劉秀霞 董林玥 馬士萌 王素芬

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，北京 100083)

我國(guó)目前處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的階段，日益頻繁的人類活動(dòng)干預(yù)影響了生態(tài)環(huán)境安全與影響資源可持續(xù)發(fā)展，造成土地資源粗放利用和浪費(fèi)現(xiàn)象，國(guó)土空間結(jié)構(gòu)失衡，水土資源空間匹配性差，最終引發(fā)城鄉(xiāng)發(fā)展不協(xié)調(diào)、生態(tài)系統(tǒng)退化等一系列經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)問(wèn)題。為此，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳做出重大部署，深度貫徹生態(tài)文明思想，嚴(yán)格落實(shí)生態(tài)環(huán)境保護(hù)制度、耕地保護(hù)制度和節(jié)約用地制度：將三條控制線作為調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、規(guī)劃產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推進(jìn)城鎮(zhèn)化不可逾越的紅線；建立國(guó)土規(guī)劃體系，將主體功能區(qū)規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃等空間規(guī)劃融合為統(tǒng)一的國(guó)土空間規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)“多規(guī)合一”。國(guó)土空間規(guī)劃體系下“三生空間”要素的科學(xué)規(guī)劃可以加快我國(guó)形成綠色生產(chǎn)方式和生活方式的步伐，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。隨著我國(guó)國(guó)土空間管理方式由“經(jīng)濟(jì)建設(shè)優(yōu)先”向“生產(chǎn)、生活、生態(tài)統(tǒng)籌發(fā)展”轉(zhuǎn)變，有序引導(dǎo)國(guó)土空間資源要素重新配置，構(gòu)建穩(wěn)定、協(xié)調(diào)的國(guó)土空間秩序顯得尤為重要。

“三生”空間是對(duì)生產(chǎn)、生活、生態(tài)3種功能空間的總稱，構(gòu)成了不同空間尺度的主體要素。生產(chǎn)空間是指用于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的場(chǎng)所，主要以農(nóng)業(yè)和非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主導(dǎo)功能的區(qū)域；生活空間是指以提供人類居住、消費(fèi)、休閑和娛樂(lè)等為主導(dǎo)功能的場(chǎng)所，涉及城市居住用地、公共管理與公共服務(wù)用地以及商業(yè)用地；生態(tài)空間是指宏觀狀態(tài)穩(wěn)定的物種生存繁衍所需的環(huán)境空間。這三類空間基本涵蓋了人們物質(zhì)生產(chǎn)和精神生活中的空間活動(dòng)范圍，承載了人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)以及環(huán)境資源。目前，關(guān)于三生空間的研究主要集中在概念內(nèi)涵和框架、分類體系、三生空間的承載力分析以及三生空間適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建方面。對(duì)于三生空間劃分采用的研究方法主要有2 種：一種是構(gòu)建指標(biāo)體系對(duì)研究區(qū)土地“三生”功能和適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而劃分“三生”空間。由于研究視角與評(píng)價(jià)目的存在差異，現(xiàn)階段缺乏相對(duì)統(tǒng)一的三生空間分類標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；另一種則是以土地利用類型為基礎(chǔ)進(jìn)行“三生”空間劃定。何以翔對(duì)土地利用類型進(jìn)行整合和重分類劃定三生空間。夏敏等綜合土地多功能與適宜性進(jìn)行“三生”空間劃定?，F(xiàn)有的“三生”空間劃定甚少考慮“水”這一發(fā)展限制因素，雖然“三生”空間的實(shí)質(zhì)是以土地利用功能為載體，但是水作為生產(chǎn)、生活、生態(tài)空間發(fā)展的重要資源，需要“以水為基，以水定綠”，在三生空間劃分過(guò)程中應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)?shù)氐乃临Y源承載能力。自然資源部印發(fā)的相關(guān)文件中提出“雙評(píng)價(jià)”是國(guó)土空間規(guī)劃編制的前提和基礎(chǔ)，對(duì)于統(tǒng)籌優(yōu)化生態(tài)、城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)等空間布局提供支撐?！半p評(píng)價(jià)”是指資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)和國(guó)土空間開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)，在生態(tài)文明建設(shè)理念的指導(dǎo)下，優(yōu)先對(duì)生態(tài)保護(hù)重要性進(jìn)行評(píng)價(jià)，保證生態(tài)安全。然后基于環(huán)境資源承載力評(píng)價(jià)，進(jìn)行不同功能空間的適宜區(qū)劃定，識(shí)別“生態(tài)保護(hù)—城鎮(zhèn)建設(shè)—農(nóng)業(yè)生產(chǎn)”空間，并且兼顧發(fā)展與保護(hù)的協(xié)調(diào)理念，從而滿足人類對(duì)國(guó)土空間利用的需要，為國(guó)土空間布局提供方向性指導(dǎo)?？茖W(xué)劃分“三生空間”有助于形成生態(tài)、生活、生產(chǎn)空間的合理結(jié)構(gòu)，對(duì)于緩解空間結(jié)構(gòu)性矛盾、優(yōu)化國(guó)土空間開(kāi)發(fā)、制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略、保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

