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福建省绿色空间时空演变及驱动因素分析

2022-08-08王圳峰王欣珂林赛男刘兴诏

关键词:沿海地区水域林地

王圳峰,刘 燕,王欣珂,林赛男,刘兴诏

(福建农林大学 园林学院,福建 福州 350002)

城市化的含义是多维度的,包括人口增长和土地扩张。在城市化过程中,土地资源毫无节制地消耗、土地利用格局混乱等问题相继出现[1],而土地利用变化给城市生态环境带来巨大的压力[2]。十八大报告提出“五位一体”总体布局,“生态建设”被放在重要位置,我国的生态环境压力表明,城市发展需与资源环境承载能力相匹配,城市开敞绿色空间需要严格保护并进一步拓展,构建以山水林田湖等生态廊道为基础的多功能复合城市绿色空间[3]。关注绿色空间发展符合生态文明的背景,也顺应国家决策需求和发展方向。

“绿色空间”最早由霍华德提出,在学界有2种理解,即狭义绿色空间和广义绿色空间。广义的绿色空间即城市建设用地内外生长着自然植被和人工植被,对城市生态环境有重要作用的生态空间,包括城市绿地、农林地、水域等非城市建设空间[4-5],更符合国土空间规划背景下城乡协同发展要求,包含了城市建设用地内的绿地空间和新版《城市绿地分类标准(CJJ/T 85-2017)》提出的“区域绿地”[6-7]。目前针对绿色空间的研究主要包括:①绿色空间数量和结构研究。绿色空间数量和结构的时空演变大多是基于土地覆盖类型展开的,通常采用地理信息系统和遥感技术,同时结合动态度、信息熵或转移矩阵以及景观指数等指标计算[8-10],且大多以耕地、森林、湿地等单一绿色空间类型作为研究对象,相关研究揭示不同类型绿色空间面积变化情况[11-13]。②绿色空间演变的驱动机制研究。探索绿色空间演变过程的驱动因素是基于土地覆盖类型展开分析其空间结构和数量变化的驱动机制分析,较多研究从社会因素与自然因素方面分析驱动因素,且主要分为定性和定量分析[14-17]。

由耕地、林地、草地和湿地及水域共同构成的绿色空间有利于提升城市生态环境、维护生物多样性和社会经济的可持续发展。福建省生态文明建设早于其他地区,具有良好的生态基础,是中国南方较为重要的生态屏障,保护和扩大绿地、水域、湿地极其重要。在生态文明背景下,城市的可持续发展对福建省绿色空间的发展有更高要求。目前,已有的研究关注于福建省耕地、森林及驱动力分析,对福建省整体绿色空间演变研究的较少,无法掌握整体绿色空间的时空动态变化,不利于区域生态安全格局的构建。在研究尺度方面,目前较多研究聚焦于中小尺度的绿色空间,即大多以单一城市或流域为研究范围[18-20],从宏观尺度分析整体绿色空间演变的较少。绿色空间演变的研究较多地关注于绿色空间数量上的变化,而缺少对其空间位置上的转换分析,研究结果不能有力支撑国土空间规划体系下的主体功能区的空间划定。

2000—2020年,福建省城市建设与经济发展快速,城市化进程加快,有可能导致绿色空间流失,因此需要厘清整体绿色空间的数量与空间分布格局以及转换去向问题,以便更好地协调地区之间绿色空间的可持续发展。鉴于此,本文以福建省绿色空间为研究对象,利用GIS分析福建省2000—2020年绿色空间面积演变特征、转换位置以及不同地区绿色空间演变的差异,并利用PLSR模型识别影响绿色空间变化规律的关键因素,以期为福建省生态文明示范区建设及主体功能区划定提供理论依据和科学参考。

