“三生”功能视角下甘肃省土地利用时空演变及影响因素

Spatial-Temporal evolution of land use and its influencing factors from the perspective of production-living-ecological function in Gansu Province

摘要

目的 探究甘肃省土地利用演变规律和驱动机制。 方法 基于“三生”视角构建土地利用功能综合评价指标体系，对甘肃省86个县域单元2010~2020年间土地利用功能时空分异特征进行综合测度，并利用空间回归模型确定各土地利用功能空间分布驱动因素。 结果 研究期间，甘肃省生产、生活功能持续改善，地域集聚趋势明显，生态功能保持动态稳定。生产和生活功能高值区均呈现围绕各中心城市分布、生态功能高值区沿青藏高原边缘及秦岭西延伸段分布的特征。甘肃省县域“三生”功能耦合协调度整体较高且呈现不断改善趋势。生产与生活功能表现为协同关系，生态与生产、生活功能表现为权衡关系，三对关系在研究时间段均呈现相对稳定态势。城镇化率等因素对生产和生活功能有着显著的正向作用，植被覆盖率对生态功能具有显著正向作用。 结论 本研究结果与区域经济社会发展进程有较强的吻合性，“点带状”分布格局与甘肃省推动的“一核三带”发展格局相契合。

Abstract

Objective In this study，to explore the laws and driving mechanism of land use evolution in Gansu Province. Method Based on the perspective of production-living-ecological function，a comprehensive evaluation index system of land use function was constructed，and the methods of trade-off and synergy analysis were applied to comprehensively measure the temporal and spatial differentiation characteristics of land use function in 86 county units of Gansu province from 2010 to 2020.Meanwhile，the spatial regression model was used to determine the factors affecting the spatial distribution of each land use function. Result The research results show that (1) during the study period，the production and living functions of Gansu province are continuously improved，the trend of regional agglomeration is obvious and the ecological functions remain dynamic and stable.The high values of production and living functions are distributed around the central cities，and the high values of ecological functions are distributed along the edge of the Qinghai-Tibet plateau and the western extension of the Qinlin mountains.(2) In Gansu Province，the coupling coordination degree of " production-living-ecological" function is higher and shows a trend of continuous improvement.The function of production and life shows a synergistic relationship，while the function of ecology，production and life shows a trade-off relationship.The three pairs of relationships show a relatively stable trend in the study period.(3) Social and economic factors such as the ratio of public budget to expenditure and urbanization rate have significant positive effects on the production and living functions，and vegetation coverage has significant positive effects on ecological functions. Conclusion The results are in strong agreement with the regional economic and social development process.The "point-zonal" distribution pattern is consistent with the "one core and three belts" development pattern promoted by Gansu Province.

Graphical abstract

关键词

土地利用 / “三生”功能 / 权衡与协同 / 影响因素 / 甘肃省

Key words

land use / production-living-ecological function / trade-off and synergy / influencing factors / Gansu

Author summay

陈万远，硕士研究生。E-mail：[e-mail]

近几十年来，中国城镇化的快速扩张进程对国土空间的结构和功能产生了深远影响，土地利用面临开发失序、结构失衡和功能退化等问题^［1-2］，由此引发的资源环境冲突也变得越来越严重，成为经济发展、人民生活和生态保护三者协调发展的主要障碍^［3-5］。土地利用功能的不协调不仅会影响到国土空间规划目标的实现，并将对土地利用的可持续性带来严峻挑战^［6］。因此，开展土地利用研究并了解其功能间的相互作用，使各功能协调发展已成为土地科学与可持续发展研究中的重要课题。