科爾沁地處松嫩草原與內(nèi)蒙古高原的過(guò)渡地帶，橫跨內(nèi)蒙古、遼寧、吉林三省區(qū)， 由于濫墾、濫牧、濫樵導(dǎo)致植被大量破壞, 土地風(fēng)蝕沙化嚴(yán)重, 生態(tài)環(huán)境脆弱, 成為我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)地區(qū)典型的生態(tài)脆弱帶。作為我國(guó)沙漠化發(fā)生發(fā)展的典型區(qū)，區(qū)域生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，制約社會(huì)、農(nóng)業(yè)以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。合理劃定“三生”空間有利于統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)用地、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)用地需求，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。目前，關(guān)于科爾沁地區(qū)“三生”空間劃定的研究較少。因此，為在水土資源承載力的約束下設(shè)立生態(tài)保護(hù)區(qū)，有序推進(jìn)“科爾沁沙地綜合治理”進(jìn)程，合理開(kāi)發(fā)國(guó)土空間，本研究擬以科爾沁全域生態(tài)、生活以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間為研究對(duì)象，運(yùn)用“雙評(píng)價(jià)”方法，從水土資源承載力和開(kāi)發(fā)適宜性2 個(gè)維度，綜合考慮科爾沁地區(qū)的自然地理、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等因素，協(xié)同多目標(biāo)構(gòu)建生態(tài)保護(hù)重要性、生活空間適宜性和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，評(píng)估科爾沁全域的水土資源利用狀況；并劃分生態(tài)保護(hù)重要區(qū)、生活空間適宜區(qū)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間適宜區(qū)，明確科爾沁地區(qū)“三生空間”的劃定范圍，以期實(shí)現(xiàn)“以承載力和適宜性定空間”的目標(biāo)，為該地區(qū)生態(tài)治理以及國(guó)土空間的合理規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

科爾沁地區(qū)位于我國(guó)東北部，地處116°21′～123°43′ E，41°17′～46°41′ N。本研究以赤峰市、通遼市、興安盟、白城市、阜新市作為科爾沁地區(qū)典型研究區(qū)域(圖1)，區(qū)域總面積14.21萬(wàn)km，其中沙地現(xiàn)有面積大約為3.5萬(wàn)km。研究區(qū)內(nèi)地貌復(fù)雜多樣，呈現(xiàn)出西高東低的地形特點(diǎn)，且西部地區(qū)坡度變化較大。在水土資源方面，科爾沁地區(qū)受氣候、地形等因素影響，使得水資源分布不均衡，多年平均降水量在305～485 mm。在用水分配中，大部分用于農(nóng)業(yè)，其中赤峰市、通遼市、興安盟和白城市的農(nóng)業(yè)用水比例均超過(guò)80%，尤其是通遼市和興安盟，分別為87.07%和88.28%。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面，2018年末總?cè)丝跒? 314.61 萬(wàn)人，人口密度平均為78.01人/km，平均城鎮(zhèn)化率為51.38%。五市全年生產(chǎn)總值為4 245.17億元，第一產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)率平均為20.89%，人均GDP為3.74萬(wàn)元/人，且萬(wàn)元GDP耗水量平均為250.02 m/萬(wàn)元。