1 数据来源和研究方法

1.1 数据来源

本文研究区域以福建省行政边界为范围(图1)。选取的福建省2000年、2010年、2020年3期30 m分辨率的地表覆盖数据来源于GlobeLand30数据集(GlobeLand30 V2000版、GlobeLand30 V2010版、GlobeLand30 V2020版)[21],该数据采用WGS-84坐标系和UTM投影,可从网站下载(http:∥globallandcover.com/)。在GlobeLand30数据集里的地表覆盖分类中,福建省的地表覆盖类型有8个:草地、林地、耕地、灌木、湿地、水体、人造地表、裸地。根据国土空间规划背景下区域统筹发展以及城乡协同发展的需求,同时结合中国土地资源分类系统的分类体系[22],本研究采用广义的绿色空间概念对福建省地表覆盖类型进行分类。在ARCGIS 10.3软件中将福建省地表覆盖类型重分类为:草地、林地、耕地、湿地及水域、建设用地、裸地6种类型,其中绿色空间为草地、林地、耕地、湿地及水域。

本研究主要从社会经济和自然的角度探讨福建省绿色空间演变的驱动因素。根据数据的可获取性,选取人均GDP、地区生产总值(GDP)、农林牧渔总产值、第一产业产值比例、第二产业产值比例、第三产业产值比例、建成区绿化覆盖面积、绿地面积、建成区面积、常住人口、年平均降水量、年平均气温等12个指标,数据来源于《中国统计年鉴》和《福建统计年鉴》。

1.2 研究方法

1.2.1 动态度计算

本研究利用动态度表示各种绿色空间类型的面积变化速率,计算公式为[23]

式中:K表示研究区在该时间段内单一绿色空间类型的变化速率即动态度;Sia为i类绿色空间在研究时间段起点的面积;Sib为i类绿色空间在研究时间段终点的面积;T为时间间隔年份。

1.2.2 转移矩阵模型

转移矩阵可以细致地描述研究范围内绿色空间变化的数量结构特征和研究时间间隔内各绿色空间的转移变化情况。转移矩阵的数学表达式[23]为

式中:Sij表示转移面积;i表示研究时限内起点的绿色空间类型;j表示研究时限内终点的绿色空间类型;n表示所有绿色空间的类型数量。

1.2.3 偏最小二乘回归模型(PLSR)

PLSR模型具有以下2个优点:①可以同时实现主成分分析、相关分析和线性回归分析;②能够排除自变量或因变量指标之间的多重共线性问题,同时适用于样本容量较小的情况[24]。本研究将2000年、2010年、2020年3个时间点绿色空间面积数据作为因变量,社会经济、自然数据为自变量,利用SIMCA 14.1软件用PLSR模型来验证以上选取的影响因素(自变量)对福建省绿色空间演变(因变量)的解释能力。

PLSR建模的原理核心[24]为:①标准化处理社会经济、自然数据矩阵X和绿色空间面积数据矩阵Y,得到标准化矩阵,分别记为E0和F0;②分别提取E0和F0第一对成分t1和u1,t1和u1分别为E0和F0的线性组合并使之相关性达到最大;③分别求E0和F0在t1上的回归,并得到回归残差矩阵E1和F1;④用残差矩阵E1和F1代替E0和F0并且重复上述步骤;⑥对模型收敛性检查后,确定最终提取的主成分数。

在PLSR模型中,交叉有效性Q2表示模型的预测能力,当Q2>0.097时,表明模型有较强的预测能力。解释能力R2Y的值表示模型的稳健性,当R2Y>0.5时,表明模型有较好的稳健性。VIP表示各个解释变量的相对重要性,当VIP小于0.5时,表明因变量对于绿色空间演变不重要;当VIP在0.5~1中,表明变量对绿色空间演变比较重要;当VIP大于1时,表明变量对绿色空间演变具有较为明显的解释能力,VIP值越大,表明自变量对因变量的解释性越强。

2 结果与分析

2.1 福建省不同时期绿色空间的演变分析

2.1.1 福建省绿色空间面积演变分析

福建省2000年、2010年和2020年地表覆盖类型面积见表1,土地利用见图2,表明福建省的地表覆盖类型总体上呈现以耕地、林地为主,草地、建设用地、湿地及水域、裸地为辅的格局。在2000—2020年研究期内,福建省绿色空间总面积持续降低,从118 825.92 km2(2000年)下降到118 273.70 km2(2010年),再到116 234.95 km2(2020年),林地和耕地一直是福建省的主体绿色空间类型。

