北京都市農業多功能性動態*

彭　建，趙士權，田　璐，劉焱序，劉志聰

(1.北京大學城市與環境學院地表過程分析與模擬教育部重點實驗室，北京　100871；2.北京大學深圳研究生院城市規劃與設計學院城市人居環境科學與技術重點實驗室，廣東深圳　518055)

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·區域農業·

北京都市農業多功能性動態*

彭建1※，趙士權2，田璐2，劉焱序1，劉志聰2

(1.北京大學城市與環境學院地表過程分析與模擬教育部重點實驗室，北京100871；2.北京大學深圳研究生院城市規劃與設計學院城市人居環境科學與技術重點實驗室，廣東深圳518055)

農業多功能性指農業在保證糧食和其他農產品供給的同時，兼具經濟、生態、文化等多重功能的特性。發揮農業的多功能性是現代都市農業發展與進步的一個必然趨勢，對于實現農業可持續發展及建設“宜居城市”意義重大。在此背景下，以北京市為例，基于層次分析法從農業經濟、生態及社會3方面篩選相關指標，定量評價2001、2011年北京都市農業綜合功能，明晰北京都市農業多功能性的演變特征。研究結果表明：(1)從單功能動態來看，研究時段內北京都市農業經濟功能、社會功能和生態功能整體上呈現減弱趨勢； (2)從農業綜合功能的變化情況來看，研究區13個涉農區(縣)中9個呈現農業綜合功能減弱的趨勢，唯有平谷、海淀、密云出現增強，延慶大致不變； (3)2001年，北京都市農業多功能優勢區分布于門頭溝、平谷、大興、順義等4區(縣)， 2011年則以密云和平谷的都市農業多功能性最強。從農業多功能性變化情況來看，密云、平谷、海淀、朝陽等4區(縣)的農業多功能性顯著增強，延慶、懷柔、昌平、通州、豐臺等5區(縣)基本保持不變，其余區(縣)趨于減弱。2001～2011年北京都市農業整體呈現綜合功能減弱而多功能性增強的變化特征，為大都市區農業可持續發展決策提供了重要參考。

都市農業綜合功能多功能性時空動態北京市

0　引言

農業提供了人類賴以生存和發展的物質基礎。在城市化進程不斷加速和社會經濟快速發展的背景下，都市農業作為一種與城市發展密切相關的農業形態，已成為當代農業發展與進步的必然趨勢[1， 2]。都市農業指位于城市內部及城市周邊地區，依托城市發展并為都市提供農產品、觀光農業、生態農業等農業產品的現代農業，是城市生態系統的有機組成部分[3-5]。不同于傳統農業，都市農業并非只關注農業的經濟功能，而是生態、社會、文化等多種功能并重，其進步與發展有賴于農業多功能性的發揮。農業多功能性指農業在保證糧食和其他農產品供給的同時，兼具人口承載、生態環境保護、景觀美學、文化傳承等多種功能[6]。北京作為我國的政治經濟文化中心和國際大都市，也是我國最早進行都市農業實踐的城市[7]，其農業發展定位為“都市型現代農業”，強調農業從單一生產功能向生態功能和生活功能的拓展[8]。研究北京都市農業多功能性，不僅可以豐富和拓展都市農業的內涵，還可以進一步揭示農業與國民經濟各大部類間的關系[9]，是促進農業可持續發展，實現“宜居城市”建設目標的重要途徑。

農業多功能性的基礎在于農業的各種單一功能，是農業綜合功能在多功能關聯上的映射與表征。近年來，盡管對于農業綜合功能的評價指標體系仍存在一定爭論[6， 10]，國內外學者對農業綜合功能展開了大量研究，主要集中于農業的生產功能[11-13]、經濟功能[14， 15]、社會功能[16-18]、文化功能[19， 20]、生態功能[21-24]，以及各項功能的綜合價值定量化[3， 25-27]。而另一方面，國內外學者對于農業多功能性的研究仍聚焦于多功能性的概念內涵，缺乏對多功能性度量方法的探討； 已有的農業多功能性評價，也大多關注多功能性的空間分異，未能明晰多功能性的時間動態特征[3]。

