礦糧復合區(qū)“三生”空間沖突診斷及演化特征分析
——以大冶市陳貴鎮(zhèn)為例

宋復蓉,曾向陽,陳勇,2,3

(1.武漢科技大學資源與環(huán)境工程學院,武漢 430081;2.國家環(huán)境保護礦冶資源利用與污染控制重點實驗室,武漢 430081;3.冶金礦產(chǎn)資源高效利用與造塊湖北省重點實驗室,武漢 430081)

礦產(chǎn)與糧食復合主產(chǎn)區(qū)(簡稱,礦糧復合區(qū)),是指既屬于糧食主產(chǎn)區(qū),又是礦產(chǎn)資源主產(chǎn)區(qū)的復合區(qū)域[1]。從功能角度看,礦糧復合區(qū)同時承擔礦產(chǎn)和糧食資源生產(chǎn)[2]。該區(qū)域在礦山開采帶來高效益的同時,加重了礦農(nóng)沖突、空間資源的競爭和人地矛盾,進一步擴大了土壤退化、水體污染、耕地數(shù)量和質量下降等問題,導致生活空間擴大、生產(chǎn)空間被蠶食和生態(tài)空間被破壞[3]。黨的二十大報告指出要構建優(yōu)勢互補、高質量發(fā)展的區(qū)域經(jīng)濟布局和國土空間體系。科學精準識別礦糧復合區(qū)“三生”空間沖突程度及范圍,是優(yōu)化國土空間布局,減輕經(jīng)濟發(fā)展和空間資源矛盾的重要手段。

土地利用沖突指有限的土地資源與日益多樣化的人類需求之間的不匹配和不平衡狀態(tài)[4]。20世紀70年代,英國鄉(xiāng)村協(xié)會首提“土地沖突”概念[5],后來,國內(nèi)外學者從不同專業(yè)角度開展研究。在沖突識別方面,Feola等[6]基于38次半結構化的關鍵線人訪談發(fā)現(xiàn),Sogamoso的采礦和環(huán)境保護等驅動因素可能與城市擴張主義相結合,促進土地的占用;在沖突演變方面,王珊珊等[7]構建格網(wǎng)尺度下的空間沖突測度模型,對該地區(qū)多年份的空間沖突時空分異特征進行定量評價。在沖突緩解方面,李爭等[8]以田野調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎,在耦合工程性、生態(tài)性、經(jīng)濟性、社會性的“社會-生態(tài)”情景分析框架下提出土地利用沖突緩解方案。隨著社會、經(jīng)濟和政策的不斷變化,土地利用沖突現(xiàn)象加劇,涌現(xiàn)出建設用地與農(nóng)用地、資源開發(fā)與生態(tài)用地、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)與自然保護區(qū)等之間的競爭沖突,快速城市化造成生物棲息地破壞以及生物多樣性喪失等。并且不同區(qū)域的資源稟賦不同,出現(xiàn)的沖突形式不同,如在礦糧復合區(qū)出現(xiàn)礦山開采與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、礦業(yè)發(fā)展與當?shù)厣鐓^(qū)發(fā)展、生態(tài)保護與資源開采、征地與補償以及礦區(qū)的土地所有權等相關沖突。這表明土地利用沖突在各種情況下不斷發(fā)展出新的含義和多樣化的外部表現(xiàn)形式,對其定義和識別提出了挑戰(zhàn)。

土地利用空間沖突由土地沖突衍生而來,是指不同利益群體之間對空間資源利用方式、數(shù)量等方面的不和諧,以及空間資源利用與環(huán)境方面的矛盾狀態(tài)[9]。空間沖突的升級可造成社會風險,對其準確識別是開展空間優(yōu)化的基礎,是促進空間協(xié)調(diào)發(fā)展的關鍵。如Zou等[10]對東南沿海地區(qū)基于三生視角,構建了潛在土地利用功能沖突的空間識別與強度診斷模型,根據(jù)空間分布、表現(xiàn)和沖突程度采取不同的治理策略;王越等[11]對沈陽經(jīng)濟區(qū)從“三生”功能視角建立土地利用沖突診斷模型并采用小波相干模型來確定研究區(qū)土地利用沖突關鍵影響因素的作用大小和作用方式,為促進東北振興提供參考;Qu等[12]揭示了土地利用的多功能潛在沖突類型、強度和空間格局,其次,運用“剛性約束”和“柔性引導”的規(guī)劃機制,調(diào)解土地利用多功能的潛在沖突。目前,對國土空間研究主要集中于空間分類體系、時空演變、“雙評價”、功能分區(qū)、規(guī)劃方案等方面,對“三生”視角下的空間沖突研究較少,且存在以下問題:(1)研究尺度方面,研究目標區(qū)域多集中在人類活動較高和經(jīng)濟發(fā)達的城市群、都市帶、省級、市級、縣級等宏觀區(qū)域,村鎮(zhèn)作為我國國土空間規(guī)劃和管理體系的重要組成部分,目前,對該微觀區(qū)域的研究較少且國土功能空間沖突診斷缺乏足夠的科學支持。(2)研究角度方面,雖已涉及到海岸帶地區(qū)[13]、干旱區(qū)[14],河谷型城市[15]、濱海地區(qū)[16]、巖溶山區(qū)[17]等特殊區(qū)域,但對具有獨特空間結構的礦糧復合區(qū)在該方面的研究匱乏。(3)研究方法方面,目前空間沖突的測量方法可分為參與式調(diào)查[18]、博弈論分析等[19]定性分析和綜合指標法[20]、PSR 模型等[21]定量分析。從定性描述到定量分析,從單一目標到多目標協(xié)調(diào)發(fā)展,土地利用空間沖突研究范式整體趨于格式化,即“內(nèi)涵理解—識別方法—調(diào)節(jié)規(guī)劃”。