图2 福建省2000年、2010年、2020年土地覆盖

表1 各土地利用类型面积

2000—2010年间,耕地和林地面积都下降,减少的面积分别为515.68和147.45 km2,变化动态度分别是-0.21%/a和-0.02%/a(表2)。草地、湿地及水域面积都上升,增加的面积分别是92.36和18.56 km2,变化动态度分别为0.10%/a和0.09%/a。最终整体绿色空间面积减少552.21 km2,变化动态度为-0.05%/a。在2010—2020年间,耕地和林地面积依旧下降,减少的面积分别为693.80和808.00 km2,变化动态度分别为-0.28%/a和-0.10%/a,耕地面积的下降幅度较大。草地面积也开始下降,减少669.20 km2,变化动态度为-0.72%/a,变化幅度是所有绿色空间类型中最大的。湿地及水域面积明显上升,增加了132.25 km2,变化动态度为0.60%/a。最终整体绿色空间面积减少2 038.75 km2,变化动态度为-0.17%/a。

表2 各类用地面积变化动态度

将福建省2000年、2010年和2020年地表覆盖数据进行叠加分析,得到2000—2010年和2010—2020年2个时期的土地利用转移矩阵,以及绿色空间转换空间分布图,并计算出各类绿色空间之间的转换面积,以及绿色空间与非绿色空间之间相互转化的面积。

在2000—2010年间,福建省绿色空间的转换方式主要是耕地、林地与其他用地类型之间的转换(表3),草地和湿地及水域存在少量的面积转换。①耕地:耕地以减少为主,转入耕地的面积为2 207.68 km2,转出为2 722.86 km2,面积净流失515.18 km2(表3);减少的耕地主要流向是林地,其次是建设用地;转入耕地的类型主要也是林地,其次是草地和建设用地。②林地:林地面积也以减少为主,由其他用地转入4 346.01 km2,转出4 493.36 km2。其中,草地流向林地的面积为2 632.83 km2,其次是耕地,流入1 539.36 km2。林地的流向主要也是草地,流出面积为2 934.57 km2。③草地:草地面积上升,增加92.36 km2,主要来源为林地,其次是耕地(358.85 km2)和湿地及水域(33.45 km2)。草地转出量最多的也是林地,其次是耕地和建设用地,转出面积分别为478.40 km2和108.68 km2。④湿地及水域:该类型面积少量增加(18.60 km2)。流入湿地及水域的主要是耕地(145.29 km2),其次是林地(90.81 km2)和草地(36.22 km2)。湿地及水域的流向主要是耕地、林地和建设用地。

表3 2000—2010年地类转移矩阵

从空间分布上来看,不同的绿色空间转换也存在不同(图3)。耕地转出的去向主要分布在福建省沿海地区,转为林地的位置主要位于福建省东北部沿海地区,转为草地和湿地及水域的位置主要分布在福建省南部沿海地区,转为建设用地的位置主要位于福建省中部沿海地区。林地转为草地的空间位置主要位于福建省西南部地区,转为其他用地类型的位置零星分布在东南沿海地区。草地和湿地及水域转出的位置位于中部沿海地区和东北部沿海地区。

“其他用地类型”表示除了当前类型绿色空间以外的其他3类绿色空间和非绿色空间类型

在2010—2020年间,福建省绿色空间的转换方式主要是耕地、林地、草地和建设用地之间的转换(表4)。除此之外,其他用地类型之间也存在少量的转换。①耕地:耕地的面积以减少为主,减少3 844.88 km2,主要流向建设用地(1 641.15 km2),其次是林地(1 479.59 km2);流入耕地的主要是林地(2 187.75 km2),其次是草地(523.40 km2)。②林地:林地面积减少最多,减少807.11 km2,林地流出的面积也最高(5 262.85 km2),流向主要是草地(2 391.38 km2)和耕地(2 187.75 km2)。流入林地的主要是草地(2 803.93 km2)。③草地:草地面积出现下降,转出量高于2000—2010年间的转出量。④湿地及水域:湿地及水域面积少量增加,流向主要是建设用地,转出面积为226.28 km2,流入主要是耕地,转入面积为277.03 km2。

