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苏南地区耕地多功能评价与空间特征分析

本站小编 Free考研考试/2021-12-29

范业婷¹^,²^,, 金晓斌¹^,²^,³^,, 项晓敏¹^,², 杨绪红¹^,²^,³, 刘晶¹^,², 周寅康¹^,²^,³

1. 南京大学地理与海洋科学学院,南京 210023

2. 国土资源部海岸带开发与保护重点实验室,南京 210023

3. 南京大学自然资源研究中心,南京 210023

Evaluation and spatial characteristics of arable land multifunction in southern Jiangsu

FANYeting¹^,²^,, JINXiaobin¹^,²^,³^,, XIANGXiaomin¹^,², YANGXuhong¹^,²^,³, LIUJing¹^,², ZHOUYinkang¹^,²^,³

1. School of Geographic and Oceanographic Sciences, Nanjing University, Nanjing 210023, China

2. Key Laboratory of Coastal Zone Exploitation and Protection, Ministry of Land and Resources, Nanjing 210023, China

3. Natural Resources Research Center, Nanjing University, Nanjing 210023, China

通讯作者:通讯作者：金晓斌，E-mail：jinxb@nju.edu.cn
收稿日期:2017-07-24
修回日期:2018-01-11
网络出版日期:2018-05-10
版权声明:2018《资源科学》编辑部《资源科学》编辑部
基金资助:

家科技支撑计划课题（2015BAD06B02）。

作者简介:
-->作者简介：范业婷，女，安徽和县人，博士生，研究方向为土地利用规划与土地整治。E-mail：dg1527012@smail.nju.edu.cn

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摘要
研究从耕地多功能理论和国家发展现实需求出发,构建了耕地多功能解析框架和功能分类评价体系,以土地利用变更调查数据为基础,创建覆盖苏南地区全域耕地的1km×1km空间格网,以此为评价单元,采用模糊优选模型定量评价苏南地区耕地多功能并分析其空间特征。研究结果表明：① 经济发展新常态背景下,耕地功能内涵不断丰富,逐步从基础性的生产功能转向集生产、生活、生态、阻隔、文化功能于一身的多种功能;② 苏南地区耕地农业生产保障功能总体较强,社会生活保障功能西高东低,生态安全维持功能总体偏弱,城镇空间阻隔功能表现突出,苏南地区东部乡土文化承载功能较强;③ 苏南地区耕地多功能区域分异特征显著,具体可分为农业生产主导型、都市农业示范型、特色农业发展型、高效农业建设型、绿色农业观光型5种类型区,各区耕地主导功能均有所差异。研究结果可为推动土地利用分区管制规则制定、土地整治重点区域选择、永久基本农田划定等土地利用实践提供参考。

关键词：耕地多功能;空间格网;评价;区域特征;苏南地区
Abstract
Based on the theory of arable land multifunction and development demands of China, we created an analytical framework and classification evaluation system to evaluate arable land multifunction. We also created a spatial grid at a resolution of 1 km × 1 km covering arable land of southern Jiangsu based on survey data of land use change. We quantitatively evaluated arable land multifunction and analyzed spatial characteristics in southern Jiangsu using Fuzzy Optimization Modeling. We found that in the context of the new normalcy of economic development, the connotation of arable land multifunction is richer. Arable land function is not mono-functional (i. e. , foundational production function) but composed of multiple functions, containing a production function, living function, ecological function, barrier function and culture function. In southern Jiangsu, grain production guarantee function is generally weak and the social living guarantee function is inferior in the western region. The ecological security maintenance function in southern Jiangsu is generally weak. The urban space barrier function is generally strong. The eastern region is of a high native culture bearing function. The regional differentiation of arable land multifunction was significant in southern Jiangsu. Overall, southern Jiangsu can be divided into five subareas: agricultural production dominance area, urban agriculture demonstration area, characteristic agriculture development area, efficiency agriculture construction area and green agriculture tourism area. These results provide a reference for land use practice, formulating regulatory rules of land use zoning, selecting key areas for land consolidation, and delineating permanent basic farmland.

Keywords：arable land multifunction;spatial grid;evaluation;regional characteristics;southern Jiangsu

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范业婷, 金晓斌, 项晓敏, 杨绪红, 刘晶, 周寅康. 苏南地区耕地多功能评价与空间特征分析[J]. 资源科学, 2018, 40(5): 980-992 https://doi.org/10.18402/resci.2018.05.11
FAN Yeting, JIN Xiaobin, XIANG Xiaomin, YANG Xuhong, LIU Jing, ZHOU Yinkang. Evaluation and spatial characteristics of arable land multifunction in southern Jiangsu[J]. RESOURCES SCIENCE, 2018, 40(5): 980-992 https://doi.org/10.18402/resci.2018.05.11