綜上所述,本文基于“三生”空間視角,以礦糧復合區(qū)陳貴鎮(zhèn)為研究對象,擬以空間現(xiàn)狀和轉移矩陣解釋空間格局變化,在保持現(xiàn)有研究范式的基礎上,構建改進的空間沖突測度模型,診斷礦糧復合區(qū)陳貴鎮(zhèn)“三生”空間沖突水平,利用ArcGIS 10.2,Fragstats4.2實現(xiàn)沖突的可視化,納入生命周期法分析空間沖突演化特征,借助Google Earth歷史影像對沖突結果進行對比驗證。以期豐富空間沖突領域方面的研究,為國土空間規(guī)劃提供有價值的理論參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

陳貴鎮(zhèn)隸屬湖北省黃石市大冶市,地理位置介于114°43′—114°49′E,30°03′—35°30′N,地勢西南高、東北低、中洼,呈現(xiàn)北部平原,中部低畈、南部山林的自然景觀。陳貴鎮(zhèn)擁有豐富的農(nóng)業(yè)、礦產(chǎn)和生態(tài)資源,是大冶市的礦冶重鎮(zhèn),素有“荊楚礦業(yè)第一鎮(zhèn)”之稱,2010年,陳貴鎮(zhèn)金屬開采與金屬制品業(yè)總產(chǎn)值達到117.34億元,占工業(yè)總產(chǎn)值比重高達77.97%,在第二產(chǎn)業(yè)體系中居于絕對主導位置,截至2013年,境內(nèi)已探明礦藏10余種,其中鐵礦石儲量就達5 000萬t,主要分布在劉家畈、大廣山、安船、銅山口四大礦區(qū),并擁有6個鐵礦、2個銅礦的采礦權。在湖北省21個“四化同步”示范鄉(xiāng)鎮(zhèn)試點中,是唯一以工礦產(chǎn)業(yè)為絕對主導的小鎮(zhèn)。農(nóng)業(yè)作為陳貴鎮(zhèn)的第一產(chǎn)業(yè),2014年,耕地面積達到4 078.4 hm2,常用耕地2 641.33 hm2,水田2 293.07 hm2,旱地348.26 hm2。2020年,農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值達到25億元,農(nóng)村人均純收入達到27 775元,同年工業(yè)總產(chǎn)值達到326.7億元,年均增長8%,工業(yè)增加值達93.1億元,年均增長7.72%。隨著城鎮(zhèn)化進程的推進,陳貴鎮(zhèn)“三生”空間的短板問題也逐漸顯現(xiàn),礦山環(huán)境、養(yǎng)殖環(huán)境有待管控治理,生態(tài)空間缺乏統(tǒng)籌;村落零散,公服不均,生活空間利用不充分;新型轉型經(jīng)濟和傳統(tǒng)經(jīng)濟關聯(lián)度不高,生產(chǎn)空間發(fā)展不平衡。在礦業(yè)開發(fā)、礦區(qū)復墾、生態(tài)修復、耕地保護等相關政策的推動下,針對于陳貴鎮(zhèn)“三生”空間沖突診斷與演變特征的研究越發(fā)迫切。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

陳貴鎮(zhèn)8月份的區(qū)域植被生長態(tài)勢良好,利于土地類型的解譯。以研究區(qū)1986年、1996年、2008年、2016年、2020年8月23日的5期高精度歷史影像為主要數(shù)據(jù)源(來源于91位圖谷歌歷史影像,分辨率為0.52 m),對區(qū)域影像進行融合、幾何校正、坐標系投影轉換、裁切,按照《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T21010—2017)目視解譯處理,將歷史影像矢量化,匯總得到5 期土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù),經(jīng)檢驗其Kappa系數(shù)均在80%以上,符合研究的精度。最終利用ArcGIS10.2中的面轉柵格工具將矢量數(shù)據(jù)轉換為30 m×30 m 的柵格數(shù)據(jù)。社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于《2021年黃石市統(tǒng)計年鑒》、“十三五”規(guī)劃、《大冶市創(chuàng)建省級生態(tài)文明建設示范市規(guī)劃(2016—2020年)》《黃石市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2016—2020 年)》《湖北省環(huán)境保護“十三五”規(guī)劃》等以及黃石市、大冶市、陳貴鎮(zhèn)政府相關報告。