土地利用功能研究最早始于农业多功能性研究^［7］。2001年，经合组织（OECD） 以经济学视角在“多功能性：一个分析框架”中提出了较为完整的农业土地多功能概念及其分析框架^［8］。2004年，全球土地计划（GLP）支持的欧盟第六框架计划下的SENSOR项目正式提出了土地多功能利用的概念^［9］，指出土地利用变化引起的功能变化将直接影响到区域的可持续发展，从而形成了土地利用多功能分析的范式。在此基础上，学者们进一步探讨了社会经济需求指标对土地多功能利用的影响^［10］，并将研究拓展至生态系统服务^［11］和景观功能^［12］等研究领域。目前，国内外学者围绕土地利用多功能内涵及理论框架^［13-15］、指标体系^［16］、功能变化监测^［17］、时空分布格局^［18-20］、可持续性影响及功能分区^［6，21］等方面开展众多研究。如Groot采用功能和价值分析综合模型开展土地功能的冲突诊断^［12］；Paracchini等^［9］构建了政策情景集成框架，开展对土地利用多功能影响的事前评估并应用于可持续性发展情景分析；Kangas等^［22］构建了兼容性分析框架开展土地利用功能冲突与协同分析。甄霖等 ^［15］构建了土地利用功能分析的概念框架，并以此界定量化中国土地利用功能时空变化特征；杜国明等 ^［23］采用灰色关联度模型、障碍度模型等方法研究土地利用功能的时空特征及变化趋势；韩博等 ^［6］从可持续性角度解析土地利用，以冲突与适配视角开展土地利用可持续评价。综上所述，土地多功能利用研究不仅成为土地利用变化研究的前沿领域，也成为协调用地矛盾、提高土地利用综合效率、促进区域可持续发展的新途径。但是，当前研究尚存在评价指标体系不够完善、土地利用与土地功能之间的关系研究不够深入、土地利用多功能性研究的影响机理不够清晰等问题^［23-25］。此外，国内土地多功能利用研究多集中于东部地区，对西部地区尤其是西北生态脆弱区的研究在数量和深度方面都明显不足。

不同于东部地区，中国西北内陆地区的城乡发展在发展质量、产业能力、人口集聚以及资源环境支撑能力等方面都比较薄弱，面临着经济发展与生态恶化的双重压力，而这些问题在甘肃省尤为突出。甘肃省既是国家西部生态安全的重要屏障，也是国内大循环的重要支点和国内外双循环的关键连接点。依据《甘肃省国土空间规划（2021-2035年）》，甘肃省确立了“一核三带”国土空间开发的发展格局。为此，必须从甘肃省自身的生态战略地位出发，开展土地利用功能评价并理清影响土地利用演变的驱动因素，以协调资源环境容量与社会经济发展的突出矛盾，促进形成分工合理、优势互补的国土开发格局。因此，本研究从“三生”视角入手，将土地利用功能分为“生产-生活-生态”功能及5个二级子功能，在对甘肃省86个县域的土地利用功能进行综合测度的基础上，利用耦合协调模型及权衡与协同分析方法，阐明其时空演变规律，探究其影响因素，以期为开展国土空间的保护、开发、利用和修复提供理论依据，从而科学开展国土空间保护治理。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

甘肃省地处中国西北干旱半干旱地区，位于黄土高原、青藏高原和内蒙古高原三大高原交汇点，总面积4.26×10⁵ km²，下辖14个市（州），86个县（市、区）。全省分为陇南山地、河西走廊、甘南高原、陇中陇东黄土高原、祁连山地和北山山地六大主要地形区（图1）。截止2020年底，全省常住人口2.5×10⁵人，耕地面积520.94×10⁵ hm²，城镇化率达到53.33%，城乡居民收入分别达到20 335元和10 344元，有58个集中连片贫困县和17个插花型贫困县实现了精准脱贫。2010~2020年期间，甘肃省GDP年均增长8.42%，三产结构从14.5∶46.8∶38.7调整为13.3∶31.6∶55.1。甘肃省虽然土地总面积大，经济社会发展成效明显，但气候干旱，植被覆盖度低，沙漠、戈壁面积大，土壤侵蚀严重，水土不相匹配，土地利用功能矛盾突出^［26］。综上所述，甘肃省作为典型的干旱区代表区域，把其视为土地利用功能时空演变研究的样本区，可以较为清晰的了解西北干旱区土地利用现状。

