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Spatio-temporal characteristics and evolution of rural production-living-ecological space function coupling coordination in Chongqing Municipality

  • WANG Cheng ,
  • TANG Ning
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  • School of Geographical Sciences, Southwest University, Chongqing Key Laboratory of Karst Environment, Chongqing 400715, China

Received date: 2017-12-25

  Request revised date: 2018-03-10

  Online published: 2018-06-10

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《地理研究》编辑部

Abstract

The production space function, living space function and ecological space function promote and restrict each other; the complex relationship among the three functions is the major cause of the development and evolution of production-living-ecological space in rural areas. The coordinated and mutual development of the rural production-living-ecological space function is one of the most crucial issues in the current process of spatial restructuring in rural China. In this study, we established an index system for rural production-living-ecological space function with the production-living-ecological space theory in territorial space planning, based on the fact that a coupling coordination model was built. Therefore, after quantitatively calculating the coupling degree and coupling coordinate degree (2005, 2010, and 2015) of 37 districts and counties in Chongqing, we conducted spatial comparison and temporal analysis, the results are shown as follows. There were four types of coupling degree (low level coupling type, moderate level coupling type, break-in coupling type and coordination coupling type) and three types of coupling coordination degree (moderate incongruous type, elementary coordination type and moderate coordination type) appeared in rural production-living-ecological space function, which offered implications for calculating the mutual relationship among the three functions. The coupling coordination degree of rural production-living-ecological space function exhibited significant difference spatially and temporally; to be specific, it presented a spatial pattern of "high in the west and low in the east". In the time dimension, it waved from low level to high level coupling. There were obvious differences of coupling coordination status among every two of the three rural space functions. The coupling coordination of "production-living space function" was higher than that of "production-ecological space function" and "living-ecological space function" in the same period, whilst the coupling coordination of "living-ecological space function" had the poorest condition. Thus, living-ecological space function should be the key point for spatial restructuring and it must be proposed firstly in rural areas.

Cite this article

WANG Cheng , TANG Ning . Spatio-temporal characteristics and evolution of rural production-living-ecological space function coupling coordination in Chongqing Municipality[J]. GEOGRAPHICAL RESEARCH, 2018 , 37(6) : 1100 -1114 . DOI: 10.11821/dlyj201806004

1 引言

乡村空间是由生产空间、生活空间以及生态空间所构成的[1]、受到内核要素[2]和外缘环境[3]共同作用的多功能复合统一体[4,5]。随着“四化推进”的深入,乡村要素自变动以及外部调控所带来的城乡之间物质流、信息流、能量流的交换更为频繁[6],乡村步入急遽转型期,进而导致乡村空间的人口、资源和环境矛盾越加尖锐深刻;而功能作为乡村空间的属性之一[7],其变迁演化实质是乡村空间土地利用形态的重要表征,能够反映乡村空间对于乡村多元利益攸关主体发展需求的满足程度:一方面由于耕地非粮化和人口非农化,传统乡村生产功能逐渐退化[8],另一方面依托自然景观以及多样化的农事体验活动所兴起的乡村旅游,乡村生活、生态功能日益凸显[4]。已有研究表明,乡村三生空间功能之间相互促进、相互胁迫的复杂关系对乡村空间的发展与演化有重要的影响[9-11],一种功能的过度发展会对其他功能的实现产生一定的影响[12],且受制于不同阶段社会经济发展状况和地理环境的差异,所呈现出的时空特征和格局也有所不同;因此,探究多种乡村空间功能间的耦合互动关系,明晰其时空演化规律,是协调乡村多元利益攸关主体发展需求与乡村三生空间资源配置之间的矛盾、实现乡村三生空间功能融合协调发展的重要基础,也是明确乡村发展方向及其功能定位、指导新农村建设的重要理论手段[13-15],已成为乡村地理学研究的重要课题。目前学界明确以乡村三生空间功能为研究内容开展其相互作用关系的研究并不多见,主要集中于乡村地域多功能的研究:国外学者对乡村功能之间的相互联系及其产生的效应已有研究[16,17],但多考虑单一的乡村功能;国内学者通过对乡村地域多功能的识别评价[1]及其时空演化特征[7,10]的探究,实现了乡村地域多功能间相互作用关系的定性描述[11,12],但针对乡村三生空间功能间相互作用关系的定量表征及其演化规律的研究尚未系统的深入展开,亟需为其进一步研究注入新的思路。而耦合协调模型可用于测度两个或以上系统之间相互作用程度及其相互协调配合情况[18],现已广泛用于地理[19]、生态[20]、农业[21]、经济[22]等领域的研究并取得了丰硕的成果,为探究乡村三生空间功能间的互动关系提供了重要的参考。
重庆市作为统筹城乡综合配套改革试验区、西部经济的增长极,当前正处于快速城镇化、工业化发展阶段,城市建设空间急速扩张,加速了乡村生产、生活与生态空间功能的转型与拓展,乡村空间正经历着由缓慢向激进演进并引发根本性变革;同时受自然条件、经济水平、文化差异等多重因素影响,乡村空间内部土地利用结构及其三生空间功能的区域差异尤为明显。基于此,以重庆市37个区县为研究单元,结合国土空间规划“三生”空间理论,通过建立指标体系表征乡村三生空间功能,系统构建乡村三生空间功能耦合协调模型,测算2005年、2010年、2015年重庆市37个区县单元的乡村三生空间功能的耦合度和耦合协调度并进行空间比较和时序分析,以揭示其耦合协调的时空分异特征和演变规律,为探究乡村三生空间功能间的互动关系、实现乡村三生空间功能协调发展、进一步优化乡村三生空间提供新的研究思路和有价值的参考。