2 研究方法

2.1 “三生”空間分類

目前,“三生”空間的分類體系尚未形成統(tǒng)一標準。如:雷嫦等[22]依據(jù)土地的單一功能將都勻市土地空間分為生活空間、生產(chǎn)空間、生態(tài)空間;李凱等[23]依據(jù)土地的主導功能和次要功能將濟南都市圈的土地空間分為生態(tài)空間、生態(tài)生產(chǎn)空間、生產(chǎn)生態(tài)空間、生活生產(chǎn)空間;劉繼來等[24]依據(jù)土地功能的強弱水平將生產(chǎn)用地劃分為生產(chǎn)用地、半生產(chǎn)用地、弱生產(chǎn)用地,將生活用地劃分為生活用地、半生活用地、弱生活用地,將生態(tài)用地劃分為生態(tài)用地、半生態(tài)用地、弱生態(tài)用地。為考察礦業(yè)和農(nóng)業(yè)自身及相互的空間沖突,將生產(chǎn)空間劃分為工業(yè)生產(chǎn)空間和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間。在沿用學術界對“三生”空間分類方法的基礎上,結合礦糧復合區(qū)陳貴鎮(zhèn)“三生”空間的特征,基于土地利用主導功能將國土空間劃分為工業(yè)生產(chǎn)空間、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間。具體劃分見表1。

表1 陳貴鎮(zhèn)“三生”空間分類體系Table 1 Classification system of‘production-living-ecological’space in Chengui Town

2.2 空間沖突測度模型

綜合指標法可以反映土地利用的沖突值,如“壓力-狀態(tài)-反應”“可能性-暴露-后果”“來源-受體-效應”和空間沖突測度等模型,其中空間沖突測度模型能更好地表達空間沖突結果所引起的空間類型轉化和景觀環(huán)境變化。考慮到礦糧復合區(qū)在城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村地區(qū)、中心(核心)和外圍(邊緣)地區(qū)、空間類型之間,由于經(jīng)濟地理結構導致的經(jīng)濟社會發(fā)展和創(chuàng)新行為存在較大空間差異性,在探究礦糧復合區(qū)陳貴鎮(zhèn)“三生”空間沖突的過程中加入空間異質性指數(shù),對比原空間沖突指數(shù)模型下的沖突單元分布情況,發(fā)現(xiàn)空間沖突結果更加貼合實際。空間異質性指數(shù)值越大,空間分布不均勻性、敏感性越大。值越小,空間分布不均勻性、敏感性越小。

改進的空間沖突模型如下:

式中:SCCI為空間沖突綜合指數(shù);SCI為空間復雜度指數(shù);SFI為空間脆弱度指數(shù);SSI為空間穩(wěn)定度指數(shù);SHI為空間異質性指數(shù)。

(1)空間復雜度指數(shù)(SCI)。

式中:Pij為斑塊周長;aij為斑塊面積;A為空間單元面積;i,j為第i個空間單元格內(nèi)第j種空間類型;m為研究區(qū)總的空間評價單元數(shù);n為“三生”空間類型總數(shù)。為了測算方便,將其結果線性標準化到0～1。

(2)空間脆弱度指數(shù)(SFI)。

式中:Fi為i類空間類型的脆弱度指數(shù)(工業(yè)生產(chǎn)空間=2,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間=3,生活空間=1,生態(tài)空間=4);n為空間類型總和;ai為空間單元內(nèi)的各類景觀的面積;A為空間單元面積。為了測算方便,將其結果線性標準化到0～1。

(3)空間穩(wěn)定度指數(shù)(SSI)。

式中:PD 為景觀破碎度;PDmax,PDmin分別為它最大值和最小值;n為空間單元斑塊數(shù)量;A為空間單元面積。

(4)空間異質性指數(shù)(SHI)。

式中:PRD 為斑塊豐富密度指數(shù);SHDI為香農(nóng)多樣性指數(shù);SHEI為香農(nóng)均勻度指數(shù)。為了測算方便,將其結果線性標準化到0～1。

使用Fragstats4.2移動格網(wǎng)法求取景觀指數(shù),結合ArcGIS10.2軟件定量診斷礦糧復合區(qū)陳貴鎮(zhèn)5期“三生”空間沖突水平。由于Fragstats4.2軟件計算各類景觀指數(shù)結果依賴于所選取漁網(wǎng)的大小,因此分別選取600 m×600 m,500 m×500 m,400 m×400 m,350 m×350 m,300 m×300 m 大小的漁網(wǎng),比較空間沖突結果在各區(qū)域的差異性,最終選擇350 m×350 m大小的漁網(wǎng)將研究區(qū)劃分為1 012個評價單元,為避免邊界區(qū)域未飽和單元的“三生”空間面積過小,導致沖突測度值與實際情況差異較大,將“三生”空間面積未達到60 000 m2的漁網(wǎng)舍棄,其余按照完整單元面積計算,最終有效漁網(wǎng)個數(shù)為906個。為了方便計算,將沖突結果線性標準化到0～1。根據(jù)土地利用沖突指數(shù)累積頻率曲線分布特征,采用自然間斷點法進行沖突分級(表2)。

表2 研究區(qū)“三生”空間沖突分級Table 2 Classification of‘production-living-ecological’space conflicts in the study area

