2026, Vol. 47
2. 祁连山中部亚高山生态系统野外科学观测研究站，张掖 734000;
3. 青海师范大学地理科学学院，西宁 810008
2. Observation Station of Subalpine Ecology Systems in the Middle Qilian Mountains, Zhangye 734000, China;
3. School of Geography Science, Qinghai Normal University, Xining 810008, China
生境质量是指在一定空间范围内，生态系统可为生物群体提供生存繁衍所需的能量水平[1]，是地理科学与环境科学等相关领域研究的核心内容，与区域土地利用结构的空间分布密切相关[2]. 三生空间（即生产空间、生活空间和生态空间）是国土空间规划中具有空间功能属性定位的核心类型[3]，是承载生态文明建设的功能单元，是实现人与自然和谐共生的“顶层设计”[4]，而土地利用类型则是三生空间的具体落地形式[5]. 不科学、不规划的土地利用必然会造成用地结构破坏，加剧水土流失和土地碎斑化等功能性衰退局面的产生[6]，进而影响区域整体生态状况.
国内外学者对于生境质量的研究主要分为野外调查[7]和模型评估[8]两类. 野外调查是比较传统的工作手段，数据采集质量好、精度高，但在大尺度研究上需要消耗更多的人力物力财力. 模型评估方面较常见的有InVEST模型[9]、生境适宜性指数HSI模型[10]、最大熵MAXENT模型[11]及生态位模型[12]等. 其中，InVEST模型兼具综合性、多尺度适用性，便于可视化且数据需求简洁，运行机制流畅等优势，在区域尺度上更适合整体生境质量评价，特别是在地类转移频繁和人类干扰剧烈的区域[13，14]. 土地利用模拟预测模型的发展从初期的统计模型发展为空间显性模型和多模型耦合，如Markov模型、元胞自动机CA模型、CLUE-S模型、FLUS模型以及PLUS模型等，各具优势. FLUS模型则是通过整合人工神经网络ANN与自适应惯性机制，在处理非线性驱动机制和降低模拟噪声方面占优，可有效提升模拟精度，在行政区划[15]、自然保护区[16]、重要经济区[17]以及流域[18]等不同尺度的相关研究中得到应用. 以往工作更多集中于历史时期上游、中游或者下游某个子流域尺度土地利用和生态系统服务方面的研究[19，20]，且研究方向多集中在土地利用类型这个实际载体，研究时段多关注历史时期，而针对黑河流域三生空间生境质量模拟预测研究相对较少，以动态视角来研究生产、生活和生态空间的功能属性、探索未来情景下的研究区域生态状况相对匮乏. 因此，在长时间序列方面进行生境质量的模拟预测具可操作性.
目前，针对黑河流域的相关研究成果丰硕，主要包括生境质量评估[21]、碳储量模拟预测[22]、生态格局构建[23]、生态风险评估[24]、气候变化背景下水文水资源特征与“三生空间”转换[25，26]以及国土空间生态修复识别[27]等多个方面，研究成果强有力地支撑了黑河流域的可持续发展，但未来情景下的生境质量演变预测还需进一步研究，将对气候变化与人类活动双重影响下的黑河流域生态响应具有指导意义. 本文利用FLUS-InVEST模型，通过耦合自然地理和社会经济等11个驱动要素，基于“三生空间”视角来探究1990~2023年历史背景下的生境质量状况，并设置生产优先、生活优先以及生态优先发展等3种未来情景模式，分析2035年黑河流域“三生空间”与生境质量时空演变规律，旨在为黑河流域的生态治理、国土规划和可持续发展提供基础数据支撑.
1 研究区概况与数据来源 1.1 研究区概况黑河流域为我国第二大内陆河流域，行政区划横跨青海、甘肃及内蒙古三省区，地理位置介于98°~101°30′E、38°~42°N之间，流域面积约14.29万km2[22]（图 1）. 因深居内陆，中下游一带气候干燥，降水稀少，蒸发强烈，昼夜温差大. 自上游而下，呈现出不同的生态系统景观类型，上游是重要的水源涵养区，山地垂直地带特征明显，分布有寒漠、草甸及森林等垂直带植被型；中游人口密集，经济相对发达，是重要的农业灌溉区，农业用水需求高；下游则是以戈壁、荒漠和沙漠等未利用地为主，额济纳旗绿洲区是重要的防风固沙生态屏障区，生长有胡杨、柽柳、骆驼刺和芦苇等耐旱植被. 近年来，受中游农业用水量增加的制约，下游居延海湿地的生态需水面临极大的风险挑战.