基于此，文章以北京都市農業為例，通過構建評價指標體系，分別計算2001、2011年北京都市農業綜合功能，在此基礎上識別研究時段農業多功能性特征，探究北京都市農業多功能性的空間分異和時間動態特征，以期為北京都市農業準確定位和高效配置提供決策支持。

1　研究區與研究方法

1.1研究區概況

北京市位于華北平原西北隅(39°28′～41°05′N， 115°25′～117°30′E)，北與燕山山脈接壤，南與黃淮海平原相鄰，西與太行山緊鄰，東北與松遼平原相通。北京市土地總面積達1.64萬km2，山區與平原分別占北京市總面積的62%和38%； 山區最高海拔可達2268m，平原海拔大多低于100m，最低海拔僅為6m。北京市自然地理條件較為復雜，適合多種經濟作物生長，農業景觀類型豐富。

進入21世紀以來，北京農業發展呈現明顯的圈層分布特點。依據《北京城市總體規劃(2004～2020年)》和《北京市“十一五”時期新農村建設發展規劃》，北京都市農業空間布局由城市農業發展圈、近郊農業發展圈、遠郊平原農業發展圈、山區生態涵養農業發展圈構成。其中，城市農業發展圈由東城、西城、石景山等城區和部分近郊區組成，地理位置大致為五環之內的中心區域，農田面積很小，呈干擾斑塊鑲嵌于城市建成區內，主要功能為美化城市環境； 近郊農業發展圈是指五環路以外、六環路以內的城近郊區，該區域的農田是城市綠地系統的重要組成部分，具有城市景觀綠化、氣溫調節、固碳釋氧、消納有害物質等功能，與城市環境質量休戚相關； 遠郊平原農業發展圈包括遠郊平原、山前地帶和延慶盆地，農田面積大而集中，利于規模經營，是北京重要的農產品生產基地，在主要承擔農業生產功能的同時也為農民就業、創收提供了途徑，具有重要的社會、經濟功能； 山區生態涵養農業發展圈由北部、西部和西南部山區組成，位于北京的上風上水地帶，承擔著北京市重要的水源保護、生態涵養等屏障功能。基于北京都市農業發展現狀，由于城區和石景山區已無農業用地分布，該文的研究區定為其余13個涉農區(縣)。

1.2農業綜合功能評價

1.2.1農業功能評價指標體系

對都市農業的綜合功能進行評價是研究農業多功能性的基礎，而構造層次清晰的評價模型，是準確度量都市農業綜合功能的關鍵； 該研究選擇目前較為常用的層次分析法對北京都市農業的綜合功能進行定量評價[28， 29]。由于農業系統本身是一個社會—經濟—自然復合生態系統[30]，該研究依循綜合性、主導性、可操作性等原則，從農業的經濟功能、社會功能和生態功能等3個維度出發，建立了圖1所示的評價指標體系：(1)農業的經濟功能是指農業生產可以提供質優價廉的農產品等原材料，促進經濟穩定發展[31]。具體而言，可用農業總產值占GDP比重、地均糧食產量兩項指標表示農業耕作產出水平，以農業觀光園總收入、民俗旅游總收入表征休閑農業的經濟效益[32-34]； (2)農業的社會功能是指農業的生活或社會文化功能，如增加就業、減輕社會就業壓力等[35]。該研究選用第一產業勞動力就業比重、耕地承載農村人口、農業觀光園接待人次和民俗旅游接待人次分別表示農業勞動力安置、社會保障、休閑游憩等社會功能[36-38]； (3)農業的生態功能體現在生態基底和生態脅迫正反兩個方面。其中，生態基底在調節氣候、維持生態平衡和生物多樣性，以及節約能源等方面起正向作用，可用農田NDVI均值表示； 生態脅迫是指農業的開發利用對自然本底帶來的傷害，可通過單位播種面積化肥使用強度、單位播種面積農藥使用強度兩個負向指標來表示[3， 26， 39， 40]。需要補充說明的是，本指標體系在經濟、社會功能評估中均將農業觀光園和民俗旅游納入考慮范圍，是因為它們作為目前都市農業的主要模式，在北京發展較為普遍。

