












摘要:
為厘清丘陵山地區(qū)耕地利用隱性形態(tài)變化的規(guī)律, 以重慶市為研究區(qū), 采用綜合指數(shù)模型、 耦合協(xié)調(diào)度模型和地理探測器等方法, 探討重慶市耕地利用隱性形態(tài)時空演化特征、 內(nèi)部系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)性特征及驅動力。 結果表明: ① 2010-2022年, 重慶市耕地利用投入—組織適應性—產(chǎn)出三維隱性形態(tài)不斷優(yōu)化, 其中投入形態(tài)和產(chǎn)出形態(tài)緩慢分化, 組織適應性形態(tài)無明顯分化。 ② 2010-2022年, 重慶市耕地利用隱性形態(tài)中投入—組織適應性—產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)水平呈現(xiàn)逐步提升趨勢, 中級協(xié)調(diào)區(qū)域始終為主體, 高級協(xié)調(diào)區(qū)域數(shù)量在研究期后期顯著增加; 耦合協(xié)調(diào)水平區(qū)域分布呈現(xiàn)組團式極化特征, 主城都市區(qū)和渝東北地區(qū)協(xié)調(diào)水平較高。 ③ 重慶市耕地利用隱性形態(tài)的耦合協(xié)調(diào)受經(jīng)濟、 社會和自然因素的綜合影響。 主要驅動因素包括能源投入、 從業(yè)者生計價值、 耕地地勢平坦度和耕地肥力。 機械動力投入、 耕地整合度和耕地區(qū)位鄰近性則表現(xiàn)出階段性影響。 隨著技術發(fā)展和城鎮(zhèn)化的推進, 勞動力、 化肥等因素的作用逐漸減弱。 耕地利用應充分遵循投入、 組織適應性和產(chǎn)出三維隱性形態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)律, 因地制宜優(yōu)化耕地資源配置并進行適當?shù)恼吒深A, 促進耕地資源可持續(xù)利用。
關"鍵"詞:耕地利用; 隱性形態(tài); 耦合協(xié)調(diào); 驅動力; 重慶市
中圖分類號:F301.2; S159
文獻標志碼:A
文章編號:16739868(2025)04004117
Coupling Coordination and Driving Forces of the Recessive
Morphology of Cultivated Land Use
——A Case Study of Chongqing
LIU Jiaxin1,2,"YANG Qingyuan1,2,3,"SU Kangchuan1,2,
HUANG Ya1,2,"LI Yao1,2
1."Chongqing Jinfo Mountain Karst Ecosystem National Observation and Research Station/School of Geographical Sciences,""Southwest University, Chongqing 400715, China;
2."New Liberal Arts Laboratory of Sustainable Development in Rural Western China, Southwest University,""Chongqing 400715, China;
3."Key Laboratory of Monitoring, Evaluation and Early Warning of Territorial Spatial Planning Implementation,""Ministry of Natural Resources, Chongqing 401147, China
Abstract:
To clarify the law of recessive morphological changes in cultivated land use in hilly and mountainous areas, this paper takes Chongqing as the research area and uses comprehensive index model, coupling coordination model and geographic detector to explore the spatiotemporal evolution characteristics, the coupling and coordination characteristics and the internal system,s driving forces of recessive morphological changes in cultivated land use of Chongqing. The results show that: ① From 2010 to 2022, the “three-dimensional” recessive morphology of input-output-organizational adaptability of cultivated land use in Chongqing was continuously optimized, in which the input morphology and output morphology were slowly differentiated, and the organizational adaptability morphology had no obvious differentiation. ② From 2010 to 2022, the coupling coordination level of input-output-organizational adaptability in the recessive morphology of cultivated land use in Chongqing showed a gradual upward trend, with intermediate coordination areas as the main body, and the number of advanced coordination areas increased significantly in the later period. The regional distribution of coupling coordination level presented a cluster-type polarization feature, and the coordination level in the main urban area and northeastern Chongqing was relatively high. ③ The coupling coordination of the recessive morphology of cultivated land use in Chongqing was affected by a combination of economic, social and natural factors. The main drivers included energy input, livelihood value of practitioners, farmland flatness and soil fertility. Agricultural machinery power input, farmland integration and location proximity of farmland showed phased impacts. With the advancement of technology and urbanization, the role of factors such as labor and fertilizers has gradually weakened. The utilization of cultivated land should fully follow the “three-dimensional” recessive morphology coordinated development law of input, organizational adaptability and output, and optimize the allocation of cultivated land resources according to local conditions and carry out appropriate policy intervention to promote the sustainable utilization of cultivated land resources.
Key words:
cultivated land use; recessive morphology; coupling coordination; driving force; Chongqing