1.2 数据来源

本文选取2010~2020年甘肃省86个县（市、区）为样本数据。基础数据主要包括：（1）空间数据：土地利用数据来自中国科学院地理科学与资源研究所土地利用/土地覆盖遥感监测数据库（http：//www.resdc.cn），解译精度95.66%，土地利用类型分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地6大类。该数据用于提取86个县（市、区）各土地利用类型的面积；夜间灯光数据取自美国国家海洋和大气管理局公布的 NPP-VIIRS 夜间灯光数据（https：//ngdc.noaa.gov/eog/dmsp/download_radcal.html），数据分辨率为 500 m，基于ArcGIS软件提取各县（市、区）平均值；DEM数据采用ASTER GDEM，取自地理空间数据云平台（http：//www.gscloud.cn/），空间分辨率30 m。该数据用于提取各县（市、区）平均高程及平均坡度。（2）社会经济数据。主要来自《甘肃发展年鉴》（2010~2021年）、《中国县域统计年鉴》（2010~2021年）以及各县区国民经济与社会发展统计公报。（3）矢量数据。研究区行政区界线来自中国科学院资源环境科学与数据中心（https：//www.resdc.cn/）；地形区分类依据《甘肃省主体功能区规划》。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用功能评价指标体系构建

目前，土地利用功能评价指标体系国内外尚未有统一标准，研究仍然处于起始阶段。本研究结合甘肃省社会经济发展、资源禀赋和土地利用情况，在明确“三生”功能内涵以及相互关系的基础上，借鉴已有研究成果^{［24，27-31］}，构建了土地利用功能指标体系（表1）。基于研究区以传统农业经济为主的经济地理特征，将生产功能分为农产品供给功能和经济发展功能^［32］。农产品供给功能通过粮食单产、土地垦殖指数和人均粮食占有量来衡量；经济发展功能通过经济密度、产业结构、财政贡献率和地均固定资产投入来衡量。基于研究区大部分人口生活在乡镇地区、基础设施及社会保障相对滞后的现实，将生活功能分为社会保障功能和基础承载功能。社会保障功能通过人均社会消费品零售总额、万人拥有的卫生机构床位数、农村居民可支配收入和居民人均银行储蓄额来衡量；基础承载功能通过人均建设用地面积、稳定就业人口比例和城镇化水平来衡量。从甘肃省作为生态安全屏障的生态定位出发，本研究将生态功能定义为生态保育功能。参考《生态环境状况评价技术规范》（2015）中防风固沙生态功能保护区和水土保持生态功能区指标，以草地覆盖率、水域面积占比、森林覆盖率和地均生态系统服务价值量^［33］4个正向指标，以及耕地建设用地占比和化肥施用强度2个负向指标来衡量该功能。此外，为消除量纲的影响，运用极差标准化法对各评价指标进行了无量纲化处理，并使用熵权法确定各评价指标权重。

1.3.2 土地利用功能综合测度

本文采用多因素综合评价法对土地利用生产、生活和生态功能进行测度，用以解释各功能的时空分异特征。由于不同类型的土地利用子功能具有不同的度量单位，因此，采用极差标准化法对原始数据进行标准化处理，使数据之间具有可比性。综合评价法测度公式如下：P_i={\displaystyle \sum _{k=\mathrm{1}}^q}{a}_j\times w_j （1）

L_i={\displaystyle \sum _{k=\mathrm{1}}^n}{a}_j\times w_j（2）

E_i={\displaystyle \sum _{k=\mathrm{1}}^m}{a}_j\times w_j（3）

式中：P_i 、L_i 和E_i 分别代表研究单元i的生产、生活和生态功能综合指数（本研究中研究单元为各县域）。q、n和m分别代表各功能内指标的个数，a_j 代表指标j的标准值，W_j 为指标j的权重。权重以熵值法来确定^［35-36］。