2.3 生命周期法

陳其慎等[25]在理想狀態(tài)假設條件下提出了礦業(yè)發(fā)展周期模型,認為中國的礦業(yè)發(fā)展經(jīng)歷萌芽、發(fā)展、轉折和衰退4個時期。論文以黃石市24個年份的采礦量數(shù)據(jù)近似驗證陳貴鎮(zhèn)采礦業(yè)的生命周期規(guī)律,結果表明陳貴鎮(zhèn)采礦業(yè)的生命周期特性明顯,并通過查閱資料發(fā)現(xiàn)生命周期的時間節(jié)點與國家相應政策措施的出臺時間有一定關聯(lián)性。陳貴鎮(zhèn)自20世紀80年代采礦以來,礦業(yè)發(fā)展共經(jīng)歷了4 個階段(圖1):第1階段(1986—1996 年)萌芽期。個體戶開采居多,采礦技術落后,礦產(chǎn)資源浪費嚴重;第2 階段(1996—2008年)發(fā)展期。在此期間大力整頓礦業(yè)秩序,運用“陳貴模式”使礦業(yè)秩序由大亂到大治,“企業(yè)由地下向地面轉變”的思路,拉長了礦業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈,有技術有規(guī)模有組織地采礦,大大增加了礦開采量,并實現(xiàn)了經(jīng)濟發(fā)展的三次跨越;第3 階段(2008—2016年)轉折期。2008年,大冶被國務院確定為全國首批資源枯竭型城市;第4階段(2016—2020年)衰退期。從2016 年開始,湖北制定五大行動計劃,實施全省重點礦山地質環(huán)境恢復治理。論文將生命周期方法納入陳貴鎮(zhèn)空間沖突分析,更能清楚反映該區(qū)域空間沖突的變化。

圖1 黃石市歷年采礦量Fig.1 Mining volume in Huangshi City over the years

3 結果與分析

3.1 “三生”空間格局演化特征分析

3.1.1 “三生”空間格局分析 根據(jù)三生用地空間分類體系,得到1986 年、1996 年、2008 年、2016 年、2020年5期陳貴鎮(zhèn)“三生”空間面積匯總表(表3)及空間格局分布圖(圖2)。

圖2 陳貴鎮(zhèn)1986-2020年“三生”空間現(xiàn)狀分布Fig.2 Distribution of‘production-living-ecological’space status in Chengui Town from 1986 to 2020

表3 1986-2020年陳貴鎮(zhèn)“三生”空間面積及占比Table 3 Area and proportion of‘production-living-ecological’space in Chengui Town from 1986 to 2020

工業(yè)生產(chǎn)空間主要以露天礦為代表,空間位置和面積變化不大。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間以陳貴大道為分界線,上部分集中分布在大港兩側,下部分呈帶狀,夾在3大生態(tài)斑塊中間,隨著時間的推移,空間格局呈現(xiàn)破碎化的趨勢。“十三五”規(guī)劃和《大冶市創(chuàng)建省級生態(tài)文明建設示范市規(guī)劃(2016—2020 年)》進一步推進了退耕還林政策的落實,這是導致2020年歐家港村、礦山村、王祠村的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間面積下降較為明顯的主要原因之一。生活空間在陳貴大道、陳貴大港兩側以及礦產(chǎn)資源豐富的銅山口村較為集中,其他斑塊以小聚集的形式分散于陳貴鎮(zhèn),1986—2020年面積變化幅度不大,整體變遷不明顯,但呈現(xiàn)出往空間分布均衡和適宜性較高的地區(qū)轉化的趨勢。生態(tài)空間多數(shù)聚集分布在小雷山村、南山村、天臺村,1996年和2020年的生態(tài)空間相比于上1個時期節(jié)點的面積明顯增加,2008—2016年度過城鎮(zhèn)化協(xié)調(diào)發(fā)展階段進入高質量發(fā)展階段,城鎮(zhèn)化進程的推進速度加快,導致生態(tài)空間呈現(xiàn)減少的趨勢。2016—2020年,《黃石市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2016—2020年)》《湖北省環(huán)境保護“十三五”規(guī)劃》中強調(diào)落實礦山地質環(huán)境保護,在此期間開展了大冶市綠色礦業(yè)發(fā)展示范區(qū)建設工程,礦山地質環(huán)境治理示范工程、礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用工程、礦山復墾工程等,大量生態(tài)環(huán)境保護措施的落地,使得2020年的生態(tài)空間面積較2016年有明顯增長。

3.1.2 “三生”空間動態(tài)轉移特征分析 由分析統(tǒng)計可知(表4),1986—2020年期間,陳貴鎮(zhèn)“三生”空間類型轉換中,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間和生態(tài)空間成為轉出轉入面積最大的兩類空間類型,“耕地—林地”互轉成為最顯著的土地轉換方式,說明在礦糧復合區(qū)“退耕還林”和“占林開耕”的行為同時存在。礦開采帶來高收益的同時,人們對生活空間具有更多的選擇,這也使得生活空間在擴張變遷的過程中,出現(xiàn)侵占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間和生態(tài)空間的現(xiàn)象。此外,轉換面積超過100 hm2的土地轉換方式還有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間轉為生活空間、生態(tài)空間轉為生活空間。