2 数据来源与研究方法

2.1 研究区概况

重庆市(28°10'N~32°13'N、105°11'E~110°11'E)地处中国西南部、三峡库区腹心地带,东与鄂西交界,西南与川黔接壤,西北与川陕比邻。全市共辖23区15县,辖区总面积8.24万km2,区域内地貌类型以山地、丘陵为主,面积占比70%,自然资源禀赋地域差异显著。截至2015年底,全市常住人口达3016.55万人,其中农村人口1178.14万人,农村常住居民年人均可支配收入1.05万元,仅为城镇常住居民人均可支配收入的38.57%,城乡收入差异较大,呈现出典型的“大城市、大农村、大山区、大库区”的地域背景特征。近年来,重庆市践行大城市带大农村的乡村发展战略,乡村建设取得了一定的进展:以柑橘、榨菜、草食牲畜、生态渔业、中药材、茶叶、调味品等七大特色产业链为代表的现代特色农业迅速发展,耕地规模经营(34.4%)、农业机械化生产(42%)等农业现代化进程加快;通过以道路硬化、危旧房改造、饮用水净化等手段的乡村人居环境整治,建成部、市级美丽乡村示范点510个,乡村居住环境得到改善(① 数据来源:重庆市人民政府.《重庆市农业农村发展“十三五”规划》. http://www.cq.gov.cn/publicinfo/web/views/Show!detail.action?sid=4145177, 2017-04-03.)。但由于地处西南丘陵山区、生态环境脆弱,随着乡村开发与建设力度的加大,引发乡村发展状态与生态效应不匹配的矛盾,如何协调乡村发展过程中三生空间功能的相互作用,成为重庆市建设“宜居、宜业、宜游”的美丽乡村亟待解决的难题。

2.2 研究方法

2.2.1 乡村三生空间功能内涵及其指标体系构建 乡村空间功能是指在乡村范围内,其内部构成要素和外部环境互相作用下所形成的对人类生产、生活等活动产生一定影响的特性或者能力[23],是涉及社会、经济、地理环境等多要素的复杂共同体;伴随着乡村社会经济发展和土地利用转型,乡村空间功能的多样化和复合性特征日益凸显。本文在参考乡村空间多功能已有研究的基础上[1,7,9-14],结合国土空间规划“三生”空间理论,将乡村空间功能识别为生产功能、生活功能、生态功能。在此基础上,遵循系统性、代表性和可操作性原则,结合重庆市乡村发展现状及土地、农业、地理等学科领域专家的意见,同时考虑指标的相对稳定性以及区县级评价单元数据的可获取性,选取了14项指标构建乡村三生空间功能评价指标体系(表1)。通过极差标准化法[24]对各项指标的原始数据进行初步处理,取值范围[0,1];运用熵值法[10]计算各指标的初步权重,再通过AHP对初步权重进行修正,得到各指标的综合权重(表1)。
Tab. 1 The index system of rural production-living-ecological space function

