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农业资源与环境学报
JournalofAgriculturalResourcesandEnvironment
ISSN2095-6819,CN12-1437/S
《农业资源与环境学报》网络首发论文
题目:基于“三生”功能协调的山地丘陵区土地综合整治分区——以重庆市江津区
为例
作者:董婷,杨朝现,杨璇,信桂新,魏朝富
DOI:.
收稿日期:2022-05-27
网络首发日期:2022-08-12
引用格式:董婷,杨朝现,杨璇,信桂新,“三生”功能协调的山地丘陵
区土地综合整治分区——以重庆市江津区为例[J/OL].农业资源与环境学报.
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췸싧쫗랢쪱볤ꎺ2022-08-1211:11:02
췸싧쫗랢뗘횷ꎺ.
基于“三生”功能协调的山地丘陵区土地
综合整治分区——以重庆市江津区为例
董婷1,杨朝现1,杨璇2,信桂新3,魏朝富1*
(,重庆400715;,成都610045;
学院武陵山片区绿色发展协同创新中心,重庆408100)
摘要:为科学划分山地丘陵区土地综合整治类型区,实现分区域、差别化推进土地综合整治,以重庆市
江津区为研究区,构建“生产-生活-生态”(三生)功能评价指标体系,采用“三生”功能综合指数测算
与“三生”功能耦合协调度模型相结合的方法,开展土地综合整治分区,探究研究区土地综合整治差别化
策略。结果表明:研究区“三生”功能综合指数空间差异性特征显著,总体呈“北高南低”带状分布的趋
势,“高-高”型、“低-低”型、“随机”%、%、%。“三生”功能耦
,表明研究区土地利用呈现总体协调状态,%,
%。基于研究区“三生”功能综合指数及其耦合协调测度结果,将研究区土地综合整治
类型划分为重点整治、选择整治、保护整治、不宜整治4种类型,%、
%、%、%。在此基础上,结合地形差异化特征设计土地综合整治策略。“三生”功
能综合指数与耦合协调度相结合的方法能够有效指导土地综合整治分区,以地形条件为出发点制定差别化
整治策略能够明确山地丘陵区土地整治目标与方向。
关键词:土地综合整治分区;山地丘陵区;“三生”功能;地形;江津区
中图分类号:
doi:.
Landcomprehensiveconsolidationzoninginmountainousandhillyregionsbasedon
“production-living-ecological”functioncoordination:AcasestudyofJiangjinDistrictof
ChongqingCity
DONGTing1,YANGChaoxian1,YANGXuan2,XINGuixin3,WEIChaofu1*
(,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China;
ArableSoilQualityandFertilizerofSichuanProvince,Chengdu610045,China;
CollaborativeInnovationforGreenDevelopmentintheWulingshanRegion,YangtzeNormalUniversity,
Chongqing408100,China)
Abstract:Thisstudyadoptedascientificmethodtoperformlandcomprehensiveconsolidationzoningbasedon
theparticularityofmountainousandhillyregionsandpromotelandcomprehensiveconsolidationvia
,theJiangjindistrictofChongqingcitywasusedastheresearcharea,andthebuilt
indexsystemofthecomprehensiveevaluationof“production-living-ecological”
comprehensiveevaluationof“production-living-ecological”functionalindexandthemodelofcoupling
,the
differentiatedlandcomprehensiveconsolidationstrategies,combinedwithterrainconditions,werepresented
收稿日期:2022-05-27
作者简介:董婷(1998—),女,四川广元人,硕士研究生,主要研究方向为土地利用规划。
E-mail:******@
*通信作者:魏朝富E-mail:******@
基金项目:国家自然科学基金(42171257)
Projectsupported:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(42171257):.
indexof“production-living-ecological”functionwereobvious,presentingazonaldistributionthatis‘highinthe
northbutlowinthesouth’.The‘high–high’,‘low–low’,and‘random’%,
%,%,“production-living-
ecological”,
%.%.Thelandinthestudyareawasdividedintofourtypes,
whichincludedlandofkey-consolidationtype,select-consolidationtype,protected-consolidationtype,and
unsuitable-consolidationtype,%,%,%,%,
comprehensiveconsolidationstrategiesbasedontopographicdifferentiationfeaturesandaccordingtothezoning
“production-living-ecological”function
coordinationwithcouplingcoordinationdegree,anditcanbeusedtoguidelandcomprehensiveconsolidation
,thedifferentiatedlandcomprehensiveconsolidationstrategiescanclarifytheobjectivesand
directionoflandcomprehensiveconsolidationformountainousandhillyregions.