1.3.3 耦合协调度模型

本文采用耦合协调度模型（CCDM）定量测度县域生产、生活和生态功能之间的耦合协调关系^［37-38］。该模型用于分析事物的协调发展水平，表达公式如下：

C=\mathrm{n}\times {\left[\frac{U_{\mathrm{1}}{U}_{\mathrm{2}}\cdots U_n}{{\left(U_{\mathrm{1}}+U_{\mathrm{2}}+\cdots U_n\right)}^n}\right]}^{\frac{\mathrm{1}}{n}}（4）

T={\displaystyle \sum _{k=\mathrm{1}}^j}{\beta }_n\times U_n（5）

D=\sqrt[]{C\times T}（6）

公式（4）~（6）中：C为耦合度；U_n 为各指标的评价值，这里代指各功能的综合指数；T为系统的协调指数；β_n 为各评价指标的待定系数，参考相关研究成果^［38］，将生产功能待定系数确定为0.35，生活功能待定系数确定为0.35，生态功能待定系数确定为0.30；D为耦合协调度。

1.3.4 土地利用功能权衡与协同关系测度

本研究基于2010年、2015年和2020年相关数据，测算出“三生”功能综合指数，运用空间自相关分析方法，采用Global Moran’s I指数和Local Moran’s I指数^［39］分别揭示研究区土地利用功能权衡与协同的整体状况和空间聚集状况，进而探索各功能间权衡与协同的空间格局特征。其中，综合指数高的两个功能区显著集聚，则它们之间的相关性被定义为“高高”协同型，而综合指数低的两个功能区之间显著集聚，则其相关性被定义为“低低”协同型；两个显著集聚的土地利用功能区，若其中一个的综合指数高，而另一个的综合指数低，则被认为存在权衡关系，则它们之间的相关性被定义为“高低”或“低高”权衡型^［31］。空间权重为一阶Rook邻接矩阵，以Z值检验结果。计算公式如下：

I_{\mathrm{1}}=\frac{n{\sum }_{i=\mathrm{1}}^n{\sum }_{j=\mathrm{1}}^n{W}_{ij}\times \left(X_i-\overline{X}\right)\left(X_j-\overline{X}\right)}{{\sum }_{i=\mathrm{1}}^n{\sum }_{j=\mathrm{1}}^n{W}_{ij}\times {\sum }_i^n{\left(X_i-\overline{X}\right)}^{\mathrm{2}}}（7）

I_{\mathrm{2}}=\frac{n{\sum }_{i=\mathrm{1}}^n{\sum }_{j=\mathrm{1}}^n{W}_{ij}\times \left(X_i-\overline{X}\right)\left(X_j-\overline{X}\right)}{{\sum }_i^n{\left(X_i-\overline{X}\right)}^{\mathrm{2}}}（8）

式中：I₁和I₂分别为全局空间自相关系数和局部空间自相关系数，n为评价单元的数目，X_i 和X_j 为观测值，\overline{\mathrm{X}}为平均值，W_ij 为研究单元i与j之间的空间连接矩阵。Moran's I值采用z检验进行统计检验。计算公式如下：

Z\left(I\right)=\frac{\mathrm{1}-E\left(I\right)}{\sqrt[]{Var\left(I\right)}}（9）

式中：Z（I）和E（I）分别为Moran's I 的检验值和数学期望，如果Z（I）大于正态分布函数在0.05水平下的临界值1.96，说明研究对象之间存在显著的空间相关性。

双变量Moran′s I 是Moran′s I 的延伸和拓展，由Anselin提出，是空间单元某种变量的观测值与相邻空间单元另一种变量观测值的比较，可揭示两种变量在空间上的相关性^［40］。计算公式如下：

I_i^{KI}=\frac{X_i^K-{\overline{X}}_K}{{\sigma }^K}{\displaystyle \sum _{j=\mathrm{0}}^n}(w_{ij}\frac{X_i^I-\overline{X_I}}{{\sigma }^I})（10）