表4 2010—2020年地类转移矩阵

从空间分布上来看(图4),耕地转出的去向主要为建设用地,主要分布在福建省东南沿海地区,零星分布于福建省西部地区和西北部地区。林地转出的位置主要位于西部地区,转出类型为建设用地;林地转为耕地的位置主要分布在福建省南部地区,转为湿地及水域主要位于东北部沿海和中部地区。草地转出的去向主要是林地,转出的位置分布于西南地区。湿地及水域转出的去向为建设用地,主要分布在东南沿海地区。

“其他用地类型”表示除了当前类型绿色空间以外的其他3类绿色空间和非绿色空间类型

2.1.2 福建省绿色空间演变区域差异性分析

分市域计算2000—2010年、2010—2020年2个时段内绿色空间面积的变化(表5)。从绿色空间面积总体变化来看,福建省各市绿色空间面积在2000—2020时段内均呈下降趋势。①耕地:大部分地区的耕地面积在2个时段内均减少,减少量较多的为福州、泉州、漳州;龙岩、三明的耕地面积以增加为主。②林地:大部分地区的林地面积以减少为主,减少较多的为漳州、龙岩、三明;莆田的林地面积则上升。③草地:大部分地区的草地面积变化量较不明显,减少较多的为龙岩、三明;④湿地及水域:大部分地区的湿地及水域面积变化量较稳定,福州、莆田、泉州、厦门的湿地及水域面积均减少,而其余地区的湿地及水域面积以增加为主。

表5 福建省各市2000—2020年绿色空间面积变化

对福建省9个地级市2000—2020年绿色空间面积动态度进行分析(图5)。在2000—2010年和2010—2020年2个时段内,从耕地来看,莆田、泉州、厦门的动态度均小于-0.5%/a,表明这2个地区耕地面积下降速率较大,龙岩则是在2个时段内增加速率较大的地区;从林地来看,大部分地区动态度不超过0.1%/a,表明这些地区的林地面积变化速率较平稳,龙岩、厦门在2000—2010年的动态度和三明、漳州在2010—2020年时段内动态度均小于-0.1%/a;从草地来看,宁德、福州、泉州和漳州的动态度在2个时段内均为负值,宁德和龙岩在2个时段内动态度都小于-0.1%/a,表明这2个地区的草地面积下降速率是最快的。从湿地及水域来看,厦门在2个时段内的动态度均小于-0.5/a,其余地区的变化速率较平缓,三明和龙岩在2010—2020时段内的动态度大于3.0%/a。

图5 福建省各地区2000—2020年绿色空间面积变化动态度

2.2 福建省绿色空间演变的驱动因素分析

本文以选取的10个社会经济指标和2个自然因素指标为自变量,各类型绿色空间面积为因变量,根据PLSR模型,对驱动绿色空间类型演变的主要成分进行提取。以Q2>0.097和R2Y>0.5作为模型主成分的提取终止条件,耕地、林地、草地、湿地及水域面积都在第一主成分达到了模型的终止条件。从耕地、林地、草地、湿地及水域与各影响因子的PLSR结果分析(表6)来看,R2Y分别为1.000、0.934、0.789、0.921,均大于0.5;Q2分别为0.987、0.865、0.644、0.842,均大于0.097,说明回归模型具有较好的稳健性与预测能力。

表6 绿色空间面积与社会经济和自然因素指标的PLSR模型结果

将9个市的各类绿色空间面积与社会经济影响因子和自然因素影响因子进行PLSR模型分析,总计36个模型。从表7可以看出,各市的PLSR模型均在第一主成分达到模型终止条件。根据PLSR模型结果分析,R2Y均大于0.5,Q2均大于0.097,说明回归模型具有较好的稳健性与预测能力。将PLSR模型结果进行空间可视化,得到社会经济因素及自然因素对各地区绿色空间的回归系数空间分布。