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图 1 研究区概况 Fig. 1 Overview of the study area |
本文的土地利用数据来源于资源环境科学数据平台，CNLUCC数据分类主要是基于Landsat遥感影像，通过人工目视解译得到，其总体分类精度在89%以上，具有较高的分类精度. 该数据集采用二级分类系统，涵盖6个一级地类和25个二级地类，空间分辨率为30 m. 结合研究区实际并参考相关研究论文[25，28]，对区域“三生空间”的地类划分进行界定（表 1）；DEM数据来自地理空间数据云平台的ASTER GDEM，空间分辨率为30 m，坡向和坡度通过GIS工具计算获取；年均气温、年平均降雨量、植被覆盖度来源于地球资源数据云平台（http://www.gis5g.com/），空间分辨率为1 000 m；河流水系矢量数据来自黑河计划数据管理中心发布的黑河流域河流分布数据集[29]，时间为2009年；道路矢量数据来自OpenStreetMapp（https://www.openstr eetmap.org）；政府驻地矢量数据来自全国地理信息资源目录服务系统的1∶100万全国基础地理数据库；人口密度数据来自Landscan数据集（https://landscan.ornl.gov/），空间分辨率为1 000 m.
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表 1 黑河流域“三生空间”土地利用分类体系 Table 1 Classification system of land use for Production Living Ecological Spaces in the Heihe River Basin |
因模型运行需求，所有数据均需栅格化处理，距河流、距道路、距铁路以及距政府驻地的欧氏距离均由ArcGIS Pro3.0的欧氏距离工具处理得到. 行列号为14 250×18 361，空间分辨率30 m×30 m，投影坐标系统一设置为WGS_1984_UTM_46N. 驱动因子见表 2.
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表 2 主要数据类型及来源说明 Table 2 Explanation of main data types and sources |
2 材料与方法 2.1 FLUS模型
FLUS模型常用于自然条件与人为影响下的土地利用类型变化及未来情景下的地类模拟预测，在多种尺度下均有较好的模拟预测能力[30]. 该模型基于一期土地利用数据和多源驱动因子，采用神经网络算法提取到每种类型的适应性发展概率. 而后基于轮盘赌选择的自适应惯性竞争机制，通过调整邻域因子、惯性系数以及转换成本等，得到每个地类总转移概率[30]，并结合Markov模型预测获取研究时段的土地利用类型需求数量. 通过设置类型预测需求总数、转换原则和领域权重，将FLUS与Markov模型融合，进行黑河流域三生空间的模拟预测，保证其模拟精度满足要求. 结合其他学者研究和试验对比分析，本文中FLUS模型采取随机采样法，采样参数为20，隐藏层数默认12层. 模拟参数保持默认：最大迭代次数300，领域为3×3，线程数结合计算机性能设置为8，提高运行速度.
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式中，
领域权重是一种表征三生空间类型转移或扩张能力强弱的指标[31]，取值为0~1，值越接近1，表示该类型发生转移的概率越高，将优先分配进行类型间的转移. 参考其他学者在领域权重设置的方法[13，17]，本文结合2010~2020年三生空间转移矩阵，通过两期数据面积变化差值确定领域权重值. 在符合模拟精度前提下，未来情景的领域权重依据初期（2020年）与末期（2035年）三生空间面积变化来设置（表 3）. 领域权重的计算公式如下[22]：
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表 3 2010~2020年黑河流域三生空间领域权重 Table 3 Weight of the Production Living Ecological Spaces domain in the Heihe River Basin from 2010 to 2020 |
式中，Pi为i类三生空间的领域权重；Si为i类三生空间的面积；Smax、Smin分别为i类三生空间面积的最大值与最小值.
