出各類產(chǎn)品及服務(wù),它是生活、生態(tài)功能的物質(zhì)基礎(chǔ)，為生活質(zhì)量提升與生態(tài)環(huán)境維護(hù)提供支持，但在擴(kuò)展過(guò)程中會(huì)擠占生態(tài)功能［5］。生活功能作為人居環(huán)境重要載體，主要為人類提供居住、工作、通勤、娛樂(lè)等功能，它的提升需要生態(tài)功能來(lái)維持，同時(shí)生活功能的提高會(huì)強(qiáng)化生產(chǎn)功能擴(kuò)張強(qiáng)度，而生活功能擴(kuò)展也會(huì)擠占生產(chǎn)與生態(tài)功能［6］。生態(tài)功能是國(guó)土空間功能的基礎(chǔ)，它擁有生產(chǎn)、生活功能正常運(yùn)行所需的外部條件［7］。

國(guó)土空間功能識(shí)別常用直接歸類法與定量評(píng)價(jià)法。前者根據(jù)地類主導(dǎo)功能直接將土地進(jìn)行歸并；后者則以土地多功能性為基礎(chǔ)構(gòu)建指標(biāo)體系［8］，評(píng)價(jià)結(jié)果旨在對(duì)行政單元的主導(dǎo)功能進(jìn)行解析［9］，或采用特定方法對(duì)土地服務(wù)價(jià)值進(jìn)行測(cè)算［10］。隨著地理信息技術(shù)應(yīng)用成熟，多源數(shù)據(jù)的國(guó)土空間功能識(shí)別成為主流［11-12］，但受數(shù)據(jù)源限制使該方法無(wú)法對(duì)長(zhǎng)時(shí)序功能演變進(jìn)行評(píng)價(jià)。從以往的研究來(lái)看，快速工業(yè)化、城鎮(zhèn)化等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)備受關(guān)注，而針對(duì)生態(tài)脆弱區(qū)的國(guó)土空間主題研究相對(duì)不足。內(nèi)蒙古呼包鄂地區(qū)（呼和浩特市、包頭市及鄂爾多斯市）是典型的生態(tài)脆弱區(qū)和資源富集區(qū)，資源驅(qū)動(dòng)是其主要經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式之一，這使得經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)保護(hù)之間的矛盾尤為突出。此外，該區(qū)域受到黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展、中蒙俄經(jīng)濟(jì)走廊等多項(xiàng)中國(guó)國(guó)家政策支持，以呼包鄂地區(qū)為案例對(duì)于探討生態(tài)脆弱區(qū)國(guó)土空間可持續(xù)發(fā)展具有較強(qiáng)的代表性和典型性。

只有國(guó)土空間功能之間相互配合、協(xié)調(diào)發(fā)展才能使國(guó)土綜合效益最大化［13-14］，這種動(dòng)態(tài)博弈反映了土地資源在功能間數(shù)量和空間上的再分配［15］。協(xié)同指國(guó)土空間功能間相互協(xié)作共同增益，以功能融合反映協(xié)調(diào)有序；權(quán)衡指各功能呈現(xiàn)此消彼長(zhǎng)的脅迫關(guān)系，表現(xiàn)為功能空間的沖突與競(jìng)爭(zhēng)，不同強(qiáng)度的功能變化使國(guó)土空間功能的協(xié)同與權(quán)衡關(guān)系交替演變［16］；常見協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系測(cè)算方法有耦合協(xié)調(diào)模型［9］、力學(xué)平衡模型［17］、灰色關(guān)聯(lián)模型［18］等，力學(xué)平衡模型的地理應(yīng)用存在證明缺陷有待討論；耦合協(xié)調(diào)、灰色關(guān)聯(lián)模型相對(duì)成熟，對(duì)于研究復(fù)雜人地系統(tǒng)國(guó)土空間功能演變可行性較強(qiáng)。綜上所述，本文以呼包鄂地區(qū)為案例，構(gòu)建國(guó)土空間功能評(píng)價(jià)體系，分析生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能的演變特征；采用耦合協(xié)調(diào)度及雙變量空間自相關(guān)模型對(duì)國(guó)土空間功能演變的協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為研究區(qū)國(guó)土空間開發(fā)保護(hù)提供基礎(chǔ)，并為發(fā)展背景相似區(qū)域的國(guó)土空間功能研究提供借鑒。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