式中：I_i^{KI}表示研究单元i的双变量局部空间自相关系数；X_i^K表示研究单元i第K项土地利用功能值；X_j^I表示研究单元j第I项土地利用功能指数的观测值；{\overline{X}}_K和\overline{X_I}分别表示第K项和第I项土地利用功能的平均值；{\sigma }^{\mathrm{K}}和{\sigma }^{\mathrm{I}}分别表示第K项和第I项土地利用功能值的方差；W_ij 为研究单元i与j之间的空间连接矩阵。本研究采用双变量Moran′s I，用以量化土地利用功能之间的权衡与协同关系的时空格局。

1.3.5 影响因素分析

本研究在土地利用功能综合测度的基础上，采用线性回归模型对研究区影响土地利用功能空间差异性的因素进行了定量分析。从区位特征出发，借鉴相关文献^{［28，34，41］}，将影响土地利用功能的因素分为两大类，分别为自然区位因素和社会经济因素（表2）。鉴于坡度、高程等个别生态因子多年份变化不明显，本研究以最近研究年份2020年为研究时间节点。

线性回归模型分析以研究单元土地利用功能相关系数值为因变量，以对应研究单元的各类影响因子值为自变量。计算公式如下：

\mathrm{Y}=a_{\mathrm{0}}+a_{\mathrm{1}}{X}_{\mathrm{1}}+a_{\mathrm{2}}{X}_{\mathrm{2}}+,\dots ,+a_n{X}_n+\mathrm{\epsilon }（11）

式中：Y为因变量，X_n 为自变量，a₀ 为常数项，a₁、a₂、…、a_n 为系数，ε 为误差项。为避免自变量存在共线性问题，本研究利用spssau平台，采用线性逐步回归模型进行影响因素分析。

2 结果与分析

2.1 土地利用功能的时空演化特征

2.1.1 土地利用功能时序变化趋势

由图2可知，在研究期间，研究区生产功能综合指数的均值和中位数均持续上升，说明生产功能在持续改善，经济社会得到有效发展；极差也持续上升，说明经济的地域集聚趋势明显，地域差异在持续扩大。生活功能均值与中位数也处于上升状态，但趋势不明显；极差呈现波动上升状态，说明生活功能也存在地域集聚现象。以上变化都反映出研究区城镇化水平在提升，但生活水平的提高不明显。生态功能均值、中位数和极差变化均不明显，其中均值与中位数2010~2015年略有下降，而到2020年有所上升，说明自2014年以后相继启动的祁连山生态环境问题整治和黄河流域生态保护与高质量发展等环保措施得到了有效落实，但也表征出研究区存在着生态脆弱性的问题。

2.1.2 土地利用功能空间演化趋势

根据土地利用功能综合测算得到甘肃省“三生”功能综合指数，并将其划分为低值、较低值、中值、较高值和高值5个等级，选取2010、2015和2020年3个时间点进行空间可视化分析（图3~5）。

在研究时段内，研究区生产功能空间差异明显。从空间尺度看，生产功能集聚特征明显，中到高值区集中分布于河西走廊地区及陇中黄土高原地区的兰州市周边，在其他地级市主城区周边也有零星分布。这种分布与研究区产业格局相对应，表现出了鲜明的“点带状”经济发展格局。从时间尺度看，生产功能的高值区明显具有扩张特征，体现出研究区产业空间格局的优化演变趋势。由图3-C可知，研究期间生产功能总体呈现增长趋势，高增长区集中分布于陇中地区，在河西地区及陇东黄土高原地区也有分布；低增长区主要集中分布于甘南高原和陇南山地，而甘南高原的玛曲县、祁连山地的肃北蒙古族自治县以及天祝藏族自治县等县域生产功能呈现负增长状态，这表明生产功能显著优化区多集中于研究区 “一核三带”核心区。该分布特征与研究区人口密度极不均衡、地形差异性较大、自然资源禀赋条件较差等人文、自然地理因素相叠加有关。