1 前言

土地利用作为提升人类福祉和促进区域可持续发展的重要影响因素,是土地科学研究的重要内容^[1,2,3]。耕地作为可变性最强的土地利用类型之一^[4,5],随着新型城镇化发展、生态文明建设等国家战略的不断深入,其保护与利用不再仅局限于追求数量稳定和质量提升,而更加突出“数量、质量、生态”三位一体的新内涵^[6,7,8]。耕地不仅是保障粮食安全和推进新农村建设的基础资源,也是保障城镇发展建设的空间载体,更是加快生态文明建设和保护乡土文化特色的重要支撑,尤其是在经济发达地区,耕地资源相对稀缺,亟待充分发挥耕地多功能性,提升耕地复合价值^[9]。苏南地区是中国第一个以现代化建设为主题的区域,区内土地利用转型具有强大的制度支撑和现实需求,具备发展耕地多功能的先行条件;但同时区内耕地保护和生态治理任务艰巨,资源环境承载力有待提升,开展耕地多功能评价可为土地资源合理配置提供方向。
多功能研究的概念起源于农业领域^[10],主要指除了食物生产功能外,农业还具有环境保护、景观保持、提供乡村就业、保证食物安全等功能^[11,12,13]。全球土地计划（Global Land Project, GLP）将多功能性作为分析土地利用自然、经济、社会、生态系统耦合的基础框架^[14],认为土地利用多功能性对厘清人类-环境耦合系统变化动力机制、作用途径以及土地可持续发展等意义重大^[15,16,17]。21世纪以来,多功能性研究从农业领域逐步过渡和延伸到乡村发展^[18]、生态评估^[19]、景观管理^[20]及土地利用变化^[21]等领域。国外****多从农场尺度探讨农业多功能分类体系和实际应用。Andersen等基于农场尺度,构建包含生产、居住、生物保护、娱乐休闲在内的4项功能分类体系,采用加权叠置分析法综合测度农场多功能利用水平^[16]。Van der Ploeg通过对比法国和荷兰的农场实践活动,进一步补充和完善了农业多功能分类体系,并认为农业多功能解析不应局限于农业科学领域,而应融入农业的社会属性^[22]。国内****的研究重点主要集中在耕地多功能内涵、功能评价、功能管理等方面。姜广辉等基于耕地功能的层次性,提出促进耕地多功能保护的途径^[23];宋小青等通过分析中国耕地功能变化过程,结合发达国家经验,提出耕地多功能管理建议^[4,24,25];杨雪等通过构建耕地功能评价指标体系,分析北京市耕地功能空间差异及其演变特征^[9]。国内现有耕地多功能评价研究多是从耕地资源自身价值出发构建评价指标体系,对推进耕地多功能性认识和宏观主导功能判别具有积极意义,但耕地多功能内涵与外延的认知还存在一定局限性;并且研究多以行政区为评价单元,开展区域性耕地多功能评价分析,研究结果对于区域土地利用规划方向和耕地多功能发展方向的确定具有一定指导意义,但对发现区域土地利用的特殊问题,指导具体土地利用实践（如基本农田保护区划定、土地整治重点区选取等）存在限制。
本研究基于土地利用多功能理论,结合国家发展战略目标,从理论和现实两个层面解析新时期、新背景下耕地多功能内涵,结合苏南地区自然资源和社会经济发展特征,从生产、生活、生态、空间、文化五个层面构建耕地多功能评价体系,一定程度上丰富了耕地多功能的内涵与外延。研究以现代化建设示范区苏南地区为例,基于土地利用变更调查矢量图层（1:1万）,提取研究区耕地图斑,创建覆盖全域耕地的1km×1km格网,以此为基础评价单元,实现耕地多功能精细化评价。研究还进一步分析了苏南地区耕地多功能的区域特征,以期为当前“三线”（永久基本农田保护红线、生态红线、城市发展边界）划定工作以及土地整治尤其是农用地整治实践工作提供参考与借鉴。

