随着全球化和城镇化的快速发展,粮食安全、经济发展和生态保护已成为关乎人类社会可持续发展的全球战略问题。2018年为解决中国国土空间规划重叠、开发无序、生态破坏等问题,由新成立的自然资源部统一行使所有国土空间用途管制的职责,其中“三区三线”成为国土空间规划分区与用途管制的核心。中国作为山地大国,山区人地关系复杂,地域差异显著,国土空间功能高度复合,是国家生态红线的主控区域。太行山区是北方典型的土石山区,又是国家贫困区和生态脆弱区高度重叠区域,正处于快速城镇化和工业发展期。但长期以来,受自然本底的制约和人类不合理的开发活动影响,导致国土空间开发与保护面临着严重的挑战。在此背景下,探索和建立山区国土空间优化的理论与方法成为山区可持续发展的一项重要课题。基于此,本研究按照“研究框架-实证研究”的逻辑思路,构建了太行山区国土空间研究框架、揭示了国土空间格局演变特征,诊断了国土空间冲突,实现了国土空间格局模拟与优化,提出了国土空间功能提升路径,以期为建立适合山区特点的国土空间优化理论与方法体系提供科学参考依据。研究主要结论如下:(1)1980-2015年太行山区国土空间格局差异显著,城镇空间集聚于各市行政中心,农业空间主要分布在山麓和盆地,生态空间分布在高海拔山区。35年间,随着城镇空间显著扩张,农业生产空间和生态空间大量减少。国土空间类型面积的变化在地形上以海拔1000 m和坡度15°为阈值,阈值以下城镇空间随地形上升逐渐减少,农业空间逐渐增加,阈值以上生态空间增幅最显著,其在地貌上表现为台地、平原以及中、高起伏山地变幅最大。(2)基于地理探测器的驱动力表明,国土空间格局演变是自然条件、社会经济、交通区位、国家政策综合作用的结果。其中,自然条件是基础性决定条件,交通区位是重要驱动力,社会经济是主要驱动力,国家政策是外在驱动力。具体表现为生态空间转农业空间主要受农业生产要素投入增加和农业生产效率提升的驱动;农业空间转生态空间主要受地形复杂度和交通区位较差的胁迫,以及城镇化吸引力的拉动,农业空间转城镇空间主要受人口集聚规模和经济水平发展的影响;国家政策主要通过对生态环境脆弱区实施“退耕还林”和“封山育林”工程,促使生态空间扩张。(3)通过国土空间冲突区诊断发现,国土空间格局冲突表现为空间结构不合理,冲突强度地域差异明显,其在主体功能区上表现为重点生态功能区>农产品主产区>重点开发区。国土空间利用功能的冲突表现为部分城镇人口收缩,水土资源不平衡,国土空间利用水平低,植被受人为破坏存在潜在风险。(4)采用改进邻域权重的FLUS模型模拟了2030年太行山区在自然增长、城镇化发展、综合发展情景下的国土空间格局。随后通过叠加“双评价”结果对多情景下的国土空间冲突区进行调整,使得优化后的国土空间格局在景观指数方面更加紧凑、完整。上述研究发现,城镇化发展情景能更好的实现太行山区国土空间开发与保护,是国土空间最佳优化方案。(5)太行山区国土空间功能的提升要坚持以问题为导向,围绕人地系统中“人-水-地”要素的组合与匹配,根据效率优先、兼顾公平、政策保障原则,分别从优势功能区引导、加强重点城镇建设、提高水土资源利用效率,协调城乡国土空间利用水平、推进农村建设用地整治5个方面来具体实施。