基于MCR-InVEST模型的城郊耕地多功能評價及功能分區

汪容基，趙小敏，趙麗紅，郭 熙，國佳欣，匡麗花

·土地保障與生態安全·

基于MCR-InVEST模型的城郊耕地多功能評價及功能分區

汪容基，趙小敏※，趙麗紅，郭 熙，國佳欣，匡麗花

（1. 江西農業大學國土資源與環境學院，南昌 330045；2. 江西農業大學鄱陽湖流域農業資源與生態重點實驗室，南昌 330045）

城郊地區作為城鄉融合區域，展現出既不同于城市建成區又異于傳統鄉村的特征，顯化城郊地區耕地資源多功能的空間分異特征對于提高城郊地區耕地資源價值，推動耕地的保護與發展具有重要意義。該研究以南昌市城郊作為研究區，全國第三次國土調查耕地圖斑及鄉鎮為基本研究單元，進行實地土壤采樣與調研，基于多源數據使用綜合指數法、MCR模型、InVEST模型量化耕地的多功能，分析耕地多功能空間差異并根據區域差異進行耕地多功能分區。結果表明：1）南昌市城郊耕地生產功能等級較高，中高等級耕地面積為16 358.31 hm2，占比78%，主要位于東湖區、青山湖區、灣里管理局；文化景觀功能等級高，耕地處于中高等的面積為15 295.73 hm2，占比73%，高等級區域位于東湖區以及高新區麻丘鎮；大部分耕地的生態功能處于中等，為11 010.19 hm2，占比52%，高等級區域主要位于灣里管理局。2） 根據耕地多功能分區理論框架和鄉鎮耕地多功能結果識別出6個功能一級分區，11個二級分區。南昌市城郊不同區域耕地的多功能具有不同的差異與特征，要根據區域耕地功能特色采取差異化的耕地利用、發展與保護策略。研究結果可為科學規劃城郊耕地功能、優化空間布局促進耕地多功能綜合發展提供依據。

功能；分區；耕地多功能；MCR模型；InVEST模型；城郊地區

0 引 言

耕地是由自然地理要素以及社會經濟要素組成的綜合系統[1]，其不僅具有傳統的糧食生產功能，還具有調節氣候、保護生態多樣性、傳承農耕文化、維持社會穩定、提供休閑游憩場所的功能[2]。隨著社會的不斷發展，傳統的生產功能已經難以滿足人們日益增長的對耕地的其他需求，人們需要不同的耕地功能來滿足自己的需求[3]。開展耕地多功能研究，對識別區域耕地的主導功能，優化耕地資源的多功能配置與空間格局具有重要意義。

耕地多功能的重要性逐漸凸顯，耕地利用從傳統單一的生產功能向文化景觀功能、生態功能、社會保障功能等延伸[4]。目前，國內關于耕地多功能的研究主要沿多功能內涵進行功能劃分[5]，耕地多功能的時空變化[6]、功能間的權衡協同[7]、耦合協調關系[8]、供需匹配[9]、功能分區管理[10]等脈絡展開。功能的劃分主要有兩種思路：一是從生態系統服務功能角度，將耕地多功能分為供給、調節、文化、支持四大類，包括提供食物、氣候調節、娛樂與生態旅游、養分循環等次級功能[11]；二是根據主導功能的角度，將耕地多功能分為以糧食生產為主導的生產功能以及文化景觀功能、生活功能、生態功能、社會保障功能等附加功能[12]，也有部分學者將生產功能、社會功能等做進一步細分，以關注耕地次級子功能的變化[13-14]。在耕地多功能的評價與功能值的量化方面，學者多根據耕地多功能的內涵劃分，構建評價指標體系，采用多因素綜合加權求和、全排列多邊形圖示法、灰色關聯投影等方法[15-17]從多個角度測算耕地多功能的大小；也有學者通過收益還原法、價值當量法、全排列多邊形圖示法、能值量法，利用社會統計數據量化耕地多功能的水平[18-20]。本文則引入MCR模型及InVEST模型，MCR模型多用于構建生態安全格局，該模型可量化“源”地通過不同阻力的景觀類型所耗費的最小成本，表征景觀擴散的難易程度[21]；InVEST模型是一種可量化多種生態服務系統的評估模型，其中的Habitat Quality模塊通過結合不同景觀敏感度和外界威脅強度，可以根據地類特征較好地表征區域維持生境的功能[22]。耕地的多功能差異是由各種影響因素造成的，部分學者開始研究耕地各功能間的相關性關系、以及權衡協同作用、耦合協調作用，以揭示耕地功能間的內在關系，并據此提出相關耕地管理措施[23-24]。當前，關于耕地多功能的研究從理論到實踐取得了一定進展，但仍存在一些不足。在研究尺度上，多以大尺度的國家、省、市、縣為研究單元，鮮有學者進行微觀尺度的研究；在功能評價方面，多以社會經濟統計數據表征耕地多功能的價值大小，用何種指標科學規范地進行耕地多功能評價沒有統一，但不科學的功能劃分與指標選擇會影響評價結果[25]。能切實衡量耕地的各種功能價值十分重要，比如化肥、農藥的使用不僅會改變耕地生產功能，還會改變生態功能；此外，有關耕地功能分區管理的研究也亟需補充。

