乡村三生功能耦合协调时空格...素分析——以河南省县域为例_陈鑫.pdf

第 卷 第期河南大学学报（自然科学版）年月 （）乡村三生功能耦合协调时空格局演化及影响因素分析 以河南省县域为例陈 鑫，时振钦，朱文博，霍锦庚，马 冉，薛 华，闫艳辉（河南大学 地理与环境学院区域发展与规划研究中心黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室，河南 开封 ）收稿日期：基金项目：河南省青年自然科学基金资助项目（）；年度河南大学研究生教育教学改革研究与实践项目资助（）作者简介：陈鑫（），女，河南濮阳人，硕士研究生研究方向：城乡发展与土地利用通信作者，：摘要：伴随城市扩张对乡村地域的不断渗透，乡村功能发生显著变化，提升乡村三生功能的耦合协调程度对村镇空间格局优化、乡村转型发展和乡村振兴战略实施具有重要意义以河南省为例，结合国土空间规划“三生空间”理论，定量测算 、年和 年河南省县域单元的乡村三生功能采用耦合协调度模型分析三生功能的相互作用和时空演化特征，并且引入地理探测器模型分析耦合协调的影响因素 结果表明：河南省乡村“三生”功能值增长态势显著，生产和生活功能高值区集聚在交通发达区域，生态功能高值区围绕西、北、南部山区分布；年乡村三生功能耦合协调度整体上升，经历个阶段，呈现“西北高东南低”的空间分布特征；乡村三生功能两两间耦合协调度差异性较大，乡村“生活生态”功能间协调作用滞后现象较为明显 影响河南省乡村三生功能耦合的驱动因子是变化的，经济要素持续主导，非农生产和生态资源影响力逐步提升关键词：三生功能；乡村振兴；耦合协调；地理探测器；河南省中图分类号：文献标志码：文章编号：（）：，（，）：，“，”，“，”，：“，”，；，DOI:10.15991/ki.411100.2023.02.003 河南大学学报（自然科学版），年，第 卷第期 “，”，“”；“，”，“”，：“，”；引言为实现 年全球可持续发展目标，我国亟须提高农业系统产能与乡村价值，提升贫困地区乡村功能及其发展内生动力在我国全面推进乡村振兴战略的背景下，区域城乡关系的转型与重塑成为乡村要素发展的关键内容 城镇化、工业化迅速推动城乡间人口、土地和资金等生产要素的流动性，致使乡村空间结构发生了巨大变化 乡村空间是乡村发展的根基，但乡村空间利用不合理现象极大地限制了乡村发展 乡村空间的重构治理可促进乡村适应当前其内部要素和外部调控的变化，实现乡村地域结构的内部优化 乡村地域生产、生活和生态空间的优化调整可为推进乡村振兴战略实施，加速中国乡村转型发展作出重要贡献中共十八大报告指出，“促进生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”为优化国土空间开发格局和推进生态文明建设的总体要求 中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划纲要 明确提出将乡村建设放在社会主义现代化建设的首要位置，严格保护乡村生产空间和乡村生态空间，优化布局乡村生活空间，建设美丽宜居乡村三生功能作为乡村空间的重要属性之一，其演化规律不仅可反映乡村土地利用变化的影响，而且能反映乡村多元利益主体的发展需求 因此，乡村三生空间功能间的相互作用是乡村发展分析的重要内容 现阶段三生空间相关研究，内容主要集中于功能效应和土地利用两方面 在三生功能效应方面，学者更多关注主体功能区划和空间规划关系，或聚焦于乡村多功能转型以及乡村地域多功能的构成 ，并通过对乡村地域多功能的时空演化特征分析，得到相关作用结果 在三生空间土地利用方面，多数学者从三生空间分类体系、空间格局优化 、乡村“三生”演化机理和推动分析 等方面展开研究 研究方法上，主要有地理信息系统空间分析法、基尼系数、统计和测量分析法 等以上研究对分析乡村三生功能耦合协调以及相互作用提供了大量理论基础，但目前对河南省乡村三生功能间相互作用及耦合协调的影响因素的实证分析较少河南省是全国农业大省和粮食转化加工大省，自乡村振兴战略提出以来，始终将三农工作作为重中之重 