2.1.2 模型精度验证本文通过Kappa系数来检验模拟预测的准确性. Kappa系数基本原理是通过混淆矩阵来判断预测结果中类型正确的数量与实际结果中正确分类数量的比值，比值越高，分类精度越高，其模拟结果越准确. 当Kappa系数高于0.70时，说明模型精度较好[30]. 首先基于2010年三生空间数据和11个驱动因子模拟预测2020年三生空间类型分布，而后将模拟结果与2020年实际三生空间进行比较，判读模型预测精度（图 2）. 经对比，Kappa系数为0.83，总体精度达0.92，符合精度要求，可进行研究区2035年多情景三生空间模拟预测.
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图 2 黑河流域2020年三生空间预测分布与实际分布空间对比 Fig. 2 Spatial comparison between the predicted distribution and the actual distribution of the Production Living Ecological Spaces in the Heihe River Basin in 2020 |
三生空间的科学合理规划旨在优化生产、生活及生态空间之间的协调关系，达到可持续发展的目的. 黑河流域上游、中游和下游具有着不同的生态角色，分别为水源涵养区、农灌区和防风固沙区. 2001年《黑河流域近期治理规划》中提出通过实施统一调度用水，减轻遏制黑河下游生态区退化与恶化等问题[32]；阿拉善盟《黑河流域水生态环境保护“十四五”规划》明确落实黑河生态补水目标，通过水利工程完善和信息化技术提升，达到下游额济纳绿洲区面积的持续增加，并优化中游农业用水的灌溉效率，保障下游生态需水[33]. 基于此，本文共设置3种情景：生产空间优先情景、生活空间优先情景和生态空间优先情景，并结合实际将各情景转换原则进行设定（表 4）.
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表 4 2035年黑河流域三生空间多情景转换原则1） Table 4 Multi-scenario transformation principles for the Production Living Ecological Spaces in the Heihe River Basin in 2035 |
生产空间优先发展情景. 该情景在遵循2010~2020年三生空间地类转移规律的基础上，通过其他用地空间的转移来保护农业生产与工矿企业生产空间用地. 由于黑河流域的绝大部分耕地分布在中游一带，为确保足够的粮食供给安全，提取耕地作为该情景的限制区. 将农业生产空间和水域生态空间向林地和草地生态空间的转移概率降低20%；林地和草地生态空间向农业生产空间的概率增加10%，并将其他生态空间向生产空间的转移概率增加20%，以此来实现生产空间优先发展的目的.
生活空间优先发展情景. 仍以2010~2020年三生空间地类转移规律为基础，确保未来时期内拥有足够的生活空间. 该情景下不设置限制区，通过适当调整其他空间用地向生活空间用地的转移概率，实现优先发展. 将城镇和农村生活空间向农业生产空间、草地生态空间以及其他生态空间的转移概率降低20%，并将草地生态和其他生态空间向城镇生活与农业生产空间的转移概率增加20%.
生态空间优先发展情景. 生态优先是区域可持续发展的重要抓手，是提升区域生境质量的可行性举措[34]. 黑河流域生态治理修复是今后一定时期内常抓不懈的系统工程. 在该情景下，优先将自然保护区设置为限制区，降低生态地类向其他空间用地的转移，并适度调整其他空间用地向林草等生态用地的转移概率. 将农业生产空间向城镇和农村生活空间的转移降低10%，林地、草地和水域等生态空间向农业生产空间和其他生态空间转移降低40%，工矿企业空间向草地生态空间转移增加20%，未利用地等其他生态空间向林地和草地生态空间的转移概率增加40%，通过提升低质量生产用地与生活空间用地使用效率来实现生态优先发展的目的.
2.2 基于InVEST模型的生境质量评估本文利用InVEST模型的生境质量模块（habitat quality，HQ）对黑河流域生境质量进行系统评估，包括1990~2023年历史时期的生境质量状况和2035年多情景下的生境质量时空分布特征，通过生境质量指数和生境退化度指数来衡量. 二者的取值范围均为[0, 1]，值越接近1，表明其生境质量或者生境退化程度均较高. 该模块主要基于土地利用类型数据进行赋值计算，参考Zhang等[35]和Yan等[36]在黑河流域的相关研究工作以及InVEST模型指导手册，结合研究区三生空间分布特征，将农业生产空间、工矿企业生产空间、城镇生活空间、农村生活空间以及未利用地等其他生态空间设置为威胁因子，并对最大威胁距离、权重、生境适宜度和生境敏感性等指标进行赋值（表 5和表 6）.