表1 乡村三生空间功能评价指标体系

乡村三生
空间功能
一级指标 二级指标 指标解释及计算方法 熵值法权重 层次
分析法
综合
权重
生产功能 农业生产功能 人均耕地面积 耕地总面积/乡村总人口,亩/人 0.1713 0.1111 0.1412
人均粮食产量 粮食总产量/总人口,t/万人 0.0262 0.2347 0.1304
农业商品产值 以货币形式表现的农业生产的产品总和,反映一定时期内农业生产的总规模,万元 0.2715 0.2122 0.2419
非农生产功能 人均农林牧渔服务业总 产值 农林牧渔服务业总产值/乡村总人口,万元/人 0.2544 0.2429 0.2487
乡村人口非农就业比例 乡村非农就业人口/乡村就业人口,% 0.2766 0.1991 0.2378
生活功能 生活保障功能 农村居民人均纯收入 反映乡村地区农村居民的平均收入水平,万元 0.265 0.4089 0.3361
农村恩格尔系数 农村居民用于食品消费的支出/家庭总支出,反映农村居民的消费结构情况,% 0.1938 0.1281 0.1612
农村居民人均住房面积 农村总住房面积/农村总人口,m2/人 0.0271 0.1654 0.0965
福利保障功能 农村居民受教育比例 农村受教育总人数(幼儿园、小学、中学)/乡村总人口,% 0.2404 0.0278 0.1345
农村居民每万人拥有病床位数 医院卫生院的总床位数/乡村总人口,病床数/万人 0.2737 0.2698 0.2717
生态功能 生态净化功能 农村居民人均农用化肥施用量 农用化肥施用量/乡村总人口,t/万人 0.2649 0.2153 0.2401
农村居民人均农药使用量 农药使用量/乡村总人口,t/万人 0.1553 0.0455 0.1004
生态供给功能 森林覆盖率 林地总面积/评价单元总面积,% 0.0083 0.3811 0.1947
农村居民人均水资源量 水资源总量/乡村总人口,亿m³/ 万人 0.5715 0.3581 0.4648
(1)生产功能:指通过乡村空间提供产品、增加社会财富的能力。选取人均耕地面积、人均粮食产量、农业商品产值3个指标来表征乡村农业生产功能,均为正向指标,其值越大表示乡村农业生产功能愈强;选取人均农林牧渔服务业总产值以及乡村人口非农就业比例来表征非农生产功能,均为正向指标,其值越大,乡村非农生产功能 越强。
(2)生活功能:指为乡村居民提供居住环境的能力,能够反映居民的收入、消费结构、福利情况。因此,本文从生活保障和福利保障两方面表征生活功能。选取农村居民人均纯收入、农村恩格尔系数、农村居民人均住房面积来表征生活保障功能的强弱,其中农村恩格尔系数为负向指标,其余两项均为正向指标;选取了农村居民受教育比例及其每万人拥有医院床位数来表征乡村教育、医疗等福利保障水平,均为正向指标,其值越大乡村生活功能越强。
(3)生态功能:指乡村空间能够为居民提供生态产品与服务以及应对外界干扰、实现自我修复、维持生态系统稳定的能力。因此,本文从生态净化和生态供给两方面表征乡村生态功能的强弱。选取农村居民人均农用化肥施用量以及人均农药使用量两项指标来表征乡村生态净化功能,均为负向指标,其值越大乡村生态功能越弱;选取森林覆盖率、农村居民人均水资源量两项指标以表征乡村生态供给的能力,均为正向指标,其值越大乡村生态功能越强。
2.2.2 乡村三生空间功能耦合协调模型 (1)乡村三生空间功能耦合度
乡村三生空间功能相互作用、博弈的过程是乡村主体多元化发展需求在乡村地域的重叠,实际上是稀缺的土地资源在三生空间功能之间数量和空间上再分配的动态发展过程[25],体现了社会经济转型的不同阶段特征,对乡村空间的发展与演进有重要影响。生态空间是乡村空间的本底,生态功能的发挥为生产、生活功能的实现提供了重要保障;生产功能是乡村空间的基础功能,既能为乡村生活功能的发挥提供经济基础和物质保障,同时,随着农业经营主体生产活动的范围扩大和强度提升,对于乡村生态环境的破坏也日趋严重,引发了生态功能的弱化与衰退;生活功能既是对乡村居民日常起居、交往需求的满足,也是对生产功能的重要补充,同时伴随着农户收入水平提升以及乡村生活空间扩展,过度的人类活动形成生活污染,对生态空间的发展产生了一定的生态压力,影响了乡村生态功能的实现。乡村三生空间功能间存在着相互促进、相互胁迫的耦合互动关系。因此,在参考相关研究成果[26-29]并结合本研究实际的基础上,构建乡村三生空间功能耦合度测量模型,具体计算公式如下:
C = 3 × P i × R i × E i ( P i + R i + E i ) 3 1 3 (1)
式中:C为乡村三生空间功能之间的耦合度,取值范围为[0,1],C值的大小是乡村三生空间功能的评价值决定的,其值越大说明乡村三生空间功能之间相互作用、相互影响越强烈;PiRiEi为分别为乡村生产功能、生活功能、生态功能的综合评价值,i∈{1,2,3,…,37};为进一步分析乡村“生产—生活”功能、“生活—生态”功能、“生产—生态”功能两两之间相互作用程度,耦合度模型可以演化如下式(2)所示:
C 1 = 2 × P i × R i [ P i + R i ] 2 1 2 , C 2 = 2 × R i × E i [ R i × E i ] 2 1 2 , C 3 = 2 × P i × E i [ P i + E i ] 2 1 2 (2)
借鉴已有研究成果[30,31]并结合本研究实际情况,将乡村三生空间功能耦合度划分为4种类型(表2)。
Tab. 2 The classification of coupling degree of rural production-living-ecological space function

表2 乡村三生空间功能耦合度类型划分

耦合度 耦合类型 特征
C∈[0,0.3] 低耦合时期 乡村三生空间功能之间开始进行博弈,处于较低水平耦合时期,其中当C=0时,乡村三生空间功能之间处于无关状态且向无序发展。
C∈(0.3,0.5] 拮抗时期 乡村三生空间功能之间相互作用加强,出现乡村优势功能更强并占据其他乡村功能空间而其他功能不断衰弱的现象。
C∈(0.5,0.8] 磨合时期 乡村三生空间功能之间开始相互制衡、配合,呈现出良性耦合特征。
C∈(0.8,1.0] 协调耦合时期 乡村三生空间功能之间良性耦合愈强并逐渐向有序方向发展,处于高水平的协调耦合时期,其中当C=1.0时,乡村三生空间功能实现良性共振耦合且趋向新的有序结构。
(2)乡村三生空间功能耦合协调度
耦合度虽能反映乡村三生空间功能之间的相互作用程度,但不能表征各功能之间是在高水平上相互促进还是低水平上相互制约,因此,本文引入耦合协调指数[31]以构建乡村三生空间功能耦合协调模型,具体计算公式如下:
D = C × T , T = P + βR + χE (3)
式中:C为乡村三生空间功能耦合度;D为乡村三生空间功能耦合协调度;PRE分别为乡村生产功能、生活功能、生态功能的评价值;αβχ分别为乡村生产功能、生活功能、生态功能的待定系数,在参照相关专家意见的基础上,将待定系数确定为α=0.35,β=0.35,χ=0.30;同理,公式(3)可得到乡村三生空间功能两两之间的耦合协调度,其计算公式如下:
D = C × T , T 1 = P + βR T 2 = βR + χE T 3 = P + χE (4)
式中:参照相关专家意见,当乡村生产功能和乡村生活功能进行耦合协调度测算时,α=β=0.50,当乡村生活功能和乡村生态功能进行耦合协调度测算时β=0.55,χ=0.45,当乡村生产功能和乡村生态功能进行耦合协调度测算时α=0.55,χ=0.45。参考相关研究成果[30,31]并结合本研究实际,将乡村三生空间功能耦合协调度划分为五种类型(表3)。
Tab. 3 The classification of coupling coordinating degree of rural production-living-ecological space function