呼包鄂地區(qū)位于內(nèi)蒙古中西部，地處37°37′～42°44′N 和106°31′～112°17′E 之間，轄呼和浩特市、包頭市及鄂爾多斯市3 個(gè)地級(jí)行政單位，面積近13.18×104km2（圖1）。其地形以高原、中低山地為主，海拔816～2338 m 之間；氣候?qū)儆诎敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，降水少且變率大，水資源總量偏低。黃河干流自西向東南流經(jīng)此地，組成形如“幾”字的右半部結(jié)構(gòu)。根據(jù)2018年土地利用類型，一級(jí)地類面積占比由高到低為：草地（59.42%）、未利用地（18.91%）、耕地（11.55%）、林地（4.26%）、建設(shè)用地（3.72%）及水域（2.14%），生態(tài)用地占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，國(guó)土空間開發(fā)以農(nóng)牧、工礦生產(chǎn)為主。截止到2018年底，區(qū)域年末常住人口數(shù)809.35×104人，常住人口城鎮(zhèn)化率75.93%，地區(qū)生產(chǎn)總值為8512.68×108元。該地區(qū)能源資源種類多樣，煤炭、油氣、鐵礦、稀土資源富集，資源驅(qū)動(dòng)型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式下的城鎮(zhèn)化使得土地退化、環(huán)境污染等生態(tài)問(wèn)題頻發(fā)。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Location of study area

1.2 研究方法

1.2.1 國(guó)土空間功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建 宏觀尺度下的國(guó)土空間可借助“三生”功能進(jìn)行界定。生產(chǎn)功能空間是以提供工農(nóng)業(yè)、服務(wù)產(chǎn)品為主導(dǎo)功能的區(qū)域；生活功能空間是提供人類居住、休閑為主導(dǎo)功能的區(qū)域；生態(tài)功能空間是提供生態(tài)產(chǎn)品服務(wù)為主導(dǎo)功能的區(qū)域［19］。從“生產(chǎn)-生活-生態(tài)”3個(gè)目標(biāo)層自上而下構(gòu)建國(guó)土空間功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體評(píng)價(jià)指標(biāo)如表1 所示。指標(biāo)數(shù)據(jù)種類為多源數(shù)據(jù)，土地利用矢量數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心［20］，根據(jù)各地類的主導(dǎo)功能對(duì)其進(jìn)行合并。生產(chǎn)功能用地包括耕地及工礦用地；生活功能用地包括城鎮(zhèn)及農(nóng)村居民用地；生態(tài)功能用地包括林地、草地、水域及未利用地。經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒（1991—2019年），部分?jǐn)?shù)據(jù)參照各地市統(tǒng)計(jì)年鑒進(jìn)行補(bǔ)充完善。

表1 呼包鄂地區(qū)國(guó)土空間功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Evaluation index system of land function evolution

生產(chǎn)功能是通過(guò)農(nóng)業(yè)、工礦生產(chǎn)空間提供產(chǎn)品以增加社會(huì)財(cái)富。農(nóng)牧產(chǎn)品為工業(yè)生產(chǎn)提供原料，工業(yè)生產(chǎn)能力提高將反饋于農(nóng)牧業(yè)的生產(chǎn)效率，二者共同為區(qū)域發(fā)展提供經(jīng)濟(jì)效益，以糧食單產(chǎn)、人均糧食擁有量及人均畜產(chǎn)品產(chǎn)量表征糧食安全；以土地墾殖率、人均牧草面積、地均農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值及農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平表征農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率及強(qiáng)度；為客觀反映地區(qū)生產(chǎn)效率，采用一系列建設(shè)用地地均指標(biāo)表征非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能。生活功能以住房、醫(yī)療、教育條件為考察對(duì)象，以城鎮(zhèn)村居民點(diǎn)用地占比、人均住房面積及交通用地密度表征居住交通承載能力；以二、三產(chǎn)業(yè)從業(yè)人口密度表征就業(yè)支撐能力；以人均郵電業(yè)務(wù)量、農(nóng)村人均用電量、人均社會(huì)消費(fèi)品零售總額及城鄉(xiāng)居民收入平衡指數(shù)表征生活消費(fèi)水平；以萬(wàn)人擁有衛(wèi)生機(jī)構(gòu)床位數(shù)及千人中小學(xué)生在校數(shù)表征醫(yī)療、教育的社會(huì)保障程度。鑒于研究區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感脆弱，故以衡量區(qū)域生態(tài)安全水平的相關(guān)指標(biāo)表征生態(tài)功能，具體指標(biāo)包括自然災(zāi)害指數(shù)、耕地面源污染壓力指數(shù)及景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)表征生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平；生物豐度指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、人均生態(tài)空間面積、林草覆蓋率及植被凈初級(jí)生產(chǎn)力表征生態(tài)敏感程度；以單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值及生態(tài)彈性度表征人類對(duì)生態(tài)空間的調(diào)控能力。