土地利用轉型研究源于20世紀英國學者對森林轉型的研究[1-2], 該主題在1993年“土地利用/土地覆被變化(LUCC)科學研究計劃”制定后, 一直是國內(nèi)外學術界關注的研究熱點。 21世紀初, 龍花樓、 李秀彬等學者將土地利用轉型理論引入我國[3-5], 成為土地利用研究和土地系統(tǒng)科學的重點研究領域[6]。 自此, 學界圍繞土地利用轉型理論[7]與假說[8]、 耦合機理[9]、 轉換邏輯[10]、 功能形態(tài)[11]、 人地耦合[12-13]等方向開展了大量研究, 推動了這一領域的深入發(fā)展。
土地利用形態(tài)是土地利用轉型研究的核心內(nèi)容之一[14], 反映了人類活動與自然環(huán)境之間的互動關系。 土地利用形態(tài)可以從“數(shù)”與“質(zhì)”兩個層面來考察, 包括顯性形態(tài)和隱性形態(tài)。 顯性形態(tài)通過土地數(shù)量、 利用結構和空間格局來表征; 隱性形態(tài)則體現(xiàn)了質(zhì)量、 產(chǎn)權、 經(jīng)營方式、 投入、 產(chǎn)出和功能等方面的變化[15]。 與顯性形態(tài)相比, 隱性形態(tài)與社會經(jīng)濟活動聯(lián)系更為密切, 表現(xiàn)出更顯著的區(qū)域性、 綜合性和趨勢性特征。 隱性形態(tài)及其變化更能揭示社會經(jīng)濟變遷引起的耕地需求轉變及其衍生的現(xiàn)實問題, 是土地利用轉型研究的重點與難點[16]。
耕地作為鄉(xiāng)村最主要的土地利用類型之一, 是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、 農(nóng)村發(fā)展以及農(nóng)民生計的重要基礎[17-18]。 耕地利用隱性形態(tài)的變化不僅反映了鄉(xiāng)村人地關系的動態(tài)演化, 還對耕地科學管理和鄉(xiāng)村可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[19]。 耕地利用變化的驅動因素及其驅動機制是耕地利用形態(tài)研究的關鍵之一[20], 既包含表層的耕地利用類型變化, 也涵蓋了政策、 文化、 經(jīng)濟等深層的隱性驅動因素[21], 為深入理解耕地利用變化提供了全新的視角[22]。 近年來, 學界從省際[23]、 縣域[24-26]、 城市[27]、 鄉(xiāng)村[28]等多尺度開展研究, 考慮了經(jīng)濟[29-30]、 地形與氣候環(huán)境[31]、 耕地質(zhì)量[32]、 糧食產(chǎn)量與人口[33]、 通達性[34]等因素對耕地利用形態(tài)變化的影響。 也有學者關注典型地區(qū), 如對丘陵山地區(qū)和平原地區(qū)耕地利用轉型與鄉(xiāng)村發(fā)展進程[35]、 耕地利用變化的社會經(jīng)濟—生態(tài)環(huán)境影響[36]、 耕地利用變化的近遠程驅動機制[37]開展了對比研究, 涉及鄉(xiāng)村地區(qū)人口、 產(chǎn)業(yè)和社會等的演化[38]。 然而, 隨著生活水平的提高和耕地保護意識的增強, 對耕地的需求正從單一的生產(chǎn)功能向生產(chǎn)、 生態(tài)、 生活等多功能復合需求轉變, 呈現(xiàn)出由“保數(shù)量”向“提質(zhì)量、 優(yōu)功能”演變的特征, 涉及耕地利用投入、 產(chǎn)出、 規(guī)模潛力和組織適應性等多個維度[39], 這些耕地利用內(nèi)部不同維度之間的復雜耦合關系尚需深入探討。
耕地利用隱性形態(tài)通過質(zhì)量、 功能、 經(jīng)營方式等維度折射人地關系本質(zhì), 其耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)直接影響耕地可持續(xù)利用。 當前研究多聚焦于耕地利用隱性形態(tài)與經(jīng)濟社會發(fā)展、 生態(tài)福利的外部關聯(lián), 對耕地利用系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)的互饋機制關注不足, 難以全面反映耕地利用隱性形態(tài)的復雜內(nèi)涵和多維特征。 此外, 現(xiàn)有研究多采用簡單的指標表征, 或聚焦于投入—產(chǎn)出關系[28, 40], 對二者之間的協(xié)同/拮抗關系研究不足, 忽視不同維度間的非線性特征, 在有效支撐耕地資源持續(xù)利用和優(yōu)化保護政策方面有所欠缺。 丘陵山地區(qū)存在的地形破碎化程度高、 耕地利用高投入與低效率并存等問題, 亟需通過提升耕地系統(tǒng)韌性加以解決。 為此, 本文從系統(tǒng)論的“要素—組織—功能”出發(fā), 構建投入—組織適應性—產(chǎn)出三維耦合協(xié)同框架, 揭示耕地利用隱性形態(tài)子系統(tǒng)間的動態(tài)耦合關系, 全方位識別和量化耕地利用隱性形態(tài), 為丘陵山地區(qū)耕地資源優(yōu)化配置提供動態(tài)分析工具, 為耕地保護與可持續(xù)利用提供理論支撐和實踐路徑。
綜上, 本文以土地利用轉型理論為指導, 聚焦丘陵山地區(qū)耕地資源可持續(xù)利用政策優(yōu)化, 旨在解決重慶市耕地利用過程中存在的耕地破碎化程度高、 高投入低產(chǎn)出的結構性矛盾以及快速城鎮(zhèn)化對耕地功能擠壓的現(xiàn)實問題。 具體而言, 本文主要開展以下研究: 計算2010-2022年重慶市耕地利用隱性形態(tài)指數(shù), 分析耕地利用三維隱性形態(tài)的變化情況及耦合協(xié)調(diào)水平; 運用核密度估計法和ArcGIS軟件, 揭示耕地利用三維隱性形態(tài)耦合協(xié)調(diào)的時空演化特征; 采用地理探測器, 探析重慶市耕地利用三維隱性形態(tài)耦合協(xié)調(diào)的關鍵驅動因素。 通過上述研究, 為丘陵山地區(qū)耕地“一地一策”差異化管理提供依據(jù), 通過不同維度間協(xié)同優(yōu)化, 破解“地難盡其用”困境, 為耕地資源的優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)與實踐啟示。
1"理論分析
1.1"耕地利用隱性形態(tài)投入—組織適應性—產(chǎn)出的耦合內(nèi)涵與特征
耕地是一個開放的“社會—經(jīng)濟—生態(tài)”系統(tǒng), 隨著社會經(jīng)濟發(fā)展階段的演變, 呈現(xiàn)出功能多樣化、 利用集約化和管理模式復雜化的動態(tài)特征。 這一演變不僅受自然資源、 政策導向和市場需求的共同驅動, 還反映了耕地資源配置效率與社會經(jīng)濟適應能力的提升。 耕地利用隱性形態(tài)是耕地利用顯性形態(tài)背后的深層次耕地屬性, 涵蓋土地質(zhì)量、 投入強度、 產(chǎn)出能力、 功能屬性、 產(chǎn)權模式和經(jīng)營方式等核心內(nèi)容[41], 是對耕地社會—經(jīng)濟—生態(tài)適應能力的綜合反映。 上述屬性及內(nèi)涵揭示了耕地利用隱性形態(tài)的特征, 但主要停留在定性闡述層面, 缺乏與定量測度間的有效銜接。
本文針對丘陵山地區(qū)耕地利用特性, 從“要素—組織—功能”的思路出發(fā), 基于核心內(nèi)容動態(tài)關聯(lián)性, 將耕地利用隱性形態(tài)內(nèi)涵歸納為投入形態(tài)、 組織適應性形態(tài)和產(chǎn)出形態(tài)三個維度(圖1), 以便更好地揭示耕地利用隱性形態(tài)的結構特征及內(nèi)在規(guī)律, 并進行定量測度。 其中, 投入形態(tài)指耕地利用系統(tǒng)中與自然資源發(fā)生相互作用的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“要素”的數(shù)量、 質(zhì)量和結構, 是耕地利用活動的基礎條件, 決定了系統(tǒng)運行的潛力; 組織適應性形態(tài)指在不同自然和社會經(jīng)濟條件下耕地對多樣化生產(chǎn)模式和經(jīng)營方式的適應能力, 是資源整合和管理優(yōu)化的核心, 體現(xiàn)系統(tǒng)論中的“組織”, 強調(diào)其對資源整合的動態(tài)調(diào)節(jié)作用; 產(chǎn)出形態(tài)體現(xiàn)投入要素與耕地資源結合后的價值實現(xiàn), 包括耕地利用的經(jīng)濟、 社會、 生計和生態(tài)價值等的數(shù)量、 質(zhì)量和結構, 是對產(chǎn)出能力和土地功能的融合重構, 體現(xiàn)系統(tǒng)論中的“功能”, 反映耕地利用對多目標需求的響應。 這一劃分避免了隱性形態(tài)內(nèi)容的碎片化, 增強了維度之間的系統(tǒng)性和邏輯關聯(lián)性, 揭示了耕地利用隱性形態(tài)的系統(tǒng)特征, 為量化分析隱性形態(tài)及其演變規(guī)律提供了清晰框架。
耕地利用隱性形態(tài)投入、 組織適應性和產(chǎn)出3個維度并非獨立存在, 而是通過耦合作用形成動態(tài)調(diào)節(jié)的系統(tǒng), 其耦合關系主要體現(xiàn)為:
1) 投入與產(chǎn)出之間的聯(lián)動機制是優(yōu)化資源配置的基礎。 耕地投入的數(shù)量與質(zhì)量決定產(chǎn)出效益, 而產(chǎn)出的數(shù)量、 質(zhì)量與結構變化通過反饋作用優(yōu)化投入結構與模式。 合理的投入配置能夠提升資源利用效率, 促進經(jīng)濟、 社會與生態(tài)效益的協(xié)同發(fā)展。
