網格尺度下耕地多功能時空分異特征及其對耕地利用轉型的啟示

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2025.008.015

中圖分類號：F323.21 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）08-0097-10

The Spatio-Temporal Differentiation Characteristics of Multi-Functional Cultivated Land at the Grid Scale and Its Implications for the Transformation of Cultivated Land Utilization： A Case Study of the Changsha-Zhuzhou-Xiangtan Metropolitan Area

MA Jing-yil，LI Meng-yuan1， ZHONG Wan-yi’，YUDe'，LIU Ying2，XIAO Jing-feng2，HU Can3

（1.ColegeofndscapeAchtectureandArtsign，HnanAgriculuralUesityCngsha8，C;2.Huate fAgriculturalEoomicsndIfomationangsh，C;3.HuanAgricuturalitatonAnalysisndeseachCte Changsha 410005， PRC）

Abstract：Basedonthegridscale，thisstdyrevealsthespatio-temporaldiferentiationcharacteristicsof theproduction，living， ecologicalandculturalfunctionsofcultivatedlandintheChangsha-Zhuzhou-Xiangtan MetropolitanArea from2O10to2020， exploresthetradeofandsyergisticelationsipsamongtemultiplefunctionsofcultivatedland，andconductsthefuctioal Zoningofcultivatedland.Research findingsshowthatfrom2010to2020，thecomprehensive functionsofcultivatedlandinthe Changsha-Zhuzhou-XiangtanMetropolitanArea improves，presenting aspatialpatterof \"higherinthewestandlowerintheeast\"： theecologicalfunctionsofcultivatedlandare mainlyatmediumandlower grades，showingaspatialfeatureof\"higherinthe west andlower intheeast\";theproductionfunctionsaremainlyathighergrades，ndthehigher-gradeareasaremainlydisrbutedinthe westemandcentralregions;thelivingfunctionsarerelativelyweakandtespatialimbalanceissignificant;intemsofcultural functions，theproportionof medium-gradeareasisrelativelylarge.From21to202o，theecological-living functionandlivingproduction functionofcultivatedlandintheChangsha-Zhuzhou-Xiangtan MetropolitanAreaareboth inthetradeofrelationship， andthetradeoffrelationshipsshowanstrengtheningtrend;theecological-culturalfuction，cological-productionfunctioand cultural-productionuctonaeallinesegisticelatioshpandteyergisticelatioshipssowingansrengthegtrd;

thecultural-living function isalso ina synergistic relationship， butthesynergisticrelationshipisweakening.In 2020，the cultivated land functional areas of the Changsha-ZhuzhouXiangtan MetropolitanAreaaredivided into production-leading areas，balanced developmentareas，production-ecologicalareasand production-cultural areas.Hence， strategic suggestionsfor promoting thetransformationofcultivatedland utilizationintheChangsha

Zhuzhou-XiangtanMetropolitanAreaareputforward，withtheimofotributingtothecomprehensiverevitalizatioofalareas. Keywords：multifunctioalityofultivatedlad;tradeoffelationship;synegisticelatiosip;fuctioalzong;gdsale;te Changsha-Zhuzhou-Xiangtan Metropolitan Area

隨著經濟社會的發展，生產方式不斷革新升級，社會需求日益多樣化，農業發展范式由單純的農產品供給轉向生產、生活、生態復合發展的新范式[1，耕地經營模式亦逐漸從以農產品生產為主向一、三產業融合發展的新模式轉變。耕地功能趨于多樣化，耕地功能利用階段也由以生產功能利用為主轉向多功能并存、生態和社會功能顯化的多功能復合利用階段[2]。在此背景下，充分挖掘農業多種功能、鄉村多元價值，全面、協同、系統地發揮耕地資源的多種功能，有助于為建設宜居宜業和美鄉村、全面推進鄉村振興提供重要動力。

目前，耕地多功能的分類以“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）為主要依據[3]。國內研究大多圍繞“生產、生活、生態”、“生產、生態、社會”和“生產、生態、社會、景觀”3種耕地功能分類選取耕地功能評價指標[4q，而對耕地的文化功能關注不夠。對耕地各功能的價值進行量化評價分析已經成為較為普遍的研究方法，量化方法主要包括物質量法、價值量法、能值法和指標體系法4類。采用的模型方法逐漸趨于多元化，主要包括層次分析法、TOPSIS模型、灰色關聯度法、復相關系數法等，如有研究引入力學平衡模型評價珠江三角洲地區的耕地多功能空間格局及其各子功能間耦合協調關系[8]。受制于數據的獲取，已有研究大多根據統計數據從省、市、縣行政單元尺度進行分析[9-10]，而對鎮、村、網格等微觀尺度關注不足。隨著多源地理空間數據和空間可視化模型的發展，定量土地利用功能評估試圖在給定的地理單元或網格尺度上評估多種土地利用功能[1-12]。相比之下，該方法有助于克服多標準評估方法的局限性，逐漸成為在精細尺度上識別土地利用功能及其權衡、協同效應的重要工具[13-14]