南昌市位于江西省中部，是典型的省會大都市區，城市周邊人類活動密集，面臨著人地矛盾等問題。鑒于此，本文參考已有研究及實地調查，剖析耕地多功能內涵，從耕地的“生產-文化景觀-生態”功能出發構建耕地多功能評價體系，從圖斑和鄉鎮多尺度維度揭示南昌市城郊的耕地單功能及綜合功能的空間差異情況，識別不同的耕地多功能區，提出相應對策建議，以期為優化大城市周邊耕地的空間格局、促進耕地的綜合發展提供科學支撐。

1 研究方法與數據

1.1 研究區概況

南昌市是江西省省會城市，位于江西省中部，贛江、撫河下游地區（圖1），全境為亞熱帶季風氣候，地形以平原為主。研究區大部分為平原地區，較高海拔區域位于灣里管理局，耕地總面積約21 027.74 hm2，主要分布于高新區、青山湖區、東湖區和紅谷灘區；林地主要分布于灣里管理局。南昌市城郊耕地地形條件、耕作條件較好，多為規模化、機械化生產，耕地生產能力較高。部分區域依據區位優勢，發展休閑觀光農業，強化耕地的文化景觀功能，讓城市居民與自然清新的農業文化、農業景觀接觸，形成了南昌市新的特色旅游項目。

圖1 研究區概況圖

1.2 數據來源

DEM數據來源于地理空間數據云（http://www.gscloud.cn/）；2018年耕地質量分等定級成果、2016年耕地地力評價結果、行政邊界矢量數據來自南昌市自然資源局；中心區范圍界線根據南昌一環線進行處理后得出；耕地圖斑來源于全國第三次土地調查數據；土地利用數據來源于美國地質調查局（https://glovis.usgs.gov/），通過解譯2020年Landsat 8遙感影像獲得。

土壤數據通過選取樣點耕地共430個（圖2），其中水田236個，旱地194個，采集耕地表層的土壤，進行風干晾曬等實驗室處理后，通過吸管法測定質地、重絡酸鉀氧化-外加熱法測定有機質、醋酸銨浸提-火焰光度計法測定速效鉀、堿解擴散法測定堿解氮，最后通過ArcGIS平臺的IDW插值方法賦值到耕地圖斑；灌溉及排水條件數據則基于耕地地力評價數據庫并通過實地調研進行修正；公交汽車站點、耕地相關的旅游、休閑POI興趣點數據通過高德平臺獲取。

圖2 土壤采樣樣點圖

1.3 研究方法

1.3.1 評價單元劃分

基于全國第三次土地調查數據，本文以三調耕地圖斑作為研究單元，進行耕地生產功能、文化景觀功能、生態功能的評價。基于圖斑尺度的評價結果及耕地多功能分區模式，以鄉鎮作為評價單元，進行耕地多功能的分級及分區研究。