表3 乡村三生空间功能耦合协调度类型划分

耦合协调度 耦合协调类型 特征
D∈[0,0.2] 严重失调 乡村生产功能过度发展,致使乡村生活、生态空间被严重挤压,乡村居住条件差,产生了一系列的生态问题
D∈(0.2,0.4] 中度失调 乡村生产功能仍然占据绝对的优势地位,乡村生活功能逐渐提升,由于乡村生活污染产生的生态问题开始凸显
D∈(0.4,0.5] 基本协调 乡村发展速度放缓,逐渐向集约高效的生产方式转化,开始注重对由于生活、生产活动所带来的生态问题进行修复
D∈(0.5,0.8] 中度协调 乡村生态修复取得了一定的成效,乡村整体人居环境得到了较大的改善
D∈(0.8,1.0] 高度协调 乡村三生空间功能相互促进,可以满足不同利益主体的需求,乡村空间系统实现有序发展

2.3 数据来源

本文所需数据主要包括矢量数据与长时序的统计数据两部分:矢量数据主要包括由重庆市国土资源和房屋管理局提供的重庆市37个区县单元(因渝中区城镇化率100%,不纳入本文研究的范围之内)的行政边界数据、土地利用变更调查数据(2005年、2010年、2015年);长时序的统计数据主要包括2005年(第三轮土地利用总体规划编制的基期年)、2010年(完成第二次全国土地调查,掌握了真实的土地数据)、2015年(与现状情况最为接近且可获取相关统计资料)的社会经济数据和生态环境数据:社会经济数据主要来源于中国统计出版社2006年、2011年、2016年出版的《重庆市统计年鉴》、重庆市各区县统计年鉴,生态环境数据主要来源于重庆市林业局提供的《重庆市森林资源公报》、重庆市水利局提供的《重庆市水资源公报》。

3 乡村三生空间功能耦合协调的时空分异特征

3.1 三生空间功能耦合度时空分异特征

根据公式(1)所构建的乡村三生空间功能耦合度模型,分别测算出2005年、2010年、2015年重庆市37个区县单元的耦合度值,通过ArcGIS 10.2软件将测算值与矢量格式的空间分析单元进行空间链接,形成2005年、2010年、2015年重庆市乡村三生空间功能耦合度空间分布图(图1)。
Fig. 1 Spatial distribution of the rural production-living-ecological space function coupling degree in 2005, 2010 and 2015

图1 2005年、2010年、2015年重庆市乡村三生空间功能耦合度空间分布

乡村三生空间功能耦合度的高值区主要包括以沙坪坝区、江北区、北碚区为主的都市功能发达区域,耦合度低值区主要集中在渝东北的巫溪县、城口县,以及渝东南的秀山县;整体上重庆市乡村三生空间功能耦合度在空间上呈现“西高东低”的空间格局特征,区域差异显著。从时间维度上来看,乡村三生空间功能耦合度整体水平逐年上升,高值耦合区以都市功能发达区域为核心并以圈层的形式逐渐向外扩散,其影响范围逐渐增大,仍然呈现出较为明显的地域分异特征,部分区县的耦合度演进呈现出明显的波动性,如石柱县经历了“拮抗—低耦合—拮抗”的“先增后减”过程,大足区、永川区经历了由“拮抗”到“磨合”的跃进过程。2005年重庆市各区县乡村三生空间功能耦合度大多处于低耦合时期和拮抗时期,分别占比27.03%、62.17%。自1997年重庆市直辖以来,乡村发展经济和建设的势头迅猛,乡村生产功能处于优势地位,生产活动对生态空间的侵占,导致生态环境逐渐被破坏,生态功能被削弱。与2005年相比,2010年重庆市乡村三生空间功能耦合度逐渐由拮抗时期转为磨合时期,耦合度有明显的提升。自2007年重庆市被批准为统筹城乡综合配套改革试验区以来,乡村发展建设理念由单一的追求经济指标转变为实现区域协调发展,逐渐意识到生态环境对于乡村空间协调持续发展的保障作用,通过退耕还林等政策约束,修复乡村生态环境,乡村生态功能有所提升,进而三生空间功能耦合度有了明显上升;至2015年,重庆市乡村三生空间功能耦合度逐渐进入协调耦合时期,该类型占比59.46%,整体耦合度大大提升。2012年中共十八大首次提出“生态文明建设”理念,提倡协调乡村经济发展与生态保护之间的关系,通过国土空间规划和一定的生态补偿实现乡村空间功能之间的良性互动,乡村三生空间功能耦合度逐渐向有序、协调的良性共振耦合阶段迈进。
通过频数分析法[29,32],按照耦合度类型划分标准,分组统计每一种耦合类型在同一时段所占的比例,分别拟合成2005年、2010年、2015年乡村三生空间功能耦合度演进曲线(图2)。随着社会经济发展以及乡村转型,重庆市乡村三生空间功能耦合度呈现出由低水平耦合向高水平耦合演进的波浪式曲线特征。同时,根据2005年、2010年、2015年的耦合演化曲线,拟合出重庆市乡村三生空间功能整体演化曲线:重庆市乡村三生空间功能耦合度2005-2015年的演变态势接近于“S”型的成长曲线,乡村三生空间功能之间的相互作用在经历一定时期的极化效应(polarization effect)和扩散效应(diffusion effect)之后,逐渐由低耦合阶段向协调耦合阶段发展,乡村空间系统逐渐能够实现自我调节、趋于有序发展状态。
Fig. 2 The evolution curve of rural production-living-ecological space function coupling degree in 2005, 2010 and 2015