圖1 科爾沁地區(qū)高程圖(a)、降水圖(b)以及土地利用現(xiàn)狀圖(c)Fig.1 Geographical location map of the Horqin elevation (a), precipitation (b) and land use(c)

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究使用的數(shù)據(jù)涉及了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及農(nóng)業(yè)方面，其中人均水資源量等來(lái)源于2018年水資源公報(bào)；農(nóng)田有效灌溉比率、人口密度、糧食產(chǎn)量、人均耕地面積、人均GDP均來(lái)源于2018年中國(guó)縣域統(tǒng)計(jì)年鑒。使用的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、坡度數(shù)據(jù)、土壤質(zhì)地空間分布數(shù)據(jù)、積溫、降水量數(shù)據(jù)空間分辨率為1 km，均來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥www.resdc.cn)。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估數(shù)據(jù)源于中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值空間分布數(shù)據(jù)集。

2 研究方法

具體研究思路見(jiàn)圖2。可知：首先從水土資源利用系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中選取指標(biāo)，構(gòu)建水土資源承載力的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)研究區(qū)水土資源承載力的現(xiàn)狀。然后，從生態(tài)保護(hù)重要性、生活適宜性、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性3 個(gè)方面選取指標(biāo)構(gòu)建國(guó)土開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，基于生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)得到生態(tài)保護(hù)重要區(qū)，基于生活適宜性和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系得到生活適宜區(qū)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜區(qū)。基于水土資源承載力和適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)合功能適宜性評(píng)價(jià)分別對(duì)生態(tài)保護(hù)重要區(qū)、生活適宜區(qū)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜區(qū)進(jìn)行分類評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上綜合集成，將得到的三類適宜空間進(jìn)行疊加，遵循因地制宜、可實(shí)施性以及科學(xué)性原則劃定最終的三生空間。

圖2 研究框架圖Fig.2 Study framework

2.1 構(gòu)建模糊綜合評(píng)價(jià)法的水土資源承載力評(píng)價(jià)模型

2

.

1

.

1

模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊綜合評(píng)價(jià)法的特點(diǎn)在于評(píng)判過(guò)程中系統(tǒng)性強(qiáng)且結(jié)果清晰，不受被評(píng)價(jià)對(duì)象所處集合的干擾，而且該方法可以評(píng)判多因素綜合影響的結(jié)果，適合信息不完全確定的小樣本系統(tǒng)。故本研究采用該方法對(duì)多個(gè)影響水土資源的因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，通過(guò)計(jì)算模糊隸屬度，最終給出水資源承載力的等級(jí)。模糊綜合評(píng)價(jià)法具體步驟如下：

1)評(píng)價(jià)指標(biāo)集。={

u

,

u

,…,

u

}2)評(píng)價(jià)等級(jí)。={

v

,

v

,…,

v

}式中：

v

為各種評(píng)價(jià)等級(jí)，通常劃分為3～5個(gè)等級(jí)。

3)確定指標(biāo)權(quán)重。結(jié)合主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法，利用熵權(quán)法和層次分析法組合得到一個(gè)綜合權(quán)重，來(lái)保證水土資源承載力評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。組合權(quán)重方法如下：

(1)

式中：

w

為層次分析法的權(quán)重；

v

為熵權(quán)法的權(quán)重。

4)建立模糊評(píng)價(jià)矩陣。

式中：

r

表示因素

u

的評(píng)價(jià)對(duì)等級(jí)

v

的隸屬度。5)計(jì)算模糊綜合評(píng)判為上的模糊子集，而評(píng)判結(jié)果則是上的模糊子集，并且可以表示為={

a

,

a

,…,

a

}和={

b

,

b

,…,

b

}且=·。式中：

a

為

u

對(duì)的隸屬度且0≤

a

≤1；

b

為等級(jí)

v

對(duì)綜合評(píng)定所得模糊子集的隸屬度且0≤

b

≤1。6)量化評(píng)判集。分別設(shè)

w

=0.95，

w

=0.75，

w

=0.50，

w

=0.25，

w

=0.05為5個(gè)等級(jí)的評(píng)分值，對(duì)5個(gè)等級(jí)進(jìn)行0～1的評(píng)分。綜合評(píng)分計(jì)算公式為：