基于耕地多功能的空間權衡與協同關系進行耕地多功能的復合開發利用，有助于遏制多元化需求背景下的無序競爭，也對耕地資源保護具有重要意義[15-16]。常用的耕地多功能權衡與協同關系分析方法包括土地系統功能權衡度（Land systemFunctionTrade-offDegree，LFTD）模型、灰色關聯度分析法、雙變量局部空間自相關分析法、主成分分析法等[16-17]，這些方法有助于厘清耕地功能之間的關系，進而為耕地多功能分區管控提供參考。耕地多功能分區管控是一種旨在保護和合理利用耕地資源的策略，即依據評價指標量化結果、結合區域特征進行耕地功能分區，進而對各個功能分區采取不同管控措施[18]。具體而言，即在綜合考慮耕地各要素的基礎上，分析其現狀特征及分異規律，結合區域間差異來進行地理分區，并針對不同分區的耕地功能特征制定相應的管理和保護措施，實施耕地的差別化管理，以確保耕地資源的可持續利用。耕地功能分區方法除了綜合指標評價法[1.15]外，還有K-Means聚類分析法[19-21]、熱點分析法[22-24]、局部莫蘭指數（Moran'sI）法[25-26]、自組織特征映射網絡（Self-OrganizingFeatureMapping）法[26-27]等。然而，當前的耕地多功能分區管控對耕地生產、生活、生態、文化等功能之間的權衡、協同關系考慮得不夠。

因此，該研究選取長株潭都市圈為研究區域，基于網格尺度揭示2010—2020年長株潭都市圈耕地生產、生活、生態、文化功能的時空分異特征，探究耕地多功能之間的權衡與協同關系并進行耕地功能分區，進而提出促進耕地利用轉型的策略建議，以期為長株潭都市圈進一步優化耕地布局、推進耕地多功能協調發展、實現耕地利用科學轉型提供一定參考，從而助力鄉村全面振興。

1 區域概況與數據來源

1.1 區域概況

長株潭都市圈為國家級都市圈之一，是我國中部地區的重要都市圈?！堕L株潭都市圈發展規劃》明確，長株潭都市圈范圍包括長沙市全域、株洲市中心城區及醴陵市、湘潭市中心城區及韶山市和湘潭縣，面積為1.89萬 km² 。在生態方面，長株潭都市圈擁有昭山、岳麓山等生態綠心，《湖南省長株潭生態綠心保護條例》也已出臺；在經濟方面，長沙市、株洲市、湘潭市3市GDP占湖南省的 40% 以上[28]。長株潭都市圈的種植業以水稻為主，兼有油菜、蔬菜以及其他經濟作物等。長株潭都市圈概況如圖1所示。

1.2 數據來源

該研究所采用的2010、2020年長株潭都市圈土地利用數據來源于中國多時期土地利用遙感監測數據集（CNLUCC），空間分辨率為 30m×30 m；高程數據來源于SRTM數據集（https：//srtm.csi.cgiar.org/srtmdata/）；歸一化植被指數（NormalizedDifferenceVegetationIndex，NDVI）是基于逐月平均NDVI數據計算而得來的，逐月NDVI數據來源于MOD13A3數據集（https：//www.earthdata.nasa.gov）;人口數據來源于LandScan數據集（https：//landscanorml.gov）；玉米、小麥、水稻和大豆產量數據來源于Qin等[29]發布的全球網格化作物生產數據集，空間分辨率為 10km×10km 。以上柵格數據空間尺度統一為 5km×5km ，坐標系統一為WGS_1984_UTM_Zone_ 49N 。此外，地圖注點（PointofInterest，POI）數據來源于高德地圖、百度地圖、網絡搜集等，其中，2010年的POI數據缺失，該研究用2012年的POI數據來代替。

2 研究方法

2.1 耕地多功能評價指標體系構建

該研究從生產、生態、文化、生活功能4個維度確定長株潭都市圈耕地多功能評價指標，構建評價指標體系（表1），對長株潭都市圈耕地多功能進行量化分析，并進行相應的子功能網格尺度評價。

2.1.1生產功能該研究選用糧食生產指標來反映耕地的生產功能，糧食生產、農業產出是衡量耕地生產功能的重要指標[30]。該研究根據各單位生物量占全部耕地總生物量的比例統計各單位糧食產量，具體計算如公式（1）所示[31-32]

