環京津貧困帶土地利用多功能性的縣域尺度時空分異及影響因素

孫丕苓，許月卿※，劉慶果，劉 超，黃 安

·土地整理工程·

環京津貧困帶土地利用多功能性的縣域尺度時空分異及影響因素

孫丕苓1，許月卿1※，劉慶果2，劉 超1，黃 安1

（1. 中國農業大學資源與環境學院，北京 100193； 2. 重慶市黔江新華中學校，重慶 409000）

土地利用多功能性研究是土地科學研究的重要內容，對推動區域可持續發展具有重要意義。該文以環京津貧困帶31區縣為分析單元，構建指標體系對該區2000、2014年土地利用多功能性進行綜合測度，運用空間分析方法和空間計量模型分析其土地利用多功能性時空分異特征及影響因素。結果表明，1）2000、2014年環京津貧困帶土地利用多功能性水平呈現西高東低、中部高南北低的空間格局。2000－2014年土地利用多功能性水平整體有所提升，空間格局變化顯著，主要表現為較高水平區縣向壩上高原及壩緣山區擴展，中等水平區縣大幅收縮且略有東移，較低和低水平縣域向市域邊緣地區集中。2）2000－2014年環京津貧困帶土地生產功能空間格局變化顯著，主要表現為高水平區縣向張家口市區及周邊區域擴展，較高、中等水平區縣分別呈現北移、東移態勢，較低、低水平縣域向市域邊緣地區集中。2000－2014年土地生活功能、生態功能空間分異格局無較大變動，局部地區略有變化。3）環京津貧困帶土地利用多功能性時空分異演化是自然地理環境、自然資源稟賦、社會經濟因素和政策因素共同作用的結果。自然地理環境、自然資源稟賦是影響土地利用多功能性格局演變的根本因素，而社會經濟與區域政策是推動土地利用多功能性格局演變的重要因素。

土地利用；模型；評價；多功能性評價；時空分異；影響因素；環京津貧困帶

孫丕苓，許月卿，劉慶果，劉 超，黃 安. 環京津貧困帶土地利用多功能性的縣域尺度時空分異及影響因素[J]. 農業工程學報，2017，33(15)：283－292. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.15.036 http://www.tcsae.org

Sun Piling, Xu Yueqing, Liu Qingguo, Liu Chao, Huang An. Spatiotemporal differentiation and driving factors of multi-functionality of land use in county scale in poverty belt around Beijing and Tianjin[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(15): 283－292. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.15.036 http://www.tcsae.org

0 引 言

土地具備土壤、水文、氣候、植被等生態環境特征，是人類社會發展的重要生產要素和關鍵性資源，提供人類生存發展的物質基礎和活動空間[1-2]，具有多種功能。土地利用提供產品和服務的能力，即為土地利用功能。土地利用多功能性是指不同土地利用方式所提供的私人和公共產品與服務，關系著人類福祉的提高和區域可持續發展[3-4]，關系著人類福祉和區域可持續發展。近年來，隨著工業化和城鎮化進程的加快，土地資源的稀缺性日益顯現，土地的利用方式和利用格局發生了巨大變化，建設用地持續擴張，不斷蠶食農業生產用地，擠占生態用地，導致社會經濟與生態環境之間矛盾凸顯，區域土地利用功能的多元化和空間差異特征日益明顯[5]，土地多功能利用為實現土地資源高效、持續利用，緩解土地供需矛盾和促進可持續發展提供了新的途徑與方法。土地利用多功能性研究逐漸成為土地科學研究的新熱點。