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表 5 三生空间威胁因子与对应参数 Table 5 Threatening factors of the Production Living Ecological Spaces and their corresponding parameters |
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表 6 三生空间对不同威胁因子的生境适宜度与敏感性 Table 6 Habitat suitability and sensitivity of the Production Living Ecological Spaces to different threatening factors |
2.3 三生空间转移矩阵
转移矩阵可以用来量化不同时期不同类型之间相互转化的空间关系，能够清晰揭示不同类型的数量变化与转移方向，在土地利用变化[37]和生态系统服务[38]等方面应用广泛，是一种含有丰富统计信息的定量描述方法. 利用ArcGIS 10.7的叠加分析工具，计算得到1990~2023年黑河流域三生空间转移矩阵. 其表达式如下[39]：
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式中，S 表示三生空间面积；i和j分别表示研究时段内初期和末期的三生空间类型；n表示前后时段三生空间类型数.
2.4 三生空间重心迁移重心迁移常用来揭示人口、经济以及国土规划等在空间范围上的运行轨迹[40]. 通过其迁移轨迹和迁移距离来判断三生空间用地在空间上的变化方向，可以更好优化用地结构和国土规划治理. 本文利用ArcGIS 10.7平均中心与椭圆标准差工具来完成黑河流域生境质量等级的重心计算. 其重心坐标计算公式如下[40]：
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式中，Xt和Yt为t时段某一类生境质量等级的经纬度坐标；n为生境质量分级数；Cti为t时段某生境质量等级第i个斑块的面积；Xti和Yti为t时段某生境质量等级第i个斑块的几何中心坐标.
3 结果与分析 3.1 黑河流域1990~2023年三生空间分布特征黑河流域三生空间分布和面积在1990~2023年间发生了较显著的变化（表 7和图 3）. 生产、生活和生态空间均呈波动变化，其中农业生产空间呈激增略减趋势，整体净增1 184.23 km2，增长率为23.76%；工矿企业用地、城镇生活空间和农村生活空间用地显著增加，增长率分别为464.69%、226.55%和12.89%，用地面积的增加与区域经济发展存在显著正相关性，主要集中在中游一带的人口集中区；生态用地中除水域生态用地面积增长外（20.96%），林地、草地和其他生态用地面积整体呈减少趋势，分别减少167.04、606.31和1 186.14 km2. 2010年和2015年林地、草地与水域生态用地面积显著减少，而未利用地等其他生态用地面积陡增（表 7），黑河下游额济纳旗绿洲的东部大面积的低覆盖度草地向未利用地发生了转移，是其他生态用地面积增加的主因之一.
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表 7 黑河流域1990~2023年三生空间面积1） Table 7 Area of the Production Living Ecological Spaces in the Heihe River Basin from 1990 to 2023 |
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图 3 黑河流域1990~2023年三生空间分布 Fig. 3 Distribution of Production Living Ecological Spaces in the Heihe River Basin from 1990 to 2023 |
从空间转移来看（图 4），农业生产用地增加主要来自未利用地和草地的转入，转入面积分别为785.20 km2和564.91 km2，主要集中在黑河中游张掖与金塔县等一带；工矿企业生产用地主要来自未利用地和草地等生态用地的转入，转入面积分别为248.47 km2和38.92 km2，分布在张掖市、酒泉市以及额济纳旗策克口岸一带；城镇农村生活用地面积主要由耕地和未利用地等转入而增加，在嘉峪关、酒泉市以及张掖市等主城区范围扩张明显；林地生态用地主要由草地和未利用地转入，转入面积分布为120.50 km2和110.78 km2，在上游的祁连县境内较为集中. 此外，受退耕还林等工程影响，由耕地转为林地的面积约12.83 km2. 草地生态用地是黑河流域面积占比排第二的类型，分别由未利用地、林地、耕地以及水域等用地类型转入，在上中下游均有不同程度的分布，主要呈面状和片状展布；水域生态用地的转入主要集中在上游一带，面状或条带状分布特征明显；未利用地等其他生态用地是区内分布最广的用地类型，草地、水域以及林地等生态用地的转入是主要来源，三者迁移面积分别为780.73、385.90和155.63 km2. 整体来说，黑河流域三生空间之间的转移较为频繁且复杂.