Keywords:landcomprehensiveconsolidationzoning;mountainousandhillyregions;“production-living-
ecological”function;terrain;JiangjinDistrict
土地综合整治分区是高效开展土地整治工作的基础[1],对明确土地整治方向、编制国
土空间规划具有重要意义[2]。《全国国土规划纲要(2016—2030)》明确提出优化土地综
合整治格局,分区域加快推进土地综合整治,从政策层面进一步明确科学合理划定土地综
合整治区的必要性。从现实情况看,随着新型城镇化和现代农业化进程的加快推进,建设
用地空间的不断扩张对农用地(特别是耕地)空间和生态用地空间造成了持续不断的挤压,
导致了生产、生活、生态用地功能空间的结构性矛盾不断加剧。因此,在充分理清“三生”
功能内在关系的阐释下[3],通过科学合理划定土地综合整治区并因地制宜施以分区整治策
略,已成为土地整治驱动国土空间“三生”功能协调的关键研究课题。
目前关于土地综合整治分区的研究,主要从生态视角[4]、功能视角[5]出发,运用灰色
星座聚类法[6]、自组织的神经网络[7]等方法,以省、市等行政尺度以及流域、丘陵山区等
具有典型地理特征的区域为研究尺度[8-9],在此基础上划定整治工程类型区[10]、整治潜力区
[11];随着土地整治分区研究的不断深入,其目标已升华至通过“山水林田湖”的综合整治实
现“三生”空间的持续发展。土地“三生”功能逐渐成为学者们研究的热点,其主要通过构
建评价指标体系[12],采用比较优势指数(NRCA)[13]、力学均衡模型[14]等方法,对“三生”
功能进行识别[15]、评价与分类[16-17],分析其在不同尺度[18-19]上的格局特征[20]、协同交互关
系[21-22]等;“三生”功能的明晰对于土地综合整治分区具有重要的意义,因此部分学者以
“三生”功能综合指数为研究视角,运用聚类分析、指标评价等方法,根据功能指数的大
小划分不同层级的土地综合整治区,探讨土地综合整治目标与方向。
然而现有研究在土地综合整治分区的方法选择和问题导向上还有待完善。一方面,基
于“三生”视角的土地综合整治分区大多采用聚类分析的方法,按照功能指数的高低进行
分区[9],主要反映区域生产、生活、生态功能水平的高低,对“三生”功能不协调的主要
矛盾重视不够,难以发挥土地整治驱动“三生”功能协调作用。另一方面,现有土地整治分
区大多以耕地潜力评价为出发点,开展以问题导向为基础的单目标整治工作[23],对影响区
域实际的关键性或主导性因素重视不够,致使分区结果与区域经济发展以及国土功能分区
导向匹配度有待提高。特别是西南山地丘陵区,其具有较强的地貌分异性和多样性,地形
是制约土地空间分布与资源利用的主要因素[24],应将其作为区域土地综合整治策略的重要:.