表7 各地区绿色空间面积与社会经济和自然因素指标的PLSR模型结果

2.2.1 社会经济因素对绿色空间面积演变的驱动作用分析

从耕地与各影响因子的PLSR结果可以看出(表8):1)对耕地面积有较强影响的因子(VIP大于1)是地区生产总值(GDP)、常住人口、农林牧渔业总产值、绿地面积、人均GDP、建成区绿化覆盖面积、建成区面积、第一产业产值比例,第三产业产值比例、第二产业产值比例对耕地面积演变有一般影响。从各变量的回归系数(RC)可以看出,与耕地面积成正相关的影响因子只有第一产业产值比例,其余因子均成负相关。2)对林地面积有较强影响的因子(VIP大于1)是第三产业产值比例、地区生产总值GDP、常住人口、农林牧渔业总产值、人均GDP,其余因子对耕地面积演变有一般影响。从各变量的回归系数(RC)可以看出,与林地面积成正相关的影响因子只有第二产业产值比例和第一产业产值比例,其余因子均成负相关。3)对草地面积变化有较强影响的因子(VIP大于1)是第三产业产值比例、第二产业产值比例、人均GDP、地区生产总值GDP,其余因子对草地面积演变有一般影响。从各变量的回归系数(RC)可以看出,与草地面积成正相关的影响因子只有第二产业产值比例,其余因子均成负相关。4)对湿地及水域面积有较强影响的因子(VIP大于1)是第三产业产值比例、地区生产总值GDP、农林牧渔业总产值、人均GDP、常住人口,其余因子对湿地及水域面积演变有一般影响。从各变量的回归系数(RC)可以看出,与湿地及水域面积成负相关的影响因子是第二产业产值比例和第一产业产值比例,其余因子均呈正相关。

表8 绿色空间面积PLSR模型的变量投影重要性及回归系数

从各类绿色空间面积与影响因子的PLSR结果可以看出(图6):1)除了莆田之外,地区生产总值GDP和人均GDP对其余8个市的耕地面积变化具有较强影响。第二产业产值对福州、厦门、漳州、龙岩、三明、南平、宁德的耕地面积演变具有较强的影响,而对于莆田、泉州具有一般的影响。绿地面积、常住人口和建成区面积对部分沿海地区(莆田、泉州、厦门)耕地面积变化具有较强影响,而对于内陆地区(龙岩、三明、南平)的影响力较弱。从各变量的回归系数(RC)可以看出(图7),各影响因子中,第一、二产业产值比例对9个地区耕地面积演变成正相关关系。建成区绿化覆盖率、常住人口、建成区面积、绿地面积与大部分沿海地区(福州、莆田、泉州、厦门)的耕地面积变化成负相关关系,而与漳州、龙岩、南平的耕地面积变化成正相关关系。2)除了莆田、厦门之外,地区生产总值GDP和人均GDP对其余7个市的林地面积变化具有较强影响。第一产业产值比例和第二产业产值比例分别对莆田、厦门和福州、泉州、漳州、三明、南平的林地面积变化具有较强的影响;第三产业产值比例和农林牧渔总产值的影响较弱。同样地,建成区绿化覆盖率、常住人口、建成区面积、绿地面积对各地区的林地面积变化具有较弱影响。从各变量的回归系数可以看出(图8),各影响因子中,地区生产总值和人均GDP与厦门和龙岩的林地面积成正相关关系,而与其余地区的林地面积成负相关。产业结构方面的影响因子(第一、二、三产业产值比例、农林牧渔总产值)与大部分地区林地面积成负相关。建成区绿化覆盖率、常住人口、建成区面积、绿地面积与福州、莆田、漳州、三明、南平、宁德的林地面积呈正相关。3)地区生产总值和人均GDP对福州、莆田、厦门、漳州、三明、南平的草地面积变化具有较强的影响。农林牧渔总产值、第二产业产值比例和第三产业产值比例对部分沿海地区(福州、漳州)的草地面积变化具有较强影响,而对于其他地区的影响较弱。常住人口、建成区面积、绿地面积对于漳州、宁德的草地面积变化具有较强影响。从各变量的回归系数可以看出(图9),地区生产总值和人均GDP与部分沿海地区(莆田、泉州、宁德)的草地面积成正相关关系。城市发展方面的影响因子(建成区绿化覆盖率、常住人口、建成区面积、绿地面积)与厦门、龙岩、三明、南平的草地面积成负相关。4)除了福州、泉州以外,地区生产总值和人均GDP对其余7个地区的湿地及水域面积变化具有较强的影响。产业结构方面的影响因子(第二产业产值比例、第三产业产值比例、农林牧渔业总产值)对于泉州、宁德的湿地及水域面积变化具有较强影响,城市建设发展方面的影响因子对于泉州的湿地及水域面积具有较强影响,而对于其余地区具有一般影响。从各变量的回归系数(RC)可以看出(图10),地区生产总值和人均GDP与部分沿海地区(福州、莆田、泉州、厦门)的湿地及水域面积呈负相关,而与内陆地区(龙岩、三明、南平)和部分沿海地区(漳州、宁德)成正相关。产业结构方面的影响因子中,第二产业产值比例对福州、莆田、泉州、厦门的湿地及水域面积成正相关,与其余地区的湿地及水域面积成负相关。城市建设发展方面的影响因子中,建成区绿化覆盖率、常住人口、建成区面积、绿地面积与沿海地区(福州、莆田、漳州、宁德)的湿地及水域面积成正相关,而与内陆地区的湿地及水域面积成负相关。

