川西農(nóng)牧交錯帶“三生”空間沖突演變特征分析及模擬預(yù)測
——以阿壩州四縣為例

董兆蓉, 苑全治,*, 王紫晨, 任 平

1 四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院,成都 610101

2 四川師范大學(xué)川西資源與可持續(xù)發(fā)展研究中心,成都 610066

3 四川師范大學(xué)西南土地資源評價與監(jiān)測教育部重點實驗室,成都 610066

區(qū)域人口的增加以及經(jīng)濟的發(fā)展使得人類開發(fā)資源和改造環(huán)境的能力不斷增強[1],開墾土地、擴張建設(shè)用地等一系列空間開發(fā)利用活動也改變著區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能,勢必會形成一定的空間沖突問題[2]。黨的十八大會議指出空間發(fā)展的新目標(biāo)是要逐漸形成集聚高效的生產(chǎn)空間、宜居舒適的生活空間、山清水秀的生態(tài)空間[3],十九大繼續(xù)提出要大力倡導(dǎo)社會主義生態(tài)文明觀。在這一背景下,對于“三生”空間的研究也成為國家政府部門以及學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點問題。近年來,諸多學(xué)者也針對“三生”空間進行了研究,研究內(nèi)容主要包括:概念、識別[4—6]、用地分類體系及時空演化機制[7—10]、空間沖突、空間優(yōu)化[11—13]等幾個方面,這也為研究川西農(nóng)牧交錯帶“三生”沖突問題奠定了基礎(chǔ),測度研究區(qū)域的空間沖突水平,對促進區(qū)域經(jīng)濟及生態(tài)保護的和諧發(fā)展具有十分重要的意義。

“沖突”是一種常見的社會現(xiàn)象,它來源于社會學(xué),是指因為某種原因?qū)е露鄠€主體之間產(chǎn)生心理狀態(tài)或行為的矛盾[14]。隨后關(guān)于“沖突”的研究也引入到其它研究領(lǐng)域,地理學(xué)中有關(guān)沖突的研究最早開始于土地利用沖突[14—15],研究內(nèi)容主要包括概念及類型研究、沖突識別方法研究、沖突時空演變特征研究等。由于土地兼?zhèn)渥匀慌c社會雙重屬性,土地利用主體目標(biāo)的不同,使得各利益相關(guān)者在使用同一空間內(nèi)的土地資源時會產(chǎn)生一定的沖突與矛盾現(xiàn)象。一方面,這些沖突問題包括土地利用數(shù)目、方式上的沖突,另一方面也包括空間布局上的沖突。從沖突的類型來看包括空間沖突[16]、生態(tài)環(huán)境沖突[17—18]、資源沖突[19]、社會、經(jīng)濟及生態(tài)復(fù)合沖突[20];而沖突的識別評價是沖突研究的核心內(nèi)容,對于沖突的識別分析方法主要有定性和定量兩種,定性法包括博弈論分析法[21—22]及參與式調(diào)查法等[23],定量法包括PSR模型及其PSIR、DSP、DPSIR等拓展模型[24—25]、多目標(biāo)評價法[26—28]、適宜性評價[29]、景觀生態(tài)風(fēng)險評價[2,30—32]等;沖突時空演變特征研究中空間自相關(guān)分析必不可少,隨著研究的深入,研究者們也通過適宜性評價[33]或者結(jié)合CLUE-S模型[34]、CA-Markov模型[35]等方法判斷未來潛在沖突的演變情況。而對于“三生”空間沖突問題的研究和土地利用沖突的研究二者之間是一脈相通的,對前者的研究也擴展了后者的研究視角。目前學(xué)者們對于空間沖突的研究主要集中于沖突強度的等級測度、演變特征的分析、影響因素的分析以及潛在沖突的預(yù)測與識別等[30—32,34]。

川西農(nóng)牧交錯帶與我國北方農(nóng)牧交錯帶不同,北方農(nóng)牧交錯帶受到水分條件制約,而它是受到溫度的制約,它比北方農(nóng)牧交錯帶復(fù)雜。雖然之前的學(xué)者們在空間沖突問題方面已經(jīng)做了諸多工作,但是依然存在一些不足之處。在研究尺度上,主要針對城市群[2,30—31,36—38]、城市[39—40]、濱海地區(qū)[41]以及一些特殊的區(qū)域如流域城市[25,44]、生態(tài)脆弱民族地區(qū)等[43]。對位于川西農(nóng)牧交錯帶中、小尺度的縣域等研究很少,且大多數(shù)研究在時間上主要針對現(xiàn)狀研究,預(yù)測川西農(nóng)牧交錯帶未來沖突格局的研究非常少。川西農(nóng)牧交錯帶是國家重要的生態(tài)功能區(qū),同時也是脫貧攻堅的重點區(qū)域,保護生態(tài)環(huán)境與發(fā)展社會經(jīng)濟在該區(qū)域的國土空間上勢必存在沖突,但是空間沖突的程度、空間分布和階段性有待于研究。積極開展川西農(nóng)牧交錯帶“三生”空間沖突研究,了解并預(yù)測川西農(nóng)牧交錯區(qū)域“三生”空間沖突水平對于促進該區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展,保障生態(tài)安全具有重要意義?；诖?本文以位于川西農(nóng)牧交錯帶的阿壩州四縣為例,采用 CLUE-S 模型對研究區(qū)域2025 年“三生”空間狀況格局進行模擬預(yù)測;以研究區(qū)域土地利用的首要、次要功能為基礎(chǔ),劃分研究區(qū)域“三生”空間,研究四縣域2005—2025年“三生”空間的變化情況;并借鑒景觀生態(tài)風(fēng)險評價法建立空間沖突測算模型,基于景觀格局層面對研究區(qū)域2005—2025年“三生”空間沖突水平進行測算與分析,有利于農(nóng)牧交錯帶地區(qū)對用地結(jié)構(gòu)進行調(diào)整,為更好的保護生態(tài)環(huán)境、緩和川西農(nóng)牧交錯區(qū)域空間沖突,優(yōu)化空間布局等政策的制定提供參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域概況

