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地理研究 >

2021 , Vol. 40 >Issue 3: 839 - 855

DOI: https://doi.org/10.11821/dlyj020200400

研究论文

基于要素视角的耕地“三生”功能理论建构与实证研究

  • 邹利林 , 1, 2 ,
  • 李裕瑞 2 ,
  • 刘彦随 , 2 ,
  • 王建英 3
展开
  • 1.华侨大学政治与公共管理学院,泉州362021
  • 2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101
  • 3.华侨大学旅游学院,泉州362021
刘彦随（1965-）,男,陕西绥德人,研究员,博士生导师,主要研究方向为乡村地理学、城乡发展与土地利用。E-mail:

邹利林（1984-）,男,湖北监利人,博士,副教授,主要研究方向为乡村土地利用空间规划与评价。E-mail:

收稿日期: 2020-05-08

  录用日期: 2020-09-04

  网络出版日期: 2021-05-10

基金资助

国家自然科学基金重点项目(41931293)

中国博士后科学基金项目(2020T130648)

中国博士后科学基金项目(2019M650826)

福建省中国特色社会主义理论体系研究中心项目(FJ2019ZTB093)

华侨大学海上丝绸之路研究基金项目(HSYB2014-10)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
收起

Theory building and empirical research of production-living-ecological function of cultivated land based on the elements

  • ZOU Lilin , 1, 2 ,
  • LI Yurui 2 ,
  • LIU Yansui , 2 ,
  • WANG Jianying 3
Expand
  • 1. School of Political Science and Public Administration, Huaqiao University, Quanzhou 362021, Fujian, China
  • 2. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
  • 3. College of Tourism, Huaqiao University, Quanzhou 362021, Fujian, China

Received date: 2020-05-08

  Accepted date: 2020-09-04

  Online published: 2021-05-10

Copyright

Copyright reserved © 2021
Fold

摘要

基于要素视角考察耕地功能还处于探索阶段,并且已有的耕地功能分类体系与国家乡村振兴战略及国土空间规划体系衔接性较弱。论文通过对耕地构成要素的系统分析,界定了耕地、耕地功能及耕地生产-生活-生态功能的内涵,理论上建构了耕地“三生”功能的测评框架及分区概念模型。实证表明,南安市80%的耕地生产与生活功能以及60%的耕地生态功能为中等及以上,说明耕地利用功能强度较高。耕地生产、生活与生态功能分别在自然生产潜力与地理区位条件、耕作可达水平与耕地依赖程度、生态基底条件与生态保护政策等因素的影响下,表现出较为明显的地域趋同性。南安市耕地多功能利用水平较低且耕地开发已经危及区域生态安全,为此需要依据耕地功能分区的空间分布、组合结构及功能强度采取差异化的利用、保护与管理策略。

关键词： 土地利用功能; 耕地; 生产-生活-生态; 要素; 村域

本文引用格式

邹利林 , 李裕瑞 , 刘彦随 , 王建英 . 基于要素视角的耕地“三生”功能理论建构与实证研究[J]. 地理研究, 2021 , 40(3) : 839 -855 . DOI: 10.11821/dlyj020200400

Abstract

The rapid social and economic development led to the gradual emergence of the multi-functionality of cultivated land. However, existing studies mainly evaluate the function of cultivated land from the perspective of a single function, while the comprehensive investigation of the production-living-ecological function of cultivated land based on elements still remained in the exploratory stage. Therefore, the connotations of cultivated land, cultivated land function, and cultivated land production-living-ecological function were defined based on the systematic analysis of the cultivated land system as well as its elements, and the evaluation framework and the zoning conceptual model of the production-living-ecological function of cultivated land were theoretically constructed. The empirical results showed that the production and living functions of more than 80% of cultivated land and the ecological function of more than 60% of cultivated land were medium or above, which indicated that the degree of development and utilization of cultivated land in Nan′an City was at a high level, and there might be overlap, occupation, and agglomeration between different functions. Under the influence of natural production potential and geographical location conditions, arable land reach level and cultivated land dependence, ecological base condition and ecological protection policy, the production-living-ecological function of cultivated land showed evident regional convergence. About 50% of the cultivated land in Nan′an City had a single function, indicating that the comprehensive level of cultivated land function was still low. The area proportions of function combination models indicated that although cultivated land still provided important food security and social security, the development of cultivated land had been endangering regional ecological security. Therefore, it is necessary to take differentiated utilization, protection, and management strategies according to the spatial distribution, combination pattern, and function intensity of cultivated land functional zoning. Our study could provide theoretical and methodological support for the multifunctional utilization and management of cultivated land under the background of rural revitalization strategy and national spatial planning system construction.

Key words： land use function; cultivated land; production-living-ecological space; elements; village