(2)

7)計(jì)算隸屬度。首先在指標(biāo)分級(jí)中，每個(gè)指標(biāo)都被

K

，

K

，

K

，

K

分成了5 個(gè)等級(jí)，

K

屬于

i

和

i

+1的等級(jí)臨界值。為避免實(shí)際指標(biāo)值分級(jí)指標(biāo)數(shù)值的細(xì)微差別而相差一個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，使得隸屬度得以平滑過(guò)渡，設(shè)定當(dāng)實(shí)際指標(biāo)值等于(

k

+

k

+1)

/

2時(shí)，實(shí)際指標(biāo)值對(duì)該等級(jí)的隸屬度為1。其他情況隸屬度計(jì)算方法和計(jì)算式如下:

(3)

(4)

該情況下，

r

2=1-

r

1，

r

4=1-

r

5，其余值為零。若指標(biāo)處于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ評(píng)價(jià)等級(jí)，即

u

的實(shí)際值介于

k

和

k

+1之間(1≤

i

≤3)時(shí)，分2種情況計(jì)算：

(5)

(6)

式中：

r

=1-

r

+1，

r

+2=1-

r

+1，其余為零。負(fù)向指標(biāo)的隸屬度計(jì)算則需要將上述公式中的“<”改為“>”即可。

2

.

1

.

2

水土資源承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

水土資源利用現(xiàn)狀評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)指標(biāo)應(yīng)能夠簡(jiǎn)明、清晰地表示復(fù)雜的水土資源量及其開(kāi)采利用程度、社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益之間紛亂龐雜的關(guān)系，準(zhǔn)確地度量出水土資源與人口、生產(chǎn)、生態(tài)之間的配置關(guān)系。根據(jù)以上指標(biāo)選取原則，本研究從水土資源利用系統(tǒng)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等發(fā)展問(wèn)題的角度，綜合影響水土資源利用的資源因素、生態(tài)因素、制度因素、科技因素及人口因素，選取了14項(xiàng)代表性指標(biāo)，構(gòu)建水土資源評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。綜合以往等級(jí)界定標(biāo)準(zhǔn)的研究文獻(xiàn)，本研究界定了Ⅰ～Ⅴ級(jí)5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

表1 科爾沁水土資源評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及等級(jí)界定標(biāo)準(zhǔn)
Table 1 Evaluation index system and grade definition standard of water and soil resources in Horqin

系統(tǒng)層Systemlayer評(píng)價(jià)指標(biāo)Evaluationindex指標(biāo)類型Indextype單位Unit分級(jí) ClassificationⅠⅡⅢⅣⅤ承載富裕Carryingcapacitysupera-bundant承載有余Carryingcapacityhavespare承載臨界Carryingcapacitycriticality超載Overloaded嚴(yán)重超載Seriouslyoverloaded農(nóng)業(yè)水土資源匹配系數(shù)正m3/hm2>2 5002 500～2 1002 100～1 7001 700～1 300<1 300農(nóng)業(yè)用水定額負(fù)m3/萬(wàn)元<360360～440440～520520～600>600水土資源系統(tǒng)Water andsoil resourceutilizationsystem墾殖率負(fù)%<1616～2424～3232～40>40農(nóng)業(yè)用水比例負(fù)%<1515～3030～4545～60>60農(nóng)田有效灌溉比率正%>7575～6565～5555～45<45林草覆蓋率正%>8080～5858～3636～14<14人口密度負(fù)人/km2<9090～390390～690690～990>990城鎮(zhèn)化水平負(fù)%<5050～6060～7070～80>80社會(huì)系統(tǒng)Socialsystem耕地糧食產(chǎn)出正t/hm2>6.66.6～5.45.4～4.24.2～3.0<3.0人均水資源量正m3/人>2 0002 000～1 5001 500～1 0001 000～500<500人均耕地面積正hm2/人>6060～5050～4040～30<30人均GDP正萬(wàn)元/人>8.08.0～6.56.5～5.05.0～3.5<3.5經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)Economicsystem一產(chǎn)貢獻(xiàn)率正%>1818～1414～1010～6<6萬(wàn)元GDP耗水量負(fù)m3/萬(wàn)元<4040～8080～120120～160>160