图2 2005年、2010年、2015年重庆市乡村三生空间功能耦合度演变曲线

3.2 三生空间功能耦合协调度时空分异特征

根据公式(3)测算出2005年、2010年、2015年重庆市37个区县单元的耦合协调度,通过ArcGIS 10.2软件将测算值与矢量格式的空间分析单元进行空间链接,形成2005年、2010年、2015年重庆市乡村三生空间功能耦合协调度空间分布图(图3)。在空间维度上,重庆市乡村三生空间功能的耦合协调度与其耦合度的空间分布具有一定的关联性,耦合协调度的高值区与耦合度的高值区大致吻合,同时以重庆西部都市功能发达区域为核心逐渐向外扩散,在整体上也呈现出较为显著的“西高东低”的空间分布特征,其分布的地域差异明显。在时间维度上,乡村三生空间功能耦合协调度在整体上呈现出由中度失调向中度协调发展的逐渐上升特征,耦合协调度的平均水平由0.37增加到0.52。2005年,耦合协调度介于[0.27,0.53],最低值为巫溪县,最高值出现在江津区,耦合协调类型主要有中度失调、基本协调、中度协调,分别占比76.27%、15.62%、8.11%,其整体水平较低,大多处于中度失调状态。2010年,耦合协调度介于[0.22,0.53],最低值为石柱县,最高值出现在北碚区,该时期乡村三生空间功能耦合协调类型主要有中度失调、基本协调、中度协调,分别占比56.76%,29.73%、13.51%,虽然整体水平仍处于中度失调阶段,但是与2005年相比,中度协调的比例明显减少,而基本协调和中度协调的比例均有所上升;因此,该时期的乡村三生空间功能耦合协调度高于2005年,但上升幅度不明显。2015年,重庆市乡村三生空间功能耦合协调度介于[0.31, 0.68],最低值为彭水县,最高值出现在江津区,该时期的乡村三生空间功能耦合协调度仍为中度失调、基本协调、中度协调三种类型,分别占比14.81%、23.03%、62.16%,该时期整体水平上处于中度协调阶段,与2010年相比,得益于“千百工程”“一村一品”等具有重庆特色的大城市带大农村的乡村发展政策,乡村经济发展的现代化、集约化特征更为明显;前期的新农村建设与人居环境治理成效显现,乡村生活功能得到合理优化;通过不断完善《重庆市农业功能区划》、有序推进乡村环境的综合整治,生态功能实现了一定程度的修复,重庆市乡村三生空间功能在不断的拮抗、磨合过程中实现了耦合协调度大大提升,完成了耦合协调类型由中度失调向中度协调的跨越。同时,部分区县的乡村三生空间功能耦合协调度的演进呈现出明显的波动性,如黔江区直接由“中度失调”跃进到“中度协调”,而酉阳县经历了“基本协调—中度失调”的“倒退”过程。
Fig. 3 Spatial distribution of the rural production-living-ecological space function coupling coordinating degree in 2005, 2010 and 2015

图3 2005年、2010年、2015年重庆市乡村三生空间功能耦合协调度空间分布

同理,运用频数分析法[29,32],按照耦合协调度类型的划分标准,分组统计每一种耦合协调类型在同一时段内所占的比例,将统计结果分别拟合成2005年、2010年、2015年乡村三生空间功能耦合协调演进曲线(图4):乡村三生空间功能耦合协调度处于波动增长状态,增幅最大的在中度协调阶段,与耦合度的演进过程相比,耦合协调度的增长较为缓慢。同时,根据2005年、2010年、2015年的乡村三生空间功能耦合协调演进曲线,拟合出重庆市乡村三生空间功能整体演进趋势曲线:2005-2015年乡村三生空间功能耦合协调度的演变态势接近于“U”型的成长曲线。由此可以推测,随着时间的推移,重庆乡村三生空间功能的耦合协调度逐渐会由中度协调向高度协调演进,与耦合度的未来发展趋势一致,乡村三生空间功能的发展会更为协调,乡村空间也会更为持续、有序。
Fig. 4 The evolution curve of rural production-living-ecological space function coupling coordinating degree in 2005, 2010 and 2015

图4 2005年、2010年、2015年重庆市乡村三生空间功能耦合协调度演变曲线

4 乡村三生空间功能两两耦合协调格局及演化特征

乡村三生空间功能两两耦合协调特征,能够反映乡村空间功能各子系统之间相互作用情况,对于进一步揭示三生空间功能之间耦合协调特征具有重要意义。根据公式(2)和公式(4),测算出乡村三生空间功能两两之间的耦合度和耦合协调度,通过ArcGIS 10.2软件将测算值与矢量格式的空间分析单元进行空间链接,分别形成2005年、2010年、2015年重庆市乡村三生空间功能两两之间耦合度及其耦合协调度的空间分布图(图5图6)。同时绘制重庆市乡村三生空间功能两两之间耦合度和耦合协调度的演变曲线(图7图8)。
Fig. 5 Spatial distribution of the rural space function coupling degree between production and living, production and ecological, living and ecological in 2005, 2010, and 2015