2) 投入與組織適應性之間的匹配機制是產(chǎn)出優(yōu)化的關鍵支撐。 充足的資源供給和合理的投入模式為組織適應性優(yōu)化提供了資源條件和調(diào)整空間; 組織適應性通過資源整合和管理優(yōu)化, 動態(tài)調(diào)整投入模式, 使資源配置更具針對性和靈活性, 提升投入要素的利用效率, 增強耕地利用的區(qū)域適應性。
3) 產(chǎn)出與組織適應性之間的互促機制是提高耕地利用效能的關鍵驅動力。 組織適應性通過優(yōu)化耕地利用模式, 促使產(chǎn)出結構更加合理, 提高耕地利用整體效益; 產(chǎn)出數(shù)量、 質(zhì)量與結構可反作用于組織適應性, 推動管理模式優(yōu)化, 增強耕地系統(tǒng)對市場需求和環(huán)境變化的適應能力。
綜上, 投入、 組織適應性和產(chǎn)出形態(tài)之間的耦合關系構成了耕地利用隱性形態(tài)的核心動力系統(tǒng), 其動態(tài)聯(lián)動機制為耕地利用隱性形態(tài)的優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展提供了重要理論支撐。 通過加強三者的動態(tài)聯(lián)動和區(qū)域適配性調(diào)控, 能有效促進耕地利用的現(xiàn)代化與可持續(xù)發(fā)展。
1.2"耕地利用隱性形態(tài)投入—組織適應性—產(chǎn)出的耦合演進規(guī)律
耕地利用隱性形態(tài)的耦合協(xié)調(diào)關系在不同發(fā)展階段呈現(xiàn)不同特征(圖1)。 耦合是指投入、 組織適應性和產(chǎn)出三維形態(tài)之間的相互作用和聯(lián)動性, 是耕地利用隱性形態(tài)水平提升的核心動力; 協(xié)調(diào)則是耦合關系逐步發(fā)展的結果, 體現(xiàn)為三維之間的匹配和平衡。
1) 初級階段: 低耦合、 弱聯(lián)動。
耕地利用以粗放型模式為主, 投入結構單一且效率較低, 投入對產(chǎn)出的支撐能力弱, 產(chǎn)出效益有限, 組織適應性缺乏有效調(diào)控能力, 資源配置缺乏優(yōu)化機制, 整體耕地利用效率低。 此階段三維形態(tài)聯(lián)動性較弱, 耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)表現(xiàn)為嚴重失調(diào)或瀕臨失調(diào)。
2) 中級階段: 耦合增強、 聯(lián)動機制逐步形成。
隨著社會經(jīng)濟發(fā)展、 技術進步和政策引導, 投入結構逐漸優(yōu)化, 產(chǎn)出效益顯著提升, 組織適應性初步發(fā)揮調(diào)節(jié)作用, 資源配置效率開始改善。 此階段, 三維形態(tài)之間的耦合關系明顯增強, 聯(lián)動機制逐漸形成, 耕地利用開始向集約化、 高效化方向發(fā)展, 耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)表現(xiàn)為初級協(xié)調(diào)或中級協(xié)調(diào)。
3) 高級階段: 高度耦合、 良性循環(huán)。
投入要素的精準配置、 產(chǎn)出的多樣化結構與組織適應性的動態(tài)調(diào)節(jié)能力共同作用, 三維形態(tài)相互作用機制不斷完善, 耦合關系達到高度聯(lián)動狀態(tài), 形成良性循環(huán), 耕地利用效率全面提升。 此階段耕地利用隱性形態(tài)展現(xiàn)出高度靈活性和適應性, 三維耦合協(xié)調(diào)狀態(tài)表現(xiàn)為高級協(xié)調(diào)。
不同區(qū)域的耦合演進存在顯著差異。 平原地區(qū)依托優(yōu)越的自然條件和完善的基礎設施, 耦合演進速度更快。 而丘陵山地區(qū)由于地形復雜、 耕地破碎等因素, 資源配置效率較低, 三維形態(tài)的耦合協(xié)同優(yōu)化受到限制。 需基于本框架的系統(tǒng)性、 動態(tài)性和空間適配性等特征, 通過優(yōu)化資源配置模式和提升投入效率, 克服自然條件的不利影響, 推動耦合關系的提升。 未來, 隨著農(nóng)業(yè)智能化、 綠色化和精準化技術的推廣, 耕地利用隱性形態(tài)三維耦合關系將進一步優(yōu)化, 推動耕地資源的高效利用和可持續(xù)發(fā)展。
2"研究區(qū)概況、 數(shù)據(jù)來源與研究方法
2.1"研究區(qū)概況
重慶市位于中國西南部, 東與湖北省接壤, 南鄰湖南省和貴州省, 西鄰四川省, 北鄰陜西省, 處于東部經(jīng)濟發(fā)達區(qū)與西部資源豐富區(qū)的交會地帶(圖2), 轄區(qū)面積8.24×104"km2, 下轄38個區(qū)縣, 實施“一區(qū)兩群”發(fā)展戰(zhàn)略, 即主城都市區(qū)(包括21個區(qū)縣)、 渝東北三峽庫區(qū)城鎮(zhèn)群(包括11個區(qū)縣)和渝東南武陵山區(qū)城鎮(zhèn)群(包括6個區(qū)縣)。 重慶市地形以山地和丘陵為主, 山地面積占76%, 丘陵占22%, 河谷平壩區(qū)僅占2%。 受復雜地形影響, 耕地資源呈現(xiàn)“總量有限、 分布零散、 質(zhì)量梯度差異顯著”的特征。 重慶市第三次國土空間調(diào)查顯示, 全市耕地總面積為1.87×106"hm2, 其中, 15°以上的坡耕地占耕地總量的35%, 25°以上的坡耕地以及石漠化地區(qū)、 林區(qū)、 河道周邊等不穩(wěn)定耕地占耕地總量的17%。 總體來看, 重慶市耕地零散破碎, 多為“巴掌田”和“雞窩地”, 耕地利用率低, 產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展受限。 2022年, 全市糧食總產(chǎn)量為10.73×106"t, 同比下降1.8%。 城鎮(zhèn)化進程對耕地利用格局產(chǎn)生深遠影響。 截至2022年, 重慶市常住人口約3213.34萬人, 常住人口城鎮(zhèn)化率為70.96%, 高于全國平均水平, 但全市不同區(qū)域的城鎮(zhèn)化水平差距大。 以重慶市為研究區(qū), 深入研究丘陵山地區(qū)耕地利用隱性形態(tài)的內(nèi)部耦合變化規(guī)律及其驅動力, 在對山區(qū)耕地可持續(xù)發(fā)展的研究中具有典型代表意義。
2.2"數(shù)據(jù)來源
研究區(qū)涵蓋重慶市除渝中區(qū)外的37個區(qū)縣(渝中區(qū)無耕地, 不納入研究范圍), 研究單元為區(qū)(縣)級尺度, 以2010、 2015、 2020、 2022年為研究時間節(jié)點, 涉及數(shù)據(jù)主要來自《重慶市統(tǒng)計年鑒2011》[42]、 《重慶市統(tǒng)計年鑒2016》[43]、 《重慶市統(tǒng)計年鑒2021》[44]、 《重慶市統(tǒng)計年鑒2023》[45]以及相關區(qū)域的國民經(jīng)濟與社會發(fā)展統(tǒng)計公報和土地利用遙感數(shù)據(jù)(表1)。
2.3"研究方法
2.3.1"耕地利用隱性形態(tài)測度
基于耕地利用隱性形態(tài)概念內(nèi)涵及相關研究[39], 結合區(qū)域特性與數(shù)據(jù)可得性, 從投入、 產(chǎn)出與組織適應性3個維度選取指標, 保證指標的綜合性與包容性, 合理規(guī)避共線性, 構建耕地利用隱性形態(tài)復合評價指標體系(表2), 綜合表征耕地利用隱性形態(tài)。
對表1中的部分指標說明如下: 耕地的社會保障價值主要體現(xiàn)在其農(nóng)產(chǎn)品供給能力上, 尤其是糧食生產(chǎn)能力, 它直接關系到區(qū)域糧食安全與社會穩(wěn)定, 故單位面積耕地的糧食產(chǎn)量可作為衡量其社會保障價值的重要產(chǎn)出指標; 耕地的生態(tài)價值產(chǎn)出具有多維特征, 其中植被覆蓋及其生長狀況是生態(tài)功能的重要組成部分[39], NDVI(歸一化植被指數(shù))可有效表征植被的生長狀態(tài)和覆蓋度, 進而反映耕地生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況, 衡量耕地利用的可持續(xù)性; 選取從業(yè)者生計價值表征農(nóng)戶實際收入, 衡量耕地對當?shù)剞r(nóng)戶的生計保障程度; 耕地整合度采用平均地塊面積衡量, 反映耕地的分散或集中程度, 表征耕地的規(guī)模化經(jīng)營潛力; 耕地肥力是耕地基礎地力形成的基礎[46], 耕地表層有機碳含量是耕地肥力的核心指標[47], 可綜合反映土壤保水保肥能力, 適用于區(qū)域尺度研究; 碳排放強度指標用來衡量耕地利用的環(huán)境影響及其可持續(xù)生產(chǎn)水平, 反映農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中碳排放的強度及對生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響。
運用熵值法確定指標權重并采用極值處理法消除指標量綱的影響。 正向指標標準化公式為:
x′j=xj-xminxmax-xmin(1)
負向指標標準化公式為:
x′j=xmax-xjxmax-xmin(2)
其中: x′j為第j項指標的標準化值; xj為第j項指標的原始值; xmax為第j項指標的最大值; xmin為第j項指標的最小值。