川西農(nóng)牧交錯位于四川西北部(97°22′—103°40′E,26°04′—34°20′N),處在我國青藏高原與四川盆地的交接區(qū)域,是長江上游生態(tài)環(huán)境的保護屏障,也是我國重要牧區(qū)之一,主要包括阿壩藏族羌族自治州和甘孜藏族自治州,面積約23.6×104km2[44]。該區(qū)地勢高,地形起伏顯著;氣候類型多樣,是大陸性季風(fēng)氣候與高原季風(fēng)氣候的過渡帶[45],年日照時數(shù)大于2000h,日照充足,晝夜溫差較大,干濕季分明,年平均降水量大約600—700mm[46];主要的土壤類型有草甸土、棕壤、褐土等。本文根據(jù)陳全功等人[47]基于GIS平臺做出的2005年中國農(nóng)牧交錯帶地理分布圖為依據(jù),基于數(shù)據(jù)的可獲取性、操作性,選擇川西農(nóng)牧交錯區(qū)域中具有代表性與典型性的阿壩藏族羌族自治州的四個縣(馬爾康、理縣、黑水、松潘)作為研究區(qū)域(如圖1)。以2015年為例,馬爾康市、理縣、黑水縣、松潘縣農(nóng)業(yè)、牧業(yè)增加總值分別占地區(qū)第一產(chǎn)業(yè)增加值的94.75%、94.57%、77.81%、92.58%;2015年年末四縣域?qū)嵱懈孛娣e分別為3927hm2、2489 hm2、6488 hm2、8274 hm2,以糧食作物例如小麥、玉米、馬鈴薯等種植為主;四縣域均有大面積的草地,以牦牛、生豬、山羊、綿羊等牲畜養(yǎng)殖為主,2015年末四縣域各類牲畜出欄頭數(shù)分別達到60389頭、19705頭、56140頭、80503頭。

圖1 研究區(qū)地理位置示意圖Fig.1 Schematic diagram of the geographical location of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文以2005年為起始年份,10a.為研究間隔,選取研究區(qū)域2005年、2015年以及最新的2020年三期30×30 m 土地利用覆被數(shù)據(jù)。土地利用覆被數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)、GDP數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)均從中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)獲取;高程數(shù)據(jù)(30×30 m)從地理空間數(shù)據(jù)云免費獲取(http://www.gscloud.cn),坡度、坡向數(shù)據(jù)從高程數(shù)據(jù)中提取;道路、河流以及居民點數(shù)據(jù)從全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)(www.webmap.cn)中獲取;其它社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自四川省統(tǒng)計年鑒、阿壩州統(tǒng)計年鑒、中國縣域統(tǒng)計年鑒、四縣域統(tǒng)計年鑒、公報等。

1.3 研究方法

1.3.1CLUE-S模型模擬設(shè)置

CLUE-S模型是模擬預(yù)測土地利用格局的模型,該模型結(jié)合非空間分析模塊和空間分析模塊,消除了土地利用類型數(shù)量等一些因素的限制,適用于區(qū)域?qū)用娴耐恋乩媚M[48]。非空間分析模塊主要是對研究區(qū)域土地需求量進行計算,可使用插值計算、灰色系統(tǒng)預(yù)測法、馬爾可夫模型等方法計算得到。最后將模型所需要的參數(shù)按要求輸入模型,通過空間分析模塊實現(xiàn)空間模擬。

CLUE-S 模型模擬時輸入模型的參數(shù)眾多且要求嚴(yán)格,本文主要參數(shù)設(shè)置如下:(1)驅(qū)動因素的選取:兼顧數(shù)據(jù)的相關(guān)性、可獲得性、可操作性、時空一致性等原則,結(jié)合岷江上游的實際情況,本文篩選了8個驅(qū)動因素(高程、坡度、坡向、人口、GDP、距建設(shè)用地的距離、距河流的距離以及距主要道路的距離)。由于該區(qū)域海拔落差大,因而海拔高度、坡度、坡向必然會對土地的時空布局產(chǎn)生影響。社會因素方面,人類活動也影響著地類變化,考慮到數(shù)據(jù)的可獲取性,選擇的驅(qū)動因素是人口和GDP。區(qū)位因素方面,選擇距建設(shè)用地的距離、距河流的距離以及距主要道路的距離作為區(qū)位因素的體現(xiàn)。(2)研究尺度的選取:考慮到研究區(qū)域的范圍大小和土地空間利用的實情,本研究選取了6類研究尺度(50m×50m、100m×100m、150m×150m、200m×200m、250m×250m、300m×300m)進行Logistic回歸分析,并對不同尺度下的Logistic回歸結(jié)果進行了ROC值大小檢驗,最終選取200m×200m作為模擬及研究的最佳尺度。本文所獲取的各數(shù)據(jù)來源不同,各數(shù)據(jù)的空間坐標(biāo)系存在差異,為保障空間分析的精度,將所有空間數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)一使用WGS_1984_UTM_ZONE_47N,同時為避免產(chǎn)生誤差,將所有收集到的數(shù)據(jù)都統(tǒng)一重采樣為最佳模擬尺度即200m×200m。(3) 土地需求量文件:研究區(qū)域 2016—2025 年的土地利用數(shù)據(jù)通過插值法、馬爾可夫模型計算得到。(4)各類型土地轉(zhuǎn)換彈性系數(shù)、地類轉(zhuǎn)換矩陣:根據(jù)研究區(qū)域?qū)嶋H土地利用情況并參考相關(guān)文獻對彈性系數(shù)進行多次模擬調(diào)試,最終將耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地轉(zhuǎn)換彈性系數(shù)分別設(shè)置為為 0.8、0.7、0.6、0.95、0.9、0.5;參考研究區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)換情況,設(shè)置了本研究所需要的各土地利用類型間的轉(zhuǎn)換規(guī)則如表1。