土地利用多功能研究最早始于農業多功能性研究，源于20世紀末的歐盟，關注農業多功能性與農業政策研究[6]。隨著可持續發展理念的形成與發展以及SENSOR（sustainability impact assessment: tools for environmental social and economic effects of multifunctional land use in European regions）項目的啟動，土地利用多功能性研究逐步受到國內外學者的關注。國外學者聚焦于土地利用的可持續性影響評估等方面，構建分析框架研究土地利用功能變化及其與區域政策耦合對可持續發展的影響[7-8]，并在西班牙南部Jaén省和中國東部太湖流域展開實證研究[9-10]。國內學者從土地利用多功能性的概念內涵與分析框架[11]、多功能性識別與分類[12]、多功能性度量與評價[13-15]、功能變化監測[16]、多功能性動態演變[17-18]等方面展開理論探討與實證研究，也有部分成果關注土地利用多功能性動態變化及其影響因素研究[19-21]。然而，已有研究較多停留在土地利用多功能性的理論探討、類型劃分、動態變化等方面，對土地利用多功能性的時空分異特征及其影響因素研究關注較少。當前，相關研究中土地利用多功能性變化影響因素分析以定性解釋為主，定量分析較少，且側重時間尺度，缺乏區域內部差異化分析。所采用的分析模型主要有灰色關聯模型、障礙度模型等，鮮有涉及將空間信息納入分析模型來解釋土地利用多功能性時空分異及其影響因素的研究。由于區域自然資源稟賦的差異性、土地利用的多層次性和多宜性、社會需求的多樣性和發展目標的多元化等特征，土地空間兼具多種功能且呈現明顯的空間分異和時間變異特征[22-23]。因此，采用空間分析模型開展土地利用多功能性時空分異及影響因素研究對提高土地利用效率和促進區域可持續發展具有重要意義。

環京津貧困帶地處內蒙古高原到華北平原的過渡地帶，包括冀北貧困帶和保定市北部山區，空間上與京津相連，并與之存在較強的資源環境和發展關系，但經濟社會發展水平與京津存在較大落差。隨著京津冀一體化進程的推進，環京津貧困帶地區逐步成為承接京津產業梯度轉移和功能分散的重要承接地，土地利用結構變化劇烈，引發了農業生產、建設發展和生態環境保護之間的一系列矛盾和問題，該區域土地多功能利用演變亟待關注。鑒于縣是中國行政管理的完整基層單位，縣級尺度是土地利用和管理最直接的操作層，是中國土地可持續利用、管理和規劃的最佳尺度[24]。同時，縣級處于宏觀規劃與微觀管理相銜接的交叉點上，利用縣域行政單元開展土地利用多功能性評價具有重要的作用。

基于此，本文以環京津貧困帶為例，以區縣為分析單元，運用空間分析方法和空間計量模型系統分析2000－2014年該區域土地利用多功能性時空分異特征及其影響因素，以期為該區域土地管理決策和土地資源可持續利用提供科學依據。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

環京津貧困帶地處河北省北部與京津接壤地區，位于113°42′31″E～119°26′02″E、39°02′16″N～42°30′51″N，包括張家口市和承德市全部以及保定市北部的淶源縣、淶水縣和易縣，共31個區縣，土地總面積約8.25×104km2（圖1）。環京津貧困帶是京津地區重要的生態屏障、城市供水源地和風沙源重點治理區，涉及沙化嚴重的壩上高原、石化嚴重的燕山-太行山山區等地，多年來一直是京津都市區周邊的窮困地區。該地區海拔9～2 841 m，地勢由西北向東南傾斜，地形復雜多樣。壩上高原區海拔1 100～1 500 m，光照豐富，晝夜溫差大，生長季節氣候涼爽，年平均氣溫僅1.4 ℃，年均降水量僅350 mm左右。燕山-太行山區地形起伏較大，自然條件惡劣，干旱缺水，災害頻發，農業生產較為落后，經濟效益較低。全區年均降水量從東南向西北遞減，年均降水量由600～800 mm減少到400 mm以下。2000年以來，隨著退耕還林還草政策的推行以及風沙源治理、菜籃子放心工程的開展，環京津貧困帶土地利用結構不斷發生變化。到2014年，耕地、林地、草地面積分別為14 253.16、35 986.10、20 791.05 km2，占研究區總面積的85.67%；建設用地面積為3 435.97 km2，占研究區總面積的4.14%；水域及水利設施用地、其他土地面積分別為1 693.65、3 880.88 km2，占研究區總面積的6.72%。同時，受經濟利益的驅動，農業結構不斷調整，園地、設施農用地分別增加到2 872.98、73.77 km2，現代農業用地不斷增加，土地利用方式趨于多樣化。全區國民生產總值達2 637.86億元，總人口972.17萬人，固定資產投資2 813.20億元。