引入“耕地利用隱性形態(tài)指數(shù)”, 以實現(xiàn)耕地利用隱性形態(tài)的量化比較與分析。 指數(shù)取值區(qū)間為[0, 1], 數(shù)值越大表示該指標的作用越突出。 區(qū)域耕地利用綜合隱性形態(tài)指數(shù)值為3個維度耕地利用隱性形態(tài)指數(shù)值均值, 各維度耕地利用隱性形態(tài)指數(shù)值的計算公式如下:
Ni,d=∑nj=1Lij×Wj(3)
式中: Ni,d為第i個研究單元耕地利用隱性形態(tài)維度d的指數(shù)值; n為特定隱性形態(tài)準則層下的指標個數(shù); Lij為第i個研究單元的第j個指標標準化后的值; Wj為第j個指標的權重。
2.3.2"耦合協(xié)調(diào)度模型
耦合是兩個及兩個以上的系統(tǒng)之間相互作用、 相互依賴的動態(tài)過程[23]。 本文借助耦合協(xié)調(diào)度模型, 探究耕地利用隱性形態(tài)投入—組織適應性—產(chǎn)出3個維度的耦合作用關系。 具體公式如下:
C=n×Pi×Ri×Ei(Pi×Ri×Ei)n1n(4)
T=αPi+βRi+γEi(5)
D=C×T(6)
其中: C為耦合度, 取值范圍為[0, 1], 其值越大說明各維度之間相互影響作用越強烈, Pi、 Ri、 Ei分別為投入、 組織適應性和產(chǎn)出隱性形態(tài)的指數(shù)值, i∈{1, 2, …, 37}, n表示維度個數(shù); T為耕地利用隱性形態(tài)的綜合協(xié)調(diào)指數(shù), α、 β、 γ分別為各維度的權重系數(shù), 本文取α=β=γ=13; D為耦合協(xié)調(diào)度, 取值范圍為[0, 1], 表征各功能之間的互動關系, 數(shù)值越大表明耦合協(xié)調(diào)水平越好。 為了更好地體現(xiàn)耦合協(xié)調(diào)水平, 參照已有研究[48], 采用均值分段法, 將耕地利用隱性形態(tài)投入—組織適應性—產(chǎn)出的耦合協(xié)調(diào)度D值劃分為5種類型(表3)。
2.3.3"核密度估計
核密度估計方法的優(yōu)點在于不依賴數(shù)據(jù)分布的假設, 也無須建立參數(shù)模型, 能夠通過連續(xù)的密度曲線直觀展示變量的階段性和動態(tài)變化特征。 本文采用核密度估計方法對耕地利用隱性形態(tài)投入—組織適應性—產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度進行分析, 以刻畫其時序特征與演進規(guī)律。 具體公式如下:
F(x)=1nH∑ni=1Kxi-xh(7)
式中: n為樣本個數(shù); H為帶寬; xi為樣本觀測值; x為樣本均值; K(·)為核函數(shù), 具體采用高斯函數(shù)進行估計。 核密度曲線的波峰數(shù)量反映了極化特征, 波峰的高度體現(xiàn)了差異特征, 曲線的拖尾厚度表示高(低)值區(qū)域的數(shù)量, 而拖尾長度則揭示了高低值區(qū)域的演化特征。
2.3.4"地理探測器
在解析具有顯著空間差異的地理歸因和空間分異特征方面, 地理探測器的穩(wěn)健性和精確性已被學術界廣泛驗證[48]并運用于自然和經(jīng)濟社會等領域中各種現(xiàn)象的驅動力和影響因素研究[49], 由因子探測、 交互探測、 風險探測和生態(tài)探測4個基礎模塊組成。 本文利用因子探測模塊研究耕地利用隱性形態(tài)投入—組織適應性—產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度演化過程中, 多維因子X對耦合協(xié)調(diào)度Y的解釋程度, 為制定科學合理的政策提供依據(jù), 具體公式如下:
q=11-Nσ2∑Lh=1Nhσ2h(8)
式中: q∈[0, 1], 為該因子對耦合協(xié)調(diào)度的解釋力, 值越大表明該因子對耕地利用隱性形態(tài)投入—組織適應性—產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度的影響程度越強, 反之越弱; L為X或Y的分層; h為耕地利用隱性形態(tài)投入—組織適應性—產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度的等級; N和Nh分別為整個區(qū)域和第h級的樣本個數(shù); σ2和σ2h分別為整個區(qū)域和第h級的耦合協(xié)調(diào)度。
3"結果與分析
3.1"耕地利用三維隱性形態(tài)水平分析
基于前期數(shù)據(jù)計算結果, 利用ArcGIS軟件分析重慶市2010、 2015、 2020和2022年耕地利用投入、 組織適應性和產(chǎn)出形態(tài)的時空分異結果(圖3)。
2010-2022年間, 重慶市耕地利用投入、 組織適應性和產(chǎn)出形態(tài)發(fā)生了顯著變化, 呈現(xiàn)出不同的空間分化態(tài)勢。 2010年, 重慶市大部分研究單元的耕地利用投入和產(chǎn)出形態(tài)值集中在0.2~0.4, 無明顯分化。 組織適應性形態(tài)值集中在0.4~0.6, 呈西高東低格局, 具體為主城新區(qū)水平高于其他區(qū)域。 2015年, 產(chǎn)出形態(tài)分化顯著, 呈西高東低空間分化, 中心城區(qū)與主城新區(qū)的產(chǎn)出優(yōu)化是產(chǎn)生分異的主要原因。 2020年, 重慶市各區(qū)域的投入形態(tài)持續(xù)增加, 出現(xiàn)東高西低的顯著空間分化, 產(chǎn)出形態(tài)值則持續(xù)上升, 仍為西高東低格局。 至2022年, 全市已建成高標準農(nóng)田約8.78×105"hm2, 顯著提高了耕地的糧食產(chǎn)能, 單位面積糧食產(chǎn)量增加了10%至20%, 并且具有節(jié)水、 節(jié)電、 節(jié)肥、 節(jié)藥的效果, 對傳統(tǒng)投入(化肥、 農(nóng)藥等)依賴下降, 促進了投入結構的優(yōu)化與調(diào)整, 大幅提升了組織適應性形態(tài)水平, 呈現(xiàn)出較強的空間優(yōu)化態(tài)勢。
分析3個維度的構成指標可知, 重慶市耕地利用隱性形態(tài)整體水平顯著提升, 但各維度分異與結構性矛盾并存, 具體表現(xiàn)為:
1) 投入形態(tài): 傳統(tǒng)要素流失快, 現(xiàn)代化要素補充不足。
2010-2022年, 投入形態(tài)呈現(xiàn)“先優(yōu)化后衰退”的階段性變化, 其核心矛盾為傳統(tǒng)投入要素(勞動力、 化肥)的快速流失與現(xiàn)代化要素(機械動力、 能源)的補充滯后。 機械動力投入在2010-2022年間增長率為2.8%, 提升緩慢。 受社會經(jīng)濟發(fā)展水平和地形限制, 渝東北、 渝東南地區(qū)機械化推進速度和水平顯著低于主城都市區(qū); 農(nóng)村用電量年均增長率緩慢上升, 但空間上仍呈主城新區(qū)提升速度快于渝東北、 渝東南地區(qū), 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化仍存在區(qū)域差異。 勞動力、 養(yǎng)分與農(nóng)藥投入呈下降趨勢。 主城都市區(qū)勞動力投入年均下降約3.5%, 渝東南地區(qū)勞動力投入下降較慢, 對勞動力和農(nóng)藥化肥等依賴性仍較強。 勞動力的大量非農(nóng)就業(yè)轉移及對施用農(nóng)藥化肥等的控制是投入形態(tài)后期表現(xiàn)欠佳的主要原因。
2) 組織適應性形態(tài): 土地整治驅動下的區(qū)域差異收斂。
組織適應性形態(tài)的提升主要得益于重慶市土地整治、 高標準農(nóng)田建設下耕地整合度及耕地質(zhì)量的顯著提高。 隨著城鎮(zhèn)化進程的加速, 鄉(xiāng)村勞動力轉移緩解了耕地資源壓力, 加上城鎮(zhèn)化帶動的交通改善、 資金和信息流入、 農(nóng)產(chǎn)品需求擴張和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的集約化經(jīng)營, 促進了現(xiàn)代化與規(guī)模化生產(chǎn)。 土地資源整合和集約利用帶來的管理效率提升, 進一步優(yōu)化了耕地利用的組織適應性。 2022年, 重慶市高標準農(nóng)田建設面積達8.78×105"hm2, 推動耕地整合度提升(如巴南區(qū)的耕地平均地塊面積從7.60 hm2/塊增至8.72 hm2/塊), 土地整治政策雖緩解了主城都市區(qū)的“細碎化-低效化”矛盾, 但對渝東北、 渝東南地區(qū)的輻射效應有限。
3) 產(chǎn)出形態(tài): 經(jīng)濟-生態(tài)功能協(xié)同性增強。
產(chǎn)出形態(tài)的優(yōu)化滯后于投入結構調(diào)整, 2010-2022年經(jīng)濟價值產(chǎn)出年均增長約5.2%, 生態(tài)價值(NDVI)提升約12.6%。 但后期受市場波動和資源約束影響, 2020年后部分區(qū)域(如巫溪縣)出現(xiàn)“高投入-低產(chǎn)出”的情況, 反映山區(qū)耕地系統(tǒng)韌性不足。