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数值单位为km2 图 4 黑河流域1990~2023年三生空间转移桑基图 Fig. 4 Sankey diagram of Production Living Ecological Space transitions in the Heihe River Basin from 1990 to 2023 |
在满足模拟精度的前提下，本文基于FLUS模型分别设置生产空间优先、生活空间优先和生态空间优先发展等3种情景，对研究区2035年三生空间时空分布进行预测. 预测结果显示，三生空间分布格局与1990~2023年具相似性（图 5）. 同时，为保证各情景下不同用地类型发生转移的概率准确性，其领域权重值通过2020~2035年三生空间面积变化进行赋值（表 3）.
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图 5 黑河流域2035年三生空间多情景模拟 Fig. 5 Multi-scenario simulation of Production Living Ecological Spaces in the Heihe River Basin in 2035 |
生产空间优先发展情景下，2035年三生空间用地时空分布特征如下：较2020年，生产空间用地面积呈减少趋势，农业与工矿企业生产空间面积分别减少了15.37 km2和15.34 km2，主要向草地和其他生态用地发生了转移，在中游一带较为集中. 城镇生活空间的面积增加了3.00 km2，而农村生活用地减少18.34 km2，其中生产用地向城镇生活流入，导致其面积增加；而农村生活空间主要流向耕地和未利用地等. 生态空间中林地和草地面积损失较大，分别减少了271.23 km2和800.71 km2，二者之间互有转移，其次是向水域和其他生态用地发生了转移. 水域和其他生态空间用地面积均呈增加趋势，分别增加68.89 km2和1 050.53 km2，主要来自耕地、林地和草地的大量转入. 从区域来看，上游高海拔区域的草地退化较为严重，可能受寒漠化碎石流覆盖的影响[41].
生活空间优先发展情景下，随着经济的快速发展，相较于2020年，城镇生活空间呈显著增加趋势，面积净增85.44 km2，主要来自生产空间和草地生态空间的转入，集中在黑河中游的张掖市、嘉峪关和酒泉市主城区一带. 生产空间合计减少211.70 km2，除向生活空间转入外，还有部分流向草地和其他类生态空间. 该情景下，由于生活空间与其他生态空间面积的扩张，林地和草地生态用地面积在持续减少，分别损失245.31 km2和783.34 km2. 其他生态空间的面积增加了1 041.17 km2，主要来自草地、水域及林地等生态空间和农业生产空间的转入. 特别是，在上游肃南县、中游金塔盆地以及下游额济纳绿洲区均有分布.
生态空间优先发展情景下，2035年黑河流域三生空间分布格局为：限制了生态用地向生产空间的转入，农业生产与工矿企业生产用地的面积分别减少168.64 km2和88.33 km2，转换区域主要集中在中游绿洲盆地内. 生活空间用地面积也呈减少的趋势，其中农村生活用地向农业生产用地转移面积达146.17 km2，呈碎斑状分布在中游农灌区. 受益于对生态用地向其他用地转移的制约，最大程度上降低了草地面积的损失，该情景下林地生态用地面积增加了17.76 km2. 相较于其他情景，草地面积减少216.43 km2，损失最小，主要来自其他生态用地的转入，其次为耕地等生产用地的转入，可能与退耕还林还草以及“三北”防护林等生态工程的持续推进相关.
3.3 黑河流域1990~2023年三生空间生境质量特征基于InVEST模型的生境质量模块得到黑河流域1990~2023年生境质量指数和生境退化度指数，通过GIS平台实现可视化（图 6）. 生境质量指数取值范围为[0, 1]，为进一步直观展示生境质量指数在空间上的分布特征，结合徐云等[42]研究成果并结合区域实况，将其划分为[0，0.2]、（0.2，0.4]、（0.4，0.6]、（0.6，0.8]和（0.8，1]，并对应为低质量、较低质量、中等质量、较高质量和高质量5个等级.