圖1 研究區位置圖Fig.1 Location of study area

1.2 數據來源

本文數據來源包括：1）社會經濟數據源于《張家口經濟年鑒（65年特別版）》（2014年）、《張家口經濟年鑒》（2015年）、《承德統計年鑒》（2001、2015年）、《保定經濟統計年鑒》（2001、2015年）。2）禁止開發區面積包括自然保護區、風景名勝區、地質公園、濕地公園面積及水源保護地面積。2012年禁止開發區面積源于《河北省主體功能區規劃》，2000年禁止開發區面積是在2012年禁止開發區面積數據的基礎上扣除2000年以來新增的禁止開發區面積，2014年禁止開發區面積是以2012年數據為基礎添加2012年以來新增的禁止開發區面積，濕地公園面積根據河北林業網（http://www.hebly.gov.cn/）公布的“河北省各設區市濕地公園建設情況”整理得到。3）DEM（digital elevation model）、坡度數據源于地理空間數據云（http://www.gscloud.cn/，空間分辨率為30 m），地形起伏度根據DEM數據運用GIS算法運算得到。土地利用數據由國土資源局提供的土地利用現狀圖統計得到。4）年均降雨量數據源于中國氣象科學數據共享服務網（http://cdc.cma.gov.cn/）。

2 研究方法

2.1 土地利用多功能性評價指標體系

土地利用多功能性是指一個區域土地利用功能及其經濟、社會和環境功能的狀態和表現[25]。本文借鑒國土空間三生功能理論[5]，結合環京津貧困帶農業、牧業、社會經濟發展、土地利用與生態環境狀況，將土地利用功能劃分為生產功能、生活功能和生態功能3類。本文參考已有研究成果[4,12-13]，將土地利用功能納入以人為主體的邏輯框架，基于符合區域實際的基礎，從生產、生活、生態3個維度選取結構性與效益性相結合的指標構建環京津貧困帶土地利用多功能性評價指標體系（表1）。①生產功能是指土地作為勞動對象直接獲取或以土地為載體進行社會生產而產出各種產品和服務的功能[2]，主要體現在直接生產與間接生產功能，包括農業生產、牧業生產、經濟發展等3項子功能。本文所選研究區地處農牧交錯區，選取糧食單產、人均鮮活農副產品產量表征農業生產功能，以地均大牲畜承載量、人均禽畜產品產量作為牧業生產功能的表征指標，通過經濟密度、第二三產業比重來表征經濟發展功能。②生活功能是指土地系統提供的基本物質生活保障功能，涉及空間承載和物質保障功能，包括居住承載、交通承載、社會保障、就業支撐等4項子功能。居住承載與交通承載功能在維持區域系統運行過程中起重要作用，本文選取人口密度、建設用地比重作為空間承載功能的表征指標，以路網密度表征交通承載功能。而土地系統提供的基本物質生活保障功能是維持人類生活需要的基礎，主要體現在居民收入、醫療衛生、就業條件等方面，本文選取人均儲蓄存款余額、萬人醫療床位數表征社會保障功能，并以從業人口密度、第三產業從業人員比重作為就業支撐功能的表征指標。③生態功能是指維持人類生存的自然條件及其效用，是生產功能、生活功能實現的前提條件[12]，涉及生態系統和生態過程形成的資源供給、環境凈化、生態維持等具體功能。考慮數據的可獲取性，本文選取人均耕地面積、人均草地面積來表示資源供給功能，以化肥使用強度、農藥使用強度表征環境凈化功能，并通過森林覆蓋率、禁止開發區面積比例來表征生態維持功能。土地利用系統是一個具有特定結構和功能的復雜系統，生產、生活、生態功能是土地利用系統中相互依存不可替代的部分[14]。上述所選指標相互獨立、相互補充共同表征土地利用功能，反映土地利用多功能性。

表1 土地利用多功能性評價指標體系Table 1 Evaluation indicator system of multi-functionality of land use

2.2 土地利用多功能性測度方法

為消除數據量綱差異對評價結果的影響，本文采用極值標準化方法對數據進行標準化處理，計算公式為：

式中Zij為各指標標準化值，Xij為各項指標實際值，maxXj、minXj分別為第j項指標的最大值和最小值；i=1,2,…,m，m為評價單元數；j=1,2,…,n，n為指標數。

本研究采用均方差決策法確定指標權重（表1），該方法原理相對簡單且精度較高，多用于橫向比較研究[26-27]。計算步驟為：

計算指標標準化值Zij的均值Ej

計算指標標準化值Zij的均方差值σj

計算各指標權重Wj

各準則層和目標層土地利用功能值通過線性加權綜合法進行計算，計算公式為

式中Fi表示評價單元i的土地利用功能值。本文運用ArcGIS中的自然斷裂點法（natural breaks jenks）將土地利用單項功能及總功能劃分為高、較高、中等、較低、低水平5個等級。