1.3.2 耕地多功能內涵及評價體系構建

1）耕地多功能內涵

耕地多功能是指耕地在一定階段的利用、開發的過程中，在內部組成要素的綜合作用下，耕地所能提供的滿足人類生存與發展所需產品與服務的能力[26]。目前，學者對于耕地多功能的內涵分類主要以“三生”功能（生產、生活、生態功能）以及生態系統服務功能（供給、調節、文化、支持功能）為主導。對耕地多功能的理解不應是靜態的，應將其置于特定的發展情景和區域下進行動態的分析，社會不斷地發展，人類需求也在不斷地變化和增加，耕地多功能系統始終處于動態再平衡的過程中[27]。生產功能是耕地作為基本生產資料的主要功能，為人類提供各種產品而滿足人類的食物、衣服等生活需求[5]。隨著農業生產的規模化，城郊地區人們對糧食的需求不再主要依靠自產時，由生產功能衍生的生活功能（如糧食安全、農民就業保障功能）逐漸減弱[28]，且耕地生產功能的強弱在一定程度上代表了耕地所承載的生活功能高低[29]。臨近城市地區的耕地有著獨特的區位優勢，相對于其他地區，中心城區居民對耕地有旅游、休閑的功能需求[30]，希望親近、體驗農業文化，由此產生的休閑農莊、生態采摘園、特色農家樂等農業旅游景點熱度逐漸升高，保護城市周邊耕地能滿足其對耕地的文化景觀功能需求。此外，城市周邊耕地對于城市擴張具有空間阻隔作用，還有水土保持、維護生物多樣性、固碳釋氧等生態作用[31]。通過實地調研，結合南昌市城郊周邊耕地特點，最終選取生產功能、文化景觀功能、生態功能進行耕地多功能研究。

2）耕地多功能評價體系構建

①生產功能

耕地是最為重要的農業生產資料，生產能力是其根本屬性，人類通過勞動可以獲取所需要的農產品[32]。生產功能是耕地其他各種功能得以顯現的基礎，體現了耕地的生產潛力和經濟產出能力，對人類的發展起決定性作用[33]。對于耕地生產能力的研究已較為成熟，主要從自然條件、土壤條件以及耕作利用條件3個維度進行綜合評價。本文的自然條件選取海拔與坡度體現地形地貌差異；土壤條件主要選取土壤物理指標與化學指標，質地與土層厚度是耕地穩定的物理指標，對肥力有很大影響，有機質與堿解氮、速效鉀則可以較好反映土壤養分含量；灌溉、排水情況直接影響作物生產，耕作距離則影響耕作范圍，故選用灌排情況與耕作距離表征耕作利用條件。綜上，本文選取以上維度與指標進行綜合評價耕地的生產功能，并參考相關研究和規程對生產功能指標進行分級、賦分[34-35]，如表1所示。

表1 耕地生產功能評價指標體系

②文化景觀功能

耕地是一種文化景觀的載體，也是農業文明史發展過程的見證，它與周圍景觀耦合形成新的景觀序列，營造出獨特的視覺美學體驗[36]。耕地的文化景觀功能是一種難以替代的區域性特色文化資源，城區居民對于城郊耕地有休閑游玩的需求[37]，而區位條件與耕地景觀本底條件影響著耕地文化景觀功能的發展。生態采摘園、農莊、農家樂是耕地文化景觀功能的主要休閑形式，選取這些休閑旅游分布點作為“源”地，不同土地利用類型對于耕地文化景觀功能的傳播具有不同阻力作用，基于MCR模型量化全域各景觀單元對耕地文化景觀功能傳播的阻力值。中心城市、交通站點對耕地的文化景觀功能有一定的影響作用[38]，研究區中心區范圍和景觀旅游點如圖3所示。本文基于直線衰減法量化指標的影響分值。交通越發達，越臨近中心城市，越有助于耕地凸顯文化景觀功能，因此，選取文化景觀功能擴散阻力、中心城市影響度與對外交通影響度及表征區位條件。在景觀條件方面，耕地的集中連片和完整的景觀形狀更利于發揮耕地的景觀美學感受，故選取集中連片度與景觀形狀表征景觀條件，結合相關規程及資料確定分級標準并進行賦分[39]，具體如表2所示。