2.2 國(guó)土空間適宜性評(píng)價(jià)

本研究結(jié)合科爾沁地區(qū)區(qū)域特點(diǎn)，構(gòu)建研究區(qū)“三生”空間適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。科爾沁地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展類型是以農(nóng)為主，農(nóng)牧并舉，因此本研究中生產(chǎn)空間主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主導(dǎo)，從土壤因素、地形、氣候和土地利用類型四方面選取農(nóng)業(yè)適宜性指標(biāo)并結(jié)合相關(guān)研究設(shè)定參考閾值(表2)。通過(guò)土壤數(shù)據(jù)的預(yù)處理，從物理、化學(xué)、生物等方面綜合評(píng)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性等級(jí)。其中，物理因素主要指影響土壤性質(zhì)的客觀因素，有氣候條件和土壤類型；生物因素目標(biāo)層主要選取土壤有機(jī)質(zhì)含量。生活空間的適宜狀況通過(guò)安全性、便捷舒適性以及環(huán)境友好性來(lái)體現(xiàn)，因此選取坡度、交通、海拔以及土地利用4 項(xiàng)指標(biāo)(表3)。在構(gòu)建生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系過(guò)程中，考慮到研究區(qū)沙地面積大，土地沙化嚴(yán)重，所以生態(tài)空間則考慮生態(tài)敏感性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性兩方面選取指標(biāo)(表4)。其中，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性包含氣候調(diào)節(jié)價(jià)值、土壤保持價(jià)值以及生物多樣性價(jià)值，這些指標(biāo)依據(jù)全國(guó)凈初級(jí)生產(chǎn)力NPP、降水量等數(shù)據(jù)并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)各服務(wù)價(jià)值當(dāng)量因子價(jià)值進(jìn)行調(diào)整計(jì)算得出。各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重利用AHP確定，結(jié)合以往研究文獻(xiàn)和“雙評(píng)價(jià)”指南確定指標(biāo)分級(jí)，采用1、3、5、7等4個(gè)評(píng)分來(lái)表示單元的適宜程度，其中1為適宜性最低，7為適宜性最高。

表2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
Table 2 Evaluation index system for suitability of agricultural production

系統(tǒng)層System layer權(quán)重Weight指標(biāo)層Index layer指標(biāo)分級(jí)Index classification分值Score[35,45)7土壤因素Soil factor0.054土壤質(zhì)地/%[25,35)5[12,25)3<121<20070.079高程/m[200,600)5[600,1 300)3地形Terrain≥1 3001570.113坡度/(°)(5, 15]5(15, 25]3>251≥26 00070.250積溫/10-1 C°[21 000, 26 000)5[16 000, 21 000)3氣象Meteorology<16 0001≥5 10070.145降雨/10-1 mm[4 500, 5 100)5[3 900, 4 500)3<3 9002土地利用Land utilization0.359土地利用耕地5草地、林地3

表3 生活適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
Table 3 Evaluation index system for suitability of living

系統(tǒng)層System layer權(quán)重Weight指標(biāo)層Index layer指標(biāo)分級(jí)Index classification分值Score570.168 9坡度/(°)(5,15]5(15,25]3地形Terrain>251<20070.119 0海拔/m[200, 600)5[600, 1 300)3≥1 3001<5007交通Transportation0.310 9交通/m[500, 1 500)5[1 500, 3 000)3≥3 0001城鄉(xiāng)居民5土地利用Land utilization0.401 2土地利用耕地3林地、草地、水域1

2.3 三生空間劃定原則

研究區(qū)生態(tài)-生活-農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間適宜性的劃定遵循因地制宜原則、可實(shí)施性原則以及科學(xué)性原則。根據(jù)市區(qū)主體功能定位，綜合考慮水土資源承載力，依據(jù)國(guó)土開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，劃定生態(tài)保護(hù)重要區(qū)、生活適宜區(qū)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜區(qū)。