2 耕地多功能内涵与评价体系

2.1 耕地多功能内涵

联合国粮农组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO）将土地利用定义为“自然条件和人为干预所决定的土地功能”^[26]。不同的土地利用方式会形成不同的土地功能,而这种功能特性主要受经济、社会、生态等的影响,体现着满足人类各种需求的程度和能力^[3,4]。耕地自身是一种生产系统,人类利用耕地种植农作物并进行培育,形成其产品生产功能。然而,耕地存在的意义并不局限于生产功能,也体现着其实现特定社会功能或满足特定社会需要的能力^[25]。不同经济社会发展阶段,社会群体的生活方式、消费需求对耕地功能的认知与需求也不尽相同^[9]。经济社会发展低级阶段,耕地功能以满足人的生存、生理等低层次需求为主;经济社会发展高级阶段,耕地功能逐步转变为以满足人对生活品质的需求为主。在需求的驱动下,耕地功能不仅包括传统的生产功能,也融入了人的观念、意识,开始具有价值的内涵,并随着经济社会的发展走向多样化、高端化,承载着产品供给、经济产出、生态净化、旅游休闲、文化教育等功能。
当前中国经济社会发展处于重要战略机遇期,随着新型城镇化和生态文明建设战略的深入,耕地不仅要保障国家粮食安全,更要适应多元目标的需求,实现“三位一体”（保数量、保质量、保生态）和“三保并重”（保资源、保节约、保权益）,发挥耕地多功能特性,提升耕地复合价值。这就要求：首先夯实耕地农业生产保障功能,确保一定数量和质量的耕地,提升农业现代化水平,提高农业综合生产能力;其次,加强耕地社会生活保障的功能,保障农民的土地权益,提高农民物质生活水平,促进城乡统筹发展;再次,提升耕地生态安全维持的功能,发挥耕地所处农田生态系统作为湿地、绿地、景观等的多种生态功能,推进生态文明建设;同时强化耕地对城镇空间阻隔的功能,合理布局耕地“红线”,防止城市无序扩张,优化城镇空间格局,助推新型城镇化发展;最后发挥耕地乡土文化承载的功能,保护传统农耕文化,突显地方文化特色,留住乡愁记忆。新时期新常态下,耕地应突出破解经济社会发展和生态环境保护困境的功能,顺应时代发展需求,满足人的核心需求,逐步形成生产、生活、生态、休闲、文化等多种功能,以实现人与自然协调、可持续发展为最终目标。
基于上述分析,结合现有耕地多功能分类^[9,23,25],本研究将耕地功能细分为农业生产保障、社会生活保障、生态安全维持、城镇空间阻隔以及乡土文化承载五项子功能（图1）。研究立足耕地多功能理论内涵和国家宏观发展目标,进一步丰富完善了耕地多功能指标体系,赋予耕地更多的空间属性和文化特征,具体详见表1。

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图1耕地多功能内涵解析框架
-->Figure 1An analytical framework of the connotation of arable land multifunction
-->

Table 1
表1
表1耕地多功能分类评价指标体系
Table 1Evaluation index system of arable land multifunction

功能类型	准则层	指标层	计算方法	性质	空间尺度
农业生产保障功能	粮食生产	粮食产量(X₁)	$Y_{1 i} \times \frac{A_{ij}}{S_{i}}$	+	1km×1km
	经济作物生产	蔬菜产量(X₂)	$Y_{2 i} \times \frac{A_{ij}}{S_{i}}$	+	1km×1km
	经济作物生产	瓜果产量(X₃)	$Y_{3 i} \times \frac{A_{ij}}{S_{i}}$	+	1km×1km
社会生活保障功能	经济保障	农业产值比重(X₄)	农业产值/国内生产总值	+	1km×1km
	经济保障	家庭农业收入比重(X₅)	家庭农业收入/农民人均纯收入	+	县级
	就业保障	种植业从业人数比重(X₆)	种植业从业人数/乡村实有从业人数	+	县级
生态安全维持功能	景观美学	耕地连片度(X₇)	参考文献[29]	+	1km×1km
	环境承载	农用化学品使用强度(X₈)	(化肥使用强度+农药使用强度)/2	-	县级
	气候调节	固碳释氧量(X₉)	参考文献[30]	+	1km×1km
城镇空间阻隔功能	边界约束	到最近城市距离(X₁₀)	采用ArcGIS平台Buffer工具分别测算耕地至最近城市、建制镇、县乡以上道路最近距离	+	1km×1km
	边界约束	到最近建制镇距离(X₁₁)		+	1km×1km
	道路阻隔	到最近县乡以上道路距离(X₁₂)		+	1km×1km
乡土文化承载功能	文化休闲	到最近农业旅游示范点距离(X₁₃)	采用ArcGIS平台Buffer工具测算耕地至最近农业旅游示范点距离	+	1km×1km
乡土文化承载功能	农耕多样性	农作物种类多样性指数(X₁₄)	$1 - {\sum (\frac{{N_{i}}_{c}}{N_{i}})}^{2}$	+	县级

注：（1）Y₁_i、Y₂_i、Y₃_i分别表示第i个县级行政区粮食总产量、蔬菜总产量、瓜果总产量,A_ij表示第i个县级行政区第j个栅格耕地面积,S_i表示第i个县级行政区耕地总面积。（2）指标X₄计算时,“农业产值”空间化参考文献[31],“国内生产总值”空间化参考文献[32]。（3）X₁₄计算依据辛普森多样性指数（Simpson’s diversity index）原理;其中,N_ic表示第i个县级行政区第c种农作物播种面积,N_i表示第i个县级行政区农作物总播种面积。

