四川省耕地多功能时空演变及其对耕地数量变化的响应

《Sustainability》：Spatiotemporal Evolution of Cultivated Land Multifunctionality and Their Responses to Cultivated Land Quantity Change in Sichuan Province

　　

摘要：耕地资源稀缺与社会经济扩张使耕地利用模式趋于多样化。本研究以四川省183个县级行政单元为研究样本，构建耕地多功能三维（生产、生活、生态）评价框架。采用熵权法、多功能指数和敏感性模型，量化2013—2023年耕地功能的时空演变，并检测多功能性对耕地数量变化的响应强度。结果表明：（1）2013—2023年间，四川省耕地生产功能（PF）保持稳定，呈现连片东高西低的空间格局；生活功能（LF）呈中度增长，高值与低值散乱分布，但遵循相同的空间分异规律；生态功能（EF）略有下降，研究后期下降速率减缓，其高值区和次高值区聚集于川东盆地和川西南山地。（2）省级耕地面积先微增后减少，总量略有缩减，但整体空间布局保持稳定。（3）对比2013—2018年与2018—2023年，生产功能敏感性急剧下降，生活功能敏感性中度下降，生态功能敏感性上升。对耕地多功能时空演变及敏感响应的研究，对于缓解区域耕地保护与开发之间的矛盾，以及促进土地资源高效配置和多功能协同推进，具有重要的理论与实践意义。

**论文解读：四川省耕地多功能时空演变及其对耕地数量变化的响应**

**1. 研究背景与问题提出**

耕地是人类生存与发展的核心土地资源，其首要功能是生产与供给粮食及重要农产品，是国家粮食安全和居民基本生活需求的物质基础。除生产功能外，耕地还具有生态调节、景观供给、文化传承和空间储备等非生产功能。长期以来，中国耕地利用以生产导向为主，忽视了非生产价值。随着城镇化持续推进和可持续发展理念深化，人类对耕地功能的认识正从单一生产导向转向多元协调导向。尽管近年来中国耕地总量实现净增长，但人多地少的基本国情未改变，坚守“18亿亩耕地红线”的立场从未动摇。耕地作为乡村发展不可或缺的资源基础和空间载体，是实施乡村振兴战略的重要支撑，在保障国家粮食安全和维护社会稳定中具有不可替代的底线作用。现有耕地多功能研究虽已构建较完善的理论框架和评价方法，但仍存在不足：研究空间单元多集中于省、市宏观尺度，县级尺度的精细化研究不足；评价指标数量偏少、评价维度较单一；较少涉及耕地多功能对耕地面积变化的动态响应，对土地要素变化如何影响耕地生产、生活、生态功能缺乏系统的动态分析。因此，本研究以四川省183个县级行政单元为研究对象，构建耕地多功能评价指标体系，分析过去十年耕地多功能时空演变特征，并引入敏感性响应模型揭示耕地多功能对耕地数量变化的异质性响应机制，以期为四川省耕地保护、功能分区管理和合理配置提供参考。

**2. 研究方法与技术**

本研究主要采用以下关键技术方法：其一，构建包含生产功能（PF）、生活功能（LF）、生态功能（EF）3个一级指标和15个二级指标的耕地多功能评价指标体系，结合四川省区域特征、县级数据可得性和指标独立性进行筛选；其二，采用极值标准化法对2013、2018、2023年评价指标进行无量纲化处理，运用熵权法结合全局综合加权法确定指标权重，通过综合指数法计算耕地多功能综合指数；其三，以耕地面积变化率作为核心指标揭示县级尺度耕地面积动态变化格局；其四，借鉴刘彦随提出的敏感性分析模型并加以调整，计算耕地多功能对耕地数量变化的敏感性系数，并按不敏感、低敏感、中敏感、高敏感四级划分。数据来源包括统计年鉴数据和空间数据，空间数据采用空间分辨率为30m的CLCD土地覆盖数据集。

**3. 研究结果**

**3.1 耕地多功能时空演变特征**

基于多功能评价指数计算，采用自然断点法分级。2013—2023年，生产功能总体保持稳定，空间上呈现明显的东西梯度分异，低值区90%以上位于胡焕庸线四川段以西，高值区集中于川东盆地核心区域，“东高西低”的格局未改变。生活功能总体上升，高值区和次高值区比例分别上升7.1%和3.3%，空间分布散乱无序，呈“多点集聚、整体分散”的复杂格局，但宏观上西部山区仍维持低值，大致遵循“东高西低”分异规律。生态功能略有下降，高值、次高值区比例在2013—2018年增加3.8%，2018—2023年变化较小，高值和次高值区集中于川东盆地和川西南山地，空间集聚程度介于生产功能与生活功能之间。