1 引言

耕地作为土地资源之精华,既是重要的农业生产资料,也是保障粮食安全与促进经济发展的物质条件,还是维持社会稳定与支撑生态安全的重要屏障[1,2]。2019年,中国耕地保有量为1.3487亿hm2（20.23亿亩）,这为国家提供了6.64亿t的粮食供给,也为5.64亿乡村人口提供了生活保障,同时贡献了约6%的生态系统服务价值,体现了耕地利用的多功能。然而,在城镇化与工业化推进过程中由于耕地农业利用的比较收益低下,大量的耕地转变为建设用地,极大地危及了国家粮食安全[3,4]。为保护日益稀缺的耕地资源和促进耕地可持续利用,亟需树立耕地的“全要素”保护理念,即由关注耕地的数量结构向质量结构与空间结构转变,以及由传统的单一经济功能向强调耕地的多功能转变[5,6]。国家“十三五”规划提出实施“藏粮于地”战略,党的十九大报告提出乡村振兴战略,在此背景下探索耕地多功能利用与管理既符合国家粮食安全的战略规划,又体现乡村振兴战略的总要求。
根据de Groot等对生态系统功能的定义,耕地多功能是指耕地直接或间接地提供满足人类需要的产品及服务的自然过程及组分的能力,主要包括产品生产、经济社会、生态环境、文化休闲等四项功能[7,8]。国内学者立足于本国实际认为,耕地多功能源于区域发展目标的多元性、社会需求的多样性及土地利用的多宜性[9],并指出耕地具有经济贡献、粮食生产、社会保障、生态服务等多种功能[2,12]。从研究内容来看,不同学者从耕地功能分化[10]、农户家庭利用[5]、耕地功能需求[11]等视角对耕地功能进行分类研究,并通过构建指标体系对各级功能进行量化评价,研究尺度包括国家[10]、区域[3,11]、省级[12]、县域[13]等多层次。纵观已有研究不难发现,尽管随着经济社会发展与国家战略调整,学术界对耕地功能的关注不断变化,但研究的核心问题始终围绕生产、生活、生态功能[14,15]。耕地的生产功能在于为人类提供粮食、水果、蔬菜等农产品[10],中国特殊的城乡二元制则决定了多数农民仍将耕地作为其首要的生活保障[16],此外耕地具有维护生物多样性、调节气候、保持水土、净化空气、维持农田景观等生态功能[17]。显然,耕地具有生产、生活与生态功能已经为学术界所共识,但现有研究主要从单一功能视角对耕地功能进行评价,基于要素视角综合考察耕地的生产-生活-生态功能还处于探索阶段,对耕地功能及其相关概念的理论阐释较弱,也较少从村域尺度关注耕地的分区利用。
近年来,为解决经济高速增长过程中国土开发秩序混乱和资源环境代价沉重等问题,全国国土规划纲要（2016—2030年）与国家乡村振兴战略规划（2018—2022年）明确提出打造集约高效生产空间,营造宜居适度生活空间,保护山清水秀生态空间,延续人与自然有机融合的乡村空间关系,并进行了系统而深入的探索[18,19]。显然,从“三生”视角划分系统功能已为众多学者所认可,并且这一分类思路因与中国政府所倡导的国土空间综合功能分区理念吻合而备受推崇[20,21]。耕地作为一种重要的土地资源,在宏观层面把人类物质活动与耕地之间的需求和限制关系划分为生产、生活、生态三种功能,既是对乡村振兴战略与国土空间规划体系建设的响应,同时也是落实国家粮食安全战略的迫切需求[22]。为此,本文基于耕地构成要素的系统分析,从理论上辨析耕地“三生”功能的内涵,构建评价指标体系与功能分区模式,并以南安市为例探索耕地“三生”功能的空间分异与功能模式,为强调耕地利用的合理方向及增强保护耕地的政策力提供科学支撑。

2 耕地功能研究的理论框架

2.1 耕地的构成要素与内涵

现有资料对耕地内涵的界定局限于用途或覆盖特征,而对耕地的构成要素及其环境作用过程缺少必要考量。耕地是与人类依存度最高的一种土地资源,其本质在于种植农作物,具有数量、质量、生态与用途四大属性[6]。从形成过程来看,耕地是成土母质在一定的水热条件和生物作用下,投入一定人类劳动后形成的具有肥力的疏松表层。从要素构成来看,耕地是一个由地貌、气候、水文、土壤等自然要素与投入、产出、收入、消费等经济要素以及人口、文化、价值、政策等社会要素构成的自然-经济-社会综合体（图1）。从系统构成来看,耕地利用系统是土地利用系统中与人类生存与发展关系最为密切的子系统,同时也是嵌入在自然生态系统、经济生态系统与社会生态系统中人类依存度最高的复合系统[10]。鉴于上述分析,本文指出耕地是指在一系列生物化学作用下和投入一定人类劳动后可用于种植农作物的土地,是由自然要素、经济要素与社会要素综合作用形成的自然历史综合体。
图1 耕地利用系统及其系统构成

Fig. 1 Cultivated land use system and its composition

从图1可看出,自然要素、经济要素与社会要素构成了耕地利用系统的内核。自然要素是与耕地功能密切相关的基础性要素,是决定耕地提供各项产品与服务能力的基底条件。自然要素中的海拔、坡度、坡向等决定了耕地生产过程中物质与能量的交换效率与光温条件,气候与水文条件决定了耕地的生产潜力和农作物的地域格局,土壤质地、有机质含量、有效土层厚度等决定了耕地的地力状况。经济要素是与耕地功能密切相关的物质性要素,是决定耕地提供各项产品与服务能力的直接外在条件。经济要素中的灌排设施、田间生产道路、土地平整等工程性设施的投入可以有效提高耕地产出能力,收入水平直接决定了农业生产要素的投入水平,农产品消费偏好则决定了农业种植结构。社会要素是与耕地功能密切相关的非物质性要素,是决定耕地提供各项产品与服务能力的间接外在条件。社会要素中的人口规模、价值观念、风俗习惯、政策演替等决定了耕地利用与保护的力度与方向。一般而言,自然要素在短期内难以发生变化,而经济要素与社会要素的变动与经济水平密切相关,从而使得人们对耕地的需求、认识与理解不断改变。