式（1）中： GP_i 為柵格 i 的糧食產量（t）; GP_sum 為研究區域內各柵格的糧食總產量（t）； NDVI_i 為柵格 i 的歸一化植被指數； NDVI_sum 為研究區域內各柵格歸一化植被指數的和。

圖1長株潭都市圈概況[以從天地圖國家地理信息公共服務平臺下載的審圖號為GS（2024）0650號的中國行政區劃數據為基礎底圖，下同]

表1長株潭都市圈耕地多功能評價指標體系

2.1.2生態功能耕地具有氣候調節、水源涵養等豐富的生態功能，該研究選取碳儲存、水源涵養、土壤保護、環境凈化、洪水調蓄5個指標對耕地的生態功能進行量化評估。就碳儲存功能而言，該研究采用InVEST模型進行量化評估，具體計算如公式（2）所示[3]

C_stord=C_above+C_below+C_soil+C_dead

式（2）中： C_stord 為總碳儲量（ thm² ）； C_above 為地上物質碳儲量（ ）； C_below 為地下物質碳儲量（ tan² ）； C_soil 為土壤碳儲量（ ）； C_dead 為枯枝落葉碳儲量（ t/hm² ）。

就水源涵養功能而言，該研究采用InVEST模型進行量化評估，具體計算如公式（3）所示[34]。

式（3）中：WR為水源涵養量（ mm ）;Velocity為流速系數； TI 為地形指數，無量綱；Ksat為土壤飽和導水率（ mm/d ），可通過NeuroTheta軟件計算得出；Yield為產水量（ mm ）。

就土壤保護功能而言，該研究采用InVEST模型進行量化評估，具體計算如公式（4）～（6）所示[5]。

式 （4）～（6） 中： T_c 、 T_P 、 T_R 1 SED 分別為土壤保持量、潛在土壤侵蝕量、實際土壤侵蝕量和泥沙持留量（單位均為 t/km² ）； R 為降水侵蝕因子； K 為土壤可蝕性因子； LS 為坡度坡長因子； C 為植被覆蓋因子； P 為水土保持措施因子。

就環境凈化功能而言，該研究通過結合實測數據與經驗值進行評估，其主要分為吸收廢氣、阻滯粉塵以及凈化水質3個子功能[3。

就洪水調蓄功能而言，該研究采用 InVEST 模型與經驗公式進行量化評估，具體計算如公式（7）所示[37]

C_fm=C_vc+C_rc+C_lc+C_mc

式（7）中： C_fm 為洪水調蓄量（ m³/a ）； C_vc 為植被洪水調蓄量（ m³/a ） C_rc 為庫塘洪水調蓄量（ m³/a ）；C_lc 為湖區洪水調蓄量（ m³/a ）； C_mc 為沼澤洪水調蓄量 （m³/a ）。

2.1.3文化功能耕地的文化功能分為景觀美學功能與景觀游憩功能2類，其中，該研究選取耕地景觀破碎度、植被覆蓋度來體現耕地的景觀美學功能，使用農家樂、民宿輻射范圍來量化耕地的景觀游憩功能。

就耕地景觀破碎度而言，其涉及5個指標[38]。-是斑塊數量（NP），其為景觀斑塊總數，即 NP=N 。

二是平均斑塊大小（ MPS ），可以反映某景觀的破碎化程度，其值越小，說明景觀破碎化程度越高，具體計算如公式（8）所示。

三是斑塊密度（ |PD| ），可以反映某景觀的密集程度，其值越大，說明景觀斑塊越多，景觀越分散和破碎，具體計算如公式（9）所示。

四是平均歐式最鄰近距離（MNN），其值越大，表示景觀分布越離散，具體計算如公式（10）所示。

式（10）中： h_i 為第 i 個斑塊與其最鄰近斑塊之間的距離； N 為到第 i 個斑塊具有最鄰近距離斑塊的總數。

五是面積加權平均斑塊形狀指數（AWMSI），可以反映某類型景觀斑塊的平均形狀。其值為1時，說明某類型景觀的所有斑塊形狀為規則矩形；其值增大時，說明斑塊的平均形狀變得復雜、不規則。具體計算如公式（11）所示。

式（11）中： P_i 為第 i 個斑塊的周長； a_i 為第 i 個斑塊的面積。

就植被覆蓋度而言，其可由歸一化植被指數計算得出，具體如公式（12）所示[39]。

式（12）中： NDVI_i 為研究區域的歸一化植被指數； NDVI_min 為研究區域內NDVI最小值； NDVI_max 為研究區域內NDVI最大值。

2.1.4生活功能耕地的生活功能主要表現為社會保障功能，可以通過人均耕地面積與人口密度反映出來。人均耕地面積直接體現了耕地資源對農村人口的生計保障能力，人均耕地面積越大，表明耕地的社會保障功能越強；人口密度反映了區域人口對耕地資源的壓力程度，通過單位面積耕地所承載的人口數量體現出來。