表1 土地利用類型間的轉(zhuǎn)換規(guī)則Table 1 Conversion rules between land use types

1.3.2“三生”空間分類

本文參考其他研究者對“三生”用地空間的劃分方法[7,9—10, 49],結(jié)合研究區(qū)域土地利用的實際,將研究區(qū)域“三生”用地空間的格局劃分為生活生產(chǎn)、生態(tài)生產(chǎn)、生產(chǎn)生態(tài)、生態(tài)空間四種空間類型。

生活生產(chǎn)空間具備生活、生產(chǎn)、居住等功能,但生產(chǎn)功能不包括與農(nóng)業(yè)有關(guān)的生產(chǎn)。這一空間全部或部分被建筑物覆蓋,生產(chǎn)功能和生活功能交互,包括城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點以及其它建設(shè)用地。

生態(tài)生產(chǎn)空間是指擁有生態(tài)、生產(chǎn)雙重功能,但它提供的生態(tài)功比生產(chǎn)功能更強大。這類空間的生態(tài)功能主要體現(xiàn)在水源涵養(yǎng)、環(huán)境凈化、固沙、固碳、釋放氧氣等方面,提供的生產(chǎn)功能例如畜牧業(yè)、采挖中草藥材等,將草地歸為該空間類型。

生產(chǎn)生態(tài)空間主要是指耕地,其具有較強的生產(chǎn)功能,以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲取農(nóng)產(chǎn)品為主要目的,同時具有氣候調(diào)節(jié)、土壤保持、涵養(yǎng)水源等部分生態(tài)功能。

生態(tài)空間以提供生態(tài)服務(wù)為主,參考相關(guān)研究結(jié)果[7,9,10, 49]以及結(jié)合研究區(qū)域的實際情況將水域、林地及未利用地劃歸為生態(tài)空間,其中研究區(qū)域的未利用地包括沼澤地、沙地、鹽堿地、裸地等人類利用較少、不被隨意擾動并具有生態(tài)功能的用地。

1.3.3研究區(qū)“三生”空間沖突測算模型的構(gòu)建

在空間沖突測算模型構(gòu)建時,參考相關(guān)研究,本文以景觀生態(tài)學(xué)相關(guān)理論和土地利用空間協(xié)調(diào)發(fā)展等理論為基礎(chǔ)[2, 16, 31, 34, 42],從三個方面(復(fù)雜性、穩(wěn)定性、脆弱性)為切入點構(gòu)建空間沖突測度模型以量化評價研究區(qū)域空間沖突程度,空間沖突綜合水平模型為:

S=SAWMPFD+SFI-SPD

式中S為空間沖突綜合指數(shù);SAWMPFD為空間復(fù)雜性指數(shù)、SPD為空間脆弱性指數(shù)、SFI為空間穩(wěn)定性指數(shù)。

(1)“三生”空間復(fù)雜性指數(shù)

分形是描述自然事物、現(xiàn)象、人類活動在地理空間上的分布格局及空間演變的有效工具和重要方法[50],反映了空間景觀格局中的人為干擾程度?？臻g復(fù)雜性指數(shù)的測算通過對空間單元外部壓力的測算來實現(xiàn),綜合考慮鄰域范圍內(nèi)景觀斑塊對測度景觀斑塊的影響程度。景觀斑塊的空間復(fù)雜程度用面積加權(quán)平均拼塊分形指數(shù)(AWMPFD)衡量。一般來說面積加權(quán)平均拼塊分形指數(shù)值越大,則干擾度越大,斑塊所受的外界壓力也越大。計算公式如下:

式中,Pis表示景觀斑塊的周長;ais表示斑塊的面積;A為空間景觀單元面積;i,s表示第i個空間景觀網(wǎng)格內(nèi)第s種景觀類型;m為劃分的空間網(wǎng)格總數(shù);n為類型總數(shù)。

(2)“三生”空間脆弱性指數(shù)

