耕地产量与生产韧性能否兼顾？——来自中国黄淮海平原共生框架的证据

《Journal of Cleaner Production》：Can cropland yield and production resilience be reconciled? Evidence from a symbiotic framework in the Huang-Huai-Hai Plain, China

　　

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  AR (1) 分析揭示，47% 的城市表现出耕地生产韧性的增长。
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  从共生视角刻画了产量与韧性之间的相互作用。
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  共生状态由竞争向有利于产量的拮抗转变。
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  采用 MGTWR 模型考察了驱动因素的空间异质性。
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  针对性策略对于打破竞争锁定和防止退化至关重要。

引言

在极端气候事件频繁发生和土地退化加剧的背景下，如何在粮食安全与农业韧性之间取得平衡，已成为实现可持续发展的关键挑战（HLPE, 2025）。农业集约化和专业化在有限的耕地上大幅提升了粮食产量（Tang 等, 2026; Aramburu-Merlos 等, 2024），但同时也加剧了资源与环境压力，可能削弱耕地系统的韧性与恢复能力（Hua 等, 2025; Zurek 等, 2022）。此前的研究表明，高产地区，尤其是主要粮食产区，在面临外部压力和冲击时，反而可能表现出更大的产量波动或生产损失（Ahvo 等, 2023; Liang 等, 2024）。这些发现凸显了耕地系统中产量与韧性之间复杂的权衡与协同关系。因此，阐明这种相互作用，已成为构建兼顾高生产力与稳定性的可持续农业系统的当务之急。

已有研究广泛表明产量与韧性之间存在统计上的关联，但对其相互作用机制尚未达成共识（Manon 等, 2026）。现有证据指向两条截然相反的路径：一方面，若通过资源密集型生产实现增产，则可能削弱韧性（Gutgesell 等, 2024; Ahvo 等, 2023）；另一方面，适当的农业管理则可能使产量与韧性同步提升（Liu 等, 2025a; Qiao 等, 2022）。这些相互矛盾的发现表明，产量与韧性的关系具有情境依赖性，并可能随外部条件和发育阶段而变化。目前基于同步变化或耦合协调度的方法，对于揭示产量与韧性相互作用的方向性认识有限。因此，亟需一种能够区分相互制约、非对称促进与相互强化的分析框架。共生理论提供了这样一种视角，它关注相互依存单元之间相互作用的方向与形式，其应用已从种群生态学拓展到社会、经济与资源系统（Fort, 2025）。例如，Sun 和 Hao（2022）以及 Zhou 等（2026）分别将共生理论应用于识别水—能—粮系统内部以及耕作—居住系统之间的竞争与协同关系。将这一视角延伸至产量与韧性领域，可对其双向相互作用以及不同共生状态之间的转变进行显性考察。

黄淮海平原（HHHP）以仅占全国耕地 16% 的面积支撑了超过 25% 的中国粮食产量，是研究集约化农业条件下产量—韧性关系的典型区域（Yang 等, 2026; Wang 等, 2024a）。针对现有文献中的空白，本研究构建了一个整合框架，涵盖韧性评估、共生诊断、状态转移分析以及影响因素识别。具体目标包括：（1）刻画区域、次区域和城市尺度上耕地生产韧性的时空演变及关键变化点；（2）揭示产量—韧性共生状态的动态特征及其转变；（3）识别与产量—韧性共生相关的主要因素及其时空异质性。本研究的主要贡献可归纳为两方面。第一，它突破了以往关于产量—韧性研究局限于静态共变与协调的框架，通过刻画产量与韧性之间双向、可能非对称的相互作用，以及竞争、拮抗与互利共生之间的状态转变，拓展了研究深度。第二，它揭示了产量—韧性共生与农业、气候、技术及社会经济因素之间的关联在空间和时间上的差异。这些发现深化了对产量—韧性关系的理解，并为兼顾产量与韧性的差异化农业管理提供了依据。

章节摘要

耕地系统韧性评估

韧性作为描述系统在承受扰动同时维持或恢复功能稳定性的关键概念，为理解耕地系统的可持续性提供了新视角（Smith and Boers, 2023; Schneider 等, 2025）。目前，综合指标法已成为量化耕地系统韧性的主流范式，一般遵循两条主要路径。其中一种方法基于关键指标构建综合指标

理论与研究框架

产量与韧性是耕地生产系统的两个相互关联的功能维度（图 1）。产量指单位播种面积的粮食产出，而生产韧性反映系统在外部压力和扰动下恢复生产的能力（Manon 等, 2026; Zurek 等, 2022）。两者均受共同生产要素的影响，包括土地、水、资本、技术与管理，并通过资源配置、生态过程以及

耕地生产韧性的时空演变与临界转变

图 3 展示了 1990 至 2022 年间黄淮海平原及其次区域 AR (1)（作为耕地生产韧性的代理指标）的时间演变与关键转折点。黄淮海平原的 AR (1) 呈现显著的倒 U 形轨迹，识别出两个变化点，分别在 2003 年（${2003}_{?10}^{+12}$ 年）和 2015 年（${2015}_{?13}^{+4}$ 年）。据此，耕地生产韧性经历了三个阶段：初始下降、低位波动以及后续恢复。

在

产量—韧性动态的解读

2003 年和 2015 年前后生产韧性的转变，与中国农业政策的重大调整大致同步。约在 2003 年，综合农业发展项目可能通过改良中低产田在一定程度上缓解了韧性下降，尽管韧性仍处于低位（财政部, 2002；约在 2015 年，高标准农田建设推广和资源节约型农业发展与之随后的韧性恢复相吻合

结论

黄淮海平原的耕地生产韧性呈现非线性轨迹，特征为初始下降、低位波动与后续恢复，关键变化点约在 ${2003}_{?10}^{+12}$ 年和 ${2015}_{?13}^{+4}$ 年。约 47% 的城市经历了韧性增强，主要集中在中部地区。具体而言，具有两个变化点的城市普遍由负向转变过渡为正向转变，而具有一个变化点的城市则以正向转变为主，且

CRediT 作者贡献声明

Ruqian Zhang：撰写——审稿与修订、撰写——初稿、方法论、形式化分析、数据整理、概念构思。Miao Guan：调查研究、数据整理。Zhenting Zhao：方法论、调查研究。Penghui Li：撰写——审稿与修订、方法论。Xiangbin Kong：撰写——审稿与修订、监督、资金获取。Liangyou Wen：撰写——审稿与修订。Zhongyou Yuan：撰写——审稿与修订。

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告工作的客观性。

致谢

本研究得到 国家自然科学基金委员会（资助编号：42571307 和 42501321）以及 国家社会科学基金 重大项目（资助编号：24&ZD102）的支持。

Ruqian Zhang|Miao Guan|Zhenting Zhao|Penghui Li|Xiangbin Kong|Liangyou Wen|Zhongyou Yuan