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2.2 耕地多功能评价指标体系

耕地系统是一个自然—人工的复合系统,耕地功能因人类利用活动而存在,不仅受其自身资源禀赋和生态子系统承载能力的影响,也受其所处社会经济系统的影响。基于此,本研究立足耕地生产、生活、生态、阻隔、文化五项子功能,构建包含11项准则层、14项指标层在内的耕地多功能分类评价指标体系,具体指标释义见表1。
（1）农业生产保障功能。该功能是耕地的基本功能,主要表现为耕地利用提供农产品的能力。粮食是农业生产系统中最重要的供给物品,是保障人类生存的基本物质,对人类发展具有决定性作用,其输出主要表现为粮食产量。此外,蔬菜、瓜果等经济作物作为农业生产系统的组成部分,是满足人类基本生存的重要物质,其生产能力也是农业生产保障功能的重要体现。因此,研究选取粮食产量、蔬菜产量、瓜果产量共同表征耕地农业生产保障功能。
（2）社会生活保障功能。该功能主要表现为耕地利用产生的价值保障农民基本生活的能力。本文从经济保障和就业保障两个方面,分别选取农业产值比重、家庭农业收入比重和种植业从业人数比重3项指标表征耕地社会生活保障功能。其中,农业产值比重、家庭农业收入比重分别反映耕地利用产生的经济效益对国民经济的贡献程度以及农业生产对农民家庭生活的保障能力;种植业从业人数比重表示耕地利用对农村社会及农民就业的保障能力。
（3）生态安全维持功能。耕地所处的农田生态系统具有重要的生态功能^[28],耕地的集中连片度是农田生态系统结构最直观的表现,对发挥耕地的景观美学功能、维持农田生态系统结构稳定等具有重要价值,因此选用耕地连片度表征耕地景观美学功能。化肥、农药等农用化学品的不合理使用会直接对农业环境造成污染,危害人类健康,故此以化肥农药使用强度来反映耕地利用对环境形成的负面作用。农作物在生长期间可以将吸收的CO₂通过光合作用转换成O₂,调节大气中CO₂和O₂的平衡,具有重要的气候调节功能,研究选取固碳释氧量表征耕地气候调节的能力。
（4）城镇空间阻隔功能。城镇边界无序扩张,大量侵占良田,导致耕地数量逐年减少,资源浪费严重。而在有限的资源条件下,城镇扩张、道路建设仍多以占用牺牲耕地为代价。通过在城镇周边、交通沿线合理布置耕地,发挥耕地“红线”的边界控制作用,能够防止城镇、道路的无序蔓延,优化城镇空间格局。基于此,研究从城镇边界约束和道路阻隔两个方面,选取耕地到城市边界、建制镇边界和县乡以上道路的最近距离表征耕地城镇空间阻隔功能。
（5）乡土文化承载功能。耕地作为农业文化科普、生态旅游的重要基地,其呈现出的文化性对农耕文明具有巨大的价值,农业旅游示范点内及其周边的耕地具有重要文化休闲价值,将农业生产与采摘垂钓、养殖观光等休闲活动结合,能够更大程度提升耕地文化内涵。此外,人类利用耕地种植不同种类的农作物,除了可以收获满足人类基本需求的农产品外,也能够发挥农作物景观多样性功能,促进农业生产多元化,形成以作物为主体的轮作、混作、间套作等农业生产方式,提升耕地文化传承价值。因此,研究选取耕地图斑到最近农业旅游示范点的距离和农作物种类多样性指数综合表征耕地乡土文化承载功能。

3 数据与方法

3.1 研究区概况

苏南地区是指江苏省内位于长江以南的区域,包括南京、苏州、无锡、常州、镇江等5个地级市,共44个县（市）,国土面积28 086.30km²,苏南地区土地利用现状见图2。该区地处东南沿海,长江三角洲的中心,是江苏经济最发达的区域,也是中国经济最发达、现代化程度最高的区域之一。苏南地区以茅山山脉为分水岭,东部为太湖平原,地势平坦、水网密布、河道纵横;西部为丘陵地带,地势起伏相对较大。2013年统计资料显示,苏南地区总人口2439.66万,城镇化率73.58%,人均GDP突破11万元,接近发达国家水平,区内有9个县（市）进入全国综合实力百强县。2013年5月,国家发展改革委发布《苏南现代化建设示范区规划》,提出要着力推动苏南积极探索经济现代化、城乡现代化、社会现代化和生态文明建设模式,走具有中国特色、符合苏南实际、体现时代特征的现代化发展之路。然而,苏南地区耕地面积842 973hm²（图2）,人均耕地0.035hm²（0.52亩）,仅为全国平均水平的35.24%,逼近联合国粮农组织警戒线;国土开发度已达27.80%,远远超过全国平均水平（4.02%）,资源环境支撑保障能力不足;局部地区生态系统较为敏感,具有不同程度的生态脆弱性,特别是易受洪涝、滑坡、沉降等灾害影响的地区易损性较强。这意味着苏南地区需要重视和发挥耕地多功能性,积极发挥耕地的生产、社会、生态、文化等多重功能,贯彻落实国家耕地保护政策,同时发挥耕地这条“红线”对国土空间开发格局的引导作用以及其生态维持、文化传承等重要功能。

