喀斯特山区乡村转型与土地利用转型的耦合协调机制研究——以贵州省为例

《Frontiers in Environmental Science》：A study on the coupling of Rural-Land Use transformation and development in the karst mountains of southwest China: the case of Guizhou province

　　

摘要 揭示生态脆弱地区乡村转型与土地利用转型之间的耦合协调机制，对于解决生态保护与乡村发展之间的悖论、促进喀斯特山区可持续发展具有理论与实践意义。本研究基于社会-生态系统理论（Social-Ecological Systems theory, SES），构建了乡村-土地利用转型耦合的分析框架。以贵州省88个县域单元为研究区，采用综合指数法、耦合协调度模型（Coupling Coordination Degree Model, CCDM）和地理探测器（Geodetector），系统分析了2006—2024年两个转型系统的时空演变、耦合模式及驱动机制。结果表明：（1）耦合协调由土地主导的时序错位转向乡村驱动的双高协同，政策干预表现出显著的滞后释放效应；（2）空间极化呈先加剧后收敛的倒U型轨迹，边缘县域实现追赶式耦合；（3）驱动机制以人文因素主导、自然因素隐性协同、因子交互非线性增强为特征。本研究为喀斯特山区及其他生态脆弱地区制定差异化的乡村-土地利用协同治理政策提供了实证依据与决策支持。

论文解读：喀斯特山区乡村转型与土地利用转型的耦合协调机制研究——以贵州省为例

一、研究背景与问题提出

在全球乡村衰退与土地利用冲突日益普遍的背景下，生态脆弱区域面临尤为严峻的系统性挑战。中国西南喀斯特地区作为世界三大连片喀斯特区域之一，其地质、生态与社会系统呈现出独特的脆弱性耦合特征。喀斯特土层浅薄、地表-地下二元水文结构强烈，土地生产力阈值远低于其他区域，生态系统服务供给存在先天不足。与此同时，该区域肩负巩固拓展脱贫攻坚成果与全面推进乡村振兴的双重任务，乡村系统正经历人口空心化、生计多元化、居住空间重构等深刻转型。在此过程中，土地利用系统被迫适应性响应，耕地边际化、生态用地被动恢复与建设用地低效扩张相互交织，形成了典型的转型悖论：生态保护政策驱动的植被恢复可能加剧隐性农村贫困，而乡村振兴驱动的建设需求可能突破生态脆弱区的空间承载力阈值。

贵州省作为典型案例区域，面临三重典型困境：一是作为中国石漠化最严重区域之一，土地生态基础脆弱性与人类活动强度矛盾尖锐；二是作为国家乡村振兴重点支持省份，需在乡村发展需求与生态保护红线之间寻求复杂权衡；三是作为国家大数据综合试验区，数字技术为解决人地冲突提供新工具的同时，也暴露了传统治理模式与智慧决策需求之间的差距。已有研究在乡村转型和土地利用转型领域分别积累了丰富成果，但在耦合机制研究方面仍存在四方面不足：研究尺度以微观案例为主，缺乏县域尺度跨区域比较；制度框架不完善，多停留在统计相关性验证阶段；空间异质性内化不足，将喀斯特区域视为均质背景；政策干预效应与内生演化动力难以有效剥离。

二、研究设计与核心结论

本研究基于社会-生态系统理论，构建了乡村-土地利用转型耦合的分析框架，将系统分解为两个核心子系统、深层交互界面、外部调节机制和两类演化反馈回路。乡村转型子系统由人口老龄化、去农业化、生计策略转变等内生动力与城镇化集聚效应、乡村振兴和生态保护等宏观政策干预、市场需求变化等外生动力共同驱动，通过乡村转型指数（Rural Transformation Index, RTI）从人口结构、经济发展、社会进步、空间形态四个维度量化。土地利用转型子系统响应乡村转型产生的空间需求，通过土地利用转型指数（Land-Use Transformation Index, LUTI）从结构变化、利用效率、功能属性、生态效应四个维度表征，持续提供生产支撑、生态调节、生活承载三类关键功能。