但河南省在发展过程中也出现了农业大而不强、产业发展薄弱等问题，尤其是农村日益加剧的人口老龄化、村庄“空心化”等问题，成为河南省乡村全面振兴的薄弱环节和突出短板黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略，也为处于黄河中游的河南省的乡村发展提出了新的要求 因此，研究河南省乡村三生功能的现状、变化规律、耦合协调程度及相互作用关系，对解决河南“三农”问题、实现乡村全面发展具有重要意义本文基于国土空间规划“三生空间”理论，以河南省县域为例，选用 、年和 年的土地利用等空间数据和统计年鉴数据，引入耦合协调度模型并构建指标评价体系，分析其乡村三生空间耦合协调度时空变化 使用地理探测器模型，得出耦合协调影响因素并提出相应发展对策，以期为河南省乡村发展以及乡村振兴战略的实施提供一定科学参考研究方法和数据来源研究区概况河南省位于我国中东部及黄河中下游地区，其西北部、西部及南部有太行山、伏牛山、桐柏山和大别山等沿省界呈半环形分布，中东部为黄淮海冲积平原，西南部为南阳盆地，地势西高东低（见图）至 年末，陈 鑫，等：乡村三生功能耦合协调时空格局演化及影响因素分析 以河南省县域为例 全省生产总值 亿元，常住人口为 万，耕地面积 万亩，城镇化率约为 注：中国地图审图号为（）号，底图无修改图河南省区位图 研究方法三生功能指标体系构建乡村功能是包含社会、经济和文化等方面的混合型体系本文借鉴乡村地域多功能以及国土空间“三生”功能理论等研究成果，从生产、生活和生态功能角度出发，解析乡村三生功能耦合协调关系，选取相应要素构建乡村三生功能指标体系（见表），使用极差标准化方法 对初始数据进行调整，使用熵值法和信息量权重法 综合计算各指标权重表乡村三生功能评价指标体系 乡村三生功能一级指标二级指标指标解释指标属性生产功能农业生产功能非农生产功能地形位指数高程和坡度组合的综合反映指标人均粮食产量粮食总产量乡村总人口（万人）+人均农林牧渔业总产值农林牧渔业总产值乡村总人口（万元人）+垦殖指数地区耕地面积地区土地总面积（）+人均工业产值区域工业总产值乡村总人口（万元人）+乡村非农就业比值乡村二、三产业从业人口乡村就业人口（）+生活功能生活保障功能社会福利功能公共财政支出公共财政总支出（万元）+乡村居民人均可支配收入乡村居民人均可支配收入（元）+人均 人均 （元）+乡村受义务教育比例中小学在校生占总人口比例（）+每万人拥有医院床位数医院总床位数乡村总人口（床位数万人）+路网密度公路密度区域面积（）+生态功能生态稳定功能乡村人均农药使用量农药使用量乡村总人口（万人）森林覆盖率森林面积区域面积（）+生态丰富度指数反映区域内生态丰富度指数（）+区域生态服务价值通过谢高地等提出的方法计算（百万）+地均生态价值服务总量生态服务价值总量区域土地面积（百万）+注：生态丰富度指数 具体计算式为：（林地面积 草地面积 水域湿地面积 耕地面积 建设用地面积 未利用地面积）区域土地面积 生态丰富度指数越高，表明该地生态系统功能越好 区域生态服务价值根据 提出的方法，结合谢高地 等提出的“单位面积生态服务价值当量”，与杨莉莉 提出的河南省土地利用类型单位面积生态服务价值进行对比，得出河南省土地利用类型单位面积生态服务价值当量表（见表）本文以单位面积小麦、稻谷的经济价值作为每当量河南省陆地生态服务价值，进而得出河南省各土地利用类型单位面积生态服务价值 河南大学学报（自然科学版），年，第 卷第期表单位面积生态系统服务价值当量 生态系统分类林地草地耕地水域湿地荒漠服务价值 （）生产功能：指乡村地域产生的满足当地生活需求的功能，本文将其细分为农业生产功能和非农生产功能 农业生产功能采用地形位指数、人均粮食产量、人均农林牧渔业总产值及垦殖指数进行表征，除地形位指数为负向指标外，其余指数均为正向指标 非农生产功能选择人均工业产值和乡村非农就业比值个指标进行表示，其均为正向指标（）生活功能：指乡村居民生活所配套的相应物质和精神供给 本文将其细分为生活保障功能和社会福利功能 