图5 2005年、2010年、2015年重庆市乡村“生产—生活”“生产—生态”“生活—生态”功能耦合度空间分布

Fig. 6 Spatial distribution of the rural space function coordinating degree between production and living, production and ecological, living and ecological in 2005, 2010, and 2015

图6 2005年、2010年、2015年重庆市乡村“生产—生活”“生产—生态”“生活—生态”功能耦合协调度空间分布

Fig. 7 The evolution curve for the rural space function coupling degree between production and living, production and ecological, living and ecological in 2005, 2010, and 2015

图7 2005年、2010年、2015年重庆市乡村“生产—生活”“生产—生态”“生活—生态”功能耦合度演变曲线

Fig. 8 The evolution curve for the rural space function coordinating degree between production and living, production and ecological, living and ecological in 2005, 2010, and 2015

图8 2005年、2010年、2015年重庆市乡村“生产—生活”“生产—生态”“生活—生态”功能耦合协调度演变曲线

乡村“生产—生活”功能的耦合度及协调度明显高于同一时期乡村“生产—生态”“生活—生态”功能的耦合度和耦合协调度,并呈现逐年增长的发展特征,整体上处于高水平的协调耦合状态,其中协调耦合类型增长最为显著。乡村生产功能和生活功能是保障乡村居民维持生产、生活等基本需求的功能,两者长期处于相辅相成的相互作用过程中;乡村生产功能为乡村居民维持生计、提高生活水平奠定了物质和经济基础,而乡村生活功能的进一步提升为乡村生产功能的发挥提供了人力和技术保障,是乡村生产功能的重要补充。近年来,随着新型农业经营主体和服务主体的多元化,乡村一二三产业的深度融合,乡村生产功能得到优化,农民的收入逐渐提高,进而追加住房投资,同时相关的教育、医疗、社会保障等农村公共服务覆盖率也有所提升,乡村生活功能逐步完善,两者通过长时期的拮抗、磨合,逐渐向“高耦合—高协调”的方向迈进。
乡村“生产—生态”功能耦合协调的上升幅度明显快于乡村“生产—生活”“生活—生态”功能的耦合协调过程,整体上呈现较为明显的持续增长特征,实现了由拮抗到磨合、失调向协调的转变。乡村“生产—生态”功能的耦合协调过程实质是乡村生产空间与生态空间的竞合、博弈过程,前期乡村生产功能的过度发展引发了对乡村生态空间的侵占,造成部分乡村生态功能发生恶性转弱,特别是农业生产过程中由于农药、化肥、地膜等过度使用所带来的面源污染,造成水体富营养化、土壤退化等一系列生态问题。随着经济发展速度放缓,乡村建设发展过程中由农业生产导致的生态问题越来越受到重视,通过制定以乡村环境整治为重点的乡村人居环境规划,加强对农村农业生产污染物回收与治理,改变传统的农业生产方式,鼓励发展生态、绿色的现代农业,使得乡村“生产—生态”功能耦合协调状况有了明显的改善和提升。
乡村“生活—生态”功能耦合协调度呈现出“基本协调—中度失调—中度协调”的“先减后升”波动增长特征。在空间上,由重庆西部地区单一的高耦合协调度核心区逐步向外扩散;但其耦合协调情况在乡村三生空间功能两两耦合中相对较差,整体上处于较低水平的耦合协调状态,说明生活空间与生态空间博弈的过程中,生活功能处于绝对优势地位,乡村生态功能相对弱化。近年来,在“新农村”和“巴渝新居”建设过程中,一味地“重建设规模”而“轻管护治理”,环保基金和基础设施较为薄弱,运行效率低,相应的环境管理和法制体系不完善,乡村生活污水、垃圾不能及时、有效地处理,导致乡村生态功能的病态弱化发展,致使两者之间的耦合协调度持续处于较低水平。同时,乡村“生活—生态”功能耦合协调的演进趋势曲线显示,随着时间推移,其耦合协调有向低水平发展的趋势,因此,乡村“生活—生态”功能间的优化和协调发展迫在眉睫。