功能適宜性評(píng)價(jià)：基于適宜性指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)合水土資源承載力的空間評(píng)價(jià)結(jié)果，將水土承載力超載的地區(qū)首先確定為生活空間適宜程度“不適宜區(qū)”，這些區(qū)域?qū)⒉蛔鳛樯羁臻g的評(píng)價(jià)區(qū)域；協(xié)調(diào)生態(tài)空間適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果和水土資源承載能力，將水土資源承載力超載區(qū)應(yīng)作為生態(tài)空間適宜區(qū)；依據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間適宜性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將水土資源承載能力超載區(qū)確定為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間適宜程度低級(jí)區(qū)。

生態(tài)空間劃定：重點(diǎn)考慮生態(tài)安全控制區(qū)、水源保護(hù)區(qū)以及自然保護(hù)區(qū)等區(qū)域，將生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)結(jié)果為“極重要”的區(qū)域劃入生態(tài)空間，以保證劃定結(jié)果的科學(xué)性。

生活空間劃定：考慮人們居住場(chǎng)所建設(shè)以及生活活動(dòng)，將城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果為“適宜”和 “一般適宜”的區(qū)域劃定為生活空間，協(xié)調(diào)劃定生活空間和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間劃定：考慮永久基本農(nóng)田，充分考慮自然資源承載能力，守住糧食安全底線，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“適宜區(qū)”和“一般適宜區(qū)”劃定為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間，剩余區(qū)域劃定為生態(tài)空間，以保證劃定的方法和結(jié)果具有可實(shí)施性。

3 結(jié)果與分析

3.1 水土資源承載力研究結(jié)果

根據(jù)上述得到的模糊隸屬矩陣

R

和權(quán)重矩陣

A

，結(jié)合各等級(jí)綜合評(píng)分系數(shù)，得到評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)分值和科爾沁承載力分布，結(jié)果見(jiàn)圖3?？芍獏^(qū)域水土資源承載力評(píng)價(jià)結(jié)果表明，科爾沁地區(qū)不同城市的農(nóng)業(yè)水土資源承載力現(xiàn)狀均處于臨界或超載狀態(tài)。其中：阜新市的綜合評(píng)分最高，為0.461；通遼市評(píng)分次之，為0.416；其次為白城市，評(píng)分為0.401。這3 個(gè)城市的農(nóng)業(yè)水土資源開(kāi)發(fā)利用等級(jí)均為III級(jí)，處于臨界超載狀態(tài)。這3 個(gè)城市的農(nóng)業(yè)用水定額較低，但是農(nóng)田有效灌溉比率、墾殖率、人均水資源量相對(duì)較高，使得水土承載力相對(duì)較好。

表4 生態(tài)保護(hù)重要性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
Table 4 Evaluation index system for importance of ecological protection

系統(tǒng)層System layer權(quán)重Weight指標(biāo)層Index layer指標(biāo)分級(jí)Index classification分值Score強(qiáng)烈70.079 2土壤侵蝕中度5輕度3微度1林地、草地、水域5生態(tài)敏感性Ecological sensitivity0.359 4土壤覆被耕地3城鄉(xiāng)、居民用地、未利用1>2570.250 0地形坡度/(°)(15, 25]5(5, 15]3≤51>30 00070.053 9氣候調(diào)節(jié)價(jià)值/億元(5 000,30 000]5(500,5 000]3(0,500]1>10 0007生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性Importance of ecosystem service0.144 7土壤保持價(jià)值/億元(5 000,10 000]5(500,5 000]3(0,500]1>30 0007(5 000, 30 000]50.112 8生物多樣性價(jià)值/億元(500, 5 000]3(0, 500]1其他1

圖3 科爾沁地區(qū)水土資源承載力評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.3 Evaluation results of water and soil resources carrying capacity in Horqin area

赤峰市和興安盟的水土資源承載力評(píng)分分別為0.386和0.358，開(kāi)發(fā)利用等級(jí)為IV級(jí)，處于超載狀態(tài)。赤峰市經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，人口較為稀疏，農(nóng)業(yè)水資源開(kāi)發(fā)利用率高，單位耕地面積用水量較高，且該市農(nóng)田有效灌溉比率較低，這些因素是造成赤峰市承載能力超載的主要原因。興安盟人口最為稀疏，單位耕地面積用水量較低，但是農(nóng)業(yè)用水比例是研究區(qū)中最高的城市；并且興安盟的一產(chǎn)貢獻(xiàn)率和萬(wàn)元GDP耗水量都比較高，這成為興安盟水土資源承載力超載的重要原因。