X1表示地区生产总值GDP;X2表示人均GDP;X3表示第一产业产值比例;X4表示第二产业产值比例;X5表示第三产业产值比例;X6表示农林牧渔业总产值;X7表示建成区绿化覆盖面积;X8表示绿地面积;X9表示常住人口;X10表示建成区面积。

图8 各地区社会经济因素与林地的回归系数空间分布

图9 各地区社会经济因素与草地的回归系数空间分布

图10 各地区社会经济因素与湿地及水域的回归系数空间分布

2.2.2 自然因素对绿色空间面积演变的驱动作用分析

总体上,耕地、林地、草地和湿地及水域面积的自然影响因素有所差异(表9)。根据VIP值,年平均气温对于耕地面积演变的解释能力较为明显;对于草地、林地、湿地及水域面积演变则具有一般解释能力。年降水量对于草地、林地、湿地及水域具有较强的解释能力,而对耕地起到一般影响。从变量的相关系数(RC)来看,与耕地、林地、草地成正相关的是年平均降水量,成负相关的是年平均温度;与湿地及水域成正相关的是年平均温度,成负相关的是年平均降水量。

表9 绿色空间面积PLSR模型的变量投影重要性及回归系数

通过各类绿色空间面积与各影响因子的PLSR结果分析可以看出(图11):1)年平均降水对于部分沿海地区(福州、漳州、宁德)和内陆地区(龙岩、三明、南平)耕地面积变化具有较强影响;年平均气温对于部分沿海地区(莆田、泉州、漳州)和部分内地地区(三明)耕地面积变化具有较强的影响。从各变量的回归系数(RC)可以看出(图12a),年平均降水对于部分沿海地区(福州、厦门、漳州、宁德)和部分内陆地区(南平)的耕地面积成负相关,年平均气温对福州、漳州、南平、宁德的耕地面积成正相关。2)年平均降水和年平均气温对福州、莆田、厦门、龙岩、三明、南平、宁德的林地面积变化具有较强影响。从各变量的回归系数(RC)可以看出(图12b),年平均降水与福州、莆田、泉州、漳州、三明、南平、宁德的林地面积成负相关关系;年平均气温则与厦门、龙岩的林地面积成负相关。3)年平均降水和年平均气温对莆田、泉州、厦门、龙岩、南平、三明、宁德的草地面积变化具有较强影响,而对于福州、漳州的草地面积具有较弱影响。从各变量的回归系数(RC)可以看出(图12c),年平均降水和年平均气温与福州、漳州的草地面积均成负相关。4)年平均降水和年平均气温对内陆地区(龙岩、三明、南平)和部分沿海地区(福州、莆田)的湿地及水域面积变化具有较强影响。从各变量的回归系数(RC)可以看出(图12d),年平均降水与内陆地区(龙岩、三明、南平)的湿地及水域面积成正相关,而年平均气温与内陆地区(龙岩、三明、南平)的湿地及水域面积成负相关。