研究视角。
基于此,本研究基于地形这一影响山地丘陵区土地整治的关键因素,选择西南山地丘
陵区的重庆市江津区作为研究案例,在测度“三生”功能综合水平及耦合协调性实施土地
综合整治区的基础上,从区域关键因素地形视角提出差别化整治策略,有利于在一定程度
上缓解生产、生活、生态用地之间的冲突矛盾,提升分区整治策略实用性,为成渝地区双
城经济圈国土空间规划提供有力支撑。
1材料与方法
江津区(北纬28°28′~29°28′、东经105°49′~106°38′)位于重庆市西南部,海拔在
138~1674m之间,地处长江要津、三峡库区之尾,处于川东褶皱和川黔南北构造带的过渡
地带,地势南高北低,北部和中部以低山、丘陵为主,南部以山地为主,%,
%(图1)。从自然条件看,属于北半球中亚热带季风气候区,具有气候温和、
无霜期长的特征,土地利用立体气候特征明显,同时作为重庆市的林业大县,是渝西南的
重要森林涵养区,生物多样性丰富。从社会经济状况看,江津区是重庆市重要的粮食产地、
能源基地,是长江之滨的综合交通枢纽,更是成渝双城经济区发展建设节点,粮食油、柑
橘、蔬菜等农经资源充足,,。从土地利用
看,江津区2020年耕地、%、%,区内常住
。综上所述,虽然区内生产效益较高、生态系统稳健,但土地资源受到自
身条件的限制以及社会经济活动的影响,致使地块破碎、人居环境发展受限、产业布局分
散,因此需要在协调“三生”功能关系的基础上科学合理的划定土地综合整治区以实现土
地资源精细化管理。
图1研究区位置示意图
Figure1Schematicdiagramoflocationofstudyarea
本文数据主要包括矢量数据、栅格数据、社会经济数据;(1)矢量数据包括:重庆市
与江津区行政区划矢量数据、2020年江津区土地利用现状变更数据;(2)栅格数据包括
数字高程数据、植被净初级生产力数据、土壤类型数据;(3)社会经济数据包括2020年
重庆市与江津区社会经济统计年鉴(表1)。:.
表1数据来源及说明
Table1Sourcesandprovenanceofdata
数据类型数据内容数据年份数据来源空间分辨
TypeofdataContentofdataYearofdataSourcesofdataSpatialresolution
矢量数据行政区划数据2020江津区规划与自然资源局
土地利用数据2020江津区规划与自然资源局
自然保护区边界2020江津区生态环境局
栅格数据数字高程数据2020地理空间数据云30m×30m
植被净初级生产力2015—2020美国国家航空航天局(NASA)1km×1km
(NPP)
土壤类型数据2020中国科学院资源环境数据云平台1km×1km
湿地数据2020地理空间数据云30m×30m
社会经济数据社会经济统计年鉴2020江津区统计局区级
(1)、林地、河流等图层。
(2)从数字高程数据中提取坡度与海拔图层,根据海拔高度将研究区地形划分为丘陵
(海拔在500m以下)和山地(海拔在500m以上)其次根据相对高差将丘陵地形进一步
划分为浅丘平坝(0~50m)、中丘(50-100m)、高丘(100~200m)。
(3)从植被净生产力中提取NPP数据、土壤类型数据中提取并计算土壤侵蚀性因子。
(4)从统计年鉴中提取人口、工业产值、农业产值等数据。
(5)将以上数据汇总形成土地综合整治分区基础数据库。
“三生”功能与土地综合整治分区的逻辑框架
“三生”功能是以空间环境与空间要素相互作用的产物[25],将区域土地、人口、环境
等各要素以特定的方式,满足人们对生产、生活、生态功能的多样化需求[26]。土地综合整
治分区是通过山、水、林、田等的综合整治措施的落地促进生产条件、生活水平、生态环
境的改善。“三生”功能与土地综合整治分区二者之间联系紧密,是目标指引与效果实现
的关系(图2)。
生产功能是指从土地上直接或者间接获取产品的能力,耕地是生产功能发挥的重要载
体,也是农地整理的主要对象[27]。生活功能是指能够满足居民基ᴨ饃堫伣歍〿넂젚쬫伀
活保障与空间承载的能力[28],生活功能的基本空间载体是农村居民点,建设用地的整理是
提高居民生活品质以及改善人居环境的重要途径。生态功能是指维持生态系统服务稳定[29],
发挥山水林田的生态功能是生态保护与修复的目标。“三生”功能相互之间是处于协调发展
的状态,其中一项功能的恶性发展将会影响到其他功能的发展同时也会对“三生”功能的整
体效益带来影响[14],因此只有在保证“三生”功能综合水平不降低的基础上保证其协调发
展才能促进土地利用效益的最大化[28]。
基于此可以看出,“三生”功能的协调发展对于土地综合整治有着重要的指导作用,
可为土地综合整治分区的合理构建提供有效的方向。土地综合整治分区是农地整理、生态
保护与修复、建设用地整理等具体工程措施能够落地的基础,对生产功能、生活功能、生
态功能的优化具有重要的调控作用[30]。综上,将“三生”功能的综合指数与耦合协调度进
行组合划分土地综合整治区,对于土地综合整治工作的开展具有重要的意义。:.