受到外部壓力影響的空間脆弱性指數(shù)[32],它反映了空間斑塊在受到外部壓力時,產(chǎn)生破壞的難易程度[39]?？臻g景觀斑塊抗壓的能力會對空間脆弱狀況產(chǎn)生直接的影響,空間越脆弱表明該空間斑塊越易受到外部環(huán)境的干擾影響,抗壓力能力較脆弱,從而也會導(dǎo)致沖突水平高。不同時期空間斑塊抵御干擾的效力不同[51]。本文空間脆弱性指數(shù)通過景觀脆弱度指數(shù)測算得到,參考其它研究文獻以及結(jié)合研究區(qū)域的實際情況[2, 28, 30, 40, 52],空間內(nèi)部各景觀的脆弱度由強到弱依次是建設(shè)用地6、林地5、水域4、耕地3、草地2、未利用地1。公式如下:

式中,fin表示各種類型景觀的脆弱度;ain表示景觀斑塊面積;A表示空間單元面積;i,n表示第i個空間景觀網(wǎng)格內(nèi)第n種景觀類型。

(3)“三生”空間穩(wěn)定性指數(shù)

沖突會導(dǎo)致區(qū)域空間格局的景觀斑塊破碎化,而空間景觀破碎化會對生態(tài)系統(tǒng)平衡、生物多樣性等產(chǎn)生影響,空間景觀類型單一、形態(tài)破碎會導(dǎo)致空間景觀單元的穩(wěn)定性變低,空間沖突水平變強[2]。因此本文空間單元的穩(wěn)定性選取景觀生態(tài)指數(shù)中的景觀破碎度來計算,用斑塊密度(PD)表示。穩(wěn)定性的計算公式如下:

本文采用正方形網(wǎng)格作為評價單元,利用Fragstats4.2軟件的網(wǎng)格分析法對研究區(qū)域 “三生”空間沖突水平進行相應(yīng)的測度。考慮到研究區(qū)的范圍、數(shù)據(jù)量、空間斑塊等相關(guān)影響因素,本文參照相關(guān)研究對研究區(qū)數(shù)據(jù)進行格網(wǎng)化處理,對比不同大小的網(wǎng)格單元(包括1000m×1000m,2000m×2000m,3000m×3000m,4000 m×4000 m),認為尺度為3000m×3000m時網(wǎng)格單元數(shù)據(jù)量合適,也有利于表達空間沖突的分布特征。因此,按照3000m×3000m的空間網(wǎng)格劃分研究區(qū)域,全部研究區(qū)域共劃分了2862個空間沖突評價單元,然后計算各單元網(wǎng)格中的指數(shù),將三種指數(shù)的計算結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化后代入空間沖突綜合水平模型,最終對該區(qū)域空間沖突水平實現(xiàn)定量的研究。參考相關(guān)學(xué)者的研究[2, 30],將最終的空間沖突值標(biāo)準(zhǔn)化至(0,1)范圍內(nèi),借助沖突的拋物線演變規(guī)律,使用等間距法將空間沖突等級劃分為5種類型,具體閾值區(qū)間見表2。

表2 空間沖突各等級閾值及表現(xiàn)Table 2 Threshold and performance of each level of spatial conflict

2 結(jié)果及分析

2.1 2005—2025年“三生”空間時空變化分析

2.1.1“三生”空間格局變化

本文對模型進行精度驗證時以2015 年土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),多次調(diào)試CLUE-S模型運行時需要調(diào)試的參數(shù),得到合適的參數(shù)結(jié)果,并將模擬時的其他參數(shù)按要求設(shè)置完成后輸入模型,最終模擬得到了研究區(qū)域 2020 年土地利用狀況。對模型進行精度檢驗主要分為兩部分,一是針對Logistic 回歸結(jié)果的檢驗主要使用ROC值;二是通過計算 Kappa 系數(shù)評價 2020 年模擬數(shù)據(jù)與2020年實際數(shù)據(jù)的吻合度。結(jié)果顯示在模擬尺度200m×200m 時各地類ROC值都大于0.7,即模型模擬時選擇的驅(qū)動因子較好;Kappa 系數(shù)的計算結(jié)果為88.67%,表明 CLUE-S 模型得到的模擬圖像與實際土地利用情況吻合度較高,模擬結(jié)果極佳,可以用CLUE-S 模型模擬預(yù)測研究區(qū)域 2025 年的土地利用格局。假設(shè)2020—2025年“三生”空間格局變化情況仍按照2015—2020年的趨勢變化,使用馬爾科夫模型結(jié)合CLUE-S模型預(yù)測2025年研究區(qū)域“三生”空間格局。之后對研究區(qū)域2005—2025年三期土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進行分類歸并,最終得到四縣域 2005年、2015年、2025 年“三生”空間格局圖(如圖2),研究區(qū)域“三生”空間類型以生態(tài)生產(chǎn)空間為主,呈現(xiàn)集中連片分布的特點,遍布整個研究區(qū)域;生活生產(chǎn)空間和生產(chǎn)生態(tài)空間面積較小,呈現(xiàn)零星狀塊及條帶狀分布,這兩種空間類型伴隨著社會發(fā)展的加速,逐漸擴展到周圍的空間;生態(tài)空間交叉分布于各個空間中。

圖2 研究區(qū)2005—2025年“三生”空間分布圖Fig.2 Spatial distribution map of "Sansheng" in the study area from 2005 to 2025