2.2 耕地功能的内涵与分类

基于对耕地利用系统及其系统构成的阐释,本文认为耕地功能是指在一定时期的开发、利用与保护过程中以及在构成要素的综合作用下,耕地提供满足人类生存与发展所需产品与服务的能力。人类生存与发展所需的产品与服务以满足人的需求为导向,即耕地功能表现为不同个人或群体对耕地各项功能的需求状态[11]。一般说来,随着人类生命周期的演进和社会经济的发展,人类的需求呈现出明显的阶段性,从而导致对耕地功能的需求也具有阶段性[10]。在经济社会发展初期,人类社会以生存需求为主,耕地的主要功能在于提供农产品,自然要素对耕地功能的形成起主导作用。随着经济社会的发展,人类的享受需求与发展需求逐渐显现,耕地的文化教育、休闲娱乐、社会保障等功能逐渐受到重视,经济要素与社会要素对耕地功能的影响日渐加强。由此可见,对耕地功能的理解需强调以下几个方面：① 对耕地功能内涵的辨析与理解不应是静态的,而应将其置于特定的时代背景进行动态分析。② 耕地功能的形成离不开相应要素及其作用过程,是系统构成要素综合作用的结果。③ 耕地功能的识别与分类应当契合耕地管理的实际需要,应以其所提供的有益产品与服务的类型、方式、价值等为标志。
依据孔祥斌等提出的“要素-过程-功能”认识框架,耕地功能的形成是系统要素综合作用的结果[23]。耕地的构成要素在物质循环、能量流动、生物演替和信息传递等作用下形成了多种功能,其中未掺加人类意愿的功能可称为基本功能[24],而附加了人类主观认知的功能可称为附加功能。随着研究的细化与深入,大致形成了三种耕地功能分类系统（图2）：一是耕地功能的生态分类系统,主要突出耕地的生态价值,如de Groot等长期致力于生态系统功能分类研究,指出耕地包含调节、栖息地、生产、信息等功能[7],MEA评估报告将耕地功能概括为供给功能、调节功能、支持功能、文化功能等方面[25];二是耕地功能的需求分类体系,主要基于耕地的主客观需求,如蔡银莺等从农户主观感知的视角,将耕地功能划分为经济贡献功能、食物供应功能、养老就业功能、生态保障功能、选择馈赠功能等[5],赵华甫等以满足人的多种需要为出发点,认为耕地利用在于为人类提供生产服务功能、生态服务功能、景观服务功能、旅游观光休闲功能和社会服务功能[26];三是耕地功能的综合分类体系,主要依据耕地的综合属性特征,如蔡云龙结合Costanza的生态服务功能,较早指出耕地不仅具有生产功能,还具有生态服务功能与社会保障功能[2],张英男等从系统综合构成的角度将黄淮海平原耕地功能划分为经济功能、社会功能和生态功能[3],宋小青等从结构分析视角将耕地功能划分为粮食生产功能、社会保障功能、经济贡献功能、生态调节功能和环境保育功能[10]。
图2 耕地要素-耕地功能-耕地功能分类的形成逻辑

Fig. 2 Logical relationship of elements, functions, and categories of cultivated land

当前国家乡村振兴战略与国土空间规划均强调从可持续性出发,集成系统构成要素将空间解构为生产、生活与生态功能[27]。耕地利用系统作为一个由自然要素、经济要素与社会要素综合作用形成的复合系统,既是主要的农业产品生产场所,又是主要的农民生活保障资料,同时对农村生态环境具有重要调节作用,也就说耕地具有生产、生活与生态功能。生产功能是指耕地作为农业生产用地为人类提供粮食、蔬菜等农产品,以及促进区域农业经济和国民经济增长的能力[28]。生活功能是指耕地作为生产要素为农民直接或间接提供粮食安全、就业支持等生活保障功能,以及耕地利用产生的宏观社会效应和对农民生活福祉的影响[29],同时包含文化、美学等其他非物质功能。生态功能是指耕地系统通过水、土、气、生的综合作用,为生物提供栖息场所或形成气候调节、水源涵养、水土保持等生态服务功能[30]。区别于以往的耕地功能分类系统,将耕地功能划分为生产、生活、生态三种形态,有助于简练表达可持续发展目标,并且耕地生产、生活、生态功能分类体系是一个更加具有继承性和开放性的体系。

2.3 耕地生产-生活-生态功能的测评框架

耕地功能测评旨在度量各项功能评价指标的综合水平[31],而耕地价值评估是功能效用的货币度量,表现为耕地利用提供的各项产品与服务的市场价值或社会成本[4]。图3中,生产功能是各项功能得以发挥的基础,目标在于追求集约用地和高效产出,体现耕地利用的经济产出能力。生活功能是耕地利用追求的最终目的,目标在于追求便捷的耕作环境和宜居性,体现耕作便利性和生活保障能力。生态功能是维持生产与生活功能的支撑条件,目标在于强调生物作用及人类对自然的尊重,体现耕地利用的生态服务能力。综合文献分析与耕地功能评价目标,影响耕地功能的因素主要包括自然因素、区位因素、社会因素与政策因素。生产功能可以用自然生产潜力、地理区位条件、耕地比较优势、耕地利用政策等指标表征,生活功能可以用耕地利用效率、耕地可达水平、耕地依赖程度、区域发展政策等指标表征,生态功能可以用耕地生态基底、耕地生态区位、耕地生态潜力、生态保护政策等指标表征。自然因素中的有机质含量、土壤质地、坡度、景观等是影响耕地质量的基础性因素,决定了耕地利用的本底条件[31];区位因素主要受城镇村、道路等因素的影响,反映了耕地利用的空间驱动力;社会因素主要选取与耕地功能直接相关或体现功能状态的指标,表征了耕地利用的社会经济驱动力[32];政策因素中的空间规划、补贴政策等是当前为数不多可以被量化的政策指标,指明了耕地利用的优先方向[33]。
图3 耕地生产-生活-生态功能测评的概念框架