圖3 中心區范圍與POI站點

③ 生態功能

耕地是生態系統的基本要素之一，與其他生態要素共同作用保持生態系統的平衡，生態功能是耕地系統可持續發展與合理利用的基礎[40]。作為重要的半自然生態系統，耕地發揮著生態調節、生物多樣性維持等生態性功能[41]。尤其是在大城市周邊的耕地，快速的城市化進程導致城市綠地嚴重萎縮，郊區耕地的生態功能可視為保障城市景觀的補充，對人類有直接和間接的好處，還起著城市阻隔、緩解城市熱島效應的作用[42]。面臨資源緊缺、生態退化、環境污染的威脅，耕地的生態功能保護更為嚴峻。不同的生境類型對于生物多樣性有不同的影響，生物多樣性維持能力可通過生境質量表征。本文基于InVEST模型的Habitat Quality模塊綜合考慮全域不同土地利用類型的影響，量化耕地的生境質量來表征耕地的生態功能，并采用自然斷點法分級并賦分。

表2 耕地文化景觀功能評價指標體系

1.3.3 耕地多功能評價方法

1）評價耕地多功能分值

為直觀呈現耕地多功能強弱，基于AHP層次分析法和專家打分法確定各指標權重，并以相關規程與資料為參考進行指標賦分。最后采用綜合指數法計算耕地多功能單功能的分值，計算式如下：

式中F為第個圖斑的耕地生產、文化景觀、生態功能分值，w表示第個圖斑第個指標的權重，f表示第個圖斑第個指標的分值。在計算每一個圖斑單元的耕地多功能分值后，進一步采用面積加權求和的方式將圖斑尺度的功能分值量化為鄉鎮尺度的功能分值，計算式如下：

式中Z為第個鄉鎮耕地生產、文化景觀、生態功能分值，S表示第個評價單元的面積，S表示第個鄉鎮的耕地總面積。

2）評價耕地文化景觀功能

不同土地利用類型對于耕地文化景觀功能的傳播阻力作用不同，構建傳播阻力系數表（表3），基于MCR模型量化全域各景觀單元對耕地文化景觀功能傳播的阻力值。

基于直線衰減法量化汽車與公交站點距離、中心城市距離對耕地文化景觀功能的影響程度。

3）評價耕地生態功能

本文基于InVEST 3.7.0中的Habitat Quality 模塊計算研究區的生境質量指數，計算式如下：

表3 耕地文化景觀功能傳播阻力系數

4）耕地多功能分區模式

為進一步探索研究區耕地多功能的區域差異，根據鄉鎮耕地生產、文化景觀、生態功能的分值按自然斷點法分為高、中、低3級，按照等級大小進行排列組合得到27種組合關系，通過比較不同功能在不同等級中的差異，將耕地多功能劃分為以下分區，建立耕地多功能分區模式（表6）。如果耕地功能等級至少一項為高等的區域定義為優勢區，優勢區有三重、雙重、單功能優勢區；如果耕地功能等級均為中等，該組合則定義為三重功能均衡區；如果沒有高功能等級且有低功能等級的區域則定義為劣勢區。

表4 各生境類型對威脅因子的敏感性

表5 威脅源最大影響距離及權重

表6 耕地生產-文化景觀-生態功能分區模式

注：PF，生產功能；CLF，文化景觀功能；EF，生態功能。

Note: PF, Production function; CLF, Cultural landscape Function; EF, Ecological function。

2 結果與分析

2.1 圖斑尺度耕地多功能分析

通過上述模型與方法計算，得到南昌市城郊耕地生產、文化景觀、生態功能的面積構成（表7）及空間分布情況（圖 4）。研究區耕地圖斑共12 646個，耕地總面積21 027.74 hm2。耕地生產功能中高等級耕地面積為16 358.31 hm2，占耕地總面積比例為78%；低等級面積為4 669.43 hm2，占比為22%。在空間上整體呈現出以下特征。灣里管理局、東湖區、青山湖區、青云譜區耕地生產功能較高，經開區、紅谷灘區、高新區耕地生產功能較低；生產功能高等級區域大致分布在灣里管理局西北部地區，東湖區以及青山湖區，這些區域地勢平坦，土壤養分元素充足且區位條件較好；而生產功能等級低的區域主要分布于紅谷灘區南部地區，經開區東北部區域，高新區東北部區域以及東南部區域，這些區域主要由于土壤養分元素缺乏影響生產能力。