2.3 影響因素分析

2.3.1 模型變量選取

已有相關研究表明土地利用多功能性水平空間差異主要受自然環境、社會經濟因素和政策因素的影響[19]。據此，本文從自然地理環境、自然資源稟賦、社會經濟因素、區域政策因素等方面選取自變量以解釋土地利用多功能性水平時空分異。考慮到解釋變量間可能存在相關性，采用容差（tolerance）和方差膨脹因子（variance inflation factor, VIF）進行多重共線性診斷，以提高模型精度避免回歸結果的有偏估計。參考已有研究[28]，剔除VIF值大于10的自變量，最終得到13個自變量（表2）。

表2 土地利用多功能性水平時空分異的解釋變量Table 2 Explanatory variables for spatiotemporal differentiation of multi-functionality of land use

2.3.2 空間計量模型

在辨識土地利用多功能性空間差異的影響因素時，在傳統回歸模型中納入空間因素，采用空間滯后模型（spatial lag model, SLM）和空間誤差模型（spatial error model, SEM）進行分析[29]。

空間滯后模型主要探討相鄰區域因變量對本區域的影響，即區域因變量既與同一區域解釋變量有關也與相鄰區域的因變量有關，計算公式為：

空間誤差模型主要度量相鄰區域的解釋變量對區域因變量的影響，即區域因變量間的相互關系通過其誤差項的空間自相關關系體現。計算公式為：

式（7）與（8）中Y為n×1階的因變量向量即土地利用總功能值，X為解釋變量矩陣，β為解釋變量系數，ε為隨機誤差，ρ為空間滯后回歸系數，W為空間鄰接權重，λ為空間誤差系數，μ為獨立隨機誤差[30]。

3 結果與分析

3.1 土地利用多功能性總體時空分異特征

2000、2014年環京津貧困帶土地利用多功能性水平時空分異特征顯著，總體上呈現西高東低、中部高南北低的空間格局（圖2）。圖2a顯示，2000年環京津貧困帶土地利用多功能性整體處于中等水平，各區縣土地利用多功能性水平存在較大差異，其中高、低水平等級的區縣數量較少，較高、中等、較低水平等級的區縣數量較多。土地利用多功能性水平處于高和較高等級的區縣主要分布于張家口市區及其周邊地區，其中高水平等級的區縣集中分布于張家口市區，包括橋西、宣化、橋東區，其土地利用多功能性指數分別為0.564、0.525、0.428；較高水平等級的區縣主要分布于張家口市區周邊地區，包括下花園區、宣化、崇禮、赤城縣，以及蔚縣和鷹手營子礦區。中等水平等級的縣域集聚于壩上高原、壩緣山區、冀西北間山盆地及承德市區東部丘陵山區。較低水平等級的縣域多分布于承德市區周邊，保定北部山區也有分布。低水平等級的區縣包括承德市雙橋、雙灤區，其土地利用多功能性指數分別為0.208、0.235。

圖2 2000、2014年土地利用多功能性水平時空分異圖Fig.2 Spatiotemporal differentiation of multi-functionality of land use in 2000 and 2014

圖2 b顯示，2014年土地利用多功能性水平整體有所提升。從2000年到2014年環京津貧困帶高和較高水平等級的區縣數量增多，其空間集聚區向壩上高原及壩緣山區擴展。其中張家口崇禮縣和承德鷹手營子礦區的生產、生態功能不斷增強，致使其土地利用多功能性指數分別提高了12.54、13.99個百分點，土地利用多功能性由較高水平提升到高水平等級。較高水平等級的區縣數量由6個增加到9個，集中分布于張家口市區周邊、壩上高原及壩緣山區，其中萬全、張北、沽源、康保、豐寧縣土地利用多功能性由中等水平提升到較高水平等級，生產與生活功能的提升增強了其土地利用多功能性；而承德雙灤區生產、生活、生態功能不斷增強，致使土地利用多功能性指數由0.235增大到0.375，土地利用多功能性水平由低等級躍居較高等級。同時，蔚縣生產、生態功能有所退化，導致土地利用多功能性指數降為0.293，處于較低水平等級。中等水平等級的區縣集群被打破，小規模集聚區向承德中北部和張家口西北壩緣移動，區縣數量由13個減至7個。較低和低水平等級的縣域向市域邊緣地區集中，其中較低水平等級的縣域數量略有增加，集中分布于承德東南部和張家口南部地區；低水平等級的縣域主要分布于承德南部山區和保定北部山區，包括興隆縣和易縣。