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图2苏南地区土地利用现状
-->Figure 2Present land use of southern Jiangsu
-->

3.2 数据来源与处理

研究使用的基础数据及其说明见表2。为便于计算,将所有数据统一地图投影（高斯-克吕格投影）和地理坐标系统（1980年西安坐标系）。研究根据2013年江苏省土地利用变更调查数据提取苏南地区耕地图斑,并采用Data Management Tools模块下“Create Fishnet”工具创建覆盖苏南地区全域耕地图斑的1km×1km空间格网,共23 345个。以此为评价底图,研究采用ArcGIS平台Analysis Tools模块下“Intersect”工具将行政区级尺度数据统一均质转换为格网尺度,并将所有其他具有不同空间分辨率的数据统一到1km×1km空间格网下,实现各项功能表征指标统一尺度的空间化表达。
Table 2
表2
表2数据来源及说明
Table 2Data source and description

数据类型	数据产品	来源	空间分辨率
土地利用数据	2013年江苏省土地利用变更调查数据	江苏省国土资源厅	1:1万
社会经济统计数据	江苏省统计年鉴（2014年）^[33]	江苏省统计局江苏省统计局	县级
农业生产数据	江苏省农村统计年鉴（2014年）^[34]	江苏省统计局江苏省统计局	县级
夜间灯光数据	Version 4 DMSP-OLS Nighttime Lights Time Series^[35]	http://www.noaa.gov/	1km×1km
道路数据	江苏省道路矢量数据（2015年）^[36]	国家地球系统科学数据共享服务平台国家地球系统科学数据共享服务平台	1:25万
农业旅游示范点	江苏省农业旅游示范点空间分布数据(2009年)^[37]	国家地球系统科学数据共享服务平台国家地球系统科学数据共享服务平台	1:100万

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3.3 研究方法

耕地多功能评价的主要目标是通过定量描述耕地各项功能,通过耕地功能分值排序结果确定耕地各项功能的强弱。模糊优选模型（Fuzzy Optimization Model, FOM）^[38]考虑了各指标间的模糊性和相对性,用模糊“优”的隶属度来量化描述定性指标更具科学性^[39]。因此,本研究采用模糊优选模型进行耕地多功能评价,其重点是确定各耕地栅格A_i（i=1, 2, 3, …, m）对于模糊概念“优”的隶属度,耕地各项功能特征记为T_j（j=1, 2, 3, …, n）,由此形成矩阵X=（x_ij）_m×n表示n个目标对m个决策评价的目标特征值矩阵。采用极差法进行特征指标标准化：
对于“+”型指标：r_ij=（x_ij-x_jmin）/（x_jmax-x_jmin）（1）
对于“-”型指标：r_ij=（x_jmax-x_ij）/（x_jmax-x_jmin）（2）
式中x_ij为第i个耕地格网在第j项指标下的实际值;r_ij为实际指标值标准化后的数值;x_jmax为第j项指标的最大值;x_jmin为第j项指标的最小值。
指标标准化后可将矩阵X转换为规范化决策矩阵R=（r_ij）_m×n,并得到优等方案和劣等方案表达式。为求解相对隶属度μ_i最优值,建立目标函数如下：

\min \{F (μ_{i}) = μ_{i}^{2} {(\overset{n}{\sum_{j = 1}} (w_{j} (1 - r_{ij} {))}^{p})}^{\frac{2}{p}} + (1 - μ_{i})^{2} {(\overset{n}{\sum_{j = 1}} (w_{j} r_{ij})^{p})}^{\frac{2}{p}}\}

（3）
令F（μ_i）对μ_i的导数为0,即dF（μ_i）/dμ_i=0,即可解得耕地格网A_i各项功能的隶属度：

μ_{i} = 1 / {(\frac{1 + \overset{n}{\sum_{j = 1}} (w_{j} (1 - r_{ij} {))}^{p}}{\overset{n}{\sum_{j = 1}} (w_{j} r_{ij})^{p}})}^{\frac{2}{p}}

（4）
式中w_j为第j个指标的权重;p是距离参数,取值为2（欧氏距离）或1（海明距离）,本文采用欧式距离,即p=2。
其中,指标权重采用熵权法和层次分析法结合确定,其中熵权法计算公式为：

w_{j} = \frac{(1 - e_{j})}{(n} - \overset{n}{\sum_{j = 1}} e_{j})