**3.2 耕地数量时空演变特征**

利用三期CLCD数据分析，四川省耕地总面积呈现“先微增、后缩减、总量小幅减少”的演化趋势，十年累计减少3.39×10⁴公顷，降幅为2.88‰。2013—2018年，受耕地保护、农业结构调整和坡地开垦等因素驱动，耕地面积累计增加2.88×10⁴公顷，增长率为2.44‰。2018—2023年，伴随城镇建设和生态保护工程推进，耕地累计减少6.27×10⁴公顷，降幅为5.32‰。县级尺度上，2013—2018年显著减少区42个、轻度减少区73个、轻度增加区27个、显著增加区41个；2018—2023年，显著减少区仅4个，均位于成都市中心城区，轻度增加区26个，轻度减少区153个，占83.61%，成为该时期耕地变化的主导类型。

**3.3 耕地多功能对耕地数量变化的敏感性分析**

2013—2023年，生产功能敏感性显著下降，敏感区数量从147个降至64个，省域占比从80.3%降至35%；低敏感区降幅最大，减少62.3%，高敏感区从1个增至29个，集中分布于甘孜州西北边境及川东北、川南部分县。生活功能敏感性中度下降，敏感区从74个减至43个，低敏感区从63个锐减至6个，高敏感区从6个增至34个，占全部敏感区的79.1%，在甘孜与阿坝交界处连片分布。生态功能敏感性中度上升，敏感区从52个增至75个，省域占比上升12.6%，高敏感区从2个增至36个，在甘孜西部高度集聚；不敏感区从131个降至108个。

**4. 讨论与结论**

**讨论**：耕地多功能对耕地面积变化呈现差异化敏感性。生产功能和生态功能敏感性下降，生态功能敏感性上升。敏感区数量排序由2013—2018年的生产功能>生活功能>生态功能，转变为2018—2023年的生态功能>生产功能>生活功能。高敏感区耕地面积变化率均低于1.4%，多数低于0.25%，表明耕地数量保护对促进耕地多功能复合发展至关重要。胡焕庸线东西两侧的地理本底差异构成生产功能空间异质性的底层逻辑。2013—2018年，成都平原周边城镇化加速导致耕地转为建设用地，生产功能下降，呈现中度敏感；2018—2023年，甘孜州部分县耕地微减，但农业经济贡献指数和种植业产值占比明显下降，导致生产功能敏感性急剧上升，但高敏感值可能被模型数学特征放大，不应直接推断为极强敏感性。生活功能方面，2013—2018年北部、东北部、西南部耕地增加，而城镇化使乡村人口减少，人均耕地面积上升，生活功能改善；2018年后，农业机械化带来的劳动替代效应削弱了耕地的就业保障功能，在川西高原农牧交错带尤为突出。生态功能方面，2013—2018年耕地利用结构调整和人口增长加大了单位耕地生态压力，生态功能减弱且敏感性低；2018年后耕地面积持续缩减，川西高原作为生态脆弱屏障区，耕地缩减易引发水土流失和草地退化等连锁生态问题，使生态功能高度敏感。

**结论**：（1）2013—2023年，生产功能总体稳定，生活功能中度上升，生态功能略有下降；空间上，生产功能呈明显“东高西低”梯度分异，胡焕庸线四川段以西分布连片低值集聚区，川东盆地集中连片高值集聚区；生活功能空间分布不规则、无明显梯度规律，形成“多点集聚、全域分散”的复杂格局；生态功能高值区和次高值区集聚程度中等，空间集聚弱于生产功能而强于生活功能。三大功能在不同时期、不同区域有所变化，但整体空间分异格局保持“东高西低”的稳定态势，印证了自然地理条件是耕地多功能利用的现实基础。（2）2013—2023年，四川省耕地总面积呈“先微增、后减少、总量小幅缩减”的平稳趋势，基本空间格局未变，两个时期波动幅度均有限。（3）对比2013—2018年与2018—2023年，生产功能和生活功能敏感性下降，生态功能敏感性上升；生产功能敏感区由全省范围缩减至甘孜州西北边缘县及川东北、川东南部分县区；生活功能敏感区由低敏感区为主转变为不敏感区为主，与农业现代化和耕地集约利用密切相关；生态功能敏感区由低敏感区为主转变为高敏感区为主，高敏感区扩大至全省，与耕地利用和种植结构调整以及常住人口变化有关。