X11为年平均降水量;X12为年平均温度

图12 各地区自然因素与绿色空间的回归系数空间分布

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1 绿色空间的时空演变

2000—2020年间,福建省整体绿色空间面积持续下降,非绿色空间面积则呈明显上升走向。林地面积虽然下降,但是林地占福建省国土总面积的比例仍保持在60%以上,林地面积的转移动态度依旧保持在较低水平,这主要是政策方面起到重要的保障作用。福建省是中国南方的重点林区,于2002年提出生态省建设战略,于2014年成为首个生态文明先行示范区。为了协调林地保护与利用关系,2014年福建省开始试点实施林地占补平衡政策[25],使得福建省森林覆盖率始终保持全国第一。耕地、林地、草地3类绿色空间分别与建设用地之间的转换在空间上有一定的差异。主要是因为沿海地区地势较低,城市周边以耕地居多,而内陆地区地势较高,以林地、草地为主。因此林地和草地转为建设用地的位置多数位于福建省内陆地区,而耕地转为建设用地的位置则大多分布在沿海地区,这与前人的研究结果基本一致[26]。在市域尺度上,9个地区的各类绿色空间也呈现不同程度的变化,尤其是耕地面积的变化。耕地面积在9个地区均为下降最多的绿色空间,较为明显的是沿海地区(福州、莆田、泉州、厦门),这与黄曦[27]的研究结果基本吻合。福建沿海地区,特别是东南沿海地区城市化进程较快,人口增长与城市扩张占用了大量耕地。

3.1.2 绿色空间演变驱动因素

本文从社会经济、自然因素2方面分析二者对不同尺度的绿色空间演变的影响。省域尺度上,国民经济对于各类绿色空间的影响较大;自然因素对各类绿色空间的影响存在差异。从社会经济因素来看,国民经济对大部分区域的绿色空间面积变化影响较大;产业结构比重对于沿海地区(福州、莆田、泉州、厦门)的影响较大,表明福建省各地区的社会经济发展为了满足城市建设用地需求,侵占更多的绿色空间,尤其是耕地。其中,福建省沿海地区(福州、莆田、泉州、厦门)耕地流失较多,原因在于东南部沿海地区是福建省经济发展较为迅速的地区,经济活动和城市发展导致了耕地的流失。城市发展建设对于部分沿海地区(莆田、泉州)有较强的影响力,表明城市的发展与拓展促进了绿色空间转向建设用地。福建属于丘陵地区,内陆地区海拔较高,而沿海地区的地形较低,受地形和坡度影响,城市开发建设与经济发展受到限制,因此,社会经济因素对于沿海地区绿色空间变化的影响较大。从自然因素来看,年平均降水和年平均气温对于大部分地区绿色空间演变有较强的驱动力。福建省雨水充沛,水文条件较好,对于植被生长具有促进作用。

在PLSR模型结果中,建成区绿化覆盖面积、绿地面积均与耕地、林地、草地成负相关关系。首先,绿地面积、建成区绿化覆盖面积指标指的是在建设用地范围里的绿地,属于狭义绿地。本研究采用广义绿地概念来定义绿色空间,即生长着自然植被和人工植被的城市用地[4,28]:一是建设用地范围内具有绿化功能的土地; 二是除了城市建设用地之外,还具备更多潜在功能的绿地,例如自然文化资源保护、安全防护、游览休憩、生产等[29-30],具体包含城市公园、自然林地、草地、耕地、湿地及水域[31]。其次,研究期内,绿色空间转为建设用地的面积数量呈上升趋势,人口聚集、城市发展使得人们的游憩需求增加,城市公园建设逐渐发展起来,促使建设用地范围内的绿地增加。但总体上各类型绿色空间的面积数量还是减少的。