（5）
式中

e_{j} = - \frac{1}{\ln m} \overset{m}{\sum_{i = 1}} P_{ij} \ln P_{ij}

P_{ij} = \frac{r_{ij}}{\overset{n}{\sum_{i = 1}} r_{ij}}

,假定P_ij=0时,P_ijln（P_ij）=0。
层次分析法权重确定借助Yaahp软件构建指标判断矩阵,并经一致性检验使得判断矩阵一致性比率CR<0.1得以实现。

4 结果与分析

4.1 苏南地区耕地多功能评价结果

研究基于1km×1km空间格网,借助 ArcGIS平台实现苏南地区5项耕地功能空间化表达,具体结果如图3a—图3e所示,各项功能隶属度总体分布见图3f。苏南地区耕地多功能空间分布区域差异显著,具体呈现以下特征：

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图3苏南地区各项耕地功能空间分布注：图中数字1~17代表对应的县级行政区同图2。
-->Figure 3Spatial distribution of each arable land function in southern Jiangsu
-->

（1）农业生产保障功能总体较高（图3a）。苏南地区耕地农业生产保障功能隶属度变化范围为0.011~0.748,功能高值区主要分布在南京六合、浦口等江淮丘陵地区和常州武进、苏州吴江、相城等沿太湖平原地带。其中,南京六合、浦口等地是苏南地区乃至江苏省重要的农产品主产区,区内基本农田集中分布,农田基础设施较为完善,农业产业化水平较高,农业综合生产能力较强。常州武进、苏州吴江、相城等地地理区位优势明显,农业生产基础好,优越的经济基础为区域发展精细化城郊农业提供了有力条件,农业现代化发展较快,农产品综合生产效率高,农业生产保障能力较强。
（2）社会生活保障功能西高东低（图3b）。苏南地区耕地社会生活保障功能平均隶属度仅为0.283,变异系数为0.572,功能总体偏弱,并且呈现明显的西高东低之势。这主要因为苏南地区整体经济社会发展水平高,二三产业发达,农业生产比较效益偏低。苏（州）（无）锡常（州）等东南部地区通过发展乡镇企业实现非农化发展,形成典型的“苏南模式”,农民多以工商业生产为主要谋生手段,从事农业生产的人数较少,农业收入占家庭总收入的比重较低,故此耕地社会生活保障功能较弱。南京溧水、六合、镇江句容、常州金坛、溧阳等地是苏南地区乃至江苏省重要的农产品主产区,相比其他区域,农业产值比重、农业收入较高,依靠耕地从事种植业生产的人数相对较多,耕地社会生活保障功能较强。
（3）生态安全维持功能总体偏弱（图3c）。苏南地区耕地生态安全维持功能平均隶属度为0.375,生态功能总体偏弱,功能高值区集中分布在南京溧水、高淳、浦口、六合、常州金坛、镇江句容等西南丘陵地区。这些地区是苏南地区基本农田和生态功能保护区集中分布的区域,耕地集中连片分布,并且依托丘陵湖荡屏障,积极推行绿色乡村和郊野公园建设,通过建立主要农作物施肥技术体系,控制化肥农药使用量,保护农业生态环境,充分发挥耕地生态服务价值。但是,苏南地区是江苏省优化开发和重点开发的集中区,快速城镇化发展大量占用耕地,多数地区耕地细碎化严重,难以形成规模化、多样化的景观格局。化肥、农药等农用化学品的不合理利用,使得部分区域耕地农业面源污染现象严重,从而削弱了耕地的气候调节等生态服务价值。
（4）城镇空间阻隔功能表现突出（图3d）。苏南地区耕地城镇空间阻隔功能平均隶属度为0.946,变异系数为0.076,功能总体表现较强。经过多年大规模的开发利用,苏南地区耕地资源约束趋紧,且多沿城镇边界和道路两侧分布,存在被进一步占用的风险,但也具有更强的边界约束作用。苏南地区是江苏省城镇化和工业化发展的核心区域,区内沿沪宁、沿江、沿宁杭三大产业带集中分布,产业集聚集约发展优势明显,承载着土地利用转型的先行任务。城镇发展更加注重发挥耕地对城镇开发边界和道路的空间管控作用,致力于优化城镇空间发展格局,防止城市无序扩张,以期形成串联式、组团式、卫星城式的空间开发格局。
（5）乡土文化承载功能东强西弱（图3e）。苏南地区耕地乡土文化承载功能平均隶属度为0.491,总体处于中等水平,这表明经济发达的苏南地区耕地利用已经跨越生产、生活保障等基本功能,开始注重耕地文化内涵的挖掘。文化功能较强的区域主要集中分布在苏州昆山、常熟、张家港、太仓等地,这些地区临（长）江伴（太）湖,自然和区位条件优越,境内拥有的农业旅游示范点较多,农业耕作、花卉种植、特色养殖相互映衬,作物种类繁多,一三产业相互交融,耕地的文化价值得到较好发挥。南京六合、镇江丹阳、丹徒、常州金坛、宜兴等地耕地利用方式相对单一,主要以谷物、水稻等粮食作物规模化经营为主,重视发挥耕地农业生产保障功能,区内农业与旅游业等第三产业结合力度仍显不足,农业旅游产业相对较少,耕地乡土文化承载功能偏弱。