對(duì)部分指標(biāo)的計(jì)算說(shuō)明如下：（1）生產(chǎn)功能，糧食單產(chǎn)是糧食產(chǎn)量與耕地面積的比值；土地墾殖率是耕地面積與區(qū)域土地總面積的比值；農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平是農(nóng)牧業(yè)機(jī)械總動(dòng)力與耕地面積的比值。（2）生活功能，交通用地密度是公路里程與區(qū)域總面積的比值；城鄉(xiāng)居民收入平衡指數(shù)是農(nóng)民人均純收入與城鎮(zhèn)居民人均可支配收入的比值。（3）生態(tài)功能，耕地面源污染壓力指數(shù)是耕地化肥與農(nóng)藥施用折純量與耕地面積的比值；生物豐度指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、自然災(zāi)害指數(shù)、單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、生態(tài)彈性度及景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)詳見參考文獻(xiàn)［21］；其余指標(biāo)可根據(jù)含義直接計(jì)算。

1.2.2 國(guó)土空間功能演變的評(píng)價(jià)方法 為使評(píng)價(jià)結(jié)果科學(xué)合理，結(jié)合熵權(quán)法與層次分析法2 種賦權(quán)方法以確定指標(biāo)權(quán)重值。求解熵權(quán)是根據(jù)指標(biāo)變異性的大小來(lái)確定指標(biāo)客觀權(quán)重，指標(biāo)可提供的信息量越豐富，其權(quán)重值就越高。與其他客觀求取權(quán)重的方法（變異系數(shù)法、主成分分析法）相較，熵權(quán)法對(duì)指標(biāo)有較好地區(qū)分能力，具體計(jì)算方法詳見［22］。層次分析法則是一種對(duì)復(fù)雜現(xiàn)象決策思維過(guò)程系統(tǒng)化、模型化、數(shù)量化的研究方法，它可以通過(guò)一致性檢驗(yàn)減少主觀打分的影響，故在計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)的指標(biāo)權(quán)重方面有一定優(yōu)勢(shì)，具體計(jì)算方法詳見［23］。

對(duì)熵權(quán)法確定的客觀權(quán)重與層次分析法確定的主觀權(quán)重進(jìn)行線性運(yùn)算，得到國(guó)土空間功能各指標(biāo)的權(quán)重值，計(jì)算公式如下：

式中：ξj為各指標(biāo)的具體權(quán)重；ωj為熵權(quán)法所確定的權(quán)重；μj為層次分析法確定的權(quán)重；j為各目標(biāo)層的指標(biāo)個(gè)數(shù)，j=1，2，3，···，n；各指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算結(jié)果如表1所示。最終采用線性加權(quán)構(gòu)建國(guó)土空間功能綜合評(píng)價(jià)模型，計(jì)算公式如下：

式中：ES是各目標(biāo)層的功能值，S為各目標(biāo)層，S=1，2，3；ES值越大，相應(yīng)目標(biāo)層的功能水平就越高；yij是各指標(biāo)的極差標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果。

1.2.3 國(guó)土空間功能協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系的分析方法

（1）耦合協(xié)調(diào)模型

在分析國(guó)土空間功能時(shí)空演變特征的基礎(chǔ)上，構(gòu)建功能耦合協(xié)調(diào)模型［24］，3類系統(tǒng)（或系統(tǒng)內(nèi)部要素之間）的耦合度模型如下式所示：

式中：C為國(guó)土空間功能耦合度；Pi、Li、Ei分別為生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能評(píng)價(jià)值。耦合度雖可以表征各功能間的相互作用程度，但不能表明各功能間是低水平的相互制約還是高水平的相互促進(jìn)，需引入耦合協(xié)調(diào)指數(shù)［25］構(gòu)建模型，計(jì)算公式如下：