總體來看, 2010-2022年, 重慶市耕地利用三維隱性形態(tài)變化呈現(xiàn)出顯著的時空不均衡性。 與投入形態(tài)和組織適應性形態(tài)相比, 產(chǎn)出形態(tài)的提升相對滯后。 在空間格局上, 投入和產(chǎn)出形態(tài)的區(qū)域分化加劇, 中心城區(qū)和主城新區(qū)的優(yōu)勢明顯, 而渝東北、 渝東南地區(qū)受人口流失、 耕地本底條件和基礎設施等因素影響, 發(fā)展相對滯后, 且內(nèi)部各維度發(fā)展水平參差不齊。
投入形態(tài)是三維隱性形態(tài)優(yōu)化的基礎, 其變化趨勢直接影響產(chǎn)出形態(tài)和組織適應性形態(tài)的變化。 重慶市耕地利用投入形態(tài)呈“傳統(tǒng)要素流失加速、 現(xiàn)代化要素增長緩慢”的特征。 主城都市區(qū)依托政策干預和技術進步, 投入結構不斷優(yōu)化, 現(xiàn)代化要素占比提升。 而渝東北、 渝東南地區(qū)受社會經(jīng)濟和自然條件制約, 傳統(tǒng)投入要素流失加劇, 現(xiàn)代化要素補充不足, 導致投入形態(tài)結構性失衡, 制約了三維隱性形態(tài)的整體優(yōu)化。 因此, 需采取差異化的優(yōu)化策略, 以改善耕地投入形態(tài), 提高耕地利用的整體效能。
3.2"耕地利用三維隱性形態(tài)耦合協(xié)調(diào)度時空演變
3.2.1"耦合協(xié)調(diào)度水平的時序特征
根據(jù)重慶市耕地利用隱性形態(tài)投入—組織適應性—產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度測算結果, 借助核密度估計方法, 繪制2010-2022年重慶市耕地利用隱性形態(tài)耦合協(xié)調(diào)度演變核密度曲線圖, 刻畫2010-2022年耦合協(xié)調(diào)度的時序演變特征(圖4)。
2010-2022年, 重慶市耕地利用隱性形態(tài)投入—組織適應性—產(chǎn)出三維耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)持續(xù)提升的趨勢, 核密度曲線在橫軸的投影不斷向右延展, 反映整體耦合協(xié)調(diào)水平逐年提高。
從曲線重心位置來看, 曲線重心持續(xù)向右遷移, 大致由0.65遷至0.80附近, 耕地利用隱性形態(tài)三維耦合協(xié)調(diào)度逐年提高。 從波峰變化來看, 2015年和2020年的主峰顯著高于2010年, 耦合協(xié)調(diào)度的分布逐漸趨于集中; 然而, 2022年的主峰高度有所下降, 表明區(qū)域差異有所增大。 從波峰數(shù)量來看, 2010年曲線呈單峰分布, 表明區(qū)域間協(xié)調(diào)度水平較為均衡, 主峰位于0.6~0.7區(qū)間, 集中于中等協(xié)調(diào)水平; 2015年后, 逐漸形成“一主一副”雙峰分布, 高協(xié)調(diào)度區(qū)域增加的同時, 部分區(qū)域仍處于較低水平, 兩極分化趨勢顯現(xiàn)。 從曲線拖尾特征看, 2010-2020年曲線左側拖尾明顯, 中等協(xié)調(diào)度區(qū)域占比較大; 2022年右側拖尾延長, 高耦合協(xié)調(diào)度區(qū)域占比進一步提升。
整體來看, 重慶市耕地利用隱性形態(tài)的三維耦合協(xié)調(diào)度在不斷提高。 但因區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展與耕地利用水平的非均衡性, 區(qū)域間耦合協(xié)調(diào)水平的非均衡性加劇。 部分區(qū)域(如主城新區(qū)), 耕地利用效率和可持續(xù)發(fā)展能力增強, 協(xié)調(diào)度持續(xù)提升, 而渝東北、 渝東南部分區(qū)縣三維協(xié)調(diào)度提升緩慢, 仍存在低協(xié)調(diào)度區(qū)域。
3.2.2"耦合協(xié)調(diào)度水平的空間特征
基于2010、 2015、 2020和2022年耕地利用隱性形態(tài)投入、 組織適應性和產(chǎn)出形態(tài)的耦合協(xié)調(diào)度計算結果, 利用ArcGIS軟件分析重慶市耕地利用隱性形態(tài)三維耦合協(xié)調(diào)度的空間演化特征(圖5)。
2010-2022年, 重慶市耕地利用隱性形態(tài)的耦合協(xié)調(diào)度整體呈逐步提升態(tài)勢, 但區(qū)域間協(xié)調(diào)水平呈現(xiàn)組團式極化分布特征, 主城都市區(qū)和渝東北地區(qū)協(xié)調(diào)水平較高, 部分區(qū)域仍存在瀕臨失調(diào)或嚴重失調(diào)現(xiàn)象。 具體空間演變特征如下:
1) 2010年, 中級協(xié)調(diào)區(qū)域占主體, 局部區(qū)域呈低水平協(xié)調(diào)。
2010年, 重慶市大多數(shù)區(qū)域耕地利用隱性形態(tài)的耦合協(xié)調(diào)度處于初級協(xié)調(diào)或中級協(xié)調(diào)水平, 中級協(xié)調(diào)區(qū)域占比達56.75%, 為研究區(qū)的主體。 部分區(qū)域協(xié)調(diào)水平較低, 如江北區(qū)和渝北區(qū), 因投入和產(chǎn)出水平偏低(<0.3), 盡管組織適應性較高(>0.5), 但系統(tǒng)內(nèi)部失衡導致整體協(xié)調(diào)水平處于瀕臨失調(diào)狀態(tài)。 巫溪縣則表現(xiàn)為“高投入-低產(chǎn)出”的結構性失衡, 區(qū)域投入要素結構不合理, 利用效率較低, 難以實現(xiàn)高效產(chǎn)出。
2) 2015年, 中級協(xié)調(diào)區(qū)域擴大, 高級協(xié)調(diào)區(qū)域初步形成。
2015年, 重慶市耦合協(xié)調(diào)水平顯著提升, 中級協(xié)調(diào)區(qū)域占比增至78.38%, 主城都市區(qū)協(xié)調(diào)水平提升明顯。 其中, 榮昌區(qū)和永川區(qū)憑借三維均衡發(fā)展, 升級為高級協(xié)調(diào)區(qū)域。 渝北區(qū)因組織適應性形態(tài)優(yōu)化投入要素結構, 帶動產(chǎn)出效率提升, 耦合協(xié)調(diào)水平從瀕臨失調(diào)改善至初級協(xié)調(diào)。 然而, 江北區(qū)和巫溪縣依然處于瀕臨失調(diào)狀態(tài), 但表現(xiàn)形式和成因各異: 江北區(qū)受城市化擠壓影響, 耕地利用投入和產(chǎn)出水平持續(xù)下降, 組織適應性的提升難以彌補資源投入不足的影響; 巫溪縣則因自然條件和市場限制, 高投入難以轉化為高效產(chǎn)出, 組織適應性作用有限, 其失調(diào)體現(xiàn)了山區(qū)農(nóng)業(yè)區(qū)“高投入-低產(chǎn)出”的結構性矛盾。
3) 2020年, 中心城區(qū)協(xié)調(diào)度下降, 區(qū)域差異顯著。
2020年, 重慶市的中級協(xié)調(diào)區(qū)域比例維持在78.38%, 但內(nèi)部空間結構變化顯著, 呈現(xiàn)“中心塌陷, 邊緣優(yōu)化”格局。 中心城區(qū)部分區(qū)域協(xié)調(diào)度由中級降至初級, 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能進一步邊緣化, 僅江北區(qū)從瀕臨失調(diào)狀態(tài)升級為初級協(xié)調(diào)的優(yōu)化狀態(tài)。 巫溪縣通過土地整治優(yōu)化耕地本底條件, 組織適應性顯著提升, 協(xié)調(diào)水平從瀕臨失調(diào)升級至初級協(xié)調(diào)。 整體上, 區(qū)域間協(xié)調(diào)度差異加劇, 快速城市化對中心城區(qū)的耕地利用帶來了顯著沖擊: 耕地資源減少、 投入維度衰退, 同時農(nóng)業(yè)產(chǎn)出功能弱化, 導致中心城區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能逐步邊緣化, 僅部分區(qū)域因政策干預實現(xiàn)小幅提升。
4) 2022年, 高級協(xié)調(diào)區(qū)域增加, 局部協(xié)調(diào)性下降明顯。
2022年, 高級協(xié)調(diào)區(qū)域占比上升至45.86%, 集中于主城都市區(qū)和渝東北地區(qū), 得益于長期高水平的組織適應性對投入與產(chǎn)出的協(xié)同優(yōu)化作用。 中級協(xié)調(diào)區(qū)域占比45.95%, 仍為主體。 然而, 部分區(qū)域協(xié)調(diào)度退化明顯。 江北區(qū)受限于有限的耕地資源和發(fā)展空間, 投入與產(chǎn)出進一步減少, 耦合協(xié)調(diào)度退化至嚴重失調(diào)狀態(tài), 耕地利用系統(tǒng)內(nèi)部失衡加劇。
總體來看, 2010-2022年, 重慶市耕地利用隱性形態(tài)的耦合協(xié)調(diào)度優(yōu)化過程呈現(xiàn)兩大特征: 一是中級協(xié)調(diào)區(qū)域長期占主導, 高級協(xié)調(diào)區(qū)域在后期顯著增加, 特別是在主城都市區(qū)和渝東北地區(qū), 長期高水平的組織適應性優(yōu)化了投入與產(chǎn)出的協(xié)同關系; 二是協(xié)調(diào)度的區(qū)域差異日益顯著, 主城都市區(qū)和渝東北地區(qū)協(xié)調(diào)水平較高, 而部分區(qū)域受自然、 經(jīng)濟和政策等多重因素影響, 協(xié)調(diào)度退化或失衡。