2.2 指標標準化

由于所選取的指標在含義、量綱、屬性或方向上存在不同，為消除其影響，該研究采用極差標準化方法對各個指標原始值進行數據標準化處理。為避免出現0值，該研究將計算后的值都加上 0.0001 。具體計算如公式（13） ～ （14）所示[40]

式（13）～（14）中： X_ij 為指標的原始值； X_jmin 為第 j 個指標的最小值； X_jmax 為第 j 個指標的最大值； Y_ij 為標準化后的指標值，區間為[0，1]。式（13）適用于正向指標，式（14）適用于負向指標。

2.3 權重確定

該研究采用客觀賦權法中的熵值法計算各指標信息熵，確定指標權重。熵值越小，則信息的序度越低，指標權重越??；熵值越大，則信息的序度越高，指標權重越大。具體計算如公式（15）～（16）所示[40]。

式（15）～（16）中： E_i 為第 i 個指標的信息熵；K 為常數， ; n 為樣本總數； W_i 為第 i 個指標的權重值； m 為指標總數。各指標權重結果如表1所示。

2.4 耕地各功能測算

該研究采用綜合指數模型計算耕地多功能值，具體如公式（17）所示[41]

式（17）中： f_i 為第 i 項功能指數； W_ij 為第 i 項功能第 j 項指標的權重； P_ij 為第 i 項功能第 j 項指標的標準化值。

2.5 耕地功能間的權衡與協同關系分析

2.5.1基于 Spearman秩的功能相關性分析該研究通過2個變量的秩次大小進行線性相關分析，采用Spearman相關系數方法分析耕地各功能間的權衡與協同關系[42]。相關系數為正，表示2種耕地功能之間存在協同關系；相關系數為負，表示2種耕地功能之間存在權衡關系。

2.5.2雙變量局部空間自相關分析雙變量局部空間自相關分析法可以用來探討2個變量之間的空間相關性，進而分析不同耕地功能之間權衡與協同關系的空間變化規律。該研究借助GeoDa軟件、使用雙變量空間自相關模型，探究2010、2020年長株潭都市圈耕地功能兩兩之間的權衡與協同關系，并將其分為高—高協同區、低—低協同區、高—低權衡區、低—高權衡區[30]。

2.6 耕地功能分區

該研究采用K-Means聚類分析法進行長株潭都市圈耕地功能分區，即將數據劃分為 K 個互不重疊的簇，并通過迭代優化，使同一簇內的數據點盡可能相似，使不同簇間的數據點盡可能不同[43]

3 結果與分析

3.1 耕地綜合功能的時空分異特征

為了更好地對比長株潭都市圈耕地功能時空分異特征，該研究根據耕地功能值范圍將耕地功能劃分為5個等級：低[0，0.2]、較低（0.2，0.4]、中（0.4，0.6]、較高（0.6，0.8]、高（0.8，1][34]。如圖2所示，2010—2020年長株潭都市圈耕地功能等級整體提升，呈現“西高東低”的空間格局。從時間維度分析來看，耕地功能高等級區與較高等級區的空間擴張態勢尤為突出，其網格數量由2010年的4個增加至2020年的358個，占總區域的 41% ；183個中等級區發展為高等級區與較高等級區，占總網格的21% ；低等級區與較低等級區的空間范圍顯著收縮，其占比由2010年的 67% 下降至2020年的 26% ，其中，2020年的低等級區網格僅為41個。從空間維度分析來看，2020年長株潭都市圈耕地綜合功能高等級區零散分布在中西部，耕地綜合功能低等級區與較低等級區零散分布在西部與東北部；西部地區2010年時為中等級區和較低等級區的區域到2020年時實現了顯著的等級躍升，大量網格轉變為較高等級區與中等級區。

3.2 耕地各項功能的時空演變特征

如圖3所示，就生態功能而言，2010—2020年長株潭都市圈的耕地生態功能以中、較低等級為主，總體呈現“西高東低”的空間分異特征。低等級區及較低等級區網格數量占比從2010年的 55% 小幅上升至2020年的 59% ，且瀏陽市東部的低等級區及較低等級區網格數量略有增加，說明瀏陽市東部局部地區的耕地生態功能呈現弱化態勢；與此同時，高等級區呈現零星分布的特征，主要散布在中部與西部地區，相較于2010年，2020年長株潭都市圈的高等級區網格數量略有增加。