式中：D為國(guó)土空間功能耦合協(xié)調(diào)度；T為國(guó)土空間功能綜合協(xié)調(diào)度；α、β、γ分別為3 類功能的待定系數(shù)，參照相關(guān)研究［26］并結(jié)合專家意見，令α=0.35、β=0.35、γ=0.3。國(guó)土空間功能耦合協(xié)調(diào)度分為2 種類型：權(quán)衡關(guān)系［0,0.5）及協(xié)同關(guān)系［0.5,1］。將權(quán)衡關(guān)系與協(xié)同關(guān)系采用等距分級(jí)分為5 類，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 耦合協(xié)調(diào)度劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Division standard of coupling coordination degree

（2）空間自相關(guān)模型

雙變量空間自相關(guān)只有2 個(gè)變量，選擇某一功能作為解釋變量，另一種功能作為被解釋變量，兩兩對(duì)比分析它們之間的空間協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系。引入局部莫蘭指數(shù)表征同一區(qū)域任意2種功能發(fā)生集聚狀態(tài)的具體位置［27］，其中相同集聚區(qū)（高高集聚HH、低低集聚L-L）呈空間協(xié)同關(guān)系；異質(zhì)集聚區(qū)（低高集聚L-H、高低集聚H-L）呈空間權(quán)衡關(guān)系，計(jì)算公式如下：

式中：Ii表示第i個(gè)地區(qū)的局部莫蘭指數(shù)；Xya表示空間單元a的屬性值y；Xzb表示空間單元b的屬性值z(mì)；ωij表示共邊鄰接權(quán)重矩陣；σy2、σz2表示屬性值y、z的方差；、表示所有空間單元屬性值y、z的均值。

2 國(guó)土空間功能演變時(shí)空分異特征分析

以1990年、2000年、2010年、2018年為觀測(cè)點(diǎn)，根據(jù)公式（1）及公式（2）計(jì)算各時(shí)期生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能值，據(jù)此分析國(guó)土空間功能演變特征。

2.1 生產(chǎn)功能時(shí)空分異特征

由圖2a 可知，各時(shí)期生產(chǎn)功能均值分別為0.08、0.1、0.23、0.25，各旗縣生產(chǎn)功能均處于擴(kuò)張態(tài)勢(shì)，部分旗縣生產(chǎn)功能呈波動(dòng)上升的階段特征。從生產(chǎn)功能各時(shí)期自然斷點(diǎn)空間分異來(lái)看（圖3），生產(chǎn)功能呈現(xiàn)出以各市轄區(qū)為高值中心、向外梯度遞減的圈層/半圈層格局。1990—2000 年生產(chǎn)功能高值呈條帶狀分布；2010年呼包鄂地區(qū)生產(chǎn)功能優(yōu)勢(shì)區(qū)形成三足鼎立的發(fā)展局面，區(qū)域生產(chǎn)功能迅速提升。生產(chǎn)功能高值區(qū)與低值區(qū)的差距逐漸拉大，高值區(qū)的引領(lǐng)性進(jìn)一步增強(qiáng)，而低值區(qū)由于資源稟賦較差，發(fā)展“短板”明顯，欠缺提升全局生產(chǎn)能力的拉動(dòng)點(diǎn)。2010—2018年區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略有所調(diào)整，鄂爾多斯市著力打造綠色能源化工現(xiàn)代能源基地，部分旗縣生產(chǎn)功能有所下降，說(shuō)明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整取得成效，生產(chǎn)功能發(fā)展趨于合理。

圖2 1990—2018年呼包鄂地區(qū)各旗縣國(guó)土空間功能演變Fig.2 Temporal differentiation of land function in the Hohhot-Baotou-Erdos region from 1990 to 2018

圖3 1990—2018年呼包鄂地區(qū)生產(chǎn)功能自然分級(jí)空間分異Fig.3 Classification and spatial differentiation of production function in the Hohhot-Baotou-Erdos region from 1990 to 2018