3.3"耕地利用隱性形態(tài)三維耦合協(xié)調(diào)時空分異的驅動因素分析
重慶市耕地利用隱性形態(tài)投入—組織適應性—產(chǎn)出耦合協(xié)調(diào)度水平受多因素綜合影響。 根據(jù)地理探測器分析結果, 各影響因子對耦合協(xié)調(diào)度的解釋力(q值)存在顯著差異(圖6)。
依據(jù)q值在不同研究時間點的表現(xiàn), 可將影響因素分為4類(表4): 主要因素(在3個及以上研究節(jié)點q≥0.5, 長期占據(jù)主導地位)、 次要因素(在兩個研究節(jié)點q≥0.5, 且無強烈波動, 具有階段性影響)、 一般因素(僅在一個研究節(jié)點q≥0.5, 影響力有限)和其他因素(在所有研究節(jié)點q<0.5, 影響力較弱)。 結合丘陵山區(qū)耕地利用特性, 丘陵山區(qū)受地形限制, 機械化推進速度較緩慢, 因此, 機械動力投入(X1)不作為主要因素, 而歸為次要因素。 生態(tài)價值(X8)2010、 2015、 2020和2022年的q值分別為0.990 1、 0.003 8、 0.039 6、 0.582 4, 存在異常波動, 因此不作為次要因素, 歸為其他因素。
3.3.1"主要因素
主要因素長期穩(wěn)定影響耦合協(xié)調(diào)水平, 包括能源投入(X5)、 從業(yè)者生計價值(X9)、 耕地地勢平坦度(X13)和耕地肥力(X15)4項。
1) 能源投入(X5)。 反映農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的投入水平及技術支持作用。 2010-2020年q值均大于0.5。 然而, 2022年q值下降至0.32, 表明其影響力逐步被其他現(xiàn)代化因素取代, 體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)投入結構的優(yōu)化升級。
2) 從業(yè)者生計價值(X9)。 該因素是農(nóng)民耕地經(jīng)濟效益的核心指標, 是驅動農(nóng)戶優(yōu)化耕地利用的重要動力。 其q值在2010-2020年保持在0.6以上, 2022年降至0.48, 仍具較大影響。 高生計價值產(chǎn)出的農(nóng)戶可通過組織適應性更強的方式(如合作化經(jīng)營、 機械化生產(chǎn))優(yōu)化資源配置, 提高土地利用效率。
3) 耕地地勢平坦度(X13)。 2010-2022年, 耕地地勢平坦型q值均>0.68, 明顯高于平原地區(qū)[27], 表明地形是丘陵山地區(qū)耕地系統(tǒng)演化中的重要約束因素。 重慶地處丘陵山地區(qū), 地形復雜且起伏大, 限制了機械化的推廣空間。 因此, 耕地坡度對耕地投入、 組織適應性和產(chǎn)出的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要影響。
4) 耕地肥力(X15)。 耕地肥力是決定耕地的生產(chǎn)能力的核心自然屬性。 良好的耕地肥力能夠提供更高的有機碳含量, 有利于提高耕地產(chǎn)出效益并穩(wěn)定農(nóng)作物生產(chǎn)能力, 其對耦合協(xié)調(diào)度的影響穩(wěn)定而深遠。
3.3.2"次要因素
次要因素在特定階段對耕地利用影響較大, 包括機械動力投入(X1)、 耕地相對豐富性(X10)、 耕地區(qū)位鄰近性(X11)和耕地整合度(X14)4項。
1) 機械動力投入(X1)。 農(nóng)業(yè)機械動力替代傳統(tǒng)勞動力, 顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率, 促進了耕地要素的集約化配置。 2015年后, 隨著農(nóng)業(yè)技術進步和集約化生產(chǎn)的推進, 機械動力對勞動力流失的替代效應顯現(xiàn), 大幅提升了農(nóng)業(yè)產(chǎn)出效率, 優(yōu)化了耕地要素的配置結構。 主城新區(qū)的永川區(qū)等以農(nóng)業(yè)機械化推進為基礎, 建設機械化生產(chǎn)基地、 改善宜機化生產(chǎn)條件, 大幅提升了耕地利用系統(tǒng)的組織適應性和資源利用效率。
2) 耕地相對豐富性(X10)。 人均耕地面積是衡量勞動力與耕地資源匹配度的重要指標, 較高的耕地相對豐富性能為農(nóng)業(yè)從業(yè)者提供更好的資源支撐, 推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)組織模式的推廣與優(yōu)化。
3) 耕地區(qū)位鄰近性(X11)。 耕地與市場的距離直接影響其經(jīng)濟價值和產(chǎn)出方式。 主城新區(qū)的耕地由于接近市場, 利用效率較高, 遠離城市的渝東北、 渝東南地區(qū)受交通不便影響較大。 隨著交通條件的改善, 這一影響逐漸減弱。
4) 耕地整合度(X14)。 耕地整合度反映了耕地空間布局的細碎化程度和資源整合效率, 影響規(guī)模化經(jīng)營潛力。 整合度高的耕地更適合規(guī)模化經(jīng)營和機械化作業(yè), 有助于提高耕地資源利用效率。 主城新區(qū)的耕地整合度高, 而渝東北和渝東南地區(qū)耕地較為細碎, 限制了規(guī)模化、 機械化的推廣。 與耕地地勢平坦度和耕地肥力相比, 耕地整合度對隱性形態(tài)的影響更多體現(xiàn)為對耕地資源整合或組織效率的間接影響。
3.3.3"一般因素
一般因素包括勞動力投入(X2)、 養(yǎng)分投入(X3)、 農(nóng)戶去依賴性(X12)和耕地碳排放強度(X16)4項, 這些因素對耦合協(xié)調(diào)度的影響主要集中在2010年, 隨后逐漸減弱。
1) 勞動力投入(X2)。 該因素直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的選擇, 但隨著機械化的推廣, 其影響逐漸減弱。 2010年耕地利用對勞動力的依賴較大, 而后期其影響逐漸被技術進步所取代。
2) 化肥投入(X3)。 化肥施用可以短期提升產(chǎn)量, 但長期依賴會導致土壤質(zhì)量下降。 隨著有機肥和生態(tài)農(nóng)業(yè)的推廣, 其影響逐漸減弱。
3) 農(nóng)戶耕地去依賴性(X12)。 城鎮(zhèn)化率影響農(nóng)村勞動力結構與耕地利用方式。 雖然其對耕地利用的長期影響是顯著的, 但在短期內(nèi), 其作用弱于能源投入、 耕地地勢平坦度等因素。
4) 耕地碳排放強度(X16)。 該因素體現(xiàn)了耕地利用的生態(tài)效益。 隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和綠色發(fā)展模式的推廣, 其影響作用逐漸減弱。
3.3.4"其他因素
其他因素包括農(nóng)藥投入(X4)、 社會保障價值(X6)、 經(jīng)濟價值(X7)和生態(tài)價值(X8)4項, 對耦合協(xié)調(diào)水平的影響較弱, 多為間接影響或階段性作用。
綜上, 能源投入、 從業(yè)者生計價值、 耕地地勢平坦度和耕地肥力是影響重慶市耕地利用隱性形態(tài)耦合協(xié)調(diào)度的主要因素, 其作用長期穩(wěn)定。 機械動力投入和耕地整合度等次要因素在特定時間節(jié)點產(chǎn)生較強作用, 但其影響具有階段性。 勞動力投入、 養(yǎng)分投入、 農(nóng)戶耕地去依賴性和耕地碳排放強度等一般因素隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式變革逐漸減弱。 其他因素則主要表現(xiàn)為間接影響, 反映耕地利用系統(tǒng)的復雜性。 整體來看, 重慶市耕地利用隱性形態(tài)耦合協(xié)調(diào)水平是經(jīng)濟、 社會和自然因素相互交織的結果, 這些因素共同推動了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展與耕地可持續(xù)利用。
4"結論與討論
4.1"結論
本文聚焦于快速工業(yè)化與城鎮(zhèn)化進程中區(qū)域耕地利用隱性形態(tài)的時空演化特征, 基于耕地利用隱性形態(tài)的投入形態(tài)—組織適應性形態(tài)—產(chǎn)出形態(tài), 重構理論內(nèi)涵、 創(chuàng)新解析框架。 通過綜合指數(shù)模型, 量化耕地利用三維隱性形態(tài), 并探析三維隱性形態(tài)時空演化規(guī)律, 識別影響隱性形態(tài)耦合協(xié)調(diào)演化的驅動因素, 結論如下:
