《Earth's Future》:The Power of Land: Structure and Function Transitions Steering China's Sustainable Development Goal Pathways
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在2030年可持续发展议程(SDG)进入最终关键窗口期的背景下,构建更具前瞻性的城市土地管理体系至关重要,因为国土空间构成SDG的核心空间载体。中国快速城市化深刻重塑了土地利用空间格局,但其调节人地相互作用并进而影响城市SDG进展的机制尚未被系统阐明。本研究通
在2030年可持续发展议程(SDG)进入最终关键窗口期的背景下,构建更具前瞻性的城市土地管理体系至关重要,因为国土空间构成SDG的核心空间载体。中国快速城市化深刻重塑了土地利用空间格局,但其调节人地相互作用并进而影响城市SDG进展的机制尚未被系统阐明。本研究通过空间结构冲突指数(SSCI)和空间功能协调指数(SFCI)双重维度,刻画了2000—2020年中国城市土地利用转型的历史轨迹。研究识别了这些转型通过生态系统服务(ES)供需平衡影响SDG的关键路径,同时揭示了不同城市类型间的显著差异。结果表明,对于中国而言,协调的土地功能利用比缓解结构冲突更为关键。SSCI对SDG的抑制作用中有43.30%是通过改变栖息地质量、粮食生产等关键生态系统服务的供需平衡间接实现的;而SFCI积极效应的92.69%则直接归因于土地利用效率、公共服务可及性和治理能力的提升。城市类型间存在显著异质性:资源型、高收入及非城市群城市更易受到通过生态系统服务需求响应路径传导的结构冲突负面效应影响;中低收入及城市群城市的SDG增益则更依赖于功能协调所产生的直接发展效益。
本研究聚焦于土地系统科学视角下中国城市可持续发展的驱动机制,构建了一个连接土地利用结构—功能转型、生态系统服务供需关系(ESDR)与可持续发展目标(SDG)达成的级联分析框架,并于《Earth's Future》发表研究成果。开展此项研究的背景在于:随着2030年SDG议程进入关键实施阶段,现有研究仍将土地利用变化视为外生背景变量,缺乏系统刻画土地系统结构和功能属性如何影响SDG的双重维度分析框架;同时,土地系统的结构矛盾(如生态空间收缩与破碎化)和功能错位(生产、生活、生态功能失衡)尚未被纳入SDG实施框架,导致SDG实施与城市土地管理之间存在持续的"结构性脱节"。此外,不同城市类型在资源禀赋、发展阶段和空间组织模式上的差异,使得土地系统转型影响SDG的路径呈现高度异质性,但现有研究 thereunto 缺乏系统识别。
研究人员选取2000—2020年中国357个城市为研究对象,开发了土地空间结构冲突指数(SSCI)以捕捉土地利用形态和结构层面的破碎化与无序化,同时构建了空间功能协调指数(SFCI)以评估生产、生活、生态功能的协同运营质量。在此基础上,研究人员选取碳储存(CS)、栖息地质量(HQ)、粮食生产(FP)和土壤保持(SC)四种关键生态系统服务,构建了生态系统服务供需关系(ESDR)格局,并采用结构方程模型(SEM)系统识别了SSCI和SFCI对SDG的直接效应以及通过ESDR介导的间接路径,同时比较了不同城市类型间的级联机制差异。
研究结果显示,中国城市土地利用转型呈现出结构冲突与功能协调并存的"双轨"特征。从SSCI演变来看,2000—2020年间全国SSCI从0.348上升至0.545,增幅达56.61%;柴达木盆地、毛乌素沙地和松嫩平原因土地系统脆弱性而表现出最高的SSCI值;资源型城市SSCI显著高于非资源型城市,高收入城市SSCI较高但增速递减,京津冀、长三角和粤港澳大湾区等城市群城市SSCI绝对值较高但增速相对较低。从SFCI演变来看,全国SFCI从0.338上升至0.448,增幅为32.54%;93.84%的城市SFCI有所提升,但2020年仍有33.99%的城市存在"生产—生活—生态"功能不协调,这些城市主要分布于"胡焕庸线"以西;资源型城市SFCI普遍低于非资源型城市,中等收入城市SFCI增速最高,城市群城市尤其是大湾区城市SFCI表现最优。