表7 耕地多功能面積占比

文化景觀功能中高等的面積為15 295.73 hm2，面積占比為73%；低等級的面積為5 732.01 hm2，占比為27%。東湖區、經開區、紅谷灘區、青云譜區耕地文化景觀功能等級較高，灣里管理局、高新區等級較低；文化景觀功能等級高的區域分布在高新區南部，東湖區，紅谷灘區西部，經開區東北部小部分區域；低等級區域主要分布在灣里管理局中部，高新區東北部區域。受交通區位與中心城市距離的影響，距離較遠的高新區與灣里管理局部分鄉鎮文化景觀功能分值較低；等級高的區域是因臨近中心城區，相關旅游站點較多，耕地集中連片。

圖4 圖斑尺度耕地多功能等級

生態功能高、中、低等級的面積分別為1 549.57、11 010.19、8 467.98 hm2，占比分別為8%、52%、40%。灣里管理局、經開區、紅谷灘區、東湖區耕地生態功能等級較高，高新區耕地生態功能較低。生態功能高等級區域主要分布于灣里管理局中部，該區域林地分布廣，處于旅游景區，距離城市較遠，生態等級較高；生態功能等級較低的區域主要分布在高新區昌東鎮東部區域，麻丘鎮東部區域，五星墾殖場西部區域以及將軍洲農場，青山湖區昌東工業區，經開區冠山管理處、白水湖管理處東北部分區域，以上區域受工業區、采礦用地以及城鎮用地、交通道路用地影響，生態等級較低。

2.2 鄉鎮尺度耕地多功能分析

綜合鄉鎮尺度耕地多功能等級的功能分值圖（圖5）及空間分布圖（圖6）來看。耕地生產功能等級高的鄉鎮為灣里管理局羅亭鎮、梅嶺鎮，東湖區揚子洲鎮、揚農管理處，青山湖區羅家鎮，高新區艾溪湖管理處，青云譜區青云譜鎮，中等級區域為灣里管理局太平鄉、招賢鎮，經開區蛟橋鎮、冠山管理處，紅谷灘區城市用地，高新區昌東鎮、五星墾殖場、麻丘鎮，低等級區域主要位于紅谷灘區生米鎮，經開區白水湖管理處，高新區將軍洲農場。生產功能分值較高的區域為艾溪湖管理處87.28分、昌東工業區85.97分、塘山鎮85.40分；分值較低的區域為將軍洲農場63.20分、白水湖管理處69.69分、生米鎮70.33分。

文化景觀功能高等級區域位于高新區麻丘鎮，經開區冠山管理處，東湖區揚農管理處、揚子洲鎮，青山湖區羅家鎮、昌東工業園，青云譜區青云譜鎮、青云譜區城市用地；中等級區域分布在灣里管理局羅亭鎮，經開區蛟橋鎮、白水湖管理處，紅谷灘區生米鎮、城市用地，高新區艾溪湖管理處、昌東鎮，青山湖區塘山鎮、湖坊鎮；低等級區域位于灣里管理局太平鄉、梅林鎮、招賢鎮，青山湖區京東鎮；高新區將軍洲農場、五星墾殖場。文化景觀功能分值較高的區域為揚子洲鎮86.26分、揚農管理處82.96分、冠山管理處81.22分；分值較低的區域為五星墾殖場55.01分、太平鄉58.05分、將軍洲農場58.10分。