1) 2010-2022年, 重慶市耕地利用投入—組織適應性—產(chǎn)出三維隱性形態(tài)整體水平明顯提高, 但各維度空間依賴性明顯, 呈現(xiàn)相似組團分布特征, 空間分異顯著。 整體來看, 研究區(qū)投入形態(tài)先優(yōu)化后衰退, 后期的衰退主要受丘陵山地區(qū)農(nóng)業(yè)機械化推進緩慢影響, 未能有效彌補農(nóng)業(yè)勞動力非農(nóng)轉移導致的要素流失。 同時, 化肥施用控制導致傳統(tǒng)投入要素數(shù)量減少, 而新型要素補充不同步, 加劇了要素替代失衡, 形成投入結構性空缺。 從具體時間節(jié)點看, 2010年, 三維形態(tài)整體水平較低, 空間分化不明顯, 組織適應性呈現(xiàn)“西高東低”格局; 2015年, 產(chǎn)出形態(tài)顯著優(yōu)化, 中心城區(qū)與主城新區(qū)的產(chǎn)出水平顯著高于渝東北和渝東南地區(qū); 2020年, 投入形態(tài)的空間分化加劇, 呈“東高西低”空間分布格局; 2022年, 耕地利用系統(tǒng)進一步優(yōu)化, 投入形態(tài)結構顯著調(diào)整, 產(chǎn)出形態(tài)雖有局部波動但整體提升, 組織適應性大幅改善, 表現(xiàn)出較強的區(qū)域適應能力。 整體來看, 中心城區(qū)和主城新區(qū)耕地資源稟賦較優(yōu), 三維隱性形態(tài)表現(xiàn)較為突出, 而渝東北和渝東南地區(qū)由于資源稟賦質(zhì)量劣勢性、 經(jīng)濟發(fā)展水平弱勢以及基礎設施等限制, 發(fā)展進程相對滯后。
2) 2010-2022年, 重慶市耕地利用隱性形態(tài)的三維耦合協(xié)調(diào)度持續(xù)提升, 整體水平從初級協(xié)調(diào)向高級協(xié)調(diào)邁進, 但區(qū)域差異和動態(tài)變化仍較為顯著。 主城都市區(qū)資源流失和農(nóng)業(yè)功能的弱化, 使整體協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)“中心塌陷, 邊緣改良”格局。 耦合協(xié)調(diào)度的時空演化特征與三維隱性形態(tài)演化存在一定相似性: 2015年, 中心城區(qū)與主城新區(qū)率先達到較高協(xié)調(diào)水平; 2020年, 受快速城鎮(zhèn)化影響, 中心城區(qū)協(xié)調(diào)度出現(xiàn)下降, 但渝東北地區(qū)因土地整治工程協(xié)調(diào)度有所改善; 2022年, 高級協(xié)調(diào)區(qū)域顯著增加, 主城都市區(qū)和渝東北地區(qū)表現(xiàn)突出。 然而, 部分區(qū)域(如江北區(qū)和巫溪縣)仍存在耦合協(xié)調(diào)度下降或失調(diào)的現(xiàn)象, 耕地利用系統(tǒng)內(nèi)部結構和功能的動態(tài)平衡較為復雜, 協(xié)調(diào)提升過程伴隨波動和區(qū)域分化。
3) 重慶市耕地利用隱性形態(tài)的三維耦合協(xié)調(diào)由經(jīng)濟、 社會和自然因素共同驅動。 經(jīng)濟因素中, 機械動力的提升增強了產(chǎn)出效率和組織適應性; 農(nóng)村用電量代表的能源投入反映了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平, 對三維形態(tài)的優(yōu)化具有重要作用。 社會因素中, 耕地相對豐富性和城鎮(zhèn)化率對耕地資源配置、 勞動力轉移和產(chǎn)出效率的協(xié)同作用顯著, 但其影響因各區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展水平不同而存在顯著差異。 自然因素中, 耕地地勢平坦度和耕地肥力決定了耕地利用的基礎條件。 此外, 農(nóng)業(yè)技術進步、 土地整治、 高標準農(nóng)田建設等措施在一定程度上促進了三維耦合協(xié)調(diào)度的提升, 但區(qū)域發(fā)展仍存在不均衡性, 需通過資源優(yōu)化配置和政策干預進一步改善。
4.2"討論
本文基于投入—組織適應性—產(chǎn)出三維耦合框架, 揭示了快速工業(yè)化與城鎮(zhèn)化進程中丘陵山地區(qū)耕地利用的三維隱性形態(tài)演化特征, 為階段化政策干預提供依據(jù), 并為差異化耕地管理政策設計提供量化依據(jù)。
1) 本文構建投入—組織適應性—產(chǎn)出三維框架, 將投入和產(chǎn)出視作不同子系統(tǒng), 并疊加組織適應性, 全面揭示了丘陵山地區(qū)耕地系統(tǒng)的復雜互動關系。 相比傳統(tǒng)投入—產(chǎn)出二維分析, 該框架擴展了研究范疇, 使其更好與區(qū)域城鄉(xiāng)綜合發(fā)展情況銜接, 深化了土地利用轉型理論, 為耕地利用優(yōu)化提供了新視角。 丘陵山地區(qū)耕地管理政策應聚焦于優(yōu)化投入—組織適應性—產(chǎn)出三維隱性形態(tài)的耦合協(xié)調(diào), 以促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 其中, 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與自然條件的協(xié)同是提升耦合協(xié)調(diào)度的核心驅動力。 當前丘陵山地區(qū)耕地利用隱性形態(tài)面臨的關鍵問題是要素替代失衡, 即勞動力轉移加劇但技術替代進程緩慢。 因此, 重慶市應采取差異化“分階段干預”政策, 構建“集約投入—高組織適應性—多樣化產(chǎn)出”的優(yōu)化路徑。 對于形態(tài)發(fā)展不均衡的區(qū)域, 應重點提升劣勢維度的核心指標, 以引導區(qū)域三維形態(tài)的協(xié)調(diào)演化。
2) 重慶市的耕地利用隱性形態(tài)時空演化格局趨勢與平原地區(qū)整體相似[39], 均呈現(xiàn)出隱性形態(tài)水平與耦合協(xié)調(diào)水平逐漸優(yōu)化的態(tài)勢。 然而, 相較于平原地區(qū), 丘陵山地區(qū)的時空演變相對緩慢[50], 且空間極化現(xiàn)象更為突出。 受地形復雜、 生態(tài)脆弱和交通不便等因素影響, 技術替代進程受到制約[28], 導致隱性形態(tài)的提升進程相對緩慢, 區(qū)域差異顯著。 在勞動力流失或資金投入不足時, 部分區(qū)域可能出現(xiàn)停滯或下降。 丘陵山地區(qū)的地塊破碎化和資源分散使得平原地區(qū)的主要規(guī)模化經(jīng)營模式難以直接適用。 丘陵山地區(qū)應依托土地整治、 耕地宜機化改造和適地化技術應用, 提高生產(chǎn)效率, 彌補傳統(tǒng)規(guī)模化不足。 隨著農(nóng)業(yè)機械化水平提升, 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的替代效應凸顯。 因此, 重慶市應遵循“技術補償?shù)匦巍钡纳絽^(qū)農(nóng)業(yè)路徑, 采取“適地化技術+精準化政策”雙輪驅動發(fā)展策略。 社會經(jīng)濟發(fā)達、 基礎設施完善的主城新區(qū), 具備產(chǎn)業(yè)帶動能力強、 資金投入充足、 科技創(chuàng)新能力高等優(yōu)勢, 可探索“耕地多功能復合利用”模式, 在保障糧食安全的同時提升耕地的生態(tài)與經(jīng)濟價值, 以緩解城市化對耕地功能的擠壓; 同時, 通過政策引導企業(yè)參與耕地流轉, 推動適度規(guī)模化經(jīng)營。 渝東北和渝東南地區(qū)應優(yōu)先推進土地整治與農(nóng)田水利建設, 提升耕地整合度, 同時推廣適地化農(nóng)業(yè)機械, 發(fā)展高效綠色農(nóng)業(yè), 以緩解地形限制帶來的高投入—低產(chǎn)出的結構性矛盾。
3) 本文探討了重慶市耕地利用三維隱性形態(tài)的耦合協(xié)調(diào)水平演化及其驅動因素, 揭示了耕地利用與地理環(huán)境、 社會經(jīng)濟及城鎮(zhèn)化進程之間的復雜適應關系, 豐富了丘陵山地區(qū)耕地利用隱性形態(tài)內(nèi)部系統(tǒng)的互動機制研究, 但研究仍存在局限性: 一方面, 研究結論主要適用于丘陵山地區(qū), 對其他復雜地形區(qū)的適用性需進一步驗證; 另一方面, 受數(shù)據(jù)可得性限制, 未能進行更小尺度、 更長時間序列的隱性形態(tài)測度。 未來可結合新型數(shù)據(jù)源與方法, 增強隱性形態(tài)表征的全面性與精準性, 擴展研究的時空范圍, 覆蓋不同地貌類型的典型區(qū)域, 深化多尺度研究, 以期更全面、 深入地揭示耕地利用隱性形態(tài)的演化規(guī)律。
參考文獻:
[1]
GRAINGER A. The Future Role of the Tropical Rain Forests in the World Forest Economy [D]. Oxford: University of Oxford, 1986.
[2]"MATHER A S. The Forest Transition [J]. Area, 1992, 24(4): 367-379.
[3]"龍花樓. 論土地利用轉型與土地資源管理 [J]. 地理研究, 2015, 34(9): 1607-1618.
[4]"李秀彬. 土地利用變化的解釋 [J]. 地理科學進展, 2002, 21(3): 195-203.
[5]"龍花樓, 李秀彬. 區(qū)域土地利用轉型分析——以長江沿線樣帶為例 [J]. 自然資源學報, 2002(2): 144-149.
[6]"劉彥隨. 現(xiàn)代人地關系與人地系統(tǒng)科學 [J]. 地理科學, 2020, 40(8): 1221-1234.