将公共财政支出、乡村居民人均可支配收入和人均 作为生活保障功能的指标 将乡村居民每万人拥有医院床位数、乡村受义务教育比例以及路网密度作为社会福利功能的指标 以上指标均为正向指标（）生态功能：指具有维持当地生态稳定性作用的功能本文以人均农药使用量、森林覆盖率、生态丰富度指数、区域生态服务价值量以及地均生态价值服务总量表示生态功能，除人均农药使用量为负向指标外，其余均为正向指标耦合协调度模型耦合协调表示系统间发展过程中趋于协调的演化过程 引入耦合协调度模型，可表示乡村生产、生活和生态功能间的相互作用关系耦合协调度模型分为耦合度和耦合协调度耦合度表示各功能间耦合作用的强弱性，因无法显示各功能间的整体作用，所以本文采用耦合协调度反映三生功能间的协调作用参考相关学者研究基础，构建耦合度模型如下：.（）式中：为耦合度，范围为，；、分别为生产功能、生活功能和生态功能评价指数从而可进一步分析生产生活、生活生态和生产生态两两间耦合度，公式如下：，.（）本文以耦合协调度对乡村三生功能间相互作用进行表征，因此需构建耦合协调度模型，计算式如下：，.（）式中：为耦合协调度；、分别为生产、生活、生态功能评价值；、分别为三者的待定系数，对于乡村三生功能来说，生产、生活、生态功能同等重要，因此将待定系数设置为同理，根据公式（）得出生产生活生态两两间耦合协调度，公式如下：，.（）式中：参考相关学者实验结果，对乡村生产功能和乡村生活功能进行耦合协调度计算时，待定系数取；对乡村生活功能与乡村生态功能耦合协调度以及乡村生产功能和生态功能耦合协调度进行测算时，参考相关“三生”功能文献 和专家意见基础上，考虑河南当前发展现状，确定待定系数、，、根据研究经验和本文实际 ，将耦合协调度分为以下几个阶段：严重失调（）、轻微失调（）、濒临失调（）、勉强协调（）、中度协调（）和完美协调（）地理探测器地理探测器是由王劲峰等提出的用于探测空间分异性及揭示背后驱动力的一种统计方法，分为种类型：分异及因子探测、交互作用探测、风险区探测和生态探测 地理探测器刚开始主要应用于健康风险评估领域，后来广泛应用于地理要素格局演变以及地域空间分异方面 本文借鉴地理探测器模型，对影响乡村三生功能耦合协调度值（）进行比较，分析影响乡村三生功能耦合协调的因素，从而找出影响乡村发展的主导因素数据来源本文以河南省 个县域为研究单元分析乡村生产生活生态功能间的耦合协调关系 数据主要分陈 鑫，等：乡村三生功能耦合协调时空格局演化及影响因素分析 以河南省县域为例 为两部分：矢量数据和统计数据矢量数据来源于中科院提供的河南省各县域边界行政数据，以及土地利用数据（、年和 年），分辨率为 数据来源于地理空间数据云，分辨率为 社会及经济数据来源于 河南统计年鉴 中国农村统计年鉴 中国县域统计年鉴，部分来源于各县市统计年鉴以及 国民经济和社会发展统计公报结果分析乡村三生功能时空特征分析本文根据构建的乡村三生功能指标体系，对河南省各县市乡村三生功能进行综合评价，对 、年和 年乡村三生功能值进行计算，并根据固定数值分区间将数值按等级划分为较低值、低值、中等值、高值和较高值种类型，空间分布图图图 、和 年河南省乡村生产功能空间分布 ，图 、年和 年河南省乡村生活功能空间分布 ，图 、年和 年河南省乡村生态功能空间分布 ，河南大学学报（自然科学版），年，第 卷第期生产功能：河南省各县市乡村生产功能呈现出中北部功能值较高，西部功能值较低的现象 年各县市生产功能值大部分处于上升阶段，部分县市下降 下降最明显的为中牟县和义马市 其中义马市生产功能以矿产资源开发为主，生态文明战略实施后，煤炭资源开发强度降低，工业产值降低 中牟县随着郑开同城化快速推进，耕地面积减少，农业生产功能显著降低 年乡村生产功能较低值区集中在河南省西部该地区处于秦巴山区的伏牛山脉，耕地资源贫乏，农业人口多，农业生产功能相对落后生活功能：河南省各县市乡村生活功能表现为高值区变化较小，低值区整体提升 年，河南省各县市生活功能较高值区环绕于郑州中心城区，该区域交通、医疗、教育以及居民收入和财政支出等都位居河南省前列 年，乡村生活功能呈现出低值区整体