3.2 土地利用多功能性分維度的時空分異特征

3.2.1 土地生產功能時空分異特征

圖3表明，2000、2014年環京津貧困帶土地生產功能水平空間差異明顯，高、較高和中等水平等級的區縣分布格局變化較大，其空間集聚區均不斷擴張。2014年高水平等級的區縣主要在張家口市區及周邊縣域集聚，其中橋東區、橋西區、宣化縣、涿鹿縣土地生產功能分別由中等、較高水平提升到高水平等級。較高水平等級區縣向北部縣域擴展，在壩上高原及壩緣山區集聚，包括張北、沽源、萬全、崇禮等縣，其土地生產功能水平分別由中等、較低等級提升到較高等級。中等水平等級的區縣集群呈東移趨勢，在承德境內集中分布，包括雙橋、雙灤、鷹手營子礦區及其周邊的承德、隆化、灤平、豐寧4縣。此外，下花園區、萬全縣和康保縣也處于中等水平等級。較低和低水平等級的土地生產功能區縣數由2000年的15個縮減至2014年的11個，空間分布上趨向市域邊緣地區集中，主要分布于張家口南部、保定北部、承德東南部山區。

圖3 2000、2014年土地生產功能時空分異圖Fig.3 Spatiotemporal differentiation of land production function in 2000 and 2014

3.2.2 土地生活功能時空分異特征

由圖4可知，2000、2014年環京津貧困帶土地生活功能水平空間差異格局與其社會經濟的空間分異格局具有一定的耦合關系，高水平等級的區縣集群主要位于社會經濟發展基礎較好的中部河谷盆地，低水平等級的區縣集中分布于社會經濟發展相對較為落后的壩上高原及壩緣山區。2014年高水平等級的區縣集中分布于張家口、承德市區，包括張家口橋西、橋東、宣化區和承德雙灤、鷹手營子礦區，其中承德雙灤、鷹手營子礦區的土地生活功能分別由中等、較高水平提升至高水平等級。較高水平等級的區縣主要向市區周邊集聚，于張家口市區周邊地區形成空間集群，其中張家口宣化縣、懷安縣和承德雙橋區分別由中等、低水平等級提升到較高水平等級。中等水平等級的區縣集中分布于承德市區周邊，主要包括灤平、承德、平泉、興隆、圍場縣；張家口南部與保定北部山區也存在小規模的集聚，張家口陽原、蔚縣和保定淶水縣均由較高水平等級降至中等水平等級。此外，張北縣則由較低水平等級上升到中等水平等級。較低和低水平等級的區縣主要分布于壩上高原及壩緣山區，其中較低水平等級的區縣數量增加到6個，其分布區向壩上高原擴展，康保、尚義縣升至較低水平等級；低水平等級的區縣數量減少到4個，空間分布區向承德北部山區集聚，包括沽源、豐寧、隆化、圍場縣。

圖4 2000、2014年土地生活功能時空分異圖Fig.4 Spatiotemporal differentiation of land living function in 2000 and 2014

3.2.3 土地生態功能時空分異特征

圖5顯示，2000、2014年環京津貧困帶土地生態功能空間分異格局整體無較大變動，局部地區略有變化。土地生態功能處于高和較高水平等級的區縣向冀北山區及太行山區擴展，圍場、淶源縣的分別由較高、中等水平等級躍居高水平等級，隆化縣由中等水平等級提升到較高水平等級，康保縣則由高水平等級降為較高水平等級。中等水平等級的區縣數量由2000年的12個減少到2014年的8個，張家口市區周邊的中等水平集群被瓦解，承德市區周邊的空間集聚區有所收縮，其中宣化、萬全、懷安3縣降至較低水平等級。較低水平等級的區縣向張家口市區周邊及承德市區集聚，區縣數量由3個增至8個，涉及張家口橋東區、宣化縣、萬全縣、懷安縣，保定淶水縣和承德雙橋、雙灤、鷹手營子礦區。低水平等級的區縣由市區向周邊區域及南部山區轉移，區縣數量減少到5個，包括宣化區、懷來縣、涿鹿縣、興隆縣、易縣，這些區縣農業結構調整明顯，設施農業、觀光農業發展迅速，化肥和農藥的高強度使用對土地生態系統產生了巨大壓力。