表4 不同時段內(nèi)陳貴鎮(zhèn)“三生”空間的轉移矩陣及變化狀況Table 4 Transfer matrix and change status of‘production-living-ecological’space in Chengui Town in different time periods hm2

3.2 “三生”空間沖突測算

3.2.1 “三生”空間沖突時空演變特征 通過對陳貴鎮(zhèn)1986—2020年的沖突指數(shù)值進行統(tǒng)計(表5)可以發(fā)現(xiàn),陳貴鎮(zhèn)“三生”空間沖突類型以較弱空間沖突和中等空間沖突為主,空間單元數(shù)量占比超過總數(shù)的67%,較強空間沖突占比達總數(shù)的20%左右,強空間等級的空間單元數(shù)最少,占比不超過13%。

表5 1986-2020年陳貴鎮(zhèn)“三生”空間沖突指數(shù)測算結果統(tǒng)計Table 5 Statistics of the calculation results of the‘production-living-ecological’space conflict index in Chengui Town from 1986 to 2020

在對不同沖突等級的空間單元數(shù)量變化分析的基礎上,結合4個階段陳貴鎮(zhèn)“三生”空間沖突等級分布圖(圖3),對不同沖突等級空間單元的空間分布及其變化情況進行分析:

圖3 1986-2020年陳貴鎮(zhèn)“三生”空間沖突分布特征Fig.3 Distribution characteristics of “production-living-ecological” space conflicts in Chengui Town from 1986 to 2020

較弱空間沖突單元占比為32.34%～39.18%,占研究單元的30%左右,和中等空間沖突一起為陳貴鎮(zhèn)“三生”空間的協(xié)調(diào)發(fā)展以及控制空間沖突起到了重要作用。空間單元比重除了在轉折期增加6.84%,在其他階段都有下降。較弱空間沖突區(qū)域主要分布在陳貴鎮(zhèn)南部如南山村、洋塘村,東南部如天臺村、李河村以及中部地區(qū)如小雷山村、陳貴村等。隨著時間的推移,除了植被覆蓋率高、生態(tài)功能強、斑塊的復雜度、脆弱度和破碎度低的區(qū)域,如南山村、雷山風景區(qū)、大泉溝風景區(qū)、天臺山風景區(qū)變化小外,至2020年,上述其他區(qū)域,有些較弱空間沖突單元變?yōu)閺娍臻g沖突單元。

中等空間沖突的區(qū)域自北向南呈帶狀分布在陳貴鎮(zhèn)的東部和西部,空間單元占比最高為38.52%,最低為33.44%。該區(qū)域主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間和生態(tài)空間的過渡帶,并靠近較弱空間沖突的空間單元,空間類型變換頻繁。空間單元占比在萌芽期和衰退期降低,其余兩個階段小幅度的增加。萌芽期時,從中國綠發(fā)會的報道來看,礦業(yè)重金屬對耕地直接和間接的污染深遠,迅速發(fā)展的采礦業(yè)使得大量的農(nóng)用地被侵占,土壤污染耕地質量下降,采礦區(qū)附近的生態(tài)被破壞,加劇了工業(yè)生產(chǎn)空間和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的矛盾。衰退期時,城鎮(zhèn)化高質量發(fā)展期與資源枯竭型城市轉型期同時進行,地類轉型增多,出現(xiàn)新的空間沖突。

較強空間沖突分布在雷山風景區(qū)的東部和西部,空間單元占比在1986—2020年不規(guī)律的增減。這些區(qū)域主要為單一的工業(yè)生產(chǎn)空間、生活空間以及生活空間與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、工業(yè)生產(chǎn)空間三者的過渡地帶及交錯地帶(如江添受村、銅山口村、王祠村),其人類活動較頻繁,在城鎮(zhèn)化進程中,生活空間的向外擴張,削減了空間斑塊的連續(xù)性。空間交錯地帶使得斑塊破碎度增加,斑塊面積加權平均拼塊分形指數(shù)變大,邊界愈加復雜。工業(yè)生產(chǎn)空間由工礦用地構成,由于本身具有的特殊性,與其他空間類型的矛盾較為激烈,從5期的空間沖突測評結果來看,工業(yè)生產(chǎn)空間周圍的沖突水平變化明顯,且空間沖突有緩解的趨勢。

強空間沖突的區(qū)域分布較為零散,空間單元個數(shù)占比不超過13.25%,除了萌芽期增長了8.06%,總體呈現(xiàn)下降趨勢。萌芽期時,陳貴鎮(zhèn)“五小”企業(yè)發(fā)展迅猛,小型采礦場、選礦廠及冶煉企業(yè)等也是造成農(nóng)田污染的重要原因。