就生產功能而言，2010—2020年長株潭都市圈的耕地生產功能以較高等級為主，較高等級區主要分布在西部及中部，且增加較為平緩。高等級區與較高等級區占比僅由2010年的 29% 上升至2020年的 35% ，高等級區多分布在長株潭都市圈西北部的望城區、寧鄉市交界處以及西南部的湘潭縣；低等級區多分布在長株潭都市圈的周邊以及瀏陽市東部地區，低等級區與較低等級區呈平緩減少態勢，網格數量占比由2010年的 47% 下降至2020年的 46% 。

就生活功能而言，2010—2020年長株潭都市圈的耕地生活功能較弱，空間不均衡性顯著。生活功能以低等級區為主導，2010、2020年低等級區與較低等級區占比保持在 95% 以上；高等級區與較高等級區僅集中在長沙市中部人口密集區域，呈現明顯的“高密度、高功能”的特征。

就文化功能而言，2010—2020年長株潭都市圈的耕地文化功能中等級區占比較大，超過 50% 。高等級區與較高等級區呈現穩步擴張態勢，網格數量從2010年的207個增加至2020年的271個，增幅達 30.9% ，其中，中等級區向較高等級區的轉化明顯，98個中等級區網格單元實現功能躍升；高等級區主要分布在長株潭都市圈中部、東部的石峰區、岳塘區、雨花區、瀏陽市等地，呈現明顯的集聚特征。3.3耕地功能權衡與協同關系的時空分異特征3.3.1耕地兩兩功能的相關性判定該研究借助SPSS 軟件得到基于 Spearman 秩的 2010—2020 年長株潭都市圈耕地各功能相關性分析結果。由表2可知，2010—2020 年長株潭都市圈的耕地生態一生活功能、生活一生產功能為權衡關系，均通過顯著性檢驗，且權衡關系呈增強態勢，這說明城鎮化背景下的空間沖突加劇，生活功能擴張擠占生態空間、擠壓生產空間。生態一文化功能、生態一生產功能、文化一生產功能為協同關系，且協同關系呈增強態勢；文化一生活功能亦為協同關系，但協同關系呈減弱態勢，相關系數值由0.081下降至0.053。耕地生態一生產功能存在顯著的協同關系，2010、2020年2種功能的相關系數值均為最大，表明協同關系最強，說明生態良好的耕地能夠為農業生產提供優越的自然條件，二者相輔相成；生態一文化功能的協同度最低，且2010年未通過顯著性檢驗，說明二者協同關系較弱且不穩定；文化一生活功能始終為協同關系，但協同關系呈減弱態勢，僅于2010年在0.01級別（雙尾）的相關性顯著，說明二者難以存在明顯的協同關系；文化一生產功能的協同關系呈增強態勢，由2010年的相關性不顯著轉變為2020年的相關性顯著，這說明二者協同關系得到改善，但仍需采取措施以進一步保持協同關系增強的態勢。3.3.2耕地兩兩功能的空間關聯分析通過借助GeoDa軟件進行雙變量局部空間自相關分析，該研究得出2010、2020年長株潭都市圈耕地4項功能的LISA聚類結果（圖4）。其一，生態與文化功能的高—高協同區數量基本穩定，主要集中在岳麓區、雨花區等地，但低—低協同區從82個增加至107個，主要分布在長株潭都市圈東北部；低一高權衡區數量增加 31% ，集聚特征明顯，主要分布在長株潭都市圈東部及中部地區;2020年長株潭都市圈南部的高—低權衡區數量略有減少，高一低權衡區多分布在長株潭都市圈北部。其二，生態與生活功能總體為權衡關系，高一高協同區數量少且呈減少態勢，由18個減少至5個，多零星分布在長株潭都市圈中部與東北部；權衡區多分布在長株潭都市圈西北部與東北部，且長株潭都市圈南部少量權衡區轉變為不顯著區域。其三，生態與生產功能為顯著協同關系，高—高協同區數量由185個增加至201個，主要分布在長株潭都市圈西部與中部地區，低一低協同區數量由162個增加至178個，大量集中分布在長株潭都市圈東部的瀏陽市，少量零散分布在長株潭都市圈北部、西部、南部邊緣地區；與此同時，低一高權衡區數量變化不大，多零散分布在中部、西部地區，高一低權衡區數量由31個減少至21個。其四，文化與生活功能高一高協同區數量較少，多零散分布在東北部；高一低權衡區增加5.2倍，且集中增加在長株潭都市圈西部；低一高權衡區數量減少 36.5% ，多集中分布在東北部及中部小部分地區；低一低協同區多零散分布在西部。其五，文化與生產功能的協同關系顯著增強，高一高協同區數量由49個激增至148個，增加 200% ，低一高權衡區數量由183個銳減至103個，84個低一高權衡區轉變為高一高協同區，高—低權衡區數量由59個增加至93個，多分布在東部地區。其六，生活與生產功能協同區數量變化較小，權衡區數量增加，低一高權衡區持續擴大，由218個增加至237個，多集中分布在長株潭都市圈西部，高—低權衡區數量由85個增加至102個，長株潭都市圈東部高一低權衡區數量增加明顯。