2010~2020年间，生活功能集聚特征较为明显，中到高值区集中分布于河西地区和兰州市周边，零星分布于全省其他地级市主城区周边，这与生产功能分布类似；低值区集中分布在陇南山地、甘南高原和陇东陇中地区。从图4-C可知，研究时段内生活功能普遍呈现为增长趋势，高增长区仍集中分布于河西地区，低增长区广泛分布于全省各地，且在个别县区存在零星的负增长情况。虽然生活功能处于改善趋势，但提升过于缓慢，与生产功能的显著变化比较，生活功能改善相对滞后。生活功能的空间分布与各县区人口密度关系极大，也与社会经济政策密切相关，更受各地自然资源条件的制约，如祁连山地的肃北蒙古族自治县、阿克塞哈萨克族自治县为代表的少数民族县能获得来自国家政策的红利且人口稀少，因此生活功能高于同等条件的县区。

研究期间，研究区生态功能区与生产和生活功能区交错分布，呈现出显著的大集聚、小分散特征。生态功能高值区主要分布于甘南高原和陇南山地地区，总体走势与青藏高原边缘和秦岭西部延伸段走势大体一致；低值区集中分布于河西地区，尤其分布于生态脆弱的荒漠地区。从时间尺度来看，生态功能空间变化最明显的区域是陇中黄土高原地区。从图5-C可知，研究区大部分地区生态功能的变化虽然增长幅度不大但都为正值，局部地区呈现零星负增长状态。生态功能的空间分布与其自然环境现状相一致，也与国家生态环境保护政策相联系。

在以上分析基础上，运用等间距分类法将县域“生产-生活-生态”功能耦合协调类型划分为失调、濒临失调、低级协调型、中级协调型和良好协调型5类（图6），分别代表县域“三生”功能之间协调失衡、协调脆弱、初级协调同步、中级协调同步、良好协调同步的水平。研究期间，部分区域从协调脆弱升级为初级协调同步，反映了这些区域的耦合协调度水平在不断提升。同时，中到良好协调同步的区域则相对稳定，表明研究区 “三生”功能耦合水平在持续改善。从空间分布看，中到良好协调同步区域，多位于河西地区及陇中陇东黄土丘陵一带，这些区域位于研究区“一核三带”核心位置，也体现出了整体产业布局的优化趋势。

2.2 土地利用功能相互权衡与协同态势

本研究获取土地利用功能间局部空间关联LISA图，以深入探究生产、生活和生态功能之间在空间上的权衡与协同关系。总体而言，研究期间研究区生产与生活功能始终呈现协同关系，而生态与生产、生活功能均呈现权衡关系（图7~9）。同时，生产、生活和生态功能两两之间的权衡与协同关系具有时空异质性，并且都表现出比较稳定的地域集聚特征。

由图7可知，生产与生活功能“高高”协同单元主要集中在河西地区部分县市及兰州市区周边，“低低”协同单元集中分布于陇南山地、陇中黄土高原和甘南高原交界的宕昌县、渭源县和临潭县等县域；“低高”权衡单元分布于祁连山地的肃北和阿克塞等县域，这些地区的共同特点是生态极端脆弱；“高低”权衡单元稳定分布于陇中黄土高原地区的安定区、陇西县等部分县域。兰州市生产与生活功能整体高于周边，与周围形成“高高”协同区；河西地区部分县域不仅农业、畜牧业发达，而且有一定的工矿业基础且基础设施完善，所以其周围也能形成“高高”协同区。

由图8可知，生产与生态功能权衡关系表现更为明显，“低高”权衡单元集中分布于甘南高原和陇南山地，“高低”权衡单元集中分布于河西地区。“高高”协同单元稳定分布于兰州周边，表征这些县区生产与生态达成相对平衡关系；“低低”协同单元稳定分布于祁连山地和北山山地的戈壁荒漠地区，这些地区属于传统的生态脆弱区。

由图9可知，生活与生态功能“高低”权衡单元集中分布于河西地区，“低高”权衡单元多出现在甘南高原、陇中及陇南山地部分县域，空间分布与生产和生态功能近似。“高高”集聚单元空间分布比较稳定，集中分布于甘南高原的合作市、迭部县等地区。