北京都市農業綜合功能受諸多因素的影響和制約，但各因素、因子(指標)的影響程度不同，針對各影響因子對上一層指標影響程度的差異，需要確定各因素、因子的權重值。參考前人研究[38， 41]，該文采用專家打分和層次分析相結合的方法，對同一層次各個指標進行兩兩比較，得到重要性判斷矩陣，再對所有層次進行綜合，得到層次總排序。其中，對于農業的經濟功能、社會功能和生態功能三種單項功能采取平行式模塊結構，三者被賦予相同的權重。通過計算，各指標的權重結果如圖1所示。

圖1　北京都市農業綜合功能評價指標體系

1.2.2農業綜合功能與多功能性評價

農業綜合功能評價為定量化研究北京都市農業多功能性的時空分異奠定了基礎。由于農業綜合功能評價指標復雜多樣，為了使具有不同含義，不同單位的指標統一起來，該文在進行評價之前運用極差標準化方法對各項指標進行了無量綱化處理，統一成[0， 1]的標準值。農業綜合功能指數計算公式如下：

(1)

式中，MI為農業綜合功能指數，ηi為第i個評價指標值，Wi為第i個評價指標的權重。

現有關于農業多功能性研究多將其等同于農業綜合功能，忽略了二者內涵的差異，此外，由于農業多功能綜合指數在計算過程中存在因子之間相互補償的現象，部分區域農業多功能性特征可能被隱藏。因此，在農業綜合功能評價的基礎上，進一步探究各項農業單功能之間的內在關聯，才能實現農業多功能性的量化。采用空間疊置法對農業多功能性區域進行識別：將某種農業功能的前30%區域設為該功能優勢區，將生態、經濟、社會3類農業功能優勢區疊加，分別定義二元及以上重疊區為多功能優勢區，非重疊區為單功能優勢區，其他區域則為非優勢區。這種方法將農業多功能性轉化為區域的一種屬性，并能通過定量化的手段對其程度進行細化，也在一定程度上反映了農業各項功能之間的關聯特征。

該研究土地覆被數據來源于GLOBELAND30，NDVI數據由美國地質調查局(USGS)提供的2001和2011年Landsat TM影像反演得到，包括20010527R123L32、20010527R123L33、20110608R123L32和20110608R123L33，社會經濟數據來源于北京市統計年鑒、北京市農村統計年鑒及北京市第二次農業普查資料匯編等資料。

2　結果分析

2.1北京都市農業綜合功能變化

從2011年各項農業功能的分布格局來看，北京都市農業功能呈現出明顯的空間差異性(圖2)。就農業經濟功能而言，平谷最高，其經濟功能指數達0.91，密云、延慶次之，均大于0.6，這是由于平谷、密云、延慶等3區(縣)的農業生產集約化程度較高，農業總產值占各自地區生產總值的比重大，對于全市農業經濟效益的貢獻更大； 而豐臺、海淀、朝陽的農業經濟功能指數均不足0.1，這些區域城市化程度高，工業和高新技術產業是其經濟發展的主要驅動力，農業經濟功能發揮不顯著。對于農業社會功能，密云、海淀、平谷等3區(縣)貢獻最大，其社會功能指數均在0.5以上，其中密云和平谷農村人口多從事農業活動，農村第一產業從業人員占農村從業人員的比例分別為40.9%和34.0%，極大地緩解了當地就業壓力； 而順義和通州農業社會功能最弱，分別為0.14和0.17。在發揮農業生態功能方面，門頭溝表現出了極大的優勢，其農業生態功能指數高達0.98，平谷和順義次之，分別為0.82和0.69。這是因為，一方面門頭溝生態本底良好，農田作物覆蓋度高； 另一方面門頭溝的化肥和農藥使用強度低，對區域生態系統造成的脅迫小； 而朝陽農業生態功能最弱，僅為0.17。從農業綜合功能來看，平谷、密云、延慶位列前三名，綜合功能指數分別為0.74、0.58、0.51，其中平谷的3項功能均位于較高水平，而密云的經濟功能和社會功能突出，延慶農業經濟功能較高； 豐臺、朝陽、昌平、海淀的農業綜合功能最低，分別為0.22、0.23、0.29、0.32，這4個區縣是北京高新技術產業的集聚地，綜合來看對于農業功能的發揮優勢不足。