圖22010、2020年長株潭都市圈耕地綜合功能等級的空間分布情況

圖32010、2020年長株潭都市圈耕地4項功能等級的空間分異情況

3.4 耕地功能分區

依據2010、2020年長株潭都市圈耕地多功能測算結果以及權衡與協同關系分析結果，該研究對2020年長株潭都市圈耕地功能進行分區，將其分為生產主導區、均衡發展區、生產生態區以及生產文化區4類（圖5）。其中，生產主導區耕地的生產功能相對較強，文化功能與生態功能稍次之，生活功能較弱；均衡發展區耕地的各項功能優勢相對不顯著；生產生態區的耕地以生產功能和生態功能為主，生活功能、文化功能較弱；生產文化區的耕地具有較好的生產功能和美學價值，擁有較大的文化功能挖掘潛力。具體而言，長株潭都市圈生產主導區占比較大，呈塊狀分布在天心區、雨花區、岳塘區、雨湖區的交界地段，湘潭縣、淥口區以及寧鄉市西南部等，其分布零散且比較鄰近生產文化區。均衡發展區占比僅次于生產主導區，分布較為零散，主要分布在長株潭都市圈周邊、醴陵市東北部以及長沙市區、湘潭市區、株洲市區交界處等城市化水平較高區域，區域內耕地各功能的相對優勢不顯著。生產生態區主要呈條帶狀分布在長株潭都市圈北部的長沙縣、望城區部分區域以及瀏陽市西部、南部地區，其在長株潭都市圈南部的湘潭縣、醴陵市等地也有分布但較為零散。生產文化區分布零散且占比較小，多鄰近生產主導區。

表22010、2020年長株潭都市圈耕地兩兩功能的權衡與協同度

注：*表示在0.05級別（雙尾）的相關性顯著； ^** 表示在0.01級別（雙尾）的相關性顯著。

圖42010、2020年長株潭都市圈耕地多功能雙變量局部空間自相關聚類結果

圖52020年長株潭都市圈耕地功能分區

4結論與建議

4.1結論

就耕地功能的時空演變特征而言，2010一2020年長株潭都市圈耕地綜合功能提升，呈現“西高東低”的空間格局：耕地生態功能以中、較低等級為主，呈現“西高東低”的空間分異特征；生產功能以較高等級為主，較高等級區主要分布在西部及中部；生活功能較弱，空間不均衡性顯著；文化功能的中等級區占比較大，高等級區呈現集聚特征。

就耕地多功能間權衡與協同關系的時空分異特征而言，2010—2020年長株潭都市圈耕地生態一生活功能、生活一生產功能為權衡關系，且權衡關系呈增強態勢；生態一文化功能、生態一生產功能、文化一生產功能為協同關系，且協同關系呈增強態勢；文化一生活功能亦為協同關系，但協同關系呈減弱態勢。生態與文化功能的高一高協同區數量基本穩定，主要集中在岳麓區、雨花區等地；生態與生活功能總體為權衡關系，權衡區多分布在長株潭都市圈西北部與東北部；生態與生產功能為顯著協同關系，高一高協同區主要分布在長株潭都市圈西部與中部地區；文化與生活功能高一低權衡區集中增加在長株潭都市圈西部；文化與生產功能的協同關系顯著增強；生活與生產功能協同區數量變化較小，權衡區數量增加，低一高權衡區多集中分布在長株潭都市圈西部，長株潭都市圈東部高一低權衡區數量增加明顯。

就耕地功能分區而言，2020年長株潭都市圈耕地功能區域分為生產主導區、均衡發展區、生產生態區以及生產文化區。長株潭都市圈生產主導區占比較大，主要呈塊狀分布在天心區、雨花區、岳塘區、雨湖區的交界地段，湘潭縣、淥口區以及寧鄉市西南部等；均衡發展區占比僅次于生產主導區，主要零散分布在長株潭都市圈周邊、醴陵市東北部以及長沙市區、湘潭市區、株洲市區交界處等城市化水平較高區域；生產生態區主要呈條帶狀分布在長株潭都市圈北部的長沙縣、望城區部分區域以及瀏陽市西部、南部地區；生產文化區分布零散且占比較小，多鄰近生產主導區。

4.2 建議

就生產主導區而言，城市周邊的耕地是重要的農業生產區以及生態保護屏障，故生產主導區可與生產文化區協同整理耕地資源，完善高標準農田建設，形成面積廣闊的農業生產區以發展農業適度規模經營、提升農業產量和質量，同時致力于打造品牌效應，延長產業鏈，提升產品附加值，增加城市周邊農戶收入；在保持生產優勢的同時，注重減少農藥、化肥施用量以凸顯生態優勢，促進耕地多功能綜合發展。