3.1.3 对国土空间规划的启示

本文从不同尺度分析福建省绿色空间在20 a的演变。在省域尺度上,耕地面积下降最多,且绿色空间与建设用地之间的转换面积最多,尤其是耕地,表明在国土空间现实基础来看,城市扩张和发展对绿色空间的侵占是国土空间利用的核心问题,其所表现出来的矛盾是开发与保护之间的矛盾。在不同区域尺度上,9个地区的各类绿色空间的变化存在较大差异,表明由于适宜区位不同,不同类型绿色空间之间以及绿色空间与非绿色空间之间的转换存在差异。在绿色空间驱动演变因素分析中,经济和人口发展对于部分沿海地区的绿色空间演变有较重要的影响。2012年福建省政府颁布实施《福建省主体功能区规划》(以下简称《规划》),《规划》将福建省国土空间划分为优化开发区域、重点开发区域、限制开发区域和禁止开发区域4类。其中,优化开发区域主要为部分沿海城市中心城区(福州中心城区、厦门中心城区、泉州中心城区)。虽然在进行优化经济结构发展方式和人口,但也避免不了对生态环境的破坏。

2019年,主体功能区规划被纳入国土空间规划体系中,主体功能区规划是针对区域的保护开发问题制定的空间政策和制度。绿色空间作为国土空间的陆域自然资源,满足以主体功能区为基础的开发与保护至关重要。本研究分析了福建省的区域资源本底条件,有助于主体功能区规划进一步协调和完善。在主体功能区划中,其对国土空间的定位较为粗泛,使得有些地区处于开发与保护的模糊区域,导致部分绿色空间转换为建设用地。以开发和保护的强度序列构建主体功能区分类和精益化的政策机制引导,有助于福建省优化以绿色空间为自然本底的国土空间格局,提升其生态环境。

3.1.4 研究不足及展望

本研究基于城乡绿色空间尺度,在宏观上分析福建省绿色空间的演变趋势,从数量和空间上了解绿色空间的变化特征,进而分析福建省不同地区的绿色空间演变及其驱动因素。但绿色空间是一个相互联系相互影响的整体,对其连通性、破碎度等分析并未涉及,将作为下一步研究的方向。同时,本研究受限于福建省国土规模较大,可获取的数据有限,因此在对社会经济及自然因素的选择方面也存在一定局限性。

3.2 结论

本研究以福建省绿色空间为研究对象,基于动态度计算、转移矩阵,对2000年、2010年、2020年3期绿色空间面积变化进行测度,并分析各类绿色空间在不同地区演变的空间差异。选取社会经济、自然因素指标,应用PLSR模型,分析影响福建省绿色空间演变的驱动因素。主要研究结论包括:

1)2000—2020年间,福建省整体绿色空间面积呈下降走向,非绿色空间面积增加。从各类绿色空间面积的转换来看,2010—2020年间,耕地、林地、草地3类绿色空间分别与建设用地之间存在较大面积的转换,转出的位置主要位于福建省沿海地区。

2)从不同区域来看,9个地区的绿色空间面积变化趋势与福建省域总体绿色空间面积的变化趋势基本一致,即绿色空间面积减少,非绿色空间面积增加。各地区绿色空间类型演变存在差异,耕地面积减少的地区分布在沿海地区(宁德、福州、莆田、泉州、厦门);林地面积减少的地区分布在东南沿海地区(泉州、厦门、漳州);草地面积减少的地区分布在东北部沿海地区(宁德、福州)和东南部沿海地区(泉州、漳州);湿地及水域面积减少的地区分布在东南部沿海地区(泉州、厦门)和中部沿海地区(莆田)。

3)从驱动因素分析来看,省域的国民经济、人口增长对各类绿色空间面积变化均有重要的影响(VIP值均大于1),而其他影响因素作用力大小存在一定差异;社会经济因素对于沿海地区绿色空间面积变化具有较重要的影响;自然因素对不同类型的绿色空间面积变化有不同程度的影响,且对不同地区绿色空间面积变化的影响有差异。

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