Fig. 3 Conceptual framework of cultivated land production-living-ecological function evaluation

3 研究方法与数据来源

3.1 耕地生产-生活-生态功能评价指标体系

耕地生产功能评价指标体系中（表1）,自然等指数反映了耕地的土壤肥力和田间设施的综合水平,该指数值越大,说明耕地质量越好,生产能力越强;地形位指数是将高程和坡度组合成一个综合反映某个地区地貌条件空间差异的数字指标,高程越高,坡度越大,该指数值越大,耕地的生产能力越弱;田块规整度借助景观生态学中的分形维数来表示,该值取值范围在1.0~2.0之间,指数越小代表田块形状越规整,越有利于耕作生产[34]。区位因素主要选取耕地与城镇村、县乡级及以上道路等的距离来表征,距离这些人类密集活动的地理要素越近,人类对耕地的管理与投入水平越高,耕地的生产功能越强[33,35]。社会因素中耕地比较优势指数为各乡镇单位面积农业产值与工业产值之比,反映了耕地在经济产出方面的竞争优势;人均耕地面积区位熵是乡镇农业人口人均耕地面积与全县农业人口人均耕地面积的比值,该值越大,区域农业发展的比较优势越明显[33];土地规模经营指数用土地流转面积占耕地总面积的比例表示,该值越大,说明耕地规模化经营程度越高,生产功能越突出[5]。政策因素中耕地保护类型直接决定了耕地的保护强度,同时也间接反映了耕地的生产能力;城镇发展定位是确定城镇发展方针、目标走向、战略模式的战略基础,不同功能定位决定了土地利用的方向,从而决定了耕地功能的主导方向[36],如农业生产主导区突出强调耕地的生产功能,经济发展主导区侧重体现耕地的生活功能,生态保育主导区优先保护耕地的生态功能。
表1 耕地生产功能评价指标、分级赋值及权重

Tab. 1 Evaluation indexes of cultivated land production function and its values and weights

目标层 准则层
（权重）		 因子层
（权重,单位）		 因子分级及分值
100 80 60 40 20
耕地生产功能
 自然因素（0.383）
 自然等指数（0.422） ≥2600 2400~2600 2200~2400 2000~2200 <2000
地形位指数（0.232） ≤0.25 0.25~0.43 0.43~0.64 0.64~0.91 >0.91
田块规整度（0.346） ≤1.05 1.05~1.10 1.10~1.15 1.15~1.20 >1.20
区位因素（0.346）
 距城镇村边界距离（0.328,m） ≤250 250~500 500~1000 1000~2000 >2000
距道路网的距离（0.267,m） <50 50~100 100~200 200~500 >500
距最邻近生产源距离（0.405,m） ≤200 200~500 500~1000 1000~1500 >1500
社会因素（0.156）
 耕地比较优势指数（0.372） ≥5.01 4.61~5.01 3.91~4.61 2.30~3.91 <2.30
人均耕地面积区位熵（0.316） 大 较大 一般 较小 小
土地规模经营指数（0.312） 规模大 规模较大 规模一般 规模较小 规模小
政策因素
（0.115）
 耕地保护类型（0.525） 永久基
本农田		 一般基本农田 其他耕地
城镇发展定位（0.475） 农业生产主导区 经济发展主导区 生态保育主导区
耕地生活功能评价指标体系中（表2）,利用等指数反映了耕地在自然条件和平均土地利用条件下的综合水平,该指数值越大,生活功能越强[37];坡度决定了耕地利用的难易程度,坡度越大耕作难度和成本越高,生活功能越弱;自然稳定性是指排除人为因素干扰的情况下耕地保持自然状态的属性,用距地质灾害点距离来表示,距离越近对人们的生活保障能力越弱[31]。区位因素选取了距离城镇、村庄、道路等的距离,距离越近耕作越便利或可达性水平越高,耕地提供就业支持作用的功能越强[38]。社会因素中耕地利用率采用复种指数来表征,复种指数越低说明耕作强度越低,人们对耕地产出的依赖越低,生活保障功能越弱[35];粮食自给率用当年粮食产量占当年粮食消费量的比例来表示,该指数越大说明粮食安全越有保障,生活保障功能越强[39];就业支撑能力用乡镇农林牧渔业从业人员占总人口的比例表示,该值越大说明耕地的就业支撑作用越明显,生活功能越强[3, 40]。政策因素中农村综合整治类型间接反映了耕地的生活支持与保障能力,发展序位越高说明耕地对维持人们生计越重要,生活保障功能越强。
表2 耕地生活功能评价指标、分级赋值及权重

Tab. 2 Evaluation indexes of cultivated land living function and its values and weights