就均衡發展區而言，長株潭都市圈可將此類區域定位為緩沖區域，提升其耕地的劣勢功能，補齊短板；此類區域耕地的文化功能相較于其他功能較強，同時擁有發展生活功能與生態功能的潛力，故長株潭都市圈可在周邊此類區域內利用文化功能優勢來發展休閑觀光農業，提升植被覆蓋度以改善耕地生態功能，促進耕地各項功能綜合發展。

就生產生態區而言，長株潭都市圈可以借助瀏陽市大圍山等天然綠色屏障進一步發展耕地的生態功能，并推進生態農業建設，優先發展節水灌溉、有機肥替代化肥、生物防治等綠色技術，減少農業污染，增強耕地的水土保持與生物多樣性保護功能；與此同時，可以依托當地的生態優勢發展旅游業等，培育農業品牌，推動當地產業特色化發展，促進耕地生態功能、生產功能、生活功能、文化功能融合發展。

就生產文化區而言，其可與生產主導區相結合以維持生產優勢且凸顯文化優勢。此外，長株潭都市圈可在發展農業生產的同時，進一步凸顯此類區域耕地的景觀美學功能，保持耕地規則度、連貫性，形成美麗田園風光；進一步提高植被覆蓋度，改善耕地的生態功能；依據地域歷史、特色，挖掘農業文化遺產，開發農家樂、生態農莊等生態休閑觀光農業綜合體，促進耕地多功能協調發展。

參考文獻：

[1]路昌，耿昊，劉蕊，等.山東省耕地多功能耦合協調度時空格局分析[J].農業機械學報，2021，52（3）：265-274.

[2]趙華甫.耕地多功能復合價值的實現：以北京市為例[J].中國土地，2017（5）：22-24.

[3]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.

[4]羅莎莎，賴慶標，王旭東，等.基于多功能評價與權衡-協同關系的福建省耕地區劃管控[J].農業工程學報，2023，39（13）：271-280.

[5]汪容基.城郊地區耕地多功能評價及功能分區：以南昌市高新區為例[D].南昌：江西農業大學，2023.

[6]何山.基于多源信息的耕地多功能評價與用途分區研究：以杭州市為例[D].杭州：浙江大學，2019.

[7]RODRIGUEZ SOUSA AA，PARRA-LOPEZC，SAYADI-GMADA S，etal.Amultifunctional assessment of integrated andecological farming in olive agroecosystems in southwestern Spainusing the Analytic Hierarchy ProcessJ]. Ecological Economics，2020，173：106658.

[8]余富祥，胡月明，劉振杰，等.基于力學平衡模型的耕地多功能演變及其協調性分析：以珠江三角洲為例[J].農業資源與環境學報，2019，36（6）：728-737.

[9]楊鳳妍子，胡偉艷，劉恬，等.耕地多功能權衡與協同關系的尺度效應：以武漢城市圈為例[J].浙江農業學報，2022，34（1）：184-195.

[10]方瑩，王靜，孔雪松，等.耕地利用多功能權衡關系測度與分區優化：以河南省為例[J].中國土地科學，2018，32（11）：57-64.

[11]LIUC，XUYQ，HUANGA，etal.Spatial identificationof landuse multifunctionality at grid scale in farming-pastoral area ： A casestudyof ZhangjiakouCity，China[J].Habitat International，2018，76 ： 48-61.

[12] ZHU C，DONG B，LI S，et al. Identifying the trade-offs andsynergies among land use functions and their influencing factorsfrom a geospatial perspective ： Acase study in Hangzhou， China[J].Journal of Cleaner Production，2021，314 ：128026.

[13]ZHANGJ，LIS，LINN，etal. Spatial identificationand trade-offanalysis of land use functions improve spatial zoning managementin rapid urbanized areas，China[J]. Land Use Policy，2022，116 ：106058.

[14] 張一達，劉學錄，任君，等.基于耕地多功能權衡與協同分析的耕地利用轉型研究：以北京市為例[J].中國農業資源與區劃，2020，41（6）： 25-33.

[15] 奉婷，張鳳榮，李燦，等.基于耕地質量綜合評價的縣域基本農田空間布局[J].農業工程學報，2014，30（1）：200-210，293.

[16]MENGJ，CHENGH，LIF，etal.Spatial-temporal trade-offsof land multi-functionality and function zoning at finer townshipscale in the middle reaches of the Heihe River[J]. Land Use Policy，2022，115：106019.

[17]彭建，劉志聰，劉焱序.農業多功能性評價研究進展[J].中國農業資源與區劃，2014，35（6）：1-8.