生態功能高等級區域主要位于灣里管理局太平鄉、梅嶺鎮、招賢鎮，經開區蛟橋鎮，青山湖區湖坊鎮、京東鎮；中等級區域位于灣里管理局羅亭鎮，東湖區揚農管理處、揚子洲鎮，紅谷灘區生米鎮、城市用地、青云譜區、青山湖區塘山鎮，高新區艾溪湖管理處；低等級區域主要位于經開區冠山管理處、白水湖管理處，青山湖區昌東工業園、羅家鎮，高新區昌東鎮、麻丘鎮、五星墾殖場、將軍洲農場。生態功能分值較高的區域為梅嶺鎮82.06分、太平鄉81.15分、招賢鎮78.69分；分值區域最低的區域為將軍洲農場20.00分、麻丘鎮25.60分、昌東鎮26.84分。

圖5 鄉鎮耕地多功能分值

2.3 耕地多功能綜合分析

綜合來看，處于耕地多功能高、中、低等級的圖斑面積分別為3 755.26、7 453.83、9 818.65 hm2，占比分別為18%、35%、47%。從空間上來看，高等級區域主要位于東湖區南部、經開區中部、青山湖區中部、灣里管理局中北部以及紅谷灘區東南部；中等級區域主要位于紅谷灘區、高新區西部、東湖區北部、經開區北部；低等級區域主要位于高新區東部、紅谷灘區北部以及經開區東北部。在空間上耕地多功能綜合分值高、中、低等級區域呈現地域趨同性。高等級區域主要由于耕地本底條件好，土壤養分質量較高且集中連片，耕作條件較為便利；耕地景觀較為集中，交通便利離城市近，景觀條件較優越適合旅游休閑；森林覆蓋率高，生態基底條件優越。低等級區域則主要由于耕地本底條件較差，土壤養分含量較低，且距城區距離較遠，耕地分布較為零散。

a.生產功能b.文化景觀功能c. 生態功能 a. Production functionb. Cultural landscape functionc. Ecological function

圖7 耕地多功能綜合分級

2.4 耕地多功能分區特征與對策

基于耕地“生產-文化景觀-生態功能”分區模式，識別出南昌市城郊耕地6個功能一級分區，11個二級分區。24個鄉鎮中三重功能均衡區有1個，占耕地總面積的1.22%；雙重功能優勢區有9個，占耕地總面積的15.43%；單一功能優勢區有9個，占耕地總面積的26.26%；三重功能劣勢區有1個，占耕地總面積的1.3%；雙重功能劣勢區有2個，占耕地總面積的18.2%；單一功能劣勢區有2個，占耕地總面積37.59%。

生產優勢區位于灣里管理局羅亭鎮，高新區艾溪湖管理處；生態優勢區位于灣里管理局太平鄉、招賢鎮，經開區蛟橋鎮，青山湖區京東鎮；文化景觀優勢區位于經開區冠山管理處，高新區麻丘鎮；三重功能均衡區位于紅谷灘區城市用地；生產-生態優勢區位于灣里管理局梅嶺鎮；生產-文化景觀優勢區位于東湖區揚子洲鎮、揚農管理處，青山湖區羅家鎮、昌東工業園、青山湖區城市用地，青云譜區青云譜鎮、青云譜區城市用地；生產劣勢區位于紅谷灘區生米鎮；生態劣勢區位于高新區昌東鎮；三重功能劣勢區位于高新區將軍洲農場；文化景觀-生態劣勢區位于高新區五星墾殖場。

圖8 耕地多功能分區

耕地多功能的優勢區應保持住該功能優勢，在此基礎上完善或提高其他的耕地功能，拓展提升非優勢耕地功能的提升途徑，促進耕地多功能的綜合發展。生產優勢區，如羅亭鎮，土地肥沃平坦，糧食產量較高，可以大力發展糧食作物產業，促進農業經濟發展。文化景觀優勢區，如麻丘鎮，因為耕地景觀條件較好，交通設施條件便利，臨近城市周邊，可以大力發展農業觀光旅游，促進耕地文化景觀功能的發展。可大力發展生態采摘園、農家樂、休閑莊園等形式，完善旅游配套的基礎設施，提供優質的餐飲、住宿服務，培養城區居民對耕地文化景觀功能的消費需求，促進農業旅游的大力發展。生態優勢區如太平鄉，招賢鎮，由于地勢、地形、區位等因素限制了農業規模化經營，但生態優勢是最響亮的招牌，應繼續保持住生態優勢，推進綠色農產品生產基地建設，提高農產品質量與產量，推動區域生態旅游業的發展，將耕地景觀有效融入鄉村生態旅游產業，實現耕地的生態與農業效益綜合提升。

