成都平原耕地"产量-土地节约共享指数-生态系统服务"协同优化：多尺度空间配置与情景模拟研究

针对农业景观中粮食生产与生态保护的多目标权衡难题，中国研究人员创新提出"Yield-LSS-ESS"三维分析框架，通过1-10 km多尺度空间分析与情景模拟，揭示成都平原9×9 km为最优决策尺度，实现粮食增产2.50%与生态系统服务提升4.46%的协同效应，为国土空间优化提供科学范式。

　　

在全球农业生态系统面临粮食安全与生态保护双重压力的背景下，中国成都平原正经历典型的发展困境。作为西部重要粮仓，该区域长期依赖化肥农药的集约化种植导致土壤酸化、水源污染和生物多样性下降等连锁反应，同时城镇化进程又不断侵蚀耕地资源。这种"高投入-高污染-低效率"的发展模式，与我国耕地"数量-质量-生态"三位一体保护战略形成尖锐矛盾。传统研究多局限于生物多样性与产量的二元权衡（Density-Yield框架），难以应对碳汇、水土保持等多元生态系统服务（ESS）的协同管理需求，更缺乏对空间决策尺度的科学界定。

针对这些关键科学问题，南京师范大学等机构的研究团队在《Applied Geography》发表创新成果。研究团队构建了包含粮食产量（Yield）、土地节约共享指数（LSS）和4类生态系统服务（ESS）的三维分析框架，采用空间统计分析、情景模拟和多尺度网格化方法（1-10 km分辨率），基于2000-2020年成都土地利用数据，系统评估了不同景观配置模式的协同效应。

主要技术方法
研究整合遥感解译、InVEST模型（评估碳储存、水文调节等ESS）、RUSLE方程（土壤侵蚀评估）和景观格局指数计算，构建LSS指数量化耕地与生态用地的空间配置关系。通过空间自相关分析和多尺度网格回归，识别关键决策尺度；设置生产优先、生态优先和均衡发展三种情景，采用CLUMondo模型模拟优化路径。

研究结果

Assessment results of grain yield, ecosystem services, and land sparing/sharing index
2000-2020年间成都土地利用呈现从节约型向共享型过渡趋势，LSS指数空间异质性显著。西部山区因退耕还林呈现典型土地节约特征（LSS<0.4），而东部平原区因生态农业推广形成共享模式（LSS>0.6）。值得注意的是，2010年后47.07%区域LSS上升，但化肥施用强度仍达328 kg/ha，反映转型不彻底。

Discussion
研究发现粮食产量与ESS呈倒U型关系：当LSS=0.53时ESS综合得分最高，而产量峰值出现在LSS=0.41。9×9 km网格尺度能最佳解释"Yield-LSS-ESS"关系（R²=0.72）。情景模拟显示，平衡发展情景可通过调整15.8%耕地布局，同步实现产量提升5.71万吨（+2.50%）和ESS增强4.46%，其中碳储存贡献率达34.7%。

Conclusion
该研究突破传统二元分析框架，首次证实中等强度土地共享（LSS=0.45-0.55）能实现生产-生态协同最优。提出的空间显式优化方法为国土空间规划提供技术支撑，特别是9 km决策尺度的确定具有重要实践价值。研究建议成都平原应构建"西疏东密"的梯度配置：西部生态敏感区采用节约型高保护模式，东部平原推广生态农业主导的共享型种植。

这项研究的创新性体现在三方面：理论层面将ESS纳入土地节约共享框架，方法层面建立多尺度验证技术体系，应用层面提出差异化的空间优化路径。成果对快速城镇化地区的农业景观管理具有示范意义，也为全球可持续集约化目标（SDGs）的实现提供了中国案例。未来研究需进一步耦合气候变化和社会经济驱动因素，增强模型的动态预测能力。