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图 6 1990~2023年生境质量时空分布 Fig. 6 Spatial and temporal distribution of habitat quality from 1990 to 2023 |
从时间尺度来看，1990~2023年黑河流域HQ均值分别由0.381 5下降至0.378 6，多年HQ均值为0.370 4，年际变化率为-0.013%·a-1，呈明显波动变化，生境质量状况有衰退迹象. 通过生境质量等级面积转移矩阵来看（表 8），低质量区域面积累计转入8 530.57 km2，主要来自较低质量等级的转入；中等质量区域有所增加，主要由较高质量（46.54%）和低质量（39.16%）转入. 较高质量区域主要向中等质量和较低质量区发生转移，整体面积损失44.20 km2；而高质量等级总体呈减少趋势，合计减少741.95 km2.
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表 8 黑河流域1990~2023年生境质量等级面积转移矩阵1）/km2 Table 8 Transfer matrix of area of habitat quality grades in the Heihe River Basin from 1990 to 2023/km2 |
从各等级空间分布来看，高质量等级主要集中分布在上游祁连山保护区内，是重要的水源涵养区，生态本底良好，人为干扰程度较低. 较高等级区主要围绕高质量区外围分布，在上游、中游绿洲灌区以及额济纳旗绿洲河谷和平原较为集中分布. 中等级分布在黑河中游山前冲洪积平原和绿洲区. 较低质量区主要以其他生态空间用地为自然本底，自金塔盆地至黑河下游呈面状展布，是分布范围最广的一类. 而低质量区主要集中在人类活动频繁，城市建设和工业发展密集区. 图 6（i）为1990~2023年生境质量等级变化情况，中游农业区人为活动频繁，对环境干扰强烈，是生境变化较为剧烈的区域；上游在祁连山国家公园的持续保护下，生境质量显著增加区域扩张明显.
1990~2023年黑河流域三生空间生境退化指数见图 7. 生境退化度均值由0.021 9增长至0.031 8，年平均增长率达0.03%. 轻度退化区域在黑河流域上游和下游为主要分布区，从三生空间类型来看，主要以其他生态空间和林草等生态空间用地为主. 较轻度退化区主要集中在轻度退化外围边缘，在过渡带分布较为集中. 而研究区中度退化、较高度退化和高度退化主要分布在中游主要绿洲农业区、经济发达区，包括下游额济纳旗达来呼布镇、东风镇一带. 从退化等级面积变化来看，1990~2023年间除轻度退化区面积减少了8 713.42 km2，其余等级均呈增加趋势，中度至高度退化面积共增加了7 078.05 km2，表现为中游绿洲区和山前冲洪积平原生境退化程度增加，特别是随着经济高速发展和人口数量增长，对于绿洲农业区和其他生态用地的改造加剧，对其生境状况产生直接影响.
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图 7 1990~2023年生境退化度时空分布 Fig. 7 Spatial and temporal distribution of habitat degradation degree from 1990 to 2023 |
基于GIS工具对黑河流域1990~2023年不同生境质量等级的重心空间分布和迁移特征进行分析（图 8）. 分析认为不同等级重心均发生了较为明显的空间移动，生境低质量重心向南移动52.77 km，表现为低质量区往中上游绿洲区的转移. 生境较低质量区从黑河下游向中上游空间聚集加剧，其重心向东部迁移了14.47 km. 中等质量区保持相对稳定，其迁移距离最小，仅向北西向迁移4.53 km. 生境质量较高、高等级区向中下游扩张，分别向北西向、北东向迁移17.61 km和21.66 km，也反映出下游生境质量有向好发展的趋势.
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图 8 不同生境质量等级重心空间分布 Fig. 8 Spatial distribution of the centers of gravity of different habitat quality grades |
基于FLUS-InVEST模型对黑河流域2035年3种情景下的三生空间生境质量进行预测估算. 图 9（a）~9（c）是2035年各情景下生境质量空间分布特征；图 9（d）~9（f）是以2020年为基准，到2035年各情景下生境质量空间变化分布情况；图 10为2035年各情景下不同质量等级面积. 整体来看，2035年3种情景生境质量的空间分布与1990~2023年具相似性，整体呈现“东南高，西北低”的格局.