2.2 生活功能時(shí)空分異特征

由圖2b 可知，各時(shí)期生活功能均值分別為0.147、0.18、0.302、0.373，表明生活功能擴(kuò)張強(qiáng)度明顯高于生產(chǎn)功能，但生產(chǎn)功能的城鎮(zhèn)化效應(yīng)是生活功能提升的主要?jiǎng)恿Α纳罟δ芨鲿r(shí)期自然斷點(diǎn)空間分異來(lái)看（圖4），生活功能同樣呈現(xiàn)出以市轄區(qū)為中心向外圈層遞減的分布規(guī)律。1990 年生活功能高值區(qū)分布在包頭市、呼和浩特市及其轄區(qū)；2000 年市轄區(qū)周邊旗縣生活功能開始提升；2010年生活功能優(yōu)勢(shì)區(qū)呈面狀迅速擴(kuò)散，空間分布呈現(xiàn)出與生產(chǎn)功能近似的中心-外圍規(guī)律；2018 年生活功能高值區(qū)基本穩(wěn)定在市轄區(qū)，但生活功能優(yōu)勢(shì)區(qū)未能形成空間組團(tuán)效應(yīng)，說(shuō)明多數(shù)旗縣仍需提高自身生活功能水平。

圖4 1990—2018年呼包鄂地區(qū)生活功能自然分級(jí)空間分異Fig.4 Classification and spatial differentiation of living function in the Hohhot-Baotou-Erdos region from 1990 to 2018

2.3 生態(tài)功能時(shí)空分異特征

由圖2c 可知，各時(shí)期生態(tài)功能均值分別為0.496、0.49、0.412、0.41，生態(tài)功能整體處于下降態(tài)勢(shì)。從生態(tài)功能各時(shí)期自然斷點(diǎn)空間分異來(lái)看（圖5），生態(tài)功能空間集聚具有自然山水的規(guī)模尺度依賴效應(yīng)。1990 年生態(tài)功能高值區(qū)集中分布在陰山中山、陰山北麓及鄂爾多斯荒漠草原區(qū)；生態(tài)功能劣勢(shì)區(qū)主要集中在土默特平原東部、鄂爾多斯高原西北部及南部，這一空間分異在2000 年更加明顯；2010年生態(tài)功能整體退化，這與人類干擾強(qiáng)度上升直接相關(guān)；2018年包頭市及其轄區(qū)生態(tài)功能優(yōu)勢(shì)下降明顯，生態(tài)功能高值區(qū)主要集中在陰山中山及陰山北麓、鄂爾多斯高原中部及黃土高原水土保持區(qū)，其他地區(qū)無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)。

圖5 1990—2018年呼包鄂地區(qū)生態(tài)功能自然分級(jí)空間分異Fig.5 Classification and spatial differentiation of ecology function in the Hohhot-Baotou-Erdos region from 1990 to 2018

3 國(guó)土空間功能協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系分析

3.1 國(guó)土空間功能協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系時(shí)空分異特征

根據(jù)公式（3）及公式（4），計(jì)算國(guó)土空間功能耦合協(xié)調(diào)度，耦合類型空間分布如圖6 所示。整體來(lái)看，1990—2018年各旗縣國(guó)土空間功能耦合協(xié)調(diào)度處于上升態(tài)勢(shì)，時(shí)空分異較為明顯。

圖6 1990—2018年呼包鄂地區(qū)國(guó)土空間功能耦合協(xié)調(diào)類型空間分布Fig.6 Spatial distribution of land function coupling coordination types in the Hohhot-Baotou-Erdos region from 1990 to 2018

1990 年研究區(qū)國(guó)土空間功能耦合協(xié)調(diào)度處于0.31～0.54之間。該時(shí)期研究區(qū)生產(chǎn)、生活功能處于較低水平，而生態(tài)功能基礎(chǔ)良好，使得國(guó)土空間功能耦合協(xié)調(diào)度整體較差。從空間分布來(lái)看，協(xié)同關(guān)系集中分布在包頭市南部轄區(qū)，而在權(quán)衡關(guān)系中輕度失衡處于主體地位；臨界失衡主要分布在呼和浩特市及其轄區(qū)和土默特左旗，在表明呼和浩特市及其轄區(qū)和土默特左旗有良好合作基礎(chǔ)的同時(shí)，亦可佐證該時(shí)段呼和浩特市有向西發(fā)展的愿景。

2000 年研究區(qū)國(guó)土空間功能耦合協(xié)調(diào)度處于0.32～0.56之間，耦合協(xié)調(diào)類型未發(fā)生變化。權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系的數(shù)量比例保持不變，協(xié)同關(guān)系未能發(fā)揮區(qū)域極化效應(yīng)。從空間分布來(lái)看，協(xié)同關(guān)系空間分布變化不大。土默特平原臨界失衡區(qū)已連片，地理區(qū)位優(yōu)勢(shì)顯現(xiàn)。此外，東勝區(qū)、鄂托克旗、鄂托克前旗及烏審旗臨界失衡呈連片趨勢(shì)，區(qū)域合作發(fā)展初見端倪。