3.2 國(guó)土空間開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)

基于構(gòu)建的生態(tài)保護(hù)、生活適宜以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，得到了科爾沁地區(qū)5 個(gè)城市國(guó)土“三生”空間適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，利用自然斷點(diǎn)法，在ArcGIS平臺(tái)上將評(píng)價(jià)結(jié)果按重要性劃分為極重要、重要以及一般重要3 類，按適應(yīng)性劃分為適宜、一般適宜以及不適宜3 類，如圖4所示。從空間分布來(lái)看，生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)主要集中在赤峰市、興安盟和通遼的西北方向，且大部分地區(qū)為林地和草地。生態(tài)保護(hù)重要性一般的地區(qū)主要為白城市和阜新市，因?yàn)樵搩墒械闹脖桓采w率較低，地物類型主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，耕地面積所占比例較大，限制了該地區(qū)的生態(tài)空間屬性。生活適宜區(qū)零星分散在科爾沁地區(qū)，主要集中在白城市和通遼市，其中白城市生活適宜區(qū)所占比例最大，由于該市的交通均較為便利，且在生活適宜性評(píng)價(jià)過(guò)程中道路交通因素的影響較大。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜區(qū)主要集中在科爾沁地區(qū)的西部地區(qū)，其中白城市和阜新市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜區(qū)所占比例較大，主要由于該地區(qū)的耕地面積較大，地形和土壤條件具備農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的條件。

圖4 “三生空間”適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.4 Evaluation results of production-living-ecological space suitability

3.3 國(guó)土“三生空間”劃定

基于生態(tài)保護(hù)、城鎮(zhèn)建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，本研究對(duì)科爾沁進(jìn)行了“三生”空間最終劃定，結(jié)果如圖5所示。研究區(qū)域總面積為142 130.74 km，生態(tài)空間、生活空間和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間所占比例分別為62.60%、2.65%和34.74%，統(tǒng)計(jì)面積分別為88 980.45 km、3 770.28 km和49 380.01 km。相比目前的土地利用情況，基于三生空間劃定的區(qū)域結(jié)構(gòu)，生活空間面積增加了641.99 km，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間面積增加了46 325.38 km。根據(jù)劃定結(jié)果，阜新市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面積所占比例最大，占阜新市總面積的84.26%，而且水土資源承載力的評(píng)分與其余四市相比最高，說(shuō)明阜新市具備農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的條件，適合發(fā)展農(nóng)業(yè)。其次為白城市，但是白城市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間所占比例僅為46.64%，遠(yuǎn)低于阜新市。赤峰市和興安盟的生態(tài)面積占據(jù)了約71.00%，這與赤峰市和興安盟的地理位置和自然條件密切相關(guān)，適宜林草的生長(zhǎng)。生態(tài)保護(hù)重要性一般的地區(qū)主要為白城市和阜新市，且阜新市的生態(tài)面積所占比例最小，僅為11.27%，主要原因是該市植被覆蓋率較低，地物類型主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，耕地面積所占比例較大，且該地區(qū)的水土資源能力評(píng)分最高，適宜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。白城市的生活空間占地面積是該五市中所占比例最高的，為9.95%；赤峰市生活空間占地面積僅為1.37%，是該五市中城鎮(zhèn)占地面積最小的城市，由于該市的水土資源承載力屬于超載區(qū)，建議該市應(yīng)通過(guò)土地復(fù)墾、建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田等措施提高水土資源承載力。

圖中數(shù)值表示生態(tài)、生活和生產(chǎn)空間所占各個(gè)城市面積比例。 The values in the Figureshow the proportions of ecological, living and production space in each city area.圖5 科爾沁地區(qū)“三生”空間劃定結(jié)果Fig.5 Delineation results of “production-living-ecological” in Horqin Region