5 结论与讨论

(1)乡村空间是其空间功能耦合交互的复合作用体,研究借鉴国土空间规划“三生”空间理论并结合耦合协调模型,探究乡村空间功能间的互动关系,可为定量测算乡村三生空间功能之间的耦合协调关系提供了新的思路和重要参考。本文在识别乡村三生空间功能的基础上,通过建立乡村三生空间功能指标体系并构建乡村三生空间功能耦合协调模型,分别测算重庆市2005年、2010年、2015年乡村三生空间功能的耦合度及耦合协调度,划分出乡村三生空间功能耦合协调阶段。重庆市乡村三生空间功能耦合度呈现出低耦合、拮抗、磨合、协调耦合四种类型,其耦合协调度呈现出中度失调、基本协调、中度协调三种类型,其中耦合度和耦合协调度历年增长最快的分别为协调耦合和中度协调。
(2)乡村三生空间功能耦合协调的时空格局差异显著。空间维度上呈现出“西高东低”的空间特征,高值区逐渐向外扩散,形成较为分散的局部耦合协调中心;时间维度上乡村三生空间功能耦合度呈现出由低水平耦合向高水平耦合演进的波浪式演进特征,2005-2015年的演变态势接近于“S”型的成长曲线;与耦合度的演进过程相比,乡村三生空间功能耦合协调度的增长速度较慢,2005-2015年的演变态势接近于“U”型的成长曲线。可预测,随着时间的推移,重庆乡村三生空间功能的耦合协调通过长时期的拮抗、磨合,逐渐向“高耦合—高协调”的良性共振类型演进。未来应基于乡村三生空间功能的时空差异特征及其演进规律,设计差异化的乡村三生空间优化协调路径,引导乡村三生空间功能向更为有序、协调的方向发展。
(3)乡村三生空间功能两两之间耦合协调状态差异明显。乡村“生产—生活”功能耦合协调高于同时期乡村“生产—生态”“生活—生态”功能的耦合度和耦合协调度,并呈现逐年增长的发展特征,整体上处于高水平的协调耦合状态,其中协调耦合类型增长最为显著;乡村“生产—生态”功能耦合协调的上升幅度明显高于乡村“生产—生活”“生活—生态”功能耦合协调的发展速度;乡村“生活—生态”功能耦合协调情况在乡村三生空间功能两两耦合中相对较差,处在较低水平的耦合协调阶段,是乡村三生空间进一步优化的重要方向。未来应严格限制乡村生活空间对生态空间的侵占,并从政策上和资金上加大对生活污水、垃圾回收与治理的支持,协调乡村生活功能与生态功能之间的耦合关系。
乡村三生空间功能是国土空间规划“三生”空间理论的重要延伸,研究将乡村三生空间功能整体的耦合协调及其两两功能之间的耦合协调结合起来进行对比分析,突破了单一测算乡村“三生空间”功能或者以两两耦合协调关系的局限性,可为明确乡村三生空间优化协调的方向,拓展乡村三生空间优化配置的理论内涵提供有价值的参考。然而乡村空间是由自然资源、生态环境、经济和社会所构成的复杂巨系统,探测乡村三生空间功能之间耦合协调关系的作用机制以及设计乡村三生空间功能协调发展的优化路径,将是进一步深化研究的重点。

The authors have declared that no competing interests exist.

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洪惠坤, 谢德体, 郭莉滨, 等. 多功能视角下的山区乡村空间功能分异特征及类型划分. 生态学报, 2017, 37(7): 2415-2427.以西部山区重庆乡村空间为研究对象,构建乡村空间多功能评价指标体系,将乡村空间多功能划分为农业生产功能、经济发展功能、生态保育功能、生态稳定性功能,社会保障居住家园功能五种子功能,采用熵权法定量核算2013年全市乡村空间功能值,运用GIS技术和Dagum基尼系数刻画重庆市不同地区乡村空间功能值地区差异特征,并划分了重庆市乡村空间多功能类型,研究结果表明:(1)山地型乡村地形复杂,景观类型多样,功能也极具多样性,研究区乡村空间除了生态稳定性功能外,其他各功能值具有显著的空间分异特征,有明显的空间集聚性。(2)Dagum基尼系数,是一种有效的技术方法,能够更为深入地刻画研究区乡村空间功能值地区间差异及区内差异特征。基尼系数测算及其分解结果显示,地区间差距是总体差距的主要来源,其贡献率都超过50%。(3)根据乡间空间多功能分布的差异性及山地乡村的特点和山区生态环境的脆弱性,将研究区乡村空间划分为农业生产-经济发展型,农业生产-人居生活型,人居生活-社会保障型,人居生活-经济发展型,水源涵养生态保育型,生态保育-经济发展型,生态保育-农业生产型,土壤保持生态保护型8种功能类型,能较好地体现地域特色,为科学健康的开发利用山地乡村空间土地资源提供有益借鉴,有利于区域协调可持续发展。

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万群, 王成, 杜相佐. 基于土地规模经营条件评价的村域生产空间格局厘定. 资源科学, 2016, 38(3): 387-394.新型农业经营主体入驻形成的生产空间格局既可发挥村落资源禀赋能力,保障农民就地就业,又能促使村域生产空间集约高效目标实现.以整村推进示范村重庆市合川区大柱村为研究对象,构建以自然,区位,设施,劳动力,流转等为限制性条件的土地规模经营条件评价指标体系,利用自然断裂法(Jenks)对耕地图斑进行5级分类,以集中连片为划分原则,以充分利用村域资源禀赋为目标,将大柱村生产空间厘定为四个区域:优势区,良好区,中等区,较差区,相应提炼出农业企业示范区,农业企业发展区,专业大户集聚区和特色家庭农场区的新型农业经营主体入驻格局,为充分发挥西南丘陵山区村域资源禀赋,开展适度规模经营,引导生产空间重构提供理论指导与实践借鉴.

DOI

[Wan Qun, Wang Cheng, Du Xiangzuo. Redefinition of patterns of production space on village scale based on evaluation of the land scale operation conditions for Dazhu village, Chongqing. Resources Science, 2016, 38(3): 387-394.]

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黄金川, 林浩曦, 漆潇潇. 面向国土空间优化的三生空间研究进展. 地理科学进展, 2017, 36(3): 378-391.

[Huang Jinchuan, Lin Haoxi, Qi Xiaoxiao. A literature review on optimization of spatial development pattern based on ecological-production-living space. Progress in Geography, 2017, 36(3): 378-391.]