在SDG进展方面,2000—2020年间中国SDG指数从44.80提升至62.01,提升幅度为38.39%,其中经济SDGs、社会SDGs和生态SDGs平均增速分别为37.72%、47.80%和41.12%;SDG6(清洁饮水和卫生设施)、SDG10(减少不平等)和SDG12(负责任消费和生产)改善最为显著,而SDG2(零饥饿)和SDG17(促进目标实现的伙伴关系)仍是最大短板;2020年仍有45.38%的城市低于全国平均水平,尤其是SDG15(陆地生物)和SDG17表现薄弱。
在ESDR演变方面,HQ、CS和SC的ESDR总体仍处于供给盈余状态,但正趋向"高需求—低供给"的失衡状态,其中CS的ESDR从0.785下降至0.593,降幅达22.46%;FP仍处于供给赤字状态,但有所改善,ESDR从-0.773提升至-0.584;青藏高原保护区和大都市区面临广泛的供给不足风险;资源型城市ESDR下降幅度显著大于非资源型城市,高收入城市ESDR水平较低,城市群城市面临更严重的粮食供需失衡。
在作用机制方面,SSCI对SDG具有显著负向影响(路径系数=-0.265),其中43.40%通过ESDR间接传导,主要影响HQ和FP的供需平衡;SSCI对SDG8(经济增长)和SDG15的总效应系数分别为-0.166和-0.682,其中100%和54.11%的抑制效应通过间接路径传导。SFCI对SDG具有更强且更稳定的正向影响(路径系数=0.726),其中92.69%为直接效应,在经济和社会维度尤为突出,尤其是SDG9(产业、创新和基础设施)、SDG10、SDG11(可持续城市和社区)和SDG17;SFCI还通过影响FP、CS和SC的供需平衡对SDG13(气候行动)等产生间接正向效应。
城市异质性分析揭示:资源型城市对结构冲突更为敏感,其负面影响主要通过HQ供需链放大;高收入城市的结构冲突主要通过FP和SC供需链的间接路径发挥作用;低、中收入城市的SDG改善更依赖于SFCI通过FP供需平衡增强的间接发展效益;城市群城市的结构冲突主要通过CS供需路径传导,其SDG提升更依赖于功能协调的直接效益。
讨论部分,研究人员首先阐述了土地空间转型通过调节ESDR影响SDG的双重机制:结构冲突通过侵蚀生态空间、加剧ESDR失衡,使城市发展面临生态脆弱性上升和社会暴露度加大的双重风险;功能协调则通过提升土地利用效率、公共服务可及性和治理能力,将空间组织优势转化为多目标协同增益。其次,研究提出了支撑2030议程的两条优先路径:一是稳定生态供给基础,严格限制对高价值生态斑块、永久基本农田和关键廊道的新侵占;二是优化生产、生活、生态功能 alignment,促进紧凑高效的土地开发模式,并将ESDR纳入生态和国土空间监测框架。此外,研究强调需针对不同城市类型制定差异化策略:资源型城市应着力遏制结构扰动并推进大规模生态修复;高收入城市需加强需求侧管理;低、中等收入城市应以提升功能协调为主要切入点;城市群地区应强化区域尺度的国土空间一体化规划;非城市群城市应增强与城市群的功能互补合作。
研究结论指出:中国城市SDG总体水平显著提升,但SSCI持续加剧与SFCI稳步提升并存;SSCI与SDG绩效总体呈负相关,主要通过影响生态系统服务供需关系的间接效应传导;SFCI与SDG绩效总体呈正相关,其促进作用更直接地体现在经济社会目标的协调提升上。本研究的核心贡献在于将土地系统的"结构—功能"内部属性与生态系统服务供需机制相耦合,构建了能够解释SDG绩效空间差异的土地系统路径分析框架,为全国及城市类型尺度的差异化土地管理策略提供了跨尺度的操作性证据基础。