從“三生”空間的數(shù)量結(jié)構(gòu)看(表3),2005—2025年生態(tài)生產(chǎn)空間面積超過研究區(qū)域總面積的50%,所占比重最大;其次是生態(tài)空間,占比維持在40%以上;生產(chǎn)生態(tài)空間占比居四種空間類型的第三位,不足總面積的3%;生活生產(chǎn)空間面積最少。從四種空間類型隨時間的推移看,研究區(qū)域生活生產(chǎn)、生產(chǎn)生態(tài)空間面積呈現(xiàn)連續(xù)上升趨勢,2005年—2025年,生活生產(chǎn)空間占比從0.03%上升到0.12%,生產(chǎn)生態(tài)空間占比從2.19%上升到2.42%,主要是“5.12大地震”以后該區(qū)域災(zāi)后重建以及隨著城鎮(zhèn)化進程加快等原因?qū)е?隨著發(fā)展加快居住條件、醫(yī)療條件、基礎(chǔ)設(shè)施等的不斷完善,人口也逐漸增多,為保證糧食生產(chǎn)、居住安全,因此生活生產(chǎn)、生產(chǎn)生態(tài)空間面積的增加不可避免。生態(tài)生產(chǎn)空間的面積則連續(xù)下降,面積比重從2005年的53.96%減少到2025年的51.93,一方面,是受到生活生產(chǎn)、生產(chǎn)生態(tài)空間等的擠壓導(dǎo)致面積出現(xiàn)降低;另一方面,也考慮到地震及次生災(zāi)害破壞了大量草地。生態(tài)空間面積變化趨勢為先下降后小幅度上升,主要是生態(tài)空間各用地面積變化較為波動導(dǎo)致,例如該空間內(nèi)未利用地受到于大地震及所產(chǎn)生的泥石流、滑坡等地質(zhì)次生災(zāi)害影響,導(dǎo)致該區(qū)域林地等遭到破壞,面積邊有所增加,最終導(dǎo)致生態(tài)空間面積變化呈現(xiàn)波動的態(tài)勢。

表3 研究區(qū)域2005—2025 年“三生”空間面積統(tǒng)計Table 3 Statistics of the living-production-ecological spaces classification system of research area based on land use function in the study area from 2005 to 2025

2.1.22005—2025年“三生”空間轉(zhuǎn)移矩陣分析

本研究還使用轉(zhuǎn)移矩陣模型對“三生”空間的時空變化進行了分析(表4),研究發(fā)現(xiàn)2005—2015年四縣域生態(tài)生產(chǎn)空間的轉(zhuǎn)出量最大,轉(zhuǎn)出量達到139204hm2,發(fā)生了大量的損失,這可能是由于耕地的擴張、過度放牧、草地開墾以及草地沙化、退化等原因?qū)е耓53—55],其余空間均以轉(zhuǎn)入為主,其中生活生產(chǎn)空間的轉(zhuǎn)入主要來自生產(chǎn)生態(tài)空間和生態(tài)空間,生產(chǎn)生態(tài)空間的轉(zhuǎn)入主要來自于生態(tài)生產(chǎn)空間。根據(jù)模擬得到的2025年結(jié)果,對2015—2025年“三生”空間做轉(zhuǎn)移矩陣分析可以看出,2015—2025年相比于前十年來說,各空間類型的面積轉(zhuǎn)變較少。生態(tài)生產(chǎn)空間呈現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)出趨勢,轉(zhuǎn)出面積為1432 hm2,其余三種空間面積均以轉(zhuǎn)入為主,分別凈轉(zhuǎn)入416 hm2、304 hm2和712 hm2。對整個研究時段即2005—2025年“三生”空間也做轉(zhuǎn)移矩陣分析,可以看出預(yù)計到2025年生活生產(chǎn)空間以轉(zhuǎn)入為主,轉(zhuǎn)入主要來自于生態(tài)生產(chǎn)空間;生產(chǎn)生態(tài)空間也以轉(zhuǎn)入為主;生態(tài)生產(chǎn)、生態(tài)空間以轉(zhuǎn)出為主。

表4 不同時段內(nèi)研究區(qū)域“三生”空間的轉(zhuǎn)移矩陣及變化狀況/hm2Table 4 The transfer matrix and change status of the living-production-ecological spaces classification system of research area based on land use function in the study area in different time periods

2.2 2005—2025年“三生”空間沖突變化分析

對研究區(qū)域 2005—2025 年沖突指數(shù)進行測度(見表5、圖3),測算結(jié)果表明:

圖3 研究區(qū)域“三生”空間沖突水平空間分布Fig.3 The spatial distribution of the living-production-ecological spatial conflict in the study area

2005年研究區(qū)域空間沖突水平以中等、較弱空間沖突為主,沖突單元占比達到67.75%。其中弱空間沖突單元與較弱空間沖突單元大多數(shù)交叉分布于研究其區(qū)域的周邊,在研究區(qū)域的內(nèi)部零星分布,空間單元網(wǎng)格內(nèi)部主要以草地、林地和未利用地為主,未利用地也主要是沼澤地、沙地、鹽堿地、裸地等以生態(tài)功能為主的地類,脆弱性較小,相對而言受人類干擾較少,因此沖突水平以弱、較弱為主;中等空間沖突分布于研究區(qū)域的各鄉(xiāng)鎮(zhèn);較強空間沖突單元在四縣域均有分布,這一時期,強空間沖突較少,僅零星分布于松潘縣的川主寺鎮(zhèn)、十里回族鄉(xiāng)以及黑水縣的蘆花鎮(zhèn)、紅巖鄉(xiāng)、扎窩鄉(xiāng),這兩種級別的空間沖突單元主要出現(xiàn)于海拔較低有耕地和建設(shè)用地分布,以生活生產(chǎn)、生產(chǎn)生態(tài)空間為主的區(qū)域,這些區(qū)域受人類活動干擾大,因此空間沖突強度較高。