目标层 准则层
（权重）		 因子层
（权重,单位）		 因子分级及分值
100 80 60 40 20
耕地
生活
功能
 自然因素（0.141）
 利用等指数（0.468） ≥1800 1600~1800 1400~1600 1200~1400 <1200
坡度（0.197,º） 0~2 2~6 6~15 15~25 >25
自然稳定性（0.335） 稳定 较稳定 一般 较不稳定 不稳定
区位因素（0.233）
 距城镇边界距离（0.305,m） ≤250 250~500 500~1000 1000~2000 >2000
距村庄边界距离（0.372,m） ≤100 100~250 250~500 500~1000 >1000
距道路网的距离（0.323,m） ≤200 200~500 500~1000 1000~1500 >1500
社会因素（0.404）
 耕地利用率（0.464,%） ≥200 180~200 150~180 120~150 <120
粮食自给率（0.307,%） ≥100 95~100 90~95 85~90 <85
就业支撑能力（0.229,%） ≥70 60~70 50~60 40~50 <40
政策因素
（0.222）
 农村综合整治类型（0.573） 中心城
镇村		 优先发展村 有条件发展村 限制发展村 拆迁合
并村
城镇发展定位（0.437） 经济发展主导区 农业生产主导区 生态保育
主导区
耕地生态功能评价指标体系中（表3）,景观形状指数用其与相同面积的圆或正方形之间的偏离程度来表征,该指数越大,表示人类活动对该图斑的干预越大,生态功能越弱[35]。区位因素包括耕地与城镇村、县级及以上道路等的距离,但分级赋值与生产功能正好相反,即距离越远,说明人类的干扰越弱,生态功能越强。社会因素中水土流失强度越剧烈,耕地生态功能越容易受损;土壤污染指数主要用单位耕地面积的农药、化肥等农资产品的使用量来表征,使用量越大,土壤污染程度越高,生态功能越弱[41];污染物集中处理率主要表征耕地受到人畜粪尿、生活垃圾等农村面源污染的风险,污染物处理率越高,耕地维持生态功能的能力越强[31]。政策因素中土地利用规划分区反映了耕地的生态限制水平,也间接表明了耕地的生态保护力度[17]。
表3 耕地生态功能评价指标、分级赋值及权重

Tab. 3 Evaluation indexes of cultivated land ecological function and its values and weights

目标层 准则层
（权重）		 因子层
（权重,单位）		 因子分级及分值
100 80 60 40 20
耕地生态功能
 自然因素（0.345）
 森林覆盖率（0.365,%） ≥60 50~60 40~50 30~40 <30
河流密度（0.245） ≥0.04 0.03~0.04 0.02~0.03 0.01~0.02 <0.01
景观形状指数（0.390） ≤1.23 1.23~1.53 1.53~1.87 1.87~2.36 >2.36
区位因素（0.212）
 距城镇村边界距离（0.295,m） ≥2000 1000~2000 500~1000 250~500 <250
距道路网的距离（0.229,m） ≥500 200~500 100~200 50~100 <50
距最邻近生态源距离（0.476,m） ≤500 500~1000 1000~1800 1800~2500 >2500
社会因素（0.141）
 水土流失强度（0.361） 无流失 中度流失 强烈流失 极强烈流失 剧烈流失
土壤污染指数（0.353） ≤0.2 0.2~0.4 0.4~0.6 0.6~0.8 >0.8
污染物集中处理率（0.286,%） ≥95 85~95 75~85 65~75 <65
政策因素（0.302）
 土地利用规划分区（0.568） 生态安全
控制区		 水域区 林地区 一般农地区 基本农田
保护区
城镇发展定位（0.432） 生态保育
主导区		 农业生产
主导区		 经济发展
主导区
地理学第一定律指出,空间上分布的事物是相互联系的,但距离近的事物之间的相似性大于距离较远的事物之间的相似性。为定量揭示耕地图斑在空间上的集聚和辐射效应,本文将这些具有内部同质性且具有向四周扩张或向本身汇集能力的图斑称为“源”。根据研究目的,在对地类图斑进行空间融合后,选择面积大于20 hm2的耕地图斑为“生产源”,东溪、西溪、桃溪、梅溪等主要河流干道及面积大于20 hm2的水库与面积大于300 hm2的林地为“生态源”。

3.2 指标数值量化、分级赋值与权重确定

由于指标性质和数据来源不同,因此采用不同的量化与分级赋值方法。国家自然等指数、国家利用等指数依据《农用地分等定级规程》分级赋值。水土流失强度、土地利用规划分区、城镇发展定位等类型指标,依据类型与功能的关联度进行分类赋值[33,38]。地形位指数、自然稳定性及区位因素等通过空间分析获取实际值,然后依据专家经验、参考相关文献及采用自然断裂点法分级赋值[42]。需要指出的是,区位因素主要计算耕地与城镇村及道路的距离,但分级赋值标准有所差异,如耕地距离城镇村及道路越近,耕地的质量越好以及利用强度越大,其生产功能与生活功能越强而生态功能越弱[33],并且从耕地功能内涵的角度来看,距道路网的距离对生产功能的影响比对生活功能的影响更加敏感,而生活功能中城镇比村庄的辐射范围更大。景观指数主要运用景观分析软件Fragstats3.4计算获取,然后运用SPSS软件进行聚类分析,并根据结果分类赋值。社会因素指标主要查询统计年鉴获取相关数据,然后通过计算获取指标值,再在聚类分析的基础上分类赋值。指标权重的确定邀请该领域15位专家,应用层次分析法软件Expert Choice进行两两比较,分别确定各层次指标对上一层次目标的相对重要性,在所有专家各级指标权重通过一致性检验后,将其平均值作为对应的准则层和因子层的指标权重。耕地“三生”功能评价指标、权重及分级赋值分别见表1、表2和表3。