耕地多功能的劣勢區由于缺少優勢功能，可能存在一個或多個劣勢功能，要根據劣勢功能積極調節相關耕地發展政策和措施，完善和提升劣勢功能。生產劣勢區，如生米鎮，耕地面積多，但生產功能較低。對此，一是要加強區域耕地的質量改善，科學測土施肥，提高土壤的水土保持和供肥能力；二是要推動產業結構的轉變，可以由種植糧食作物向經濟作物改善。文化景觀功能劣勢區位于比較偏離中心城區的區域，要進一步完善旅游基礎設施建設。如五星墾殖場，耕地數量多，且集中連片程度高，可以發展特色農業旅游來吸引游客，完善配套的農業旅游基礎設施，促進農業旅游與農業產業結合，推動地區發展。生態功能劣勢區為高新區昌東鎮，該區域存在部分工業用地及采礦用地，對此應減少人類對生態環境的干擾，控制建設用地規模，實施建設用地管控以及落實增減掛鉤政策，以維持建設用地與耕地數量的動態平衡，達到生態恢復和完善區域建設的目的。

3 結論與討論

1）南昌市城郊耕地多功能的空間差異明顯。耕地生產功能較高，處于低等級耕地僅為22%；臨近城市周邊耕地的文化景觀功能等級較高，中高等級耕地占比73%；耕地生態功能處于低等級的耕地面積占比40%。

2）識別出南昌市城郊耕地6個功能一級分區，11個二級分區。說明南昌市城郊耕地利用水平不一且部分耕地區域生態條件較差。不同耕地功能分區的空間分布、組合結構及功能強度差異較大，為此需要根據區域特征采取差異化的利用、保護與管理策略，促進城郊耕地的綜合效益最大化。

3）土壤條件與耕作利用條件是決定耕地生產功能的主要因素，距城市距離與耕地景觀條件是影響耕地文化景觀功能的關鍵因素，生態本底條件與區位條件是影響耕地生態功能的重要因素。由于主導因素的影響，南昌市城郊耕地生產、文化景觀、生態功能表現出明顯的區域趨同性。

本文從圖斑尺度出發，構建符合區域特色的耕地“生產-文化景觀-生態功能”評價體系，進行了較為系統的小尺度耕地多功能評價及功能分區研究，補充了微觀尺度的耕地多功能研究，在一定程度上豐富了耕地多功能的研究尺度及評價體系，揭示了南昌市城郊的耕地多功能空間差異與特征，可以為城市周邊耕地的發展與保護提供科學依據。本文的研究區是南昌市城郊，城郊地區與其他地區耕地多功能存在差異情況，但在本次研究中并未體現該差異，后續有待研究城市距郊區空間的距離對區域耕地多功能價值的影響。在耕地多功能評價體系構建方面，目前關于耕地多功能的內涵分類、劃分沒有統一的標準，本文構建的耕地多功能評價體系還不夠全面，此次選取了3種較典型的功能進行研究，更全面的耕地多功能研究在下一步研究中應受到重視。在功能量化方面，生產功能未考慮農業經營管理方式的影響，生態功能未考慮農藥、化肥等生產方式對于生物多樣性的威脅。在后續研究中將更全面地考慮其他因素對于耕地多功能的影響。在功能分區方面，本文是以耕地各個功能值利用自然斷點法進行分級再構建耕地多功能分區模式，能否以更加科學的功能分區方法進行分區需要進行探索。此外，南昌市城郊耕地多功能存在明顯的空間分異特征，造成差異的影響因素不同，厘清差異原因還有待探討；耕地多功能是人類需求與耕地多功能“權衡”黑箱相互作用的最終結果，不同的耕地功能之間存在著權衡協同關系，有必要剖析區域內部耕地多功能間的權衡協同關系，從而研究實施以主導功能為導向的耕地管理制度，更好地實現耕地數量、質量、生態“三位一體”的綜合目標，提高耕地的綜合效益。