從整個生命周期歷程來看,在萌芽初期,“三生”空間沖突分布整體狀態(tài)良好,強空間沖突單元數(shù)量少,各空間沖突等級分布均衡。萌芽末期到發(fā)展初期,采礦業(yè)發(fā)展帶動了鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟的快速增長,但由于采礦活動缺乏合理規(guī)劃和成熟的開采技術,生活空間和工業(yè)生產(chǎn)空間中強空間沖突和較強空間沖突數(shù)量增加,較弱空間沖突數(shù)量減少,沖突等級分布趨向破碎化。在發(fā)展末期轉折初期,部分區(qū)域內(nèi)的強空間沖突轉為較強空間沖突,空間沖突趨于緩和,2014年,“五小”企業(yè)全面關閉,并且實施礦山修復相關工程,減輕了生態(tài)空間的負擔。發(fā)展末期轉折初期,強空間和較強空間沖突單元數(shù)量分別減少24個、43個,較弱空間單元數(shù)量增加的同時,空間聚集性增強。轉折末期到衰退初期,較強空間沖突單元從較弱空間和中等空間中轉出增加了59個,強空間沖突基本保持不變。

3.2.2 “三生”空間沖突分異特征 對1986—2020年4種空間類型分別進行空間沖突水平診斷,統(tǒng)計結果發(fā)現(xiàn),各時相同一空間類型沖突水平存在差異(圖4)。

圖4 1986-2020年陳貴鎮(zhèn)不同空間類型的空間沖突等級變化Fig.4 Changes of spatial conflict levels of different spatial types in Chengui Town from 1986 to 2020

工業(yè)生產(chǎn)空間面積占比僅有0.4%,由于本身的空間異質性較強,空間沖突指數(shù)受空間異質性指數(shù)影響較大,因此,內(nèi)部的空間沖突并不明顯,以中等和較強空間沖突為主,其次為強空間沖突,其更多的是對其他3類空間產(chǎn)生的影響。從20世紀80年代的亂開采、濫開采,到1996年的礦業(yè)秩序整頓以及后期的轉型。在這個階段對礦區(qū)環(huán)境的治理也愈加嚴格,在2008—2020年期間,積極實施“治山工程”,推進第四批國家綠色礦山試點建設,以及礦山開采區(qū)、尾礦庫的環(huán)境治理和環(huán)境監(jiān)管,這是工業(yè)生產(chǎn)空間及周邊空間沖突緩和的重要原因之一。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的沖突等級主要以中等空間沖突為主,其次是較弱空間沖突,兩者占比之和達70%,且中等空間沖突的面積占比保持比較穩(wěn)定。在衰退期,較強和強空間沖突占比有小范圍上升,主要因為在城鄉(xiāng)一體化進程推進的高質量階段,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間轉向生活空間、生態(tài)空間,加劇了空間破碎度,但是總體上城鄉(xiāng)建設對于土地的競爭已經(jīng)趨于平和,這得益于后期陳貴鎮(zhèn)對農(nóng)業(yè)結構進行大力的調(diào)整,依靠科技和相關法律法規(guī)用土地流轉引領農(nóng)業(yè)規(guī)模化經(jīng)營。

生活空間多處于中等空間沖突和較強空間沖突水平,兩者占比之和達60%以上,較弱空間沖突占比不超過10%。除此,生活空間沖突最為明顯,是沖突管控的重點區(qū)域。強空間沖突占比在萌芽期和衰退期變化較大,在衰退期,城鎮(zhèn)化在高質量發(fā)展進程中,土地利用方式的改變,使得空間結構的不穩(wěn)定,空間脆弱性指數(shù)升高。結合陳貴鎮(zhèn)“三生”空間變化情況及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況,2015年開展陳貴鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)規(guī)劃,促進建設用地向中心城鎮(zhèn)發(fā)展,空間聚集性變強,除陳貴村具有明顯聚集的斑塊外,其他區(qū)域出現(xiàn)小團塊零散擴張趨勢,這也是較強空間沖突占比增多的原因之一,需合理的規(guī)劃引導。在1996—2016年政府對土地資源的利用方式更加地優(yōu)化,使得在城市擴張中的土地利用方面越來越成熟,強空間沖突占比得到改善。

生態(tài)空間在整個生命周期中,各沖突等級占比變化均較平緩,較弱空間沖突和中等空間沖突總占比達到80%,較弱空間沖突最高值達到56.09%。強空間沖突除了在1996年占比率接近于10%,其余時期的升降變化率不超過5%,衰退期升高2.87%,說明生態(tài)空間逐步受到人為干擾。例如:在2017—2019年,陳貴鎮(zhèn)完成造林面積達733.33 hm2,并實施“四旁”種樹,溝渠及其道路林網(wǎng)綠化。從村莊著手建設生態(tài)村、生態(tài)園、綠色示范村。風景旅游及生態(tài)保護作為陳貴鎮(zhèn)的一個發(fā)展定位,再加之原生態(tài)的林地不易發(fā)生較大的土地利用變化。因此,陳貴鎮(zhèn)生態(tài)空間整體空間沖突呈向好趨勢。另外從空間轉變的結果來看,生態(tài)空間與其他3類空間的轉變總體處于協(xié)調(diào)的態(tài)勢。