3.3 评价单元耕地生产-生活-生态功能分值

为直观呈现耕地功能的强弱,采用加权求和的方式分别计算每一个评价单元耕地生产、生活与生态功能的分值,具体公式如下：
F i = ∑ w ij • w ' ij • f ij
式中：Fi表示第i个评价单元生产、生活、生态功能分值,该值越大说明相应的功能越强; w ij 和 w ' ij 分别表示第i个评价单元第j个评价因子准则层和因子层指标权重; f ij 表示第i个评价单元的第j个评价因子分值。在计算每一个评价单元的生产、生活与生态功能分值后,进一步采用面积加权求和的方式将图斑尺度的功能分值转换为村域尺度的功能分值。具体公式如下：
C s = ∑ S i • F i S z
式中：Cz表示第z个行政村耕地生产、生活与生态功能分值;Si表示第i个评价单元的面积;Sz表示第z个行政村耕地总面积。

3.4 耕地生产-生活-生态功能分区模式

为探索耕地生产-生活-生态功能格局,通过建立耕地生产-生活-生态功能分区的概念模型（表4）,进一步将耕地功能划分为不同的分区模式。具体步骤如下：首先,按照“组内差异最小,组间差异最大”的原则,采用自然断裂点法将生产、生活与生态功能分别划分为强、中、弱三个等级,并按照强度等级进行排列组合得到27个组合关系;其次,通过比较生产、生活与生态功能在不同组合关系中的强度等级,将耕地功能划分为7个一级分区,具体方法为：如果在27个排列组合关系中耕地至少有一项功能为强等级,那么该组合被定义为优势区,并依据强等级功能的数量将优势区分别定义为三重功能优势区、双重功能优势区、单一功能优势区,如果耕地功能均为中等级,那么该组合被定义为三重功能均衡区,其他组合则被定义为劣势区,并依据弱等级功能的数量将劣势区分别定义为单一功能劣势区、双重功能劣势区、三重功能劣势区;最后,在一级功能分区的基础上,依据生产-生活-生态功能的具体类型进一步将耕地功能划分为15个二级分区。
表4 耕地生产-生活-生态功能分区模式

Tab. 4 Zoning patterns of cultivated land production-living-ecological function

类型编码 生产功能 生活功能 生态功能 一级分区 二级分区
Ⅰ Ⅰ1 强 强 强 三重功能优势区 生产生活生态功能优势区
Ⅱ Ⅱ1 强 强 中 双重功能优势区 生产生活功能优势区
强 强 弱
Ⅱ2 强 中 强 生产生态功能优势区
强 弱 强
Ⅱ3 弱 强 强 生活生态功能优势区
中 强 强
Ⅲ Ⅲ1 强 中 中 单一功能优势区 生产功能优势区
强 弱 中
强 中 弱
强 弱 弱
Ⅲ2 中 强 中 生活功能优势区
弱 强 中
中 强 弱
弱 强 弱
Ⅲ3 中 中 强 生态功能优势区
中 弱 强
弱 中 强
弱 弱 强
Ⅳ Ⅳ1 中 中 中 三重功能均衡区 生产生活生态功能均衡区
Ⅴ Ⅴ1 弱 中 中 单一功能劣势区 生产功能劣势区
Ⅴ2 中 弱 中 生活功能劣势区
Ⅴ3 中 中 弱 生态功能劣势区
Ⅵ Ⅵ1 弱 弱 中 双重功能劣势区 生产生活功能劣势区
Ⅵ2 弱 中 弱 生产生态功能劣势区
Ⅵ3 中 弱 弱 生活生态功能劣势区
Ⅶ Ⅶ1 弱 弱 弱 三重功能劣势区 生产生活生态功能劣势区

3.5 研究区概况与研究数据

南安市位于福建省中部地区,地理坐标为24°34′30″N~25°19′25″N,118°08′30″E~118°36′20″E。地势西北高,东南低,海拔1000 m以下的丘陵山地占全市总面积的73%。辖区总面积2011 km2,辖3个街道、21个镇、2个乡,共有38个社区、383个行政村。2016年,耕地总面积30210.08 hm2,占土地总面积的14.92%,其中水田、水浇地与旱地面积占比分比为83.8%、3.04%和13.17%。2016年,全市完成生产总值898.14亿元,位居全国中小城市综合实力百强第31位。南安市不仅是城市化与工业化快速发展的前沿地区,也是农村转型发展的典型地区,区域社会经济的迅速发展引导土地利用需求不断增长,耕地的利用与保护面临巨大挑战,急需优化和调整区域土地利用方式与结构[37]。
数据来源主要包括南安市自然资源局编制的2016年土地变更调查数据库、《南安市土地利用总体规划（2006—2020年）》、南安市2011年水土流失解译图、南安市2015年地质灾害点现状分布图,南安市统计局编制的《南安统计年鉴（2017年）》以及中国科学院资源环境科学数据中心（http://www.resdc.cn）30 m分辨率DEM数据等。数据处理：一是依据从土地变更调查数据库中选取面积大于100 m2的耕地图斑为评价对象,共计选取出74347个,形成耕地图斑层;二是将100 m×100 m的网格与上述耕地图斑层相交分析,形成252293个评价单元,这样既可保证每个评价单元耕地数据属性的一致性,又能最为精准地反映耕地利用的微尺度效应;三是借助ArcGIS 10.5软件对水土流失解译图、地质灾害点现状分布图等资料进行矢量化和空间配准;四是将非数字化数据录入属性数据库后,将其与评价单元连接,建立耕地功能评价数据库。