圖5 2000、2014年土地生態功能時空分異Fig.5 Spatiotemporal differentiation of land ecological function in 2000 and 2014

3.3 土地利用多功能性空間分異的影響因素

3.3.1 空間自相關性檢驗與空間計量模型識別

根據空間計量經濟學原理，空間計量模型是建立在區域相互作用的基礎上，因此先對被解釋變量進行空間相關性檢驗[29]。本文運用GeoDa和ArcGIS軟件計算環京津貧困帶土地利用總功能的全局Moran’s I指數，進而驗證其空間自相關性。2000、2014年環京津貧困帶土地利用總功能的Moran’s I指數分別為0.313 6、0.274 9，均通過0.01顯著性檢驗，表明其土地利用多功能性存在顯著的空間自相關性，能夠運用空間計量模型對其影響因素進行估計。基于ArcGIS和GeoDa軟件，通過普通最小二乘法（ordinary least square, OLS）診斷，運用Lagrange Multipliter（LM）檢驗來識別空間計量模型。由表3可知，2000、2014年SLM模型的LM和Robust LM均分別通過了0.05、0.01水平的檢驗。因此，SLM模型對土地利用多功能性時空分異的影響因素估計效果較好。

表3 空間依賴性診斷Table 3 Diagnostics for spatial dependence

3.3.2 空間計量模型結果分析

表4計算結果表明，環京津貧困帶土地利用多功能性空間分異特征與自然環境條件、地理區位條件、自然資源稟賦、社會經濟因素、區域政策因素等方面均具有顯著關系。

表4 空間滯后模型估計結果Table 4 Estimation results of spatial lag model (SLM)

1）自然地理環境 由表4可知，①2000年環京津貧困帶土地利用多功能性水平對自然環境的依賴性較強，其中坡度、地形起伏度與各區縣土地利用多功能性水平呈負向作用，其影響系數分別為?3.047 1、?0.454 4。坡度與地形起伏度在一定程度上反映了區域宏觀地理背景。地勢較為平坦的河谷盆地，自然環境與社會經濟基礎條件相對較好，人口密集，人類生產、生活活動頻繁，土地利用方式復雜多樣，土地利用多功能性水平較高；而坡度較高、地形起伏度較大的區縣多為林草資源的優勢分布區，土地利用功能相對較為單一。年均降雨量與各區縣土地利用多功能性水平呈正向作用，其影響系數為0.018 7。環京津貧困帶大部分地區農業生產靠天吃飯，降雨較為豐富的區縣，土地利用多功能性水平較高。到2014年坡度對土地利用多功能性空間格局影響較大，其影響系數為?2.620 7，地勢較為平坦的市區及周邊地區土地利用多功能性水平較高，興隆、淶源、淶水縣等山區縣土地利用多功能性水平較低。②2014年環京津貧困帶各區縣地理區位條件與土地利用多功能性水平的空間耦合性較強。距最近地級市距離與土地多功能性水平的回歸系數為?0.069 5，通過了0.01的顯著水平檢驗，隨著到地級市行政中心距離逐漸增加，土地利用多功能性水平整體呈遞減趨勢。土地利用多功能性水平處于高和較高等級的區縣主要分布于市區及其周邊區域。

2）自然資源稟賦 表4顯示，自然資源稟賦條件對土地多功能利用產生重要影響，2000年土地墾殖指數對土地利用多功能性水平影響顯著，2014年土地墾殖指數、耕地有效灌溉率空間差異對土地利用多功能性水平空間分異格局具有一定的解釋能力。2000、2014年土地墾殖指數的回歸系數分別為0.314 9、0.137 2，其差異大小通過影響土地利用農業生產和資源供給功能水平，進而影響土地利用多功能性水平的高低。承德東南部與保定北部山區土地墾殖率較低，土地開發利用受到限制，土地生產功能水平較低，土地利用多功能性水平較低。2014年耕地有效灌溉率對土地利用多功能性水平產生正向影響，其回歸系數為0.100 2。研究區地處干旱半干旱區旱災頻繁且嚴重，水資源供給成為該區域土地利用變化的限制因素。水土條件較好，農業生產與社會經濟基礎較好的河谷盆地區，土地生產功能與生活功能水平較高，土地利用多功能性水平較高。