2.3 土地利用功能影响因素分析

由表3所示，与生产、生活和生态功能相关的14个影响因素中，分别有4个、4个和3个因素通过了显著性检验。在生产功能方面，产业结构、土地垦殖率和公共预算收支比3个因素具有显著正向作用，平均高程表现出显著负向作用，表明产业政策、土地政策和地理分布对生产功能具有显著影响；产业结构显著性表现在结构升级与产业优化提高了以太阳能、风能等环保产业为主的二、三产业占比，进而大幅度提高了研究区土地利用的整体效能；土地垦殖率显著性表现在国家政策扶持下，大规模耕地整治得以开展，农业生产效率得到极大地提高；公共预算收支显著性表现在国家财政转移支付对于欠发达地区生产功能的改善支撑作用非常明显，如土地整治投入、产业优化投入和居民生活改善投入等；平均高程显著性表现在生产功能的产业分布受地理环境影响非常大。在生活功能方面，城镇化率、居民可支配收入和公共预算收支比3个因素具有显著正向作用，这些因素分别代表了居民生活水平以及公共政策落实质量。其中，城镇化率正向影响最大，说明城镇化率的提高促进了基础设施的完善以及城乡就业机会的增加；居民可支配收入与消费能力正相关，与公共预算收支比对生活功能的显著影响表明研究区与居民收入相关的产业政策和扶贫等财政政策得到了有效落实；平均高程虽然也表现出显著性，但由于高值区多位于阿克塞、肃北及肃南裕固族自治县等少数民族聚居区，这与这些地区人口稀少、生活的政策性补贴多有关。在生态功能方面，平均高程、平均坡度和植被覆盖率均具有显著正向作用，其中植被覆盖率正向影响最大，说明当前所采取的生态移民、退耕还林还草等相关政策对生态功能的改善起到了积极的促进作用；由于研究区是西部重要的生态安全屏障，高值区又多分布于高原丘陵地区，生态比较脆弱，而显著性因素均为自然地理因素，表明减少人为活动对环境的扰动是改善生态功能的关键。

3 讨论

研究结果表明，在时空演化特征方面，研究区在研究期间生产和生活功能得到持续改善，表现出显著的空间集聚趋势，形成了相对集中的“点带状”聚集区，这种分布状态在以兰州市和各地级市为中心的区域中心城市周围表现尤为突出。同时，在区域中心之外，生活功能增长区域在全省分布面也比较广泛，但与生产功能的显著变化比较，生活功能改善相对滞后。在耦合协调方面，研究区县域“三生”功能耦合协调度整体较高，呈现出不断改善趋势，中到良好协调同步区分布大致处于研究区“一核三带”核心区域。结合相关研究^{［38，43］}，这些耦合协调水平较高的区域，土地功能在演变过程中彼此协调一致、相互促进，各功能之间呈现明显的互相驱动关系。同时，耦合协调水平较低的区域则存在着明显的功能短板。综上所述，以上特点反映在国土空间开发中，就要兼顾经济地域分布的“点带状”特征及低增长、欠发达的现实，依托区域中心城市，强化区际联系，增强区域产业配套能力，使之成为人口和产业集中分布、经济集中布局的主体区域。此外，还要正确处理生产、生活低增长区域农业生产和生态保护的关系，依据资源环境承载能力，实行县级政府所在地城镇及重点建制镇的点状开发，引导人口和产业再适度集聚，最终实现全域的联动发展。

研究结果还表明，生态功能保持了动态稳定，但生态功能与生产、生活功能表现出权衡关系，尤其在陇南、甘南和河西地区权衡关系格外显著。这种空间分布特征与以往学者对生态脆弱区研究的结果大致相符^［4，44］，这也与研究区自然环境条件、社会经济发展现状相一致^［45-46］。因此，在制定区域发展政策时，应重视生态功能与生产、生活功能之间的负反馈关系，还应兼顾各土地利用功能所体现出的多样性和复杂性的特点，处理好经济发展中重点开发、适度开发和限制开发的关系。