2010 年國(guó)土空間功能耦合協(xié)調(diào)度處于0.39～0.66 之間，耦合協(xié)調(diào)協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系區(qū)域分化明顯。從空間分布來(lái)看，協(xié)同關(guān)系初級(jí)協(xié)調(diào)出現(xiàn)新的極化中心，而權(quán)衡關(guān)系則聯(lián)結(jié)形成4片區(qū)域：陰山北麓權(quán)衡區(qū)、黃土高原水土保持權(quán)衡區(qū)、鄂爾多斯高原西北部權(quán)衡區(qū)及其南部欠發(fā)達(dá)權(quán)衡區(qū)，權(quán)衡關(guān)系歸因?yàn)閰^(qū)域發(fā)展動(dòng)力不足及生態(tài)功能約束日益趨緊，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的拮抗作用加劇。

2018年國(guó)土空間功能耦合協(xié)調(diào)度進(jìn)一步提高，其值處于0.41～0.71之間。從空間分布來(lái)看，協(xié)同關(guān)系分布較廣，但總體以勉強(qiáng)協(xié)調(diào)為主；初級(jí)協(xié)調(diào)以上水平主要分布在呼和浩特市轄區(qū)及包頭市轄區(qū)。權(quán)衡關(guān)系臨界失衡主要分布在陰山北麓及黃土高原邊緣區(qū)，而導(dǎo)致權(quán)衡關(guān)系穩(wěn)固的主要原因是這類旗縣多數(shù)依托自然基底發(fā)展，生產(chǎn)功能因產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一或動(dòng)力不足，欠缺全局帶動(dòng)能力，生活功能發(fā)展滯后，生態(tài)功能亦欠缺調(diào)控恢復(fù)能力，導(dǎo)致耦合協(xié)調(diào)度水平不高。

3.2 國(guó)土空間功能協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系空間耦合特征

為進(jìn)一步分析國(guó)土空間功能協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系的空間異質(zhì)性，根據(jù)公式（5），借助GeoDa 工具分別計(jì)算國(guó)土空間生產(chǎn)、生活、生態(tài)功能雙變量空間自相關(guān)指數(shù)，雙變量聚類結(jié)果如圖7所示。整體來(lái)看，生產(chǎn)-生活功能協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系空間分布集聚效應(yīng)顯著；生產(chǎn)-生態(tài)功能協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系空間分布趨于離散；生活-生態(tài)功能協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系空間分布與生產(chǎn)-生態(tài)功能趨同。

具體來(lái)看，根據(jù)圖7a、圖7d、圖7g、圖7j，1990—2018 年生產(chǎn)功能與生活功能的全局莫蘭指數(shù)均為正值（0.247、0.167、0.114、0.117），說(shuō)明二者空間分布存在正相關(guān)關(guān)系，生產(chǎn)功能高值（低值）與生活功能高值（低值）近鄰分布。從二者的局部空間自相關(guān)關(guān)系來(lái)看，生產(chǎn)功能與生活功能的協(xié)同關(guān)系只存在高高集聚，權(quán)衡關(guān)系存在高低集聚與低高集聚；根據(jù)圖7b、圖7e、圖7h、圖7k，1990—2018 年生產(chǎn)功能與生態(tài)功能的全局莫蘭指數(shù)為負(fù)值（-0.073、-0.063、-0.106、-0.113），說(shuō)明生產(chǎn)功能高值（低值）與生態(tài)功能低值（高值）近鄰分布。從二者的局部空間自相關(guān)關(guān)系來(lái)看，生產(chǎn)功能與生態(tài)功能的4 種協(xié)同/權(quán)衡類型均存在；根據(jù)圖7c、圖7f、圖7i、圖7l，1990—2018 年生活功能與生態(tài)功能的全局莫蘭指數(shù)為負(fù)值（-0.012、-0.031、-0.075、-0.054），說(shuō)明生活功能高值（低值）與生態(tài)功能低值（高值）近鄰分布。從二者的局部空間自相關(guān)關(guān)系來(lái)看，協(xié)同關(guān)系存在高高集聚與低低集聚，權(quán)衡關(guān)系只存在低高集聚。