[18] 熊昌盛，張永蕾，王雅娟，等.中國耕地多功能評價及分區管控[J].中國土地科學，2021，35（10）：104-114.

[19] 聶艷，吳西子，于婧，等.基于土地評價和空間聚類的基本農田劃定方法研究：以湖北省鶴峰縣為例[J].中國土地科學，2013，27（12） ： 39-45，97.

[20] 李希明，黃秋昊，呂劍成，等.基于功能分區與多聚類算法集成的耕地細碎化評價及整治[J].農業工程學報，2022，38（6）：274-282.

[21] YANG X，LIU S，JIAC，et al. Vulnerability assessment andmanagement planning for the ecological environment in urbanwetlands[J]. Journal of Environmental Management，2021，298：113540.

[22]趙冬玲，何珊珊，楊建宇，等.基于限制因素和熱點分析的耕地整治質量潛力測算[J].農業機械學報，2017，48（2）：157-164.

[23]CAOY，LIG，TIANY，etal.Linkingecosystemservicestrade-97 ： 104689.

[24]REDDYC S，MANASWINIG，SATISHKV，et al. Conservationpriorities of forest ecosystems ?：? Evaluation of deforestation anddegradation hotspots using geospatial techniques[J]. EcologicalEngineering，2016，91（1）：333-342.

[25]張超，張海鋒，楊建宇，等.網格環境下縣域基本農田建設空間布局方法研究[J].農業機械學報，2016，47（11）：245-251.

[26] 黃亞捷，葉回春，張世文，等.基于自組織特征映射神經網絡的中國耕地生產力分區[J].中國農業科學，2015，48（6）：1136-1150.

[27] KIMT-S，DHAKAL T，KIM S-H，et al. Examining villagecharacteristics for forest management using self-and geographic self-organizing maps σ：σ A case from the Baekdudaegan mountain rangenetwork inKorea[J].Ecological Indicators，2023，148：110070.

[28]湖南省慶祝建黨100周年系列新聞發布會第三場：經濟社會發展和三高四新戰略專場新聞發布會[EB/OL].（2021-06-22）[2025-04-01]. http：//unan.gov.cn/hnszf/djl/xwfbhd/wqhg/0106/t20210622_19711644.html.

[29] QIN X，WU B，ZENG H，et al. Global gridded crop productiondataset at 10km resolution from 2010 to 2020[J]. Scientific Data，2024，11（1）：1377.

[30]劉彥隨，王介勇，郭麗英.中國糧食生產與耕地變化的時空動態[J].中國農業科學，2009，42（12）：4269-4274.

[31] CHEN W，CHI G，LI J. The spatial aspect of ecosystem servicesbalance and its determinants[J]. Land Use Policy，2020，90 ：104263.

[32] PENG J，HU X X，QIU SJ，et al.Multifunctional landscapesidentification and associated development zoning in mountainousarea[J].Science of the Total Environment，2019，660：765-775.

[33] 徐麗芬，許學工，羅濤，等.基于土地利用的生態系統服務價值當量修訂方法：以渤海灣沿岸為例[J].地理研究，2012，31（10）：1775-1784.

[34]傅斌，徐佩，王玉寬，等.都江堰市水源涵養功能空間格局[J].生態學報，2013，33（3）：789-797.

[35]李婷，劉康，胡勝，等.基于InVEST模型的秦嶺山地土壤流失及土壤保持生態效益評價[J].長江流域資源與環境，2014，23（9）：1242-1250.

[36]王海燕.土地生態功能分類及價值評估[D].長沙：湖南農業大學，2016.

[37]國家發展和改革委員會，國家統計局.生態產品總值核算規范[M].北京：人民出版社，2022.

[38]葉林，郭力娜，王奉林，等.作物種植景觀及破碎度時空變化研究：以唐山玉田為例[J].測繪科學，2021，46（6）：83-92.

[39]楊曉帆，劉瑛，蔡海生，等.大南昌都市圈耕地利用的多功能權衡與協同關系演變[J].水土保持通報，2024，44（3）：241-251，262.

[40]臧亮，梁紅穎，梁文濤，等.基于景觀格局的盧龍縣耕地細碎化評價及影響因素研究[J].水土保持研究，2018，25（6）：265-269，276.

[41] 趙素霞，李珍珍，王兵.河南省耕地多功能權衡－協同關系與分區管制研究[J].農業機械學報，2024，55（11）：363-374.

[42]羅野，周清.洞庭湖區耕地多功能時空演變及權衡與協同關系分析[J].安徽農學通報，2024，30（22）：78-83.

[43] 陳逸航，黃秋昊，鄭錦浩，等.多情景模擬下城市周邊耕地功能分區[J].農業工程學報，2023，39（10）：227-236，285.

（責任編輯：袁萍萍）