根据影响因素分析，产业结构、土地垦殖率、公共预算收支比、居民可支配收入和城镇化率这些因素，对土地利用生产和生活功能的空间分布均有显著正向影响。对比过去的研究，当这些城市化的相关因素与经济发展水平的耦合关系处于波动上升中时，会使城市化与经济发展有着较好的协调度^［47］，这种协调必然有利于生产功能的扩张，同时也能促进生活功能的改善^［48］。在生态功能方面，植被覆盖率对生态功能的正向影响最为显著；值得注意的是，社会经济相关因素在生态功能因素分析中并未产生显著性，说明研究区的产业及城镇化发展并未波及到生态脆弱地带，并且仍然处于低水平阶段。基于以上分析，为推动研究区进一步形成主体功能明显、优势互补、高质量发展的国土空间开发保护新格局，一方面，适度增强城镇化发展区开发强度，通过土地政策和金融创新进一步引导土地、投资、技术、人口等要素形成推动城镇化发展的合力；另一方面，探索创新重点生态功能区的纵向和横向补偿机制，通过加强财政转移支付和生态补偿，提升重点生态功能区生态保护功能^［49］。

“三生”功能在空间上是相互竞争和相互促进的关系。甘肃省各地域人文、气候、经济差异很大，既是重要的生态安全屏障，又是深度贫困地区集中连片的欠发达地区。当前，甘肃省正在推动构建“一核三带”区域发展格局，提出了实施强科技、强工业、强省会、强县域的“四强”行动发展战略，这与甘肃省“点带状”的经济和自然地理特征高度契合。结合本文结论和区域现状，研究区要以生态优先为原则，围绕区域中心城市构建现代产业体系，大力实施传统产业转型升级和战略性新兴产业培育工程，推动产业向中高端发展；还要依托县域资源禀赋，突出县域和中心镇的节点纽带作用，着力培育特色优势产业，增强公共服务供给能力；同时，充分重视土地利用功能的空间差异，有效识别省内不同地域土地利用功能差异，通过实行差异化管控策略，避免各功能之间的相互侵蚀和扰动，促进形成人与自然和谐发展的可持续高质量国土空间格局。

在研究中，受限于数据的获取性和方法的局限性，本研究所构建的指标体系和评价方法仍有不足的地方，例如污染相关数据没有纳入评价体系，其他一些指标，如娱乐休闲和水源涵养等功能指标也未能纳入评价指标体系。下一步，将运用诸如高分辨率影像、POI数据等空间数据和更多定量模型提升土地利用功能评价结果的精确性，尝试从多维度、多尺度探究功能之间的交互关系，以期深化土地利用功能研究。今后对土地利用功能的研究还应尽可能地兼顾特定研究的需求，根据社会的发展适当调整功能分类体系及其评价指标。

4 结论

1） 甘肃省“三生”功能呈现出显著的空间分异特征。生产和生活功能得到持续改善，地域集聚趋势明显，生态功能保持了动态稳定。生产和生活功能高值区围绕各中心城市分布，生态功能高值区沿青藏高原边缘及秦岭西延伸段分布，生态功能空间变化最明显的区域是陇中黄土高原地区，这种“点带状”分布格局与甘肃省推动的“一核三带”发展格局相契合。

2） 甘肃省县域“三生”功能耦合协调度整体较高且呈现不断改善趋势。生产与生活功能具有显著协同关系，生态与生产、生活功能具有显著权衡关系，三对关系在研究时间段均呈现相对稳定态势。

3） 产业结构、土地垦殖率和公共预算收支比对生产功能有显著正向作用，其中土地垦殖率和公共预算收支比正向影响最大，平均高程对生产功能表现出负向作用；居民可支配收入、城镇化率和公共预算收支比对生活功能具有正向作用，其中城镇化率的正向影响最大；平均高程、平均坡度和植被覆盖率对生态功能具有显著正向作用，植被覆盖率正向影响最大。

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基金资助

国家自然科学基金项目(41261047)

国家自然科学基金项目(41761043)

甘肃省科技计划项目(20YF3FA042)

西北师范大学青年教师科研能力提升计划团队项目(NWNU-LKQN-17-7)