圖7 1990—2018年呼包鄂地區(qū)國(guó)土空間功能雙變量空間自相關(guān)聚類Fig.7 Bivariate spatial autocorrelation LISA clustering of land function in the Hohhot-Baotou-Erdos region from 1990 to 2018

4 討論

呼包鄂地區(qū)生產(chǎn)、生活功能持續(xù)擴(kuò)大，生態(tài)功能有所萎縮，可見生產(chǎn)功能仍處于要素驅(qū)動(dòng)與規(guī)模擴(kuò)張的階段，集約利用程度不高，國(guó)土空間功能發(fā)展需嚴(yán)格限制因生產(chǎn)功能擴(kuò)張而壓縮生態(tài)功能的現(xiàn)象。筆者和相關(guān)學(xué)者，對(duì)區(qū)域國(guó)土空間主導(dǎo)功能發(fā)展脈絡(luò)認(rèn)知相同［28］，即國(guó)土空間功能整體呈生產(chǎn)、生態(tài)功能波動(dòng)變化、生活功能擴(kuò)大。這是由于資源富集區(qū)生產(chǎn)加工具有周期性，這一變化會(huì)對(duì)生態(tài)功能造成正負(fù)兩方面效應(yīng)，而生活功能會(huì)隨著建設(shè)用地?cái)U(kuò)張、城鎮(zhèn)化推進(jìn)不斷改善。研究區(qū)生活功能雖處于擴(kuò)張態(tài)勢(shì)，但多數(shù)旗縣生活與生產(chǎn)功能存在差距，若存在對(duì)生態(tài)功能侵?jǐn)_的現(xiàn)象，將不利于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。此外，近28 a研究區(qū)國(guó)土空間利用方式較為粗放，區(qū)域生態(tài)問(wèn)題突出，在資源環(huán)境約束日益趨緊背景下，實(shí)現(xiàn)生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展為導(dǎo)向的高質(zhì)量發(fā)展成為關(guān)鍵，亟需構(gòu)建高品質(zhì)國(guó)土空間開發(fā)保護(hù)新格局。因此，未來(lái)研究可基于區(qū)域國(guó)土空間功能演變特征，因地制宜、因時(shí)施策、有序協(xié)調(diào)國(guó)土空間優(yōu)化方向。同時(shí)可立足資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)及國(guó)土空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)對(duì)國(guó)土空間開發(fā)格局進(jìn)行優(yōu)化。此外，應(yīng)進(jìn)一步深化大數(shù)據(jù)應(yīng)用下的國(guó)土空間功能識(shí)別，以便對(duì)國(guó)土空間差異化實(shí)現(xiàn)縱深管控。