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周成, 冯学钢, 唐睿. 区域经济—生态环境—旅游产业耦合协调发展分析与预测: 以长江经济带沿线各省市为例. 经济地理, 2016, 36(3): 186-193.将区域经济—生态环境—旅游产业看成一个内涵广泛、结构复杂且具耦合特征的开放性巨系统,正确认识和处理三者间关系是区域可持续发展的前提与基础。首先,构建了区域经济—生态环境—旅游产业耦合协调评价体系,以长江经济带沿线11个省市为例,运用加权TOPSIS法对该区各省市三大系统的综合发展水平进行评价;其次,基于耦合协调模型,从时空维度对长江经济带各省市三大系统耦合协调演化关系给予分析;最后,运用灰色GM(1.1)模型,对该区三大系统的未来耦合协调度进行预测。研究发现:长江经济带沿线各省市区域经济和旅游产业系统具较高关联性,而环境保护与经济发展间并不具有显著冲突;三大系统耦合协调度从时间上看以保持稳定和波动上升为主,空间上大致呈东高西低的发展格局,且耦合发展主要制约因素东中西部各有不同;未来几年内该区三大系统的耦合协调度除个别省份外,总体呈小幅上升发展趋势。

DOI

[Zhou Cheng, Feng Xuegang, Tang Rui. Analysis and forecast of coupling coordination development among the regional economy-ecological environment-tourism industry: A case study of provinces along the Yangtze Economic Zone. Economic Geography, 2016, 36(3): 186-193.]

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王琦, 汤放华. 洞庭湖区生态—经济—社会系统耦合协调发展的时空分异. 经济地理, 2015, 35(12): 161-167, 202.构建了洞庭湖区生态—经济—社会复合系统协调发展的评价指标体系,引入耦合度和耦合协调度函数,测算了2000—2013年洞庭湖区的耦合度、协调度和综合发展值,并对测算结果进行了对比分析。结果表明:1从时序的动态演变上看,2000—2004年洞庭湖区生态—经济—社会系统的耦合协调发展状态为中度失调,2005年开始转入基本协调,2009年实现中度协调。2从空间分布上来看,岳阳于2008年最早实现中度协调状态,常德和益阳则分别于2009年、2010年达到中度协调。虽然近14年来洞庭湖区生态—经济—社会系统的耦合协调发展水平不断提高,但离高度协调状态仍然存在一定差距,经济社会子系统和生态子系统之间的矛盾是制约整体协调发展水平的主要原因。

DOI

[Wang Qi, Tang Fanghua. The evaluation of coupling coordination development of ecology-economy-society system in Dongting Lake area. Economic Geography, 2015, 35(12): 161-167, 202.]

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王亚华, 袁源, 王映力, 等. 人口城市化与土地城市化耦合发展关系及其机制研究: 以江苏省为例. 地理研究, 2017, 36(1): 149-160.

[Wang Yahua, Yuan Yuan, Wang Yingli, et al.Relationship and mechanism of coupling development between population and land urbanization: A case study of Jiangsu province. Geographical Research, 2017, 36(1): 149-160.]

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杨忍, 刘彦随, 龙花楼. 中国环渤海地区人口—土地—产业非农化转型协同演化特征. 地理研究, 2015, 34(3): 475-486.

[Yang Ren, Liu Yansui, Long Hualou. The study on non-agricultural transformation co-evolution characteristics of "population-land-industry": Case study of the Bohai Rim in China. Geographical Research, 2015, 34(3): 475-486.]

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张旺, 周跃云, 胡光伟. 超大城市“新三化”的时空耦合协调性分析: 以中国十大城市为例. 地理科学, 2013, 33(5): 562-569.<p>新型城市化、新型工业化与服务业现代化(&ldquo;新三化&rdquo;)三者之间有着相互依赖、协调和促进的耦合互动关系,它们的良性共振是城市可持续发展的必要条件之一。在阐述&ldquo;新三化&rdquo;耦合协调的涵义基础上,构建了1套指标体系,采用全局主成分分析法计算了其&ldquo;新三化&rdquo;的发展水平;再运用耦合度和协调性模型,对2004~2010年10个超大城市&ldquo;新三化&rdquo;的时空协调规律进行了实证分析,研究结论是:① 一线城市的&ldquo;新三化&rdquo;水平明显高于二线城市,特别是北京、上海和广州分列前三。② 各市耦合均处于颉颃阶段,基本上属于粗放水平,其中6市的耦合协调性均处于中等水平,一线城市的耦合协调性高于二线城市。③ 就时序性来说,各市的耦合度出现波动变化,而协调性基本处于上升趋势,二线城市协调性上升的速度要快于一线城市。④ 就空间分异性而论,各市的耦合协调组合状况与其发展水平存在一定的空间对应性,即一线城市优于二线城市。</p>

[Zhang Wang, Zhou Yueyun, Hu Guangwei. Coupling mechanism and space-time coordination of new-approach urbanization, new-approach industrialization and service industry modernization in megacity behemoths: A case study of ten cities in China. Scientia Geographica Sinica, 2013, 33(5): 562-569.]

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[Zhang Yuping, Wahap Halik, Dang Jianhua, et al.Coupled corrdination degree of tourism-economy-ecological system in Turpan area. Human Geography, 2014, 29(4): 140-145.]

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戈大专, 龙花楼, 张英男, 等. 中国县域粮食产量与农业劳动力变化的格局及其耦合关系. 地理学报, 2017, 72(6): 1063-1077.

[Ge Dazhuan, Long Hualou, Zhang Yingnan, et al.Pattern and coupling relationship between grain yield and agricultural labor changes at county level in China. Acta Geographica Sinica, 2017, 72(6): 1063-1077.]

Outlines

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