3.3 “三生”空間沖突結果的驗證

隨機選取2組4個相鄰的空間單元,進行陳貴鎮(zhèn)多時項空間沖突與歷史影像實證分析(圖5),驗證點1的空間組成主要為生態(tài)空間、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間以及少量的生活空間。忽略相鄰其他空間單元的影響,退耕還林導致生態(tài)空間面積的增加,農(nóng)村建設用地的集約度提升,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的整體性等的變化將引起空間沖突的改變。驗證點2的空間組成主要為生活空間、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間以及少量的生態(tài)空間,可以發(fā)現(xiàn)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的推進、道路密度的增加、建設用地的擴張、耕地的侵占、生態(tài)空間的消減、空間斑塊分形指數(shù)的變化等會引起空間沖突的改變。

圖5 陳貴鎮(zhèn)時空沖突谷歌歷史影像實證分析Fig.5 Empirical analysis of Google historical images of spatiotemporal spatial conflict in Chengui Town

圖6為基于2020年“三生”空間沖突的評價結果,借助Google Earth歷史影像圖,對各沖突等級隨機選取2個樣點,進行影像對比。驗證結果顯示,對于強空間沖突,影像顯示其建設用地雜亂零散,坑塘水面被道路包圍,地表裸露,植被破壞嚴重,空間結構錯亂,空間利用率低,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間的矛盾較為突出。較強空間沖突比較突出的特點是具有大面積的建設用地或工礦用地,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間和生態(tài)空間具有潛在的侵占性,并且其本身具有較高的敏感性,從而呈現(xiàn)出較強的空間沖突。中等空間沖突單元里的各空間類型分布均衡,協(xié)調(diào)性較高。較弱空間沖突主要是以單一的生產(chǎn)生態(tài)空間和生態(tài)空間,其面積占絕對優(yōu)勢,且與中等空間沖突的空間單元相鄰,其他空間類型對其造成的干擾及外部壓力較小,相對比較穩(wěn)定。

圖6 2020年陳貴鎮(zhèn)“三生”空間沖突谷歌歷史影像實證分析Fig.6 Empirical analysis of Google historical images of the‘production-living-ecological’space conflict in Chengui Town in 2020

4 討論與結論

4.1 討論

隨著中國工業(yè)化和城市化進程的加快,“三生”空間結構變得不平衡,空間沖突加劇,由此催生了一系列導致區(qū)域競爭力下降的社會問題,影響了生態(tài)、生產(chǎn)和人居環(huán)境。尤其在微觀區(qū)域以及生態(tài)敏感區(qū)域中,這種制約更加顯著。考慮到傳統(tǒng)的定性分析無法充分捕捉土地利用空間的變異性,論文從定量的角度出發(fā),將生命周期理論與改進的空間沖突測度模型相結合,用于診斷礦糧復合區(qū)陳貴鎮(zhèn)空間沖突并進行沖突演變特征分析,研究結論可以為緩解空間沖突提供政策參考:(1)5期的空間沖突診斷結果表明,強空間沖突和較強空間沖突等級的區(qū)域相鄰。這些區(qū)域,要避免生活空間的肆意擴建,適度提高農(nóng)村建設用地的集約度,鼓勵分散的居民點向適宜性好、空間沖突較弱的區(qū)域集中,減少生態(tài)空間和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間破碎度。(2)在各空間的臨界區(qū),要嚴守“三區(qū)”“三線”。例如:生活空間與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間的臨界區(qū),可作為農(nóng)田保護的主體區(qū),改造低產(chǎn)量的耕地,提高耕地的機械化水平。(3)繼續(xù)落實礦區(qū)的環(huán)境保護措施,減少礦產(chǎn)開采對空間資源的破壞。近年來,開啟礦山生態(tài)修復專項治理行動,雖然取得了重大突破,但從“黃石市省環(huán)保督察組交辦舉報件辦理情況公示”和“中央生態(tài)環(huán)境保護督查交辦信訪件和邊督邊改情況公示”中采礦造成的環(huán)境問題仍然存在。(4)從整體性和全域性出發(fā)治理生態(tài)空間。目前對生態(tài)空間的規(guī)劃治理重點偏向于單個村莊層面,建議在積極推進鎮(zhèn)區(qū)綠化建設,落實鎮(zhèn)村組三級林長制全覆蓋的基礎上,對生態(tài)空間采取嚴格的生態(tài)保護措施,嚴格實施“一核、兩帶、三廊”的綠地布局,最大程度地發(fā)揮生態(tài)屏障功能。(5)建立監(jiān)測預警和補償機制。在提出的“三區(qū)”“三線”的基礎上,不斷完善相關法律法規(guī)、嚴格落實有關規(guī)定和標準,注重生態(tài)環(huán)境保護宣傳教育。