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图 9 2035年多情景下生境质量分布与时空演变 Fig. 9 Distribution and spatiotemporal evolution of habitat quality under multiple scenarios in 2035 |
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图 10 2035年各情景下不同生境质量等级面积 Fig. 10 Area of different habitat quality grades under various scenarios in 2035 |
生产空间优先发展情景下[图 9（a）和图 10]，相比于2020年，不同生境质量等级在空间位置和面积上均有所变化. 生境质量指数均值为0.376 9，相对下降了1.13%；其生境退化程度有所减缓，下降了4.50%. 主要表现在：低质量区面积减少了1 048.21 km2，主要向较低质量发生转移；较低质量区增加1 951.35 km2，大部分来自较高质量和低质量等级的转入，集中在黑河中上游生态用地的转出；中等级增加区域在黑河中游较为集中，增加82.80 km2；较高质量和高质量区面积均有损失，分别减少了729.72 km2和256.24 km2. 主要以二者的相互转移和较低质量区域的转入为主，在上游的肃南县、祁连县以及中游绿洲区外围表现较为突出.
生活空间优先发展情景下[图 9（b）和图 10]，相比于2020年，三生空间的生境质量指数仍呈下降趋势，其均值由0.381 2下降至0.377 1，下降幅度1.08%. 生境退化风险较2020年和生产空间优先情景均有所下降. 在空间转移和面积变化来看：该情景下低质量区面积仍表现为减少，其面积减少2 404.33 km2，主要向较低质量等级发生转移，呈环状展布，可能与局部区域的生态修复相关；生境较低质量区主要受低质量区的大面积转入，整体面积增加3 338.67 km2，在金塔盆地和下游绿洲区一带较集中；中等质量区整体保持稳定；生境较高质量和高质量区面积分别减少了588.21 km2和359.60 km2. 特别是在上游高海拔冰川区、中游绿洲区平原以及下游额济纳旗人类活动区等减少较明显. 在不同地类交界处，各生境等级相互转移也较频繁.
生态空间优先发展情景下[图 9（c）和图 10]，2035年生境质量指数均值为0.381 5，较2020年和其他两种情景增幅分别为0.08%、1.22%和1.17%，生境改善较明显. 其生境退化度为0.028，风险指数继续呈下降趋势. 在生态优先前提下，低质量区继续保持减少，主要向较低质量区发生转移，转换区域主要集中在中游一带的山前冲洪积平原，在未利用地与林草生态用地、城郊交互带以及河道两侧转换频繁. 中等质量区分布面积由增转减，较其他情景面积减少明显，面积减少了57.66 km2；生境较高质量区面积虽有减少，但较其他情景减少幅度明显下降，减少面积为211.08 km2；高质量区由减转增，主要由较高质量区转入，也向中等、低质量区方向扩张，其面积增加了234.70 km2. 特别是下游的居延海湿地一带高质量区有所增加，生态改善成效较好.
2020~2035年各情景下生境质量变化等级的空间分布格局具相似性[图 9（d）~9（f）]. 上游和中游是生境质量变化集中区，下游以未利用地等生态空间分布为主，保持相对稳定. 同时，在生活优先发展下生境质量显著减少区明显增加，特别是在城市建设区和农灌区. 而生态优先发展下未显现冲突区域，在上游一带以生境质量明显增加等级为主.
4 讨论 4.1 黑河流域子流域生境质量差异分析黑河流域上游、中游及下游三生空间类型存在显著差异（图 3）. 1990~2023年黑河流域HQ均值下降了0.003，其原因在于生境低质量区扩张，而高质量和较高质量区缩减. 上游林地、草地和水域等生态用地分布集中，祁连山国家公园的建立保障了生态本底相对完整性[43]. 其HQ均值明显高于中下游地区，这与Zhang等[35]的研究结论相一致. 但已有研究[41]认为高海拔冻融地质灾害形势严峻，在一定程度上制约了上游区域生境质量的提升.