4 结果分析

4.1 耕地生产-生活-生态功能的结构特征

通过上述评价模型,可以得到南安市耕地生产、生活与生态功能的面积构成及空间分布。表5显示,耕地生产功能强、中、弱等级的面积分别为11844.87 hm2、12675.47 hm2、5689.74 hm2,占比分别为39.21%、41.96%、18.83%,耕地生活功能强、中、弱等级的面积分别为10220.57 hm2、15109.60 hm2、4879.91 hm2,占比分别为33.83%、50.02%、16.15%,耕地生态功能强、中、弱等级的面积分别为7122.50 hm2、12949.07 hm2、10138.51 hm2,占比分别为23.58%、42.86%、33.56%。图4a显示,耕地生产功能为强等级的行政村有142个,这些地区多为地势较平坦的山间盆地区且耕地的地理区位条件较好;弱等级的行政村有75个,主要分布在西部与北部边界一带,这些地区较高的海拔和不便利的交通限制了耕地生产功能的提升。图4b显示,耕地生活功能为强等级的行政村有168个,主要集中分布在北部地区、中部地区与南部沿海地区,该地区是南安市粮食安全保障区,耕地复种指数较高且可达性水平较高,同时也是南安市重点规划发展的村镇集中区;弱等级的行政村有57个,主要分布在西部和北部地点,较低的耕地利用率弱化了该地区耕地对农民生活与就业的支持与保障。图4c显示,耕地生态功能为强等级的行政村有88个,主要集中分布在西部和东北部地区,该地区耕地的生态基底条件与生态潜力较好,同时政府采取了各项政策保护区域生态环境,使得区域耕地的生态功能较强;弱等级的行政村有149个,主要分布在东部与南部边缘地区,该地区耕地生态基底条件较差、人类干扰较强且缺乏强有力的政策保护,导致区域耕地的生态功能较弱。
表5 南安市耕地生产-生活-生态功能的面积构成

Tab. 5 Area composition of cultivated land production-living-ecological function in Nan'an City (个,hm2, %)

功能等级 生产功能 生活功能 生态功能
行政村 面积 比例 行政村 面积 比例 行政村 面积 比例
强 142 11844.87 39.21 168 10220.57 33.83 88 7122.50 23.58
中 195 12675.47 41.96 187 15109.60 50.02 175 12949.07 42.86
弱 75 5689.74 18.83 57 4879.91 16.15 149 10138.51 33.56
总计 412 30210.08 100.00 412 30210.08 100.00 412 30210.08 100.00
图4 南安市耕地生产-生活-生态功能地域格局

Fig. 4 Regional pattern of cultivated land production-living-ecological function in Nan'an City

4.2 耕地生产-生活-生态功能分区特征

依据耕地生产-生活-生态功能分区模式,识别出南安市耕地7个一级分区及15个二级分区。图5显示,耕地三重功能优势区有行政村7个,区内耕地面积占全市耕地总面积的1.28%,分布较为分散,对南安市的经济发展、居民生活和生态安全都有显著作用。耕地双重功能优势区有行政村85个,占耕地总面积的22.52%,其中生产生活功能优势区是最大的二级分区,行政村和耕地面积占比分别为67个和18.38%,主要集中分布在北部,具有粮食生产、人口承载及居住生活等功能,为南安市的经济发展提供了粮食保障和社会保障。耕地单一功能优势区有行政村207个,占耕地总面积的47.73%,是最大的一级分区,其中生产功能优势区、生活功能优势区、生态功能优势区分别为56个、88个、63个,分别分布在东南部经济发展主导区、西北区农业生产主导区、西部与北部生态保育主导区,这一特征与城镇发展定位密切相关。耕地三重功能均衡区有行政村37个,占耕地总面积的9.74%,主要镶嵌在双重功能优势区与单一功能优势区周边,区内耕地具有一定的水源涵养、人口承载、农产品供给等功能。耕地单一功能劣势区有行政村57个,占耕地总面积的14.18%,其中生产功能劣势区、生活功能劣势区、生态功能劣势区分别为14个、9个、34个,除生活功能劣势区分布相对集中外,其他分区分布较分散,尽管这些耕地“三生”功能较弱,但如果施以适当的利用策略可以有效提升其综合效益。耕地双重功能劣势区有行政村17个,占耕地总面积的4.52%,其中生产生活功能劣势区、生产生态功能劣势区、生活生态功能劣势区分别为9个、7个、1个,这些地区基本远离生产源、生活源或生态源,既不具有较好的生产能力,也不利于日常耕作与管理。耕地三重功能劣势区行政村仅有2个,占耕地总面积的0.03%,该区域难以有效开发利用。
图5 南安市耕地生产-生活-生态功能分区模式

Fig. 5 Zoning pattern of cultivated land production-living-ecological function in Nan'an City