4.2 苏南地区耕地多功能区域分异特征

耕地多功能评价结果表明苏南地区耕地多功能空间分布差异明显,为进一步识别耕地多功能区域分布特征,研究根据耕地多功能评价结果,采用ArcGIS平台Spatial Analyst Tools模块下“Iso Cluster Unsupervised Classification”工具对耕地多功能进行空间聚类分析。通过空间聚类分析,可以将耕地多功能水平一致或相近的评价单元划分成一类,从而形成不同耕地多功能空间分区,从而识别不同分区耕地主导功能及存在的功能短板,为耕地利用与管理提供方向指引。根据空间聚类结果,苏南地区耕地多功能可划分为5种类型区,分别为农业生产主导型、都市农业示范型、特色农业发展型、高效农业建设型、绿色农业观光型（图4a）。结合不同分区各项功能隶属度均值,可以确定各类型区耕地主导功能（图4b）,结果表明各类型区耕地主导功能各不相同,具体特征和发展方向如下：

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图4苏南地区耕地多功能综合分区注：图中数字1~17代表对应的县级行政区同图2。
-->Figure 4Integrated regionalization of arable land multifunction in southern Jiangsu
-->

（1）农业生产主导型（Ⅰ型）。该类型区覆盖评价单元共计1312个,占评价单元总数的5.62%,主要集中分布在南京六合北部。区内耕地以农业生产保障功能为主,功能隶属度平均值为0.680,其他各项功能则相对偏弱。该区耕地数量多、质量高,粮食和蔬菜、瓜果等经济作物产量高,农业综合生产能力强,但区内农业产业结构较为单一,开发层次较低,农业生产与旅游、休闲等第三产业未能充分结合,耕地的生态、文化功能有待进一步挖掘。后期应加大现代农业发展力度,继续确保区域农产品供给主导地位的同时,转变农业发展方式,积极加快农业和旅游业等产业的融合,促进农业产业转型升级。
（2）都市农业示范型（Ⅱ型）。该类型区覆盖评价单元共计3348个,占评价单元总数的14.34%,主要分布苏州昆山、常熟、张家港、太仓等地。区内耕地以城镇空间阻隔功能和乡土文化承载功能为主,社会保障功能最弱。该区耕地多沿城镇周边和交通沿线分布,周边农业旅游景观分布较多,农业文化特色突出,但区内耕地数量少,农业生产能力有限,并且区内城镇化发展程度高,农业生产比较效益偏低,多数农民甚至已经脱离农业耕作。后期应充分发挥耕地“红线”约束作用,促使耕地与周边城镇、道路、山体、水体等形成相融相依的发展格局,并创新农业生产技术,提高农业生产效率。
（3）特色农业发展型（Ⅲ型）。该类型区覆盖评价单元共计5376个,占评价单元总数的23.03%,主要分布在苏州吴江、虎丘、无锡锡山、惠山、江阴、常州新北等地。区内耕地农业生产保障功能和城镇空间阻隔功能较强。该区二三产业发达,农业产值比重小,耕地社会生活保障功能弱。区内耕地细碎化较为严重,主要分布在城镇周边,农业生产注重打造精细蔬菜、特色园艺等乡村农业品牌,农业综合生产能力高。后期应结合区域农业产业特点,构建特色农业产业体系,提高农业生产效益,逐步形成以特色景观、名优特产等为核心的特色农业发展格局。
（4）高效农业建设型（Ⅳ型）。该类型区覆盖评价单元共计8363个,占评价单元总数的35.82%,主要分布在南京江宁、高淳、浦口、常州溧阳、镇江句容等地。区内耕地农业生产保障功能和社会生活保障功能较强,乡土文化承载功能较弱。区内农业产业结构较为完善,农业生产呈规模化、集约化,产出效益高,但农业生产方式较为单一,缺少与农村文化的融合,耕地文化价值有待进一步提升。后期应严格控制城镇建设占用耕地,加强耕地的边界管控能力,并充分利用区内田园景观,将农业生产与农村文化、农家生活结合,促进农业和旅游业等产业的融合。
（5）绿色农业观光型（Ⅴ型）。该类型区覆盖评价单元共计4946个,占评价单元总数的21.19%。区内耕地社会生活保障功能和生态安全维持功能较强,主要分布在南京溧水、常州溧阳、镇江句容、丹阳等地区。该区耕地集中连片分布,耕地多远离城镇和主要道路沿线,农田生态环境较好,且具有一定的农业主导性,适宜发展农业观光旅游。后期应以提升粮食品质为核心,进一步完善绿色农业生产体系,发挥绿色产业优势,推进农产品生产基地建设,提升农业产业的生命力和凝聚力。