图2“三生”功能与土地综合整治分区逻辑框架图
Figure2Logicalframeworkdiagramof“production-living-ecological”comprehensivefunction
andcomprehensiveconsolidationzoning
“三生”功能综合指数评价
(1)指标体系构建
目前,学术界关于“三生”功能评价指标体系的构建没有统一的标准[3],大多研究根
据研究具体内容以及数据的可获得性构建指标体系;因此本研究在借鉴基于“三生”功能
视角实施土地综合整治分区相关研究成果的基础上[9],考虑指标选取的综合性、层次性、
可操作性等原则[6],并结合山地丘陵区本身复杂的地形条件,从生产、生活、生态等3个
功能出发,构建“三生”功能指数评价指标体系(表2)。
生产功能选取坡度、土地垦殖率、地均农业产值、地均工业产值等4个指标,其能够
直接或间接反映生产功能的强弱。坡度的大小决定了山地丘陵区土地整治的难易程度,即
坡度越大,整治工作越难开展,直接影响了土地的生产能力。土地垦殖率能够反映耕地资
源的开发利用程度,耕地资源开发利用率越大、土地垦殖率越高,整治难度越低、获得的
产出效益也就越大。地均农业产值和地均工业产值能够间接的反映土地的集约利用程度,
土地获取农业产品、工业产品价值的能力也是对土地整治效果的间接反映。
生活功能选取路网密度、城镇中心可达性、人口密度、农村居民点连片性等4个指标,
其能够反映生活功能的生活保障能力与空间承载能力得到强弱。路网密度直接反映道路的
便捷程度,一个地区的道路便捷程度与生活水平高低密切相关[31],同时其也能间接反映整
治工作的难易程度。城镇中心可达性能够间接反映土地利用的主要发展趋势[6],即越靠近
城镇中心、农用地越趋近于非农化,土地整治工作的重点应以缓解土地利用冲突为主进而
提高居民的生活品质。农村居民点连片度反映农村居民点的聚集程度,其也能反映土地整
治工作的难易程度。人口密度在一定程度上指引着土地未来的整治方向,也能间接反映土
地利用集约节约程度。
生态功能选取林地比重、湿地比重、自然保护区比例、水土保持率等4个指标,其能
够反映水源涵养能力与水土保持能力的强弱。林地比重能够反映生态保护功能承接度的大
小,林地比重越大,越有助于土地整治开展生态林网工程[32]。湿地比重能够直接反映生态
系统的稳定性,湿地比重的大小能够影响土地整治工程保护规划的难易程度。自然保护区
比例在保持生态系统平衡上发挥着重要的作用,自然保护区比例越大的区域,土地整治的
重点应以保护为主。水土保持率反映水土保持率的高低,水土保持率越高,对土地整治建
设开发的约束性越小,土地整治工作的难度相对较小。
:.