4 討論與結(jié)論

合理地劃定“三生空間”可以協(xié)調(diào)空間開(kāi)發(fā)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境資源的關(guān)系，緩解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間的矛盾，統(tǒng)籌農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)的用地需求，合理規(guī)劃城鎮(zhèn)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)?！半p評(píng)價(jià)”方法在國(guó)土空間規(guī)劃體系中具有重要的作用，能夠?qū)?guó)土空間資源要素現(xiàn)狀進(jìn)行全面的排查，對(duì)形成可持續(xù)發(fā)展的國(guó)土空間格局具有重要意義。本研究探究基于水土資源承載力和空間適宜性評(píng)價(jià)劃定“三生”空間，牢牢抓緊“水”這一重要限制性因素對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活以及生態(tài)空間的影響，可為科爾沁地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活以及生態(tài)空間的合理配置提供依據(jù)，轉(zhuǎn)變?cè)摰貐^(qū)以農(nóng)牧為主體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，從高強(qiáng)度利用土地轉(zhuǎn)為依托自然資源創(chuàng)造更高效益的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

本研究基于水土資源承載力劃定“三生空間”，以水為基，以水定綠，重點(diǎn)考慮水土資源承載力與生態(tài)、生活與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的匹配性。科爾沁地區(qū)是我國(guó)東部最大的沙漠，在生態(tài)治理方面面臨著巨大的挑戰(zhàn)。然而，生態(tài)治理需要明確農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間，確保生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施的實(shí)施和自然資源的有序開(kāi)發(fā)和利用。本研究綜合考慮科爾沁地區(qū)“三生”空間適宜性和水土資源承載力統(tǒng)籌規(guī)劃該區(qū)域國(guó)土空間格局，為設(shè)立科爾沁地區(qū)生態(tài)功能區(qū)和生態(tài)特區(qū)，有效治理生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。但本研究在水土資源承載力評(píng)價(jià)采用的研究數(shù)據(jù)以統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為主，適宜性評(píng)價(jià)采用的是地理空間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精度需進(jìn)一步提高。同時(shí)本研究確定的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系有待完善，如生活空間適宜性評(píng)價(jià)主要考慮空間的承載功能，缺少生活保障的評(píng)價(jià)指標(biāo)。未來(lái)的研究中進(jìn)一步綜合全面的考慮生活空間的適宜性，為科爾沁地區(qū)的“三生”空間劃定提供更準(zhǔn)確的指導(dǎo)。

本研究以科爾沁地區(qū)為例，利用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)水土資源承載能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)保障、城鎮(zhèn)建設(shè)潛力、生態(tài)屏障約束為導(dǎo)向，從生態(tài)保護(hù)、生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)3 個(gè)方面選取指標(biāo)構(gòu)建了國(guó)土開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。遵循因地制宜原則、可實(shí)施性原則以及科學(xué)性原則，從“雙評(píng)價(jià)”視角確定了該地區(qū)劃定生態(tài)-生活-農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“三生”功能空間。主要結(jié)論如下：

1)生態(tài)保護(hù)極重要區(qū)主要集中在科爾沁的西北地區(qū)的林地和草地，主要分布在赤峰市和興安盟，所占比例約為71.00%。但是赤峰和興安盟地區(qū)的水土資源承載力屬于嚴(yán)重超載區(qū)，建議合理分配水資源，提高農(nóng)業(yè)用水效率，推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等一系列措施，通過(guò)山水林田湖草綜合治理提升水土資源承載能力。

2)生活適宜區(qū)主要集中在白城市，面積占該城市比例為9.95%，與現(xiàn)有土地利用類型相比，生活空間面積增加了641.99 km。該地區(qū)的水資源承載力屬于臨界狀態(tài)，當(dāng)?shù)乜梢酝ㄟ^(guò)提高森林覆蓋率、減少耕地面積和農(nóng)業(yè)用水量實(shí)現(xiàn)當(dāng) 地水土資源的可持續(xù)發(fā)展。

3)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適宜區(qū)主要集中在阜新市，面積占阜新市比例為84.26%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間面積增加了46 325.38 km。該地區(qū)水土資源承載力評(píng)分最高，該地區(qū)具備農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，應(yīng)著力發(fā)展農(nóng)業(yè)，建設(shè)高質(zhì)量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。