研究以贵州省9个地级行政区划下88个县域为研究单元，选取2006年、2015年、2024年三个关键时间节点，采用综合指数法、耦合协调度模型和地理探测器，系统分析了两个转型系统的时空演变、耦合模式及驱动机制。主要结论包括：耦合协调由土地主导的时序错位转向乡村驱动的双高协同，政策干预表现出显著的滞后释放效应；空间极化呈先加剧后收敛的倒U型轨迹，边缘县域实现追赶式耦合；驱动机制以人文因素主导、自然因素隐性协同、因子交互非线性增强为特征。

三、关键技术方法

研究人员采用以下主要技术方法：一是综合指数法，通过CRITIC客观赋权法与层次分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP）确定指标权重，采用组合赋权法获得最终综合权重，运用线性加权求和法计算乡村转型指数（RTI）和土地利用转型指数（LUTI）；二是耦合协调度模型（CCDM），通过耦合度C、综合发展指数T和耦合协调度D三个指标量化两系统间的协同强度，将耦合协调划分为失调、勉强协调、初级协调、中级协调和协调发展五个等级；三是地理探测器模型，基于空间分层异质性原理，通过q值度量驱动因子对耦合协调度空间分异的解释力，并进行因子交互探测。数据来源包括中国30米年度土地覆盖数据集、NASA Earthdata数字高程模型数据、1公里分辨率月均降水和植被指数栅格数据，以及贵州省统计年鉴和各县统计公报等社会经济数据。

四、研究结果

4.1 乡村转型的时空演变

2006—2024年贵州省县域乡村转型得分总体提升，增长速率呈阶段性差异：2006—2015年年均增长0.0056，增速相对平缓；2015—2024年年均增长0.0144，增速显著加快，表明精准扶贫战略和乡村振兴政策有效激发了乡村内生发展动力。空间分布呈显著不均衡格局，高值区由早期的点状分布演化为轴线拓展，逐步形成以贵阳-遵义-六盘水为核心的生长极，呈现整体提升、局部加速、空间集聚、后发追赶的演化特征。

4.2 土地利用转型的时空演变

2006—2024年贵州省土地利用转型指数呈持续渐进增长并近期加速的总体态势，2006—2015年年均增长0.0219，2015—2024年年均增长0.0344。空间分布上，高值区重心由黔北向黔西北再向黔西南转移，2024年形成毕节-六盘水-遵义连续高值带。黔东南、黔南、铜仁大部分县域长期处于II-III级水平，呈现低水平锁定效应；高值轴由分散点状演化为连续带状，形成西高东低、极化持续的空间格局。

4.3 耦合协调的时空演变

时序演变呈整体改善、阶段递进、量质同升特征，层级结构由失调和勉强协调主导转向初级和中级协调主导。2006—2015年为稳步积累期，土地利用转型持续领先于乡村转型，呈现土地先行、乡村滞后的时序错位；2015—2024年为快速提升期，乡村转型实现跨越式追赶，进入乡村驱动阶段，六盘水"三变"改革等制度创新有效促进了两系统双高协同。空间格局由单核点状分布演化为轴带拓展再到多核集聚，极化先加剧后收敛，边缘地区逐步追赶。2024年8个县域实现高度协调，84.1%的县域达到初级协调及以上，仅平坝区、普定县、从江县仍处失调状态。

4.4 耦合协调的驱动机制

因子探测结果显示，城镇化率（X5）和环境治理强度（X1）为主导因子，q值分别为0.3835和0.3638；产业结构升级（X3）具有一定解释力（q=0.1686）；人均耕地（X2）和耕地平均坡度（X4）未通过显著性检验，独立解释力有限。交互探测显示，环境治理强度与城镇化率的交互q值最高（0.5773），呈双因子增强；自然因子与城镇化的交互显著增强，表明自然背景约束在人类活动强度变化背景下才充分显现。

五、结论与讨论

本研究揭示了喀斯特山区乡村-土地利用转型耦合协调的演化规律：耦合协调由土地主导的时序错位转向乡村驱动的双高协同，政策干预具有滞后释放效应；空间极化呈倒U型轨迹，边缘县域实现追赶式耦合；驱动机制以人文因素主导、自然因素隐性协同、因子交互非线性增强为特征。研究为喀斯特山区及其他生态脆弱地区制定差异化的乡村-土地利用协同治理政策提供了实证依据与决策支持，对理解生态脆弱区人地系统复杂耦合机制具有重要理论价值。