中游一带经济发展迅速，人口在绿洲城市不断聚集，生产用地和生活用地扩张明显，地区干扰程度不断加剧[44]. 图 7显示，黑河中游是生境退化较集中的区域，显然与生产空间和生活空间高度开发密切相关[45]. 林草地等生态用地更多向未利用地等转移导致其生境质量变差，这与禹丝思等[46]的研究结论相一致. 下游额济纳绿洲承担着阻隔巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠汇合的生态重任. Wang等[47]认为未来黑河下游的生物丰度与植被盖度形势严峻，土地退化势必会阻碍生态环境的恢复并加剧生态风险. 此外，地下水水位埋深变化对河岸胡杨林、柽柳等植被生长具有明显的调控作用[48]，水量调度政策出台实施对下游生态状况改善极具现实意义[49].
2035年多情景预测中，生态空间优先产生的结果是生境质量得到好转，对比于生产空间和生活空间优先这两种情景，区域内生境低质量、较低质量区面积呈明显减少或者增幅变缓，生境等级向高质量等级扩张，主要分布在额济纳旗绿洲东部，靠近巴丹吉林沙漠一带，形成防风固沙生态屏障. 这与其他学者认为生态保护情景能够增强区域生态系统服务功能的结论相一致[50]. 同时，生态优先发展也是践行习近平生态文明思想的有力举措[51].
4.2 不足与展望在研究过程中也存在一定不足. 一是模型驱动因子在选取时尽可能考虑其全面性、合理性和可获取性，以保证模型模拟精度符合要求. 但研究区地理区位特殊，地形地貌差异大，生态功能不同，具点多线杂面广的特点，驱动因子还需进一步补充完善. 二是FLUS模型精度与参数设置高度相关[52]，如成本转移原则、领域权重值、未来情景的像元数等，但随着社会经济高速发展，受国家政策调控[53]、区域产业结构优化调整[54]等影响较大，三生空间用地转移频繁，功能结构更加复杂多样，因此，模型参数优化方面还有进步空间，以此来实现区域科学治理的指导目标.
此外，黑河流域三生空间体系规划要因地制宜. 上游是重要的水源涵养区，要以祁连山国家公园为主体，核心区限牧禁牧，避免过多人类干预，确保生态本底质量. 中游是河西走廊重要的农业区和交通枢纽，用水矛盾突出，人类活动频繁，更是遏制巴丹吉林沙漠南侵的生态屏障区. 应当考虑集约高效的水利设施建设，提高用地用水效率，为黑河下游生态用水做好保障. 下游生态本底有限，绿洲区人地矛盾尖锐，生态用地形势严峻. 要建立健全生态风险阈值监测预警机制，充分做好生态保护修复评价工作，为黑河流域生态治理提供支撑.
5 结论（1）1990~2023年黑河流域三生空间转移频繁且复杂. 其他生态用地是区内分布最广的类型，主要来源是草地、水域以及林地等生态用地的转入. 农业生产空间主要来自未利用地和草地的转入，呈先激增后略减的趋势；工矿企业与城镇农村生活用地的增加与区域经济水平显著正相关，主要来自未利用地和草地的转入；林、草地生态用地面积分别减少了167.04 km2和606.31 km2.
（2）1990~2023年黑河流域生境质量整体呈下降趋势，较高质量和高质量区向中等和较低质量区转移是主因. 两者重心分别向北西向、北东向迁移17.61 km和21.66 km；低质量区重心向南移动52.77 km，有向中上游绿洲区转移的趋势，绿洲区的生境退化程度明显增强.
（3）2035年生产空间优先发展时，林地和草地面积分别减少了271.23 km2和800.71 km2；生活空间优先发展下，城镇生活空间显著增加，林地和草地生态用地面积持续减少，其他生态空间面积则增加了1 041.17 km2；生态空间优先发展时，生产生活用地面积均呈减少趋势，林地面积增加17.76 km2. 相较于其他情景，草地面积减少幅度最低，主要来自其他生态用地和耕地等生产用地的转入.
（4）2035年生产空间优先和生活空间优先情景下，生境质量指数分别下降1.13%和1.08%. 不同地类交界处，生境等级转换频繁，城建区和农灌区的生境质量冲突显著. 生态优先情景下，其生境质量指数较2020年和其他两种情景增幅分别为0.08%、1.22%和1.17%，生境改善明显. 低质量区分布持续减少，高质量区面积由减转增，增加234.70 km2，在上游一带以生境质量明显增加等级为主.
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