[7]"QU Y B, ZHAN L Y, WEI C, et al. Interactive Transition of Cultivated Land and Construction Land During China,s Urbanization: A Coordinated Analytical Framework of Explicit and Implicit Forms [J]. Land Use Policy, 2024, 138: 107049.
[8]"李秀彬. 農(nóng)地利用變化假說與相關的環(huán)境效應命題 [J]. 地球科學進展, 2008, 23(11): 1124-1129.
[9]"蘇康傳, 楊慶媛, 張佰林, 等. 山區(qū)農(nóng)村土地利用轉型與小農(nóng)經(jīng)濟變遷耦合機理 [J]. 地理研究, 2019, 38(2): 399-413.
[10]李燦. 區(qū)域土地利用轉型診斷與調(diào)控的分析路徑 [J]. 地理研究, 2021, 40(5): 1464-1477.
[11]宋小青, 李心怡. 區(qū)域耕地利用功能轉型的理論解釋與實證 [J]. 地理學報, 2019, 74(5): 992-1010.
[12]曲藝, 龍花樓, 曹林森. 城鎮(zhèn)化背景下土地利用轉型的環(huán)境與經(jīng)濟效應耦合研究框架構建 [J]. 地理科學進展, 2024, 43(4): 799-809.
[13]RINDFUSS R R, WALSH S J, TURNER B L, et al. Developing a Science of Land Change: Challenges and Methodological Issues [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2004, 101(39): 13976-13981.
[14]譚智元, 黃玉莉, 曹銀貴, 等. 中國耕地利用轉型研究: 熱點與前沿 [J]. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學報, 2023, 40(6): 1400-1414.
[15]LONG H L, QU Y. Land Use Transitions and Land Management: A Mutual Feedback Perspective [J]. Land Use Policy, 2018, 74: 111-120.
[16]龍花樓, 曲藝, 屠爽爽, 等. 城鎮(zhèn)化背景下中國農(nóng)區(qū)土地利用轉型及其環(huán)境效應研究: 進展與展望 [J]. 地球科學進展, 2018, 33(5): 455-463.
[17]龍花樓. 論土地利用轉型與鄉(xiāng)村轉型發(fā)展 [J]. 地理科學進展, 2012, 31(2): 131-138.
[18]楊慶媛, 王浩驊, 楊凱悅, 等. 中國耕地保護補償體系研究 [J]. 西南大學學報(自然科學版), 2024, 46(10): 15-29.
[19]TIAN Y Y, JIANG G H, XING Y Q, et al. From Process to Effects: An Approach for Integrating Dominant and Recessive Transitions of Rural Residential Land (RRL) [J]. Land Use Policy, 2025, 148: 107387.
[20]張惠遠, 趙昕奕, 蔡運龍, 等. 喀斯特山區(qū)土地利用變化的人類驅動機制研究——以貴州省為例 [J]. 地理研究, 1999, 2: 25-31.
[21]胡守庚, 童陸億, 龍花樓. 論土地利用轉型潛力及其評價的理論框架 [J]. 地理研究, 2019, 38(6): 1367-1377.
[22]林堅, 劉芳圣, 安芃霏, 等. 2022年土地科學研究重點進展評述及2023年展望——土地資源利用與空間規(guī)劃分報告 [J]. 中國土地科學, 2023, 37(4): 131-140.
[23]程建, 程久苗. 中國省際土地利用隱性形態(tài)時空格局、 驅動力與轉型模式 [J]. 中國土地科學, 2017, 31(12): 60-68, 97.
[24]代亞強, 張玥, 柯新利, 等. 耕地利用轉型與縣域城鎮(zhèn)化的耦合作用及其影響因素分析——以河南省為例 [J]. 自然資源學報, 2024, 39(1): 206-227.
[25]向敬偉, 李江風, 曾杰. 鄂西貧困縣耕地利用轉型空間分異及其影響因素 [J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2016, 32(1): 272-279.
[26]張婕, 劉玉潔, 張二梅, 等. 中國縣域耕地動態(tài)演變及其驅動機制 [J]. 地理學報, 2023, 78(9): 2105-2127.
[27]曲藝, 龍花樓. 城市土地利用隱性形態(tài)空間分異及其影響因素——以中國289個地級以上城市為例 [J]. 經(jīng)濟地理, 2016, 36(10): 1-8.
[28]廖柳文, 高曉路, 龍花樓, 等. 基于農(nóng)戶利用效率的平原和山區(qū)耕地利用形態(tài)比較 [J]. 地理學報, 2021, 76(2): 471-486.
[29]周傳龍, 李瑩瑩, 李丁一, 等. 陜西省耕地利用強度分化特征及其影響因素研究 [J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2024, 42(5): 226-234, 254.
[30]劉新智, 周韓梅, 董飛. 耕地利用轉型與農(nóng)村經(jīng)濟增長: 直接效應與空間溢出效應 [J]. 西南大學學報(自然科學版), 2021, 43(11): 102-111.
[31]吳莉, 侯西勇, 徐新良. 環(huán)渤海沿海區(qū)域耕地格局及影響因子分析 [J]. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2014, 30(9): 1-10.
[32]李鴻, 張連凱, 楊克好, 等. 瀘江流域不同土地利用類型下土壤有機碳含量及其影響因素 [J/OL]. (2024-11-26) [2024-12-06].長江流域資源與環(huán)境, http: //kns.cnki.net/kcms/detail/42.1320.X.20241126.1109.002.html.
[33]趙文武. 世界主要國家耕地動態(tài)變化及其影響因素 [J]. 生態(tài)學報, 2012, 32(20): 6452-6462.
[34]GASPARRI N I, GRAU H R, SACCHI L V. Determinants of the Spatial Distribution of Cultivated Land in the North Argentine Dry Chaco in a Multi-decadal Study [J]. Journal of Arid Environments, 2015, 123: 31-39.
[35]GE D Z, LONG H L, ZHANG Y N, et al. Farmland Transition and Its Influences on Grain Production in China [J]. Land Use Policy, 2018, 70: 94-105.
[36]夏春華, 李陽兵, 曾晨岑, 等. 三峽庫區(qū)坡耕地利用轉型及其社會經(jīng)濟-生態(tài)環(huán)境影響——以奉節(jié)縣為例 [J]. 生態(tài)學報, 2023, 43(7): 2688-2702.
[37]吳常艷, 陳博文, 黃賢金, 等. 耕地利用變化的近遠程驅動機制研究——以長江經(jīng)濟帶為例 [J]. 地理研究, 2023, 42(11): 3003-3019.
[38]龍花樓, 戈大專, 王介勇. 土地利用轉型與鄉(xiāng)村轉型發(fā)展耦合研究進展及展望 [J]. 地理學報, 2019, 74(12): 2547-2559.
[39]周貴鵬, 龍花樓, 戈大專, 等. 耕地利用隱性形態(tài)三維測度及其地域類型研究——以黃淮海地區(qū)為例 [J]. 地理研究, 2024, 43(1): 180-199.
[40]沈建國, 王忠, 李丹, 等. 不同有機物投入對新墾耕地紅壤肥力及蔬菜生長的影響 [J]. 水土保持通報, 2019, 39(1): 85-90.
[41]LONG H L. Theorizing Land Use Transitions: A Human Geography Perspective [J]. Habitat International, 2022, 128: 102669.
[42]重慶市統(tǒng)計局. 重慶統(tǒng)計年鑒2011 [M]. 北京: 中國統(tǒng)計出版社, 2011.
[43]重慶市統(tǒng)計局. 重慶統(tǒng)計年鑒2016 [M]. 北京: 中國統(tǒng)計出版社, 2016.
[44]重慶市統(tǒng)計局. 重慶統(tǒng)計年鑒2021 [M]. 北京: 中國統(tǒng)計出版社, 2021.
[45]重慶市統(tǒng)計局. 重慶統(tǒng)計年鑒2023 [M]. 北京: 中國統(tǒng)計出版社, 2023.
[46]沈仁芳, 陳美軍, 孔祥斌, 等. 耕地質(zhì)量的概念和評價與管理對策 [J]. 土壤學報, 2012, 49(6): 1210-1217.
[47]孔祥斌, 劉靈偉, 秦靜. 基于農(nóng)戶土地利用行為的北京大興區(qū)耕地質(zhì)量評價 [J]. 地理學報, 2008(8): 856-868.
[48]盧新海, 崔海瑩, 柯善淦, 等. 湖北省耕地利用綠色轉型與糧食全要素生產(chǎn)率的耦合協(xié)調(diào)及其驅動機制研究 [J]. 中國土地科學, 2022, 36(8): 75-84.
[49]王勁峰, 徐成東. 地理探測器: 原理與展望 [J]. 地理學報, 2017, 72(1): 116-134.
[50]楊鐘賢, 蘇春江. 平原與山區(qū)土地利用/覆被變化對比——以雙流縣和米易縣為例 [J]. 山地學報, 2009, 27(5): 585-592.
責任編輯"張栒