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Multi-function evaluation and functional zoning of suburban cultivated land using MCR-InVEST model

Wang Rongji, Zhao Xiaomin※, Zhao Lihong, Guo Xi, Guo Jiaxin, Kuang Lihua

(1.,,330045,;2.,,330045,)

Suburban areas can be the urban-rural integration areas, totally different from the urban built-up and traditional rural areas. It is of great significance to reveal the multi-functional spatial differentiation characteristics of cultivated land resources in suburban areas, in order to promote the conservation and development of cultivated land. Taking the suburban areas of Nanchang City as the study area, this study aims to implement the multi-function evaluation and functional zoning of suburban cultivated land using the MCR-InVEST model. The field soil sampling was first conducted using the cultivated land map spots and townships in the Third National Land Survey as the basic research units. The multifunctionality of cultivated land was then quantified using the multi-source data, the integrated index, and the MCR-InVEST model. The multifunctional zoning of cultivated land was also carried out after evaluation. The spatial variation of multifunctional cultivated land in the suburban areas was revealed to identify the multifunctional characteristics of regional cultivated land. The results showed that: (1) there was a high production function level of cultivated land in the suburban areas, with an area of 16 358.31 hm2of the medium to high grade (accounting for 78% of the total), which were mainly located in the East Lake District, Qingshan Lake District, and Wanli Administration. The high cultural landscape function level was also found with an area of 15 295.73 hm2of the medium to high grade (accounting for 73%). The high-grade areas were located in the East Lake District and Maqiu Town in High-tech District. There was the medium ecological function level of the most cultivated land, with an area of 11 010.19 hm2(accounting for 52%), where the high-grade areas were mainly located in the Wanli Administration. The areas of multi-functional high, medium, and low-grade spots were 3755.26 (accounting for 18%), 7453.83 (accounting for 35%), and 9818.65 (accounting for 47%) hm2, respectively, in the comprehensive view of the multi-functional index of cultivated land. Spatially, the high-grade areas were mainly located in the East Lake District, Economic Development Zone, Central Qingshan Lake District, North Central Wanli Administration, and Southeast Honggu Tan District; the medium-grade areas were mainly located in the Honggu Tan District, West High-tech District, East Lake District, and North Economic Development Zone; the low-grade areas were mainly located in the East High-tech District, North Honggu Tan District, and Northeast Economic Development Zone. Furthermore, there was geographical convergence in the high, medium, and low-grade areas of the multifunctional integrated score in the cultivated land. (2) Six functional primary and eleven secondary zoning areas were identified, according to the theoretical framework of multifunctional zoning of cultivated land and the multifunctional cultivated land in townships. The multi-functions of cultivated land were greatly varied in the different areas of suburban areas. Differentiated strategies can be expected to serve as the development and protection of cultivated land, according to the functional characteristics of regional cultivated land. The finding can provide a scientific basis to optimize the spatial pattern of cultivated land in suburban areas, thus promoting the integrated development of cultivated land.

function; zoning; multifunctional cultivated land; MCR model; InVEST model; suburban areas

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.20.024

F323.21

A

1002-6819(2022)-20-0209-11

汪容基，趙小敏，趙麗紅，等. 基于MCR-InVEST模型的城郊耕地多功能評價及功能分區[J]. 農業工程學報，2022，38(20)：209-219.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.20.024 http://www.tcsae.org

Wang Rongji, Zhao Xiaomin, Zhao Lihong, et al. Multi-function evaluation and functional zoning of suburban cultivated land using MCR-InVEST model[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(20): 209-219. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.20.024 http://www.tcsae.org

2022-07-22

2022-09-28

國家重點研發計劃子課題項目（2020YFD1100603-02）；江西省贛鄱英才“555”領軍人才項目（201295）；江西省教育廳科技計劃項目（GJJ200424）

汪容基，研究方向為耕地利用與保護。Email：wrjrun@163.com

趙小敏，博士，教授，博士生導師，研究方向為土地利用規劃與評價、土地遙感與信息等。Email：zhaoxm889@126.com