2015年研究區(qū)域空間沖突水平以中等空間沖突和較強空間沖突為主,中等及以上空間沖突單元數(shù)量占比達到67.21%,空間沖突水平明顯增強。中等以下空間沖突單元數(shù)量減少。較強空間沖突和強空間沖突單元數(shù)量均有所增加,與2005年相比較強空間沖突單元占比增加了13.03%,強沖突占比增加了2.83%,達到3.21%,二者均向周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)有所擴散,馬爾康的日部鄉(xiāng)、馬爾康鎮(zhèn)、梭磨鄉(xiāng),理縣的蒲溪鄉(xiāng)、米亞羅鎮(zhèn),黑水縣的沙石多鄉(xiāng)、知木林鄉(xiāng)以及松潘縣一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的部分中等、較強空間沖突到2015年演變?yōu)閺娍臻g沖突。將這種沖突格局演變與“三生”空間格局演變結(jié)合來看,這種空間沖突強度的增高主要是由于城鎮(zhèn)、村莊、耕地等生活生產(chǎn)、生產(chǎn)生態(tài)空間空間的外部擴張使得空間承受的外界壓力變大導(dǎo)致。

假設(shè)2020—2025年“三生”空間格局變化情況仍按照2015—2020年的趨勢變化,對預(yù)測的2025年“三生”空間也進行沖突測度可以發(fā)現(xiàn),到2025年弱、較弱以及中等空間沖突緩慢上升,較強、強空間沖突有所下降。相比于2015年空間沖突水平有所下降。

總體而言,2005—2025年研究區(qū)域“三生”空間沖突水平變化呈現(xiàn)先增長后下降的趨勢,較強、強空間沖突占比先增長后減少,中等及以下沖突占比先減少后升高。強空間沖突單元聚集在馬爾康市的馬爾康鎮(zhèn)、理縣的薛城鎮(zhèn)、黑水縣的蘆花鎮(zhèn)、松潘縣的川主寺鎮(zhèn)等,集中分布在生活生產(chǎn)空間附件,這些區(qū)域景觀空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、破碎化程度較高及空間脆弱性高因此沖突水平強;較強空間沖突則主要分布于生活生產(chǎn)、生態(tài)生產(chǎn)、生產(chǎn)生態(tài)以及生態(tài)空間的交界區(qū)域(如圖2),由于生態(tài)生產(chǎn)空間和生態(tài)空間與其他空間類型相比較為脆弱,伴隨著空間復(fù)雜性的增強使得這兩類脆弱度較高的空間類型容易被其他類型侵占,因此這些交錯地區(qū)沖突強度較強;弱空間沖突和較弱空間沖突主要交叉分布于研究區(qū)域的周邊,空間復(fù)雜性程度不高,所受的外部壓力較小,因此空間沖突綜合指數(shù)的值低。

2.3 研究區(qū)域“三生”空間沖突聚集特征

GeoDa軟件與GIS軟件相結(jié)合,利用空間自相關(guān)分析,探討研究區(qū)域“三生”空間沖突的分布情況,2005、2015和 2025 年空間沖突的全局 Moran′ s I 值分別為0.5664、0.5704、和0.5869(P<0.01),表明研究區(qū)域空間沖突的分布具有顯著的空間正相關(guān)性并且伴隨時間的推移空間沖突的聚集性呈現(xiàn)增強的特點,預(yù)計到2025年聚集性也會有所增強。

分析空間沖突的局部空間自相關(guān)集聚程度可知(圖4),在 95%的置信水平上,沖突以高-高、低-低集聚為主,高-低集聚與低-高集聚數(shù)量少,分布零散,無顯著規(guī)律。由圖3結(jié)合圖1研究區(qū)2005—2025年“三生”空間分布圖可以看出,高-高聚區(qū)主要位于馬爾康縣、理縣、黑水縣及松潘縣的農(nóng)牧過渡帶、生活生產(chǎn)空間附近,高-高集聚區(qū)在松潘縣和馬爾康縣的農(nóng)牧交錯帶表現(xiàn)一直很明顯且有逐漸擴大的趨勢,黑水縣和理縣集聚區(qū)面積先減少后輕微擴張。低-低集聚區(qū)主要位于以生態(tài)生產(chǎn)空間為主與生態(tài)空間的交叉區(qū)域。集聚不顯著的區(qū)域以生態(tài)空間為主,也交叉分布有其他的空間類型。

圖4 研究區(qū)域空間沖突的空間自相關(guān)分析Fig.4 Spatial autocorrelation analysis of spatial conflicts in research areas

2.4 各等級空間沖突在不同空間類型上的分布

本文測算了研究區(qū)域各等級空間沖突在不同空間類型上分布面積的變化,得到以下結(jié)果(見圖5):

圖5 各等級空間沖突在不同空間類型上的分布Fig.5 Distribution of spatial conflicts of different levels in different spatial types