3）社會經濟因素 由表4可知，社會經濟環境是影響環京津貧困帶土地利用多功能性時空分異的重要因素。①2000、2014年城鎮化水平與土地利用多功能性水平呈正向作用，其回歸系數分別為0.071 8、0.101 0。多年來，研究區貧困與生態問題并存，城鄉差距比較大。距城市中心越近的區縣社會經濟發展水平越高，城鎮化水平與第三產業比例越高，建設用地比重和交通用地密度越大，土地利用的經濟發展、居住與交通承載、就業支撐、社會保障功能越強，而農業生產、牧業生產、資源供給、環境凈化、生態維持功能則越弱，這與王楓等的研究結論基本一致[19]。②居民收入和消費水平與土地利用多功能性之間空間耦合性較高，即居民收入與消費水平較高的區縣，土地利用多功能性水平較高。通常情況下，居民收入和消費水平越高，就越重視生活品質與質量，對土地利用功能的需求就越旺盛。隨著經濟水平的提高，工資性收入占農民收入的比重增大，經濟地理區位成為影響農民收入與消費水平空間格局的重要因素。張家口、承德市區居民收入與消費水平均高于研究區平均水平，到2014年除雙橋區土地利用多功能性處于中等水平等級外，其余各區均處于較高水平及以上等級。③2000、2014年地均固定資產投資的回歸系數分別為0.083 1、0.002 1，即地均固定資產投資強度較高的區縣，土地利用多功能性水平較高。特殊的地理位置和歷史背景促使環京津貧困帶經濟基礎相對較差，經濟增長對社會投資的依賴度較高。固定資產投資是推動區域經濟發展的重要力量，張家口、承德市區社會固定資產投資力度較大，尤其是張家口市的橋西、橋東、宣化區和承德的雙灤區、鷹手營子礦區固定資產投資強度均較高，其土地利用多功能性水平分別處于高、較高等級。保定市淶源、淶水、易縣以及承德市興隆縣地形崎嶇復雜，農民收入與消費水平、社會資產投資強度較低，土地利用多功能性水平均處于較低及以下等級。

4）區域政策因素 區域政策反映了政府對土地利用配置的宏觀調控，是土地利用多功能性空間格局演化的重要推動力。表4顯示，2000、2014年政策因素對環京津貧困帶土地利用多功能性水平的提高具有重要影響，造林面積、退耕還林面積、生態工程種類數的回歸系數均為正。2000年國家啟動北京及周邊地區防沙治沙工程，林業局將張家口、承德兩市列入環北京風沙源工程區。同年退耕還林還草工程在張家口、承德市部分區縣進行試點，于2002年在河北境內全面展開，環京津貧困帶植被覆蓋率不斷提高。2000－2014年間，退耕還林還草、京津風沙源治理、濕地資源保護修復等生態工程的開展，在一定程度上改善了環京津貧困帶的生態環境，尤其是張北、康保、沽源、豐寧4縣生態環境明顯好轉，其森林覆蓋率的增長幅度均超10%，生態維持功能在一定程度上得到增強。此外，京津冀協同發展和京張聯合申辦冬奧會帶來的重大機遇，推動了環京津貧困帶的社會經濟發展，增強了其生態環境功能，進一步提升研究區土地利用多功能性水平。

4 結論與討論

1）2000、2014年環京津貧困帶土地利用多功能性指數介于0.208～0.564之間，土地利用多功能性水平存在明顯的空間極化現象，整體呈現西高東低、中部高南北低的空間格局。2000－2014年土地利用多功能性水平整體有所提升，時空分異格局演化顯著，主要表現為高水平等級的區縣向市區及周邊地區集聚，較高水平等級的區縣向壩上高原及壩緣山區擴展，中等水平等級的區縣數量減少且于張家口西北壩緣和承德中北部集聚，較低和低水平等級的縣域向市域邊緣地區集中。

2）2000－2014年環京津貧困帶土地生產功能空間格局變化顯著，高水平等級的區縣向張家口市區及其周邊區域擴展；較高水平等級的區縣呈現北移趨勢，集中分布于張家口市壩上高原與南部壩緣地區；中等水平等級的區縣呈東移趨勢，集中分布于承德境內；較低水平和低水平等級的區縣向市域邊緣和山區集中。2000－2014年環京津貧困帶土地生活功能、生態功能空間分異格局無較大變動，局部地區略有變化。土地生活功能水平空間集聚特征明顯，中部河谷盆地高水平集聚而北部高原和山區低水平聚集。土地生態功能水平南北方向差異顯著，東西方向差異較小。