4.3 耕地生产-生活-生态功能分区利用策略

耕地单一功能优势区应根据城镇发展定位,在保持其优势功能的基础上着力提升另外两项功能,或依据实地情况优先发展优势功能。如生产功能优势区和生活功能优势区内,土地平坦肥沃、粮食单产较高且经济发达,但生态环境保护较为脆弱,应充分利用区位优势推动农业规模化经营,建立生态保护体系和优化产业结构,实现农业集约化与清洁化生产。生态功能优势区内由于地形、坡度、海拔等因素限制了农业生产规模化的发展,耕地利用应在划定生态保护红线的前提下,建立完善的生态旅游业,推动乡村旅游经济产业与农业融合发展,实现生态效益和农业效益的同步提高。
耕地单一功能劣势区由于存在一项劣势功能且缺少优势功能,因此应加大劣势功能的提升,并防止另外两项功能退化。生产功能劣势区要积极引导农业种植由谷类、豆类、薯类等粮食作物向药材、茶树、果树等经济作物转变,加强农业种植宣讲与技术培训,重视对农产品加工和农副产品的发展。生活功能劣势区应进一步完善各类公共服务设施的建设,依靠政策促进农产品和工业产品销售,引导农村富余劳动力外出务工以增加农民收入。生态功能劣势区应重新规划自然保护区和划定生态红线,逐步恢复区域内的生态质量,加大对临时占用林地的修复,严格耕地开发避免新增耕地占用生态用地。
耕地双重功能优势区中生产生活优势区为南安市粮食主产区,区域耕地应严格控制向建设用地的转变,并通过基本农田建设、测土配方施肥等工程技术提升耕地质量。生产生态优势区农业发展方式的转变要以提高土地产出率、资源利用率与劳动生产率为核心,降低对石化农业的依赖与减少农业污染排放,积极探索循环农业、生态农业、集约农业等新理念与新模式。生活生态优势区内可以适当加大公共设施投放力度以提升农民生活水平,防止耕地因人口流失而抛荒撂荒,但所有措施应以维持当地生态环境质量为前提,并通过生态补贴政策引导退耕还林。
耕地双重功能劣势区的数量较小且远离生产源、生活源或生态源,既不具有较好的生产能力,也不利于日常耕作与管理。由于存在两项劣势功能且没有优势功能,应采取“因地制宜”的利用策略。生产生活功能劣势区要注重基础设施的建设,引导产业结构向二三产业转型,提高经济效益和人民生活水平,在开发和保护并重的前提下实现经济多元化发展。生产生态功能劣势区应减少人类对生态环境的干扰,控制随意砍伐林木和过度采集野生植物的行为,达到生态恢复和完善区域建设的目的。生活生态功能劣势区应改变农业种植结构,提高农业生产效益,实施建设用地管控以及落实增减挂钩政策,以维持建设用地与耕地数量的动态平衡。
耕地三重功能优势区可以在维持“三生”功能强度的情况下,进一步完善产业结构、提高生态质量及居民生活水平,巩固耕地生产、生活与生态功能,但应避免功能的空间重叠导致过度利用。耕地三重功能均衡区应在不破坏生态环境的条件下选择相应策略强化某项功能,但应避免耕地功能的泛化,如农业生产主导区积极采取土地整理措施提高耕地的生产能力,经济发展主导区要在耕地转变的同时提高居民生活保障水平,生态保育主导区要因地制宜地探索生态产业化和产业生态化发展模式。耕地三重功能劣势区应以维护生态环境为底线,选择性地采取适宜措施提高耕地综合利用强度,或实施生态移民搬迁以恢复区域生态服务能力,协调耕地与人类社会的可持续发展。

5 结论与讨论

5.1 结论

（1）耕地是指在一系列生物化学作用下和投入一定人类劳动后可用于种植农作物的土地,是由自然要素、经济要素与社会要素综合作用形成的自然历史综合体。自然要素是决定耕地功能的基础性要素,经济要素是决定耕地功能的物质性要素,社会要素是决定耕地功能的非物质性要素。
（2）耕地功能是指在一定时期的开发、利用与保护过程中以及在构成要素的综合作用下,耕地提供满足人类生存与发展所需产品与服务的能力。在宏观层面将耕地功能划分为生产、生活、生态三种形态更具继承性和开放性,并且这一分类体系既是对乡村振兴战略与国土空间规划体系建设的响应,也是落实国家粮食安全战略的迫切需求。
（3）南安市80%的耕地生产与生活功能以及60%的耕地生态功能为中等及以上,说明耕地生产、生活与生态功能之间可能存在重叠、挤占与集聚。地形条件和区位条件是决定耕地生产功能格局的关键因素,可达性和依赖程度是决定耕地生活功能格局的重要因素,生态基底条件与环境保护政策是决定耕地生态功能格局的主要因素。在主导因素的支配下,南安市耕地生产、生活与生态功能表现出明显的地域趋同性。
（4）南安市7个一级功能区的面积占比分别为1.28%、22.52%、47.73%、9.74%、14.18%、4.52%、0.03%。由于南安市耕地多功能利用水平较低且耕地开发已经危及区域生态安全,并且不同耕地功能分区的空间分布、组合结构及功能强度差异较大,为此需要采取差异化的利用、保护与管理策略。

5.2 讨论

本文所构建的耕地功能评价模型及分区模式可以较好地反映耕地利用的实际状况,但仍然存在如下问题有待完善。一是对耕地“三生”功能内涵的理论认识有待加强,特别是除生产、生活与生态等物质性功能外,耕地还具有文化、美学等非物质性功能,这些因素如何量化还有待深入。二是耕地功能评价指标的地域差异性问题,在构建评价指标体系时应根据评价单元的本底条件,选取反映区域耕地功能特征的指标,并建立一个统一的评价体系和测评框架,以完善对耕地功能的综合性研究;三是本文中生活生态优势区、生活生态劣势区、三重功能劣势区的面积占比不到1%,说明本文所构建的理论分区还存在一定的不足,对耕地功能的分区利用还需根据具体情况适当调整。只有对上述问题开展进一步的理论分析与实证研究,才能满足国家粮食安全战略及国土空间规划体系建设对耕地多功能利用与管理的理论与现实需求。

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