總體而言四類空間中沖突強度最高的空間為生態(tài)生產(chǎn)空間,其余依次為生態(tài)空間、生產(chǎn)生態(tài)、生活生產(chǎn)空間。沖突強度最高的生態(tài)生產(chǎn)空間沖突強度以較弱空間沖突及以上強度為主,面積占比達到60%,2005—2025年,弱、較弱、中等空間沖突面積有所下降,較強和強空間沖突占比在2015年達到最高,到2025年二者呈現(xiàn)小幅度下降,受到城鄉(xiāng)發(fā)展的影響,人類放牧、開墾等活動的干擾,生態(tài)生產(chǎn)空間易被侵占,空間面積縮減,容易受到外界環(huán)境的擾動,空間穩(wěn)定性差。生態(tài)空間、生活生產(chǎn)、生產(chǎn)生態(tài)空間以中等及以上空間沖突為主,中等及以下空間沖突占比較為穩(wěn)定,較強、強空間沖突有所下降。

2.5 對策及建議

2005—2015年,研究區(qū)域空間沖突強度以上升趨勢為主,若到2025年“三生”空間格局變化情況仍按照最近的2015—2020年的趨勢變化,預(yù)計到2025年沖突強度比2015年會有所下降,但是總體來說相比于研究初始年份沖突強度有所增強。沖突強度最高的空間類型為生態(tài)生產(chǎn)空間。生活生產(chǎn)、生產(chǎn)生態(tài)空間面積的擴張導(dǎo)致生態(tài)生產(chǎn)空間被占用,農(nóng)牧交錯區(qū)域沖突愈加突出,從長遠來看,將影響研究區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟和資源的和諧發(fā)展。

(1)沖突強度最高的空間類型為生態(tài)生產(chǎn)空間,生態(tài)生產(chǎn)空間以草地為主,草地最容易受到外界的干擾。結(jié)合沖突自相關(guān)分析結(jié)合“三生”空間分布圖可以發(fā)現(xiàn)高沖突區(qū)域主要聚集分布農(nóng)牧過渡帶、生活生產(chǎn)空間附近,這些區(qū)域畜牧業(yè)的好壞影響牧區(qū)的發(fā)展與農(nóng)牧民的生存,因此對于這些區(qū)域要重點關(guān)注,調(diào)整對這些區(qū)域不合理的現(xiàn)存土地利用方式,優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu);同時要合理的規(guī)劃城鄉(xiāng)居民點的發(fā)展布局,要防止城鄉(xiāng)居民建設(shè)用地、農(nóng)業(yè)用地的不合理擴張,以此緩解高沖突區(qū)域的沖突態(tài)勢。在空間沖突嚴(yán)重的農(nóng)牧交錯區(qū)域,要以保護為主,要積極開展生態(tài)修復(fù)工作,將整治草地生態(tài)系統(tǒng)作為農(nóng)牧交錯區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的核心任務(wù)。草原監(jiān)管制度要從嚴(yán),要嚴(yán)格管控放牧、采礦、采沙取土、采挖中草藥等影響草地的活動,依法管理草地,合理利用草地,提高執(zhí)法權(quán)威,逐步修復(fù)草地生態(tài)系統(tǒng)。

(2)盡管對預(yù)測的2025年“三生”空間進行沖突水平測度表明與2015年相比空間沖突水平有所下降,但是相較于研究初始年份2005年沖突水平有所升高。作為生態(tài)保護屏障,這些區(qū)域的發(fā)展不能只貪圖短期的經(jīng)濟效益,要在保護環(huán)境的前提上走出一條可持續(xù)發(fā)展的道路。近年來,阿壩州的發(fā)展戰(zhàn)略為打造全域旅游景區(qū),將旅游作為經(jīng)濟發(fā)展的主要引擎,帶來了可觀的經(jīng)濟效益,但也不可避免地對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了更大的干擾。未來除了要因地制宜合理安排農(nóng)牧活動,積極發(fā)展生態(tài)友好型產(chǎn)業(yè),也要逐步讓旅游業(yè)、農(nóng)牧業(yè)、加工產(chǎn)業(yè)走上融合發(fā)展的道路。通過為農(nóng)牧民提供更多的就業(yè)機會等方式降低農(nóng)牧民對于土地的依賴,最終實現(xiàn)經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境的正向可持續(xù)發(fā)展。

(3)模型模擬時的限制區(qū)域為生態(tài)優(yōu)先保護區(qū),結(jié)合沖突結(jié)果研究表明生態(tài)優(yōu)先保護區(qū)域內(nèi)土地利用空間沖突水平以弱、較弱為主,在未來要繼續(xù)嚴(yán)格控制生態(tài)優(yōu)先保護區(qū)內(nèi)地類的轉(zhuǎn)變,堅持生態(tài)安全優(yōu)先戰(zhàn)略,確保生態(tài)優(yōu)先保護區(qū)域內(nèi)沖突水平以穩(wěn)健發(fā)展為主。該區(qū)域分布有米亞羅、白羊、三打古等自然保護區(qū),在這些自然保護區(qū)內(nèi)要嚴(yán)格限制生產(chǎn)建設(shè)活動,公路、電網(wǎng)等設(shè)施的建設(shè)盡量避免穿越生態(tài)優(yōu)先保護區(qū)域的核心區(qū)域,加強保護區(qū)的建設(shè)與管護力度,在已經(jīng)建成的保護區(qū)基礎(chǔ)上提高管理效率。