基于結(jié)論并結(jié)合研究區(qū)實(shí)際，本文特提出幾點(diǎn)針對(duì)性發(fā)展建議：（1）從生產(chǎn)功能來(lái)看，呼包地區(qū)是重要的農(nóng)牧生產(chǎn)基地，應(yīng)發(fā)展農(nóng)牧結(jié)合、糧草兼顧、生態(tài)循環(huán)的用地模式。此外，該地區(qū)也是重要的能源加工、裝備制造及新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展基地，應(yīng)不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局，保障產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。從生活功能來(lái)看，可充分發(fā)揮兩市輻射帶動(dòng)作用，進(jìn)一步打造多元宜居的城鎮(zhèn)空間，不斷完善城鎮(zhèn)服務(wù)功能與承載能力。從生態(tài)功能來(lái)看，應(yīng)重點(diǎn)開展沙化耕地、退化草原治理、優(yōu)化水資源利用等工作。（2）從生產(chǎn)功能來(lái)看，對(duì)于鄂爾多斯中部地區(qū)，由于該地土地鹽堿化較為突出，應(yīng)大力推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)，提升灌溉水利用效率。此外，該地區(qū)煤炭資源稟賦較為突出，需保障資源高效且有限開發(fā)利用，推動(dòng)能源資源精深加工。從生活功能來(lái)看，該地區(qū)城鎮(zhèn)化起步較晚但發(fā)展迅速，可依托鄂爾多斯市省域副中心城市地位共同推進(jìn)中小城鎮(zhèn)據(jù)點(diǎn)開發(fā)。從生態(tài)功能來(lái)看，該區(qū)主要面臨斑塊破碎、礦山修復(fù)、草地退化等問(wèn)題，對(duì)其調(diào)控可全面推進(jìn)綠色礦山建設(shè)。（3）從生產(chǎn)功能來(lái)看，鄂爾多斯西部、南部地區(qū)可充分發(fā)揮其畜牧生產(chǎn)功能，嚴(yán)格控制草原載畜量。從生活功能來(lái)看，該地區(qū)人居環(huán)境質(zhì)量整體偏低，可鼓勵(lì)建設(shè)特色城鎮(zhèn)，開展農(nóng)村牧區(qū)人居環(huán)境整治。從生態(tài)功能來(lái)看，該地區(qū)應(yīng)充分發(fā)揮荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)功能，減少對(duì)沙漠、沙地人為干擾。（4）從生產(chǎn)功能來(lái)看，陰山北麓地區(qū)農(nóng)牧生產(chǎn)可重點(diǎn)發(fā)展特色產(chǎn)品，積極推廣退耕還林還草。此外，該區(qū)工礦生產(chǎn)潛力突出，應(yīng)合理安排稀土開采布局，培育創(chuàng)新企業(yè)增長(zhǎng)極。從生活功能來(lái)看，白云鄂博應(yīng)著力打造宜居宜業(yè)的現(xiàn)代化城鎮(zhèn)。從生態(tài)功能來(lái)看，該地區(qū)生態(tài)基底脆弱，應(yīng)強(qiáng)化草原地區(qū)保護(hù)，恢復(fù)和提升草原生態(tài)系統(tǒng)功能。對(duì)于生態(tài)功能整體下降且自然依賴性較強(qiáng)、國(guó)土空間功能空間協(xié)同效應(yīng)水平較低的問(wèn)題，研究區(qū)應(yīng)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，推廣生態(tài)環(huán)保、綠色生產(chǎn)、低耗生活的高質(zhì)量發(fā)展模式。國(guó)土空間用途管制是國(guó)土空間宏觀調(diào)控治理和微觀精細(xì)管理的重要工具［29-30］，因此，可通過(guò)構(gòu)建生態(tài)安全格局（架構(gòu)生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)、山水林田湖草沙系統(tǒng)治理）對(duì)國(guó)土空間進(jìn)行保護(hù)修復(fù)。而統(tǒng)籌協(xié)調(diào)區(qū)域功能格局需各旗縣在生態(tài)共育、產(chǎn)業(yè)分工、基礎(chǔ)設(shè)施等方面展開合作，從而推動(dòng)區(qū)域一體化發(fā)展以縮小區(qū)域內(nèi)部差距。

5 結(jié)論

本文對(duì)呼包鄂地區(qū)國(guó)土空間功能演變特征進(jìn)行分析，基于耦合協(xié)調(diào)度及雙變量空間自相關(guān)模型對(duì)國(guó)土空間功能演變的協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到主要結(jié)論如下：

（1）1990—2018年呼包鄂地區(qū)國(guó)土空間功能呈現(xiàn)顯著的時(shí)空分異特征。各旗縣生產(chǎn)功能處于擴(kuò)張態(tài)勢(shì)，空間分布呈現(xiàn)出以各市轄區(qū)為高值中心、向外梯度遞減的圈層/半圈層格局。生活功能擴(kuò)張強(qiáng)度高于生產(chǎn)功能，生活功能高值同樣集中在各市轄區(qū)，空間分布同樣呈現(xiàn)以市轄區(qū)為中心向外圈層遞減的分布規(guī)律。生態(tài)功能持續(xù)下降，其空間集聚性具有自然山水的規(guī)模尺度依賴效應(yīng)。

（2）1990—2018年呼包鄂地區(qū)國(guó)土空間功能協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系時(shí)空分異特征明顯。各旗縣國(guó)土空間功能耦合協(xié)調(diào)度處于上升態(tài)勢(shì)，協(xié)同關(guān)系旗縣數(shù)量增加但整體水平較低。生產(chǎn)-生活功能協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系空間集聚效應(yīng)顯著；生產(chǎn)-生態(tài)功能協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系空間分布趨于離散；生活-生態(tài)功能協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系空間分布與生產(chǎn)-生態(tài)功能趨同。協(xié)同/權(quán)衡關(guān)系空間耦合效應(yīng)整體處于較低水平。