表2“三生”功能综合指数评价指标体系
Table2Indexsystemofcomprehensiveevaluationof“production-living-ecological”functionalindex
准则层权重指标层权重指标说明或计算方法指标影响
StandardlevelWeightIndicatorlevelWeightIndicatorsshoworcomputingmethodIndicatorsinfluence
×(1-土壤侵蚀正向
性因子)×(1-坡度因子)
(2)指标标准化处理
本研究根据“三生”功能各指标的正向与负向贡献度,采用极值法来对数据进行标准
化处理,以消除指标间量纲差异的影响。公式为:
𝑌−𝑌min
=𝑌−𝑌正向指标(1)
maxmin
𝑌max−𝑌
=𝑌−𝑌负向指标(2)
maxmin
式中:为指标的标准化值;为指标的原始分值;min为指标的最小值;max为指标的
最大值;为功能数量;为指标个数。
(3)指标权重确立
为了提高各指标权重的精确度以及避免其权重确立的主观性,因此本研究运用均方差
决策法[25]来确定指标的权重。公式为:
1
=∑=1(3)
1∑2
𝜕=√=1(−)(4)
=𝜕/∑𝜕(5)
=1
式中:为均值;为指标标准化后的值;𝜕为均方差值;为指标权重;为功能种类;
为指标个数;为指标类别,为指标个数。
(4)“三生”功能综合指数测算
“三生”功能综合指数能够直观的反映表示研究区生产、生活、生态等3个功能综合水
平的高低[9],采用多因素综合评价法[33]计算生产功能指数、生活功能指数、生态功能指数、
“三生”功能综合指数。公式为:
=∑(×)(6)
=1
=∑4(×)(7)
=1
公式中:为“三生”功能综合指数;为生产、生活、生态功能指数;为指标标准化
值;为各项指标的权重;为三类功能的综合权重;为指标数量;为指标类别;为
指标个数。
(5)局部空间自相关分析
局部空间自相关能够揭示地块与周围地块相互之间的关联性与异质性,其可以分析:.
“三生”功能综合指数的局部聚集程度与离散程度[34];本研究“三生”功能综合指数可分
HH(高-高型)、HL(高-低型)、LH(低-高型)、LL(低-低型)、NN(随机型)。公
式为:
(−̅)∑𝑛𝑛=1,≠(−̅)2
=∑𝑛(−̅)2(8)
=1
−𝐸()
=√𝑉𝑎𝑟()(9)
式中:为局部莫兰指数;为地块与地块的空间交互权重;、是地块与地块单元
属性值;̅地块单元平均值;为地块单元个数;为标准化统计量的阈值;()为变量的
理论期望值;𝑟()为变量的理论方差。
“三生”功能耦合协调度评价
本文采用耦合协调度模型测算“三生”功能协调度指数,耦合协调度模型能够表征系统
之间耦合程度的大小[21],其运用能够表示“三生”功能之间的实际协调情况,分析其相互
之间的协调水平;进而促使“三生”功能从无序状态趋于有序状态,彼此之间协调发展[14],
其在一定程度上间接影响着土地综合整治分区的结果。公式为:
1
3
𝑝×𝑙×𝑒
𝑆={(𝐻+𝐻+𝐻3}(10)
(𝑝𝑙𝑒))
3
=𝑝++𝛿𝑒(11)
=√𝑆×(12)
式中:为“三生”功能耦合度,其取值范围在0~1,越接近1,表明各功能之间的耦合度
越大,越接近0,表明各功能之间的耦合度越小;𝑆为“三生”功能协调度;为“三生”
功能耦合协调度;𝑝、、𝑒分别为生产、生活、生态权重;、、𝛿分别“三生”功能
贡献率的待定系数,生产、生活、生态功能对土地综合整治分区的贡献同等重要,因此
==𝛿=1/3。
“三生”功能综合指数与耦合协调度指数相结合的土地综合整治分区
“三生”功能综合指数直观的反映研究区生产、生活、生态功能综合水平的高低,采
用空间自相关的方法分析生产、生活、生态、“三生”功能综合指数在区域的聚集程度与离
散程度。在“三生”功能综合指数等级分布中,由于LH、HL型是呈现异常分布的区域,其
会受到周围区域的影响而演化成HH、LL型[35],因此将LH型划分为高值区,HL型划分为
低值区。HH型是高值聚集的区域,LL型是低值聚集的区域,NN型则是呈现随机分布的
区域,因