3 結(jié)論與討論

本文選擇位于川西農(nóng)牧交錯區(qū)域的阿壩藏族羌族自治州馬爾康、理縣、黑水及松潘四縣作為研究區(qū)域,運用CLUE-S模型預(yù)測了2025年“三生”空間格局,利用空間沖突測度模型對研究區(qū)域2005—2025年“三生”空間沖突水平進行了測度,研究結(jié)果表明:

(1)2005—2025年四縣域生態(tài)生產(chǎn)空間面積最大,超過研究區(qū)域總面積的50%;其次是生態(tài)空間、生產(chǎn)生態(tài)、生活生產(chǎn)空間。從四種類型隨時間變化來看,研究區(qū)域生活生產(chǎn)、生產(chǎn)生態(tài)空間面積持續(xù)增長,生態(tài)生產(chǎn)空間的面積持續(xù)下降,生態(tài)空間面積以波動變化為主,變化趨勢為先下降后小幅度上升。四縣域生態(tài)生產(chǎn)空間的轉(zhuǎn)出量最大,發(fā)生了大量的損失,其余三種空間面積均以轉(zhuǎn)入為主。

(2)2005—2025年該區(qū)域沖突程度以中等空間沖突為主,較強、強空間沖突占比先增長后減少,中等及以下沖突占比先減少后升高。中等及以上空間沖突單元占比由2005年的61.63%上升到2025年的64.93%,在2015年占比為69.21%達到最高;2005—2025年,弱、較弱空間沖突單元占比先下降后上升,整體呈現(xiàn)下降趨勢,相比于2015年預(yù)計到2025年弱、較弱空間沖突單元數(shù)量緩慢上升。

(3)2005—2025年四縣域空間沖突的分布具有顯著的空間正相關(guān)性,并且空間沖突的聚集性隨時間的推移呈現(xiàn)呈現(xiàn)增強的特點,預(yù)計到2025年聚集性會有所增強。根據(jù)空間沖突的局部空間自相關(guān)集聚分析可知,較強空間沖突的聚集區(qū)主要位于馬爾康縣、理縣、黑水縣及松潘縣的農(nóng)牧過渡帶,強空間沖突的聚集區(qū)主要位于農(nóng)牧交錯帶、生活生產(chǎn)空間交錯區(qū)域。高-高集聚區(qū)在松潘縣和馬爾康縣的農(nóng)牧交錯帶表現(xiàn)一直很明顯且有逐漸擴大的趨勢,黑水縣和理縣集聚區(qū)面積先減少后輕微擴張。低-低集聚區(qū)主要位于以生態(tài)生產(chǎn)空間為主與生態(tài)空間的交叉區(qū)域。集聚不顯著的區(qū)域以生態(tài)空間為主,也交叉分布有其他的空間類型。

(4)整體來看,川西農(nóng)牧交錯區(qū)域四類空間中沖突強度最高的空間為生態(tài)生產(chǎn)空間,其余依次為生態(tài)空間、生產(chǎn)生態(tài)空間和生活生產(chǎn)空間。生態(tài)生產(chǎn)空間沖突強度以較弱空間沖突及以上強度為主,面積占比達到60%,2005—2025年,弱、較弱、中等空間沖突面積有所下降,但是較強和強空間沖突占比在2015年達到最高,到2025年二者呈現(xiàn)小幅度下降;生態(tài)空間、生活生產(chǎn)空間和生產(chǎn)生態(tài)空間以以中等及以上空間沖突為主,中等及以下空間沖突占比較為穩(wěn)定,較強、強空間沖突有所下降。

由于用地空間的多宜性和復(fù)雜性,用地空間沖突仍普遍存在[56],而開展用地空間沖突識別為今后進行調(diào)控的依據(jù)。圍繞用地空間開展的沖突研究類型多種多樣,從沖突的表現(xiàn)形式看有用地產(chǎn)權(quán)沖突、空間沖突、生態(tài)環(huán)境沖突、資源沖突、復(fù)合沖突等,從沖突的顯隱性看有當(dāng)前的沖突以及潛在的沖突,從沖突發(fā)生的地區(qū)看在城市、農(nóng)村、城鄉(xiāng)交錯地區(qū)、農(nóng)牧交錯等地區(qū)頻發(fā)。且沖突的形成機制、表現(xiàn)形式等都較為復(fù)雜,有些沖突也不能以在空間上得以展示。而本文關(guān)于空間沖突的研究以景觀生態(tài)學(xué)理論為基礎(chǔ),從景觀格局的層面出發(fā),借鑒景觀格局指數(shù),構(gòu)建了空間沖突測度模型,對位于農(nóng)牧交錯區(qū)域的阿壩藏族羌族自治州四縣(馬爾康、理縣、黑水、松潘)空間沖突水平進行了評價和預(yù)測,但是未能從多個視角出發(fā),結(jié)合定性、定量等多種方法測度空間沖突水平。為了全面的評價沖突水平,未來應(yīng)該嘗試將定性與定量的方法結(jié)合,引入指標(biāo)評價等方法,構(gòu)建更加完善的空間沖突評價體系。在此基礎(chǔ)上,從空間用地方式、社會經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護等角度出發(fā)建立相對應(yīng)的調(diào)控方案,并進一步探討怎樣合理地將其更好地應(yīng)用于空間優(yōu)化與模擬的研究中[35],這也是今后的研究中亟需深入挖掘的地方。