作者简介
刘晶，助理研究员，研究方向为耕地保护与粮食安全，国土空间优化。
联系方式：JingLiu@nju.edu.cn
2023年7月，团队在《Applied Geography》上发表论文《Assessing trade-offs and synergies among multiple land use functional efficiencies: Integrating ideal reference and key indicators for sustainable landscape management》。成果依托国家自然科学基金项目、教育部人文社科基金和江苏省自然科学基金项目，尝试基于理想参考系与关键指标、面向不同景观类型，从效率视角解析不同尺度下土地利用功能之间的权衡与协同作用，以期为促进可持续景观管理与土地资源利用提供有益信息。
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研究背景
人类活动与土地系统之间存在复杂的交互作用与互馈影响，尤其体现在人类主观意识支配的土地利用行为塑造了陆地生态系统多样化的土地利用景观，反过来，这些多样化的土地景观也成为人类满足其多样化功能服务需求的物质基础。因此，维持或强化上述互馈机制的良性运营需要明确土地景观多功能格局、实际功能效益及彼此之间的交互机制以探寻景观功能与人类需求之间的平衡，但这通常面临人类功能需求增长且多元、空间冲突导致低效益以及多目标土地管理权衡等挑战和困境。在此背景下，基于效率视角的土地利用功能权衡与协同分析可为破解上述资源利用困境、促进可持续景观与功能管理提供潜在解决方案。为此，研究尝试提出“土地利用功能效率”概念，并从快速、直观、可行、益于公众感知等角度构建了基于理想参考系与关键指标、面向不同景观类型的土地利用功能效率评估框架；继而，以快速城镇化地区（江苏省）为例，多尺度揭示2000~2020年江苏省土地利用功能效率之间的时空演变特征及彼此之间的权衡/协同作用，以期为促进可持续景观管理与土地资源利用提供有益参考。
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研究方法
基于理想参照系与关键指标的土地利用功能效率权衡/协同评估
将“效率”理念融入土地利用功能，提出“土地利用功能效率”概念，并将其理解为“人类利用现在自然资源和科学技术，从不同景观类型或系统中获取的土地利用功能绩效实现促进景观系统良性/可持续运行的功能理想的程度”。在此基础上，立足人类生存发展的多样化需求及不同土地景观在利用目标、主导功能等方面存在的显著差异，提出涵盖粮食功能效率、经济功能效率、生态功能效率等在内的土地利用功能效率分类框架，探讨了不同功能效率量化中理想参照系的确定方法及其关键指标选取。继而，采用均方根偏差（RMSE）、综合效益（OB）模型多尺度揭示江苏省2000-2020年间土地利用功能效率之间权衡、协同的时空异质性。
面向不同景观类型的理想参考系示意
土地利用功能效率权衡/协同示意
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研究结果
研究期内江苏省粮食功能效率呈下降态势，而经济功能效率与生态功能效率均上升。2000~2020年间，江苏省至少有1种土地利用功能效率改善的区域占72.48%，而2种以上功能效率改善的区域仅占30.83%；至少1种功能效率退化的区域占86.88%，而2种以上功能效率同时退化的区域占比高达52.85%。同时，不同区域、城市内功能效率的改善与退化簇存在显著差异。
研究期内江苏省土地利用功能效率改善与退化簇
在显著的成对相关中，78.57%的协同、76.47%的权衡均与生态功能效率有关。其中，前者主要发生在生态功能效率和粮食功能效率（36.36%）以及生态功能效率和经济功能效率之间（31.82%）；后者主要发生在生态功能效率和经济功能效率之间，占比61.54%。时间演变来看，粮食功能效率和经济功能效率之间由弱协同发展为权衡，且权衡程度逐渐增强；生态功能效率与粮食功能效率之间一直存在稳定的协同关系，且协同程度随时间推移总体呈波动式增强；生态功能效率和经济功能效率之间由2000~2010年权衡逐渐发展为2015~2020年协同。基于研究期及特定时间截面分析，基本可判定权衡是江苏省2000~2020年间粮食功能效率和经济功能效率、生态功能效率和经济功能效率之间相互作用的主要形式，而协同效应是生态功能效率与粮食功能效率之间的主导作用。
不同空间尺度下土地利用功能效率之间的权衡/协同作用差异较大。其中，粮食功能效率和经济功能效率之间的权衡在苏中和苏北地区较高且随时间推移总体增大，且这种权衡通常更益于粮食功能效率，而苏南二者权衡程度较低且更益于经济功能效率。生态功能效率和经济功能效率之间的权衡在区域、城市尺度下（除苏州、南通）随时间推移均表现出程度增强，且更益于生态功能效率。格网尺度下，土地利用功能效率之间的权衡/协同呈现更为精细化的特征。其中，生态功能效率与粮食功能效率之前的协同程度表现为“北高南低”，尤其在有水/林地覆盖的地区以及南京、常州、无锡、苏州等苏南环太湖地区形成了显著的协同度低值集聚，并围绕城市建成区极核区呈“环状”分布。相似地，粮食功能效率与经济功能效率之间的权衡程度也总体呈现“北高南低”，且随时间演进上述地域分异格局愈发明显。而对于生态功能效率和经济功能效率，研究期内二者之间的空间权衡呈现出相对明显的区块特征。
区域、城市尺度下江苏省土地利用功能效率之间的时空权衡/协同
格网尺度下江苏省2000-2020年土地利用功能效率的时空权衡与协同
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研究结论
研究提出了基于理想参考系和关键指标的土地利用功能效率分析框架，以江苏省为例，剖析了2000-2020年间粮食功能效率、经济功能效率、生态功能效率在区域、城市、格网等不同尺度下的时空演变特征及其权衡和协同作用。
2000年至2020年，江苏粮食功能效率显著下降，而经济功能效率和生态功能效率均上升，平均值分别为69.3%、69.4%和64.9%。空间上，粮食功能效率总体表现为北增南减；经济功能效率呈现城市建成区中心下降、中心外围上升的圆形分布差异模式。鲜有区域能同时实现粮食功能效率、经济功能效率与生态功能效率同步提升，仅占4.95%，而仅能实现一种功能效率有效增加的区域高达41.64%。
研究期内江苏省土地利用功能效率之间存在着复杂的权衡和协同作用，且具有显著的动态变化和多尺度格局差异。其中，78.57%的协同效应和76.47%的权衡均与生态功能效率有关，充分反映了生态保护在土地利用中的突出作用。此外，2000-2020年间，粮食功能效率和经济功能效率、生态功能效率和经济功能效率之间的相互作用均以权衡为主，而粮食功能效率与生态功能效率之间呈现出稳定且增强的协同。
原文请见：
Jing Liu, Xiaobin Jin, Weiyi Xu, Fan Yang, Shilei Wang, Yinkang Zhou. Assessing trade-offs and synergies among multiple land use functional efficiencies: Integrating ideal reference and key indicators for sustainable landscape management. Applied Geography, Volume 158, 2023, 103037, ISSN 0143-6228, https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2023.103037.
来源： NJU土地利用与国土整治
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