2001～2011年10年間，北京都市農業功能結構發生了顯著改變，經濟功能、生態功能和社會功能整體上呈減弱趨勢(圖2)。從農業單功能的變化情況來看，密云、平谷、門頭溝等3區(縣)經濟功能增強，其余減弱，其中2011年順義農業經濟功能較2001年減少了53.5%，減弱程度最大。這是由于研究時段內順義第二、三產業總產值迅猛上漲，而與此同時農業生產縮減，農業總產值對于地區經濟發展貢獻急劇縮小，農業經濟功能明顯下降。從社會功能的變化情況來看，海淀、朝陽、密云、懷柔、延慶等5區(縣)增強，其中海淀區社會功能提高程度最大， 2011年較2001年增長了103.7%， 10年間由于人口的遷移海淀農村人口急劇上升，而城市化進程加速促使了農業用地不斷縮減，耕地所承載的農村人口成倍增長，區域農業社會功能顯著提升； 其余區(縣)的社會功能減弱，其中通州減弱程度最大，達57.2%。在生態功能方面，平谷、延慶、海淀、門頭溝等4區(縣)生態功能增強，其余減弱，其中朝陽生態功能減弱程度最大，達67.4%。這是因為，一方面建設用地的擴張直接影響了朝陽區植被覆蓋度，另一方面化肥農藥使用加劇使得農業基底遭到破壞，農業生態功能顯著退化。

圖2　2001～2011年北京市分區縣農業功能變化

從農業綜合功能的變化情況來看， 2001～2011年研究區13個區(縣)中有9個出現農業綜合功能減弱的趨勢，唯有平谷、海淀、密云的農業綜合功能出現增強的趨勢，延慶的農業綜合功能大致保持不變。從農業綜合功能的變化程度來看，昌平的減弱程度最大，下降42.8%，順義次之(下降38.0%)； 海淀農業綜合功能增強的比例最大，達34.0%，其次為平谷(增長14.3%)。由此可見，隨著北京社會經濟的快速發展和城市化進程的不斷加速，建設用地不斷擠占農業用地，農業發展受到制約，農業綜合功能趨于減弱。

2.2北京都市農業多功能性變化

2001年，北京都市農業多功能優勢區分布于門頭溝、平谷、大興、順義等4區(縣)(圖3a)。其中，門頭溝社會功能、生態功能突出，該區主要承擔首都的生態涵養功能，農田生態系統生態基底良好，生態脅迫因素少，且門頭溝農業生態觀光園發展迅猛，在促進區域農業生態功能的同時也帶動了農業社會功能的提高； 平谷、大興的經濟功能和社會功能突出，平谷在推進都市農業的過程中形成了“南菜、北果、中間糧”的優化格局，農業經濟效益顯著，而現代化都市農業的發展提供了大量就業機會，促進了農業社會功能的發揮； 大興是距離北京城區最近的遠郊區，這一區位優勢為其休閑農業和觀光農業的發展提供了便利條件，農業經濟功能和社會功能得以充分發揮。順義的經濟功能、生態功能突出，該區耕地分布集中連片，利于農業耕作生產，在發揮農業經濟功能方面展現了極大優勢，此外順義農田作物覆蓋度高，且化肥農藥使用強度低，利于農田生態系統功能的保持。此外， 2001年北京有4個農業單功能優勢區，分別為密云、延慶、房山和通州，其中密云的社會功能突出，延慶的經濟功能突出，通州和房山的生態功能突出。