空間沖突診斷結果表明礦糧復合區(qū)空間沖突特征明顯。一方面,論文驗證了礦糧復合區(qū)土地生態(tài)安全矛盾突出,礦糧復合區(qū)土地利用沖突強度是由空間性、系統(tǒng)性、全局性因素所引發(fā),另一方面,論文針對礦糧復合區(qū)空間沖突這一研究對象,從診斷方法上進行了探討:(1)論文在空間沖突等級劃分方法與等間距法相比較,考慮了數(shù)據(jù)的分布頻率,借鑒倒U 模型進行分類,使得空間等級的分布更加聚集,符合各沖突等級的特征。(2)分級類型與梅思雨等[26]的結果相比較,去掉了弱空間沖突,從較弱空間沖突開始分級,從研究結果看,這一分級類型適用于微觀區(qū)域,避免放大數(shù)據(jù)的主觀性。等級劃分影響空間沖突分布,現(xiàn)有的分類方法多樣,其他分類方法對空間沖突診斷的影響方式與作用結果,有待進一步的深入研究。(3)將生命周期法應用于空間沖突的演變特征研究。與王志煒等[27]的研究對比,通過生命周期法確定的研究時間段與傳統(tǒng)相隔5 a,10 a等間距的時間段,前者能更清楚地反映采礦引起的空間沖突格局變化,以及在不同時期政府發(fā)布的相關政策對空間沖突的調(diào)整結果。但受生命周期階段的約束,后期對該地區(qū)空間沖突預測的相關研究在時間點的選取上將會受到限制。(4)在沖突演變的原因分析上,論文研究側重于已出臺政策的影響。根據(jù)李爭等[28]的研究,礦糧復合區(qū)空間沖突強度升級的內(nèi)在原因在于生態(tài)補償實際落地的缺位,對其緩解應在“社會-生態(tài)”這個復雜的系統(tǒng)框架下制定方案。后續(xù)的研究可綜合社會沖突、經(jīng)濟沖突分析,以政策優(yōu)化為目標,探討不同政策組合對礦糧復合區(qū)空間沖突的影響結果,研究結論對國土空間規(guī)劃的編制更具指導性。

4.2 結論

(1)1986—2020 年,陳貴鎮(zhèn)“三生”空間以生態(tài)空間為主,其次是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間,是轉入和轉出面積最大的兩類空間類型,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間具有破碎化的發(fā)展趨勢,生態(tài)空間的面積在綠色發(fā)展理念下提升相對明顯。表明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間和生態(tài)空間具有明顯的權衡關系,增加生態(tài)空間面積,提高區(qū)域生態(tài)空間的服務功能,是實現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用的關鍵。因此,可加強基本農(nóng)田的建設,保證全鎮(zhèn)糧食安全的同時嚴守生態(tài)紅線,增強空間的穩(wěn)定性。礦開采帶來高收益的同時,人們對生活空間具有更多的選擇,呈現(xiàn)出往空間分布均衡和適宜性較高的地區(qū)轉化的趨勢,要合理控制和規(guī)劃鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展和土地集約利用邊界。工業(yè)生產(chǎn)空間的面積變化不大,但對周邊空間類型影響明顯,可限制造成環(huán)境污染的工業(yè)項目開發(fā)。

(2)1986—2020 年,綜合各沖突等級的空間單元占比可以看出,在衰退期,較弱、中等和強空間沖突占比減少,較強空間沖突占比增加,陳貴鎮(zhèn)“三生”空間沖突整體有上升的趨勢。從空間沖突分布特征可以看出,強空間沖突和較強空間沖突等級主要分布在生活和工業(yè)生產(chǎn)空間,并隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展,空間的復雜性和破碎度增加。城鄉(xiāng)空間沖突的差異大,應避免城鎮(zhèn)建設用地的無序擴張,加強基礎設施建設的同時要兼顧生態(tài)效益。

(3)1986—2020 年,各個空間類型在沖突級別上呈現(xiàn)很大的差異,強空間沖突占比大小排序為:生活空間＞工業(yè)生產(chǎn)空間＞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間＞生態(tài)空間,中等空間沖突占比排序為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間＞工業(yè)生產(chǎn)空間＞生活空間＞生態(tài)空間,以城鄉(xiāng)用地為主的生活空間依舊為強沖突級別單元數(shù)量最高的空間類型,“三生”空間的沖突等級除了生活空間均集中在中等空間沖突和較弱空間沖突等級上。

(4)對陳貴鎮(zhèn)多時相空間沖突和歷史影像實證進行分析,結果表明工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的推進、道路密度的增加、建設用地的擴張、耕地的侵占、生態(tài)空間的消減、空間分形指數(shù)的變化等都將會引起空間沖突的改變。通過Google Earth歷史影像與沖突結果對比驗證,發(fā)現(xiàn)對于強空間沖突,影像顯示其建設用地雜亂零散,坑塘水面被道路包圍,地表裸露,植被破壞嚴重,空間結構錯亂,空間利用率低,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間的矛盾較為突出。同時對陳貴鎮(zhèn)而言,空間分布、表現(xiàn)和沖突程度決定了應采用不同的治理策略,如邊際耕地轉為林、增減平衡、生態(tài)下沉、產(chǎn)業(yè)配套、發(fā)展高效現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等。因此,在陳貴鎮(zhèn)未來的轉型發(fā)展規(guī)劃中,應重點關注農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)保護,做好旅游產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和土地規(guī)劃間的協(xié)調(diào)工作,建設綠色示范村的同時,積極引進“新農(nóng)項目”,在大力發(fā)展工業(yè)的同時,保持對環(huán)境的治理和監(jiān)管。