5 结论与讨论

5.1 结论

本文以土地利用多功能理论为导向,立足国家宏观发展目标,构建了耕地多功能内涵解析框架和功能评价指标体系,以1:1万苏南地区耕地图斑为研究对象,以1km×1km空间格网为评价单元,采用模糊优选模型综合评价苏南地区耕地多功能,并应用GIS空间分析方法分析苏南地区耕地多功能空间特征。研究主要结论如下：
（1）随着经济社会发展水平的提升,耕地功能开始超越基本的农业生产保障功能,更加突出破解经济社会发展困境,满足人的核心需求,逐步走向多样化,主要包含农业生产保障、社会生活保障、生态安全维持、城镇空间阻隔、乡土文化承载等多种功能。
（2）苏南地区耕地多功能空间分布差异明显。农业生产保障功能总体较强;社会生活保障功能西高东低,农业生产比较效益偏低;生态安全维持功能总体偏弱;城镇空间阻隔功能表现突出,耕地边界管控能力较强;苏南地区东部乡土文化承载功能高于西部。
（3）苏南地区耕地多功能区域分异特征显著。包括农业生产主导型、都市农业示范型、特色农业发展型、高效农业建设型、绿色农业观光型5种类型,各类型区耕地主导功能分别为农业生产保障功能、城镇空间阻隔功能、乡土文化承载功能、社会生活保障功能和生态安全维持功能。
显化和发挥耕地综合功能优势,促进耕地多功能协调发展,对满足社会经济发展、协调各业用地矛盾具有重要意义。不同区域发展条件有所差异,使得耕地资源所能发挥的功能优势各不相同。本研究通过揭示苏南地区不同地域耕地主导功能及耕地利用中存在的功能短板,以期将区域发展与耕地资源特点相结合,不断加强耕地多功能之间的平衡性与协调性,为区域永久基本农田划定、土地整治等实践活动提供方向指引,从而促进耕地多功能协调发展,提升耕地利用复合价值。

5.2 讨论

耕地作为保障国家粮食安全的资源基础,提高农业生产水平始终是其重要任务。然而,中国高速城镇化发展多以牺牲占用耕地为代价,致使资源利用粗放、城镇无序扩张、环境污染严重、乡土文化消逝等一系列问题的涌现,耕地比较效益也逐步降低,这些问题在经济发达地区尤为突出。新时期、新背景下,耕地的内涵和功能进一步延伸,它不仅仅是为满足保障国家粮食安全的需要,而且要适应多元目标的需求。
苏南地区具备优越的自然生态环境和人文环境,理应充分利用区内资源优势,尝试以土地整治、永久基本农田划定、高标准基本农田建设等为平台,通过合理配置资源要素、适度创新制度模式等手段去除功能短板,促进区域耕地多功能协调发展。在城镇密集地区,不仅要注重耕地城镇空间阻隔功能,发挥耕地“红线”约束引导作用,优化城镇空间开发格局,也要着力提升农业生产水平,确保区域粮食安全,发挥耕地生态服务价值,挖掘区域农耕文化特色。在自然文化资源丰富的地区,不仅要着重发挥耕地的生态安全维持功能和乡土文化承载功能,也要重视发挥城镇空间阻隔功能,防止城市无序扩张,避免资源浪费和生态环境恶化等问题的形成。在以农业生产为主的地区,不仅要确保耕地具有高水平的农业生产保障功能,强化粮食供应与储备能力,也要加强耕地社会生活保障功能,增加就业机会,提高农民生活水平,同时还应重视挖掘耕地的生态、文化功能,提升耕地复合价值。
耕地多功能之间相互联系、相互作用,维系耕地多功能之间的平衡与协调,对区域协调、可持续发展意义重大。研究通过精细化功能评价,揭示苏南地区不同地域耕地功能短板,分析耕地利用与管理中可能存在的现实问题,可为推动土地利用分区管制规则制定、土地整治重点区域选择、永久基本农田划定等土地利用实践提供理论支撑。受基础数据限制,本研究开展的耕地多功能评价为状态评价,未纳入耕地变化这一动态特性,后续研究将考虑通过遥感解译手段进行多期土地利用数据挖掘,探索耕地动态变化情景下的耕地多功能演变特征和规律,进一步加强研究结果的现实指导意义。今后还将不断完善优化论文研究框架、指标体系及评价方法等,深入分析耕地多功能协调性问题。
The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
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苏南地区耕地多功能评价与空间特征分析

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Evaluation and spatial characteristics of arable land multifunction in southern Jiangsu

1 前言