2011年，北京都市農業多功能優勢區分布于密云和平谷(圖3b)。其中，密云農業經濟功能、社會功能突出，該縣地貌類型豐富，山地丘陵地區為休閑觀光農業的發展提供了廣闊的空間，平原地區則是主要農產品生產基地，良好的自然地理條件為密云農業帶來了較高的經濟效益和社會效益。平谷的經濟功能、社會功能、生態功能均很突出，該區屬于生態涵養發展區，是北京的生態屏障，生態本底值高； 同時平谷又位于遠郊平原農業圈，是北京農產品生產的主要承擔者，近年來休閑農業的發展，為緩解就業壓力做出了巨大貢獻，平谷農業在經濟、社會、生態等各方面均展現了獨特的優勢。此外， 2011年北京有7個農業單功能優勢區，分別為延慶、門頭溝、順義、海淀、朝陽、通州和大興，其中延慶和大興經濟功能突出，門頭溝、順義和通州生態功能突出，海淀和朝陽社會功能突出。

從動態變化來看(圖3c)，一方面， 2001～2011年，北京都市農業多功能性整體上呈現保持和增強的趨勢。其中，密云、平谷、海淀、朝陽等4區(縣)的農業多功能性顯著增強，延慶、懷柔、昌平、通州、豐臺等5區(縣)的農業多功能性基本保持不變，其余區(縣)的農業多功能性趨于減弱。從1992年起，北京農業由城郊型農業向都市型農業轉變， 2003年正式步入都市型現代農業發展階段，北京都市農業趨向于生態—經濟—社會多功能的綜合發展，都市農業建設卓有成效、多功能性日益加強； 而研究時段內房山、順義、大興和門頭溝的農業多功能性的減弱，則與其農業主體功能定位及農業集約化發展水平的變化密切相關。

圖3　北京都市農業多功能性時空動態分異：(a)2001年； (b)2011年； (c)2001～2011年變化

3　結論與討論

3.1討論

農業多功能性是當前研究的熱點問題，已有針對農業多功能性價值評估的研究多偏重于對研究區進行現狀評價和靜態分析，而對于其時序變化研究不夠。該文通過構建評價指標體系，定量評估了2001、2011年北京都市農業綜合功能，并基于ArcGIS平臺識別和評價了都市農業多功能性空間分異特征和時間動態演變規律。與前人研究相比，該文充分挖掘了農業多功能性的內涵，從農業多功能制圖與演變等方面切入，研究了北京都市農業多功能性的時空特征。然而，基于評價指標體系對農業綜合功能進行評估時，指標的選取至關重要，指標的冗余或不典型都可能會對研究結果造成影響，該研究結果與北京都市農業發展的客觀情況基本吻合，但所選指標體系是否為最優仍值得深入探討。

此外，該研究以區縣為評價單元探討北京都市農業多功能性的時空分異與動態演變，整體研究精度仍有待進一步細化，未來有必要在小流域或鄉鎮尺度上進行深入研究，一方面在更精細的尺度上探究北京都市農業多功能性的時空特征，另一方面對比不同尺度上北京都市農業多功能性的差異。

3.2結論

該文通過構建評價指標體系，定量評估了2001、2011年北京都市農業綜合功能及其多功能性時空動態特征。研究結果表明：從單功能變化來看， 2001～2011年10年間北京都市農業經濟功能、社會功能和生態功能整體上呈現減弱趨勢； 從農業綜合功能的變化來看，研究區13個涉農區(縣)中9個呈現農業綜合功能減弱的趨勢，唯有平谷、海淀、密云的農業綜合功能出現增強的趨勢，延慶的農業綜合功能大致保持不變； 從農業多功能性變化來看，密云、平谷、海淀、朝陽等4區(縣)的農業多功能性增強，延慶、懷柔、昌平、通州、豐臺等5區(縣)的農業多功能性基本保持不變，其余區(縣)的農業多功能趨于性減弱。研究時段內，隨著城市化進程加速，農業功能整體被削弱，表現為農業綜合功能減弱，而農業功能的多樣性卻與日俱增，表現為農業的多功能性增強。

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THE DYNAMICS OF MULTI-FUNCTIONALITY OF URBAN AGRICULTURE, A CASE STUDY OF BEIJING CITY*

Peng Jian1※，Zhao Shiquan2，Tian Lu2，Liu Yanxu1，Liu Zhicong2

(1.Laboratory for Earth Surface Processes，Ministry of Education，College of Urban and Environmental Sciences， Peking University，Beijing 100871，China； 2.Key Laboratory for Environmental and Urban Sciences，School of Urban Planning and Design， Shenzhen Graduate School，Peking University，Shenzhen 518055，China)

Agriculture is an essential foundation of human development. With the accelerating urbanization and rapid economic development, urban agriculture which is closely related to urban development has become the direction of contemporary agricultural development. The focus of urban agriculture includes not only economic function but also ecological function, social function, cultural function, and many other functions. Thus, agricultural multi-functionality promotes the process of urban agriculture, and has become one of the key topics in agricultural function researches. Agricultural multi-functionality means agriculture can not only ensure the supply of agricultural food but also undertake the task of environmental protection, landscape aesthetics, and cultural heritage, which is the key to achieving agricultural sustainable development. The integrated function of agriculture including various single function, such as economic function, social function, ecological function, and cultural function, are the basis of agricultural multi-functionality assessment. However, most of the research focused on the static analysis of agricultural multi-functionality, while ignored the dynamics of agricultural multi-functionality. In this study, integrated function of urban agriculture was quantified in 2001 and 2011, together with the assessment of agricultural multi-functionality dynamics, taking Beijing City as a study case. The results showed that: (1) the economic, social, and ecological function of urban agriculture in Beijing City decreased in the whole. As for economic function, it increased in Miyun District, Pinggu District, and Mentougou District, and decreased in the rest 10 districts. In regard to social function, it increased in Haidian District, Chaoyang District, Miyun District, Huairou District, and Yanqing District, and decreased in the rest 8 districts. In terms of ecological function, it increased in Pinggu District, Yanqing District, Haidian District, and Mentougou District, and decreased in the rest 9 districts; (2) the integrated function of urban agriculture increased in Pinggu District, Miyun District, and Haidian District, roughly unchanged in Yanqing District, and decreased in the rest 9 districts; (3) agricultural multi-functional areas were distributed in Mentougou District, Pinggu District, Daxing District, and Shunyi District in 2001, and in Miyun District and Pinggu District in 2011. During the study period, agricultural multi-functionality was mainly keeping and increasing in Beijing City. In Miyun District, Pinggu District, Haidian District, and Chaoyang District, agricultural multi-functionality increased, and in Yanqing District, Huairou District, Changping District, Tongzhou District, and Fengtai District, agricultural multi-functionality unchanged, with the decreasing of agricultural multi-functionality in the rest 4 districts. On the one hand, the overall agricultural function was weakened due to the accelerating urbanization, and as a result, the integrated function of urban agriculture decreased. On the other hand, the multi-functionality increased due to the increasingly diversified agricultural structure. The characteristics of spatial and temporal variations of agricultural multi-functionality in Beijing City provided important decision supporting for accurate positioning and efficient allocation of urban agriculture of the capital.

urban agriculture； integrated function； multi-functional； spatial and temporal dynamics； Beijing city

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160524

2016-01-11

彭建(1976—)，男，四川彭州人，博士、副教授。研究方向：景觀生態與土地利用、區域生態持續性評估等。Email：jianpeng@urban.pku.edu.cn

F327；S11+1

A

1005-9121[2016]05-0152-07

*資助項目：國家自然科學基金重點項目“生態系統服務與區域社會福祉耦合機制研究”(41130534)