3）2000－2014年環京津貧困帶土地利用多功能性空間分異的影響因素趨于多元化，主要體現在自然環境條件、地理區位條件、自然資源稟賦、社會經濟因素及政策因素等方面。

根據環京津貧困帶土地利用多功能性時空分異特征及影響因素，結合京津冀一體化發展背景和環京津貧困帶土地利用實踐，今后應重點關注：①市區及周邊地區在社會經濟快速發展過程中應穩定農業生產功能，轉變經濟增長方式，加大生態環境建設，提高森林覆蓋率，提升生態功能。②北部壩上高原及壩緣山區應優化農村居民點布局，完善基礎設施建設；依托氣候、資源優勢，以交通紐帶建設和農業結構調整為契機調整產業布局，發展錯季蔬菜及關聯產業、鄉村旅游業，促進農村剩余勞動力轉移就業，增加農民收入，提高生活功能。③南部山區（含承德東南部山區和保定北部山區）應進一步加強交通等基礎設施建設，吸引社會投資，推動經濟發展；強化耕地質量建設，提高耕地綜合生產能力，加快提高生產功能。

本文在研究方法上，一方面在運用多指標綜合評價法對土地利用多功能性進行綜合測評時選用比較適合橫向比較研究的均方差決策法確定指標權重；另一方面對土地利用多功能性時空分異影響因素分析方法進行創新，運用空間計量模型定量分析土地利用多功能性時空分異的影響因素。然而，本文也存在若干不足，有待進一步完善。如在土地利用多功能性評價指標體系構建時，受數據資料可獲取性限制，未將區域水資源、環境污染、文化休閑情況等因素納入，致使土地生態功能方面的指標尚顯不足；測評方法中也僅選擇操作較為簡單、應用較為廣泛的多指標綜合評價方法對環京津貧困帶土地利用多功能性進行綜合評價；在分析土地利用多功能性時空分異影響因素時，因區域政策因素難以量化，僅以造林面積、生態退耕面積、生態工程種類數簡單表征區域生態政策，其它區域政策僅在分析過程中進行了簡單的定性描述。因此，如何選取更加有效合理的土地利用多功能性測評方法以及更為準確地分析區域政策對土地利用多功能性的影響還有待深入探索。

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Spatiotemporal differentiation and driving factors of multi-functionality of land use in county scale in poverty belt around Beijing and Tianjin

Sun Piling1, Xu Yueqing1※, Liu Qingguo2, Liu Chao1, Huang An1
(1. College of Resource and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2. Qianjiang Xinhua Middle School, Chongqing 409000, China)

Multi-functionality of land use is of great significance to promoting regional sustainable development, which has become an important research topic in the field of land resources. In order to explore the spatiotemporal differentiation characteristics of multi-functionality of land use and its influencing factors, poverty belt around Beijing and Tianjin was taken as the study area in this paper. Three land use functions at county level (i.e., production function, living function, and ecological function) were identified and calculated quantitatively. Based on the concept of multi-functionality of land use, an indicator system was established, which was used to evaluate multi-functionality of land use in poverty belt around Beijing and Tianjin in 2000 and 2014 through the method of mean-squared deviation weight decision. The multi-functionality of land use was divided into five levels with natural break jenks, namely, the highest, higher, moderate, lower and lowest. Then, the characteristics of spatiotemporal differentiation of counties (districts) in the study area with different multi-functionality levels were determined. Meanwhile, spatial econometric models were used to identify the key factors that drove spatiotemporal differentiation of multi-functionality of land use. The results showed that: 1) the value of multi-functionality of land use in poverty belt around Beijing and Tianjin was between 0.208 and 0.564 in 2000 and 2014. There was significant spatial polarization in the multi-functionality of land use. Generally, the multi-functionality of land use in poverty belt around Beijing and Tianjin gradually emerged in a descending trend from west to east. The spatial patterns of multi-functionality of land use in the study area changed markedly from 2000 to 2014. The counties (districts) with higher multi-functionality of land use level expanded to Bashang Plateau and mountain areas on the edge of the plateau during 2000-2014. The counties (districts) with moderate level shrunk dramatically and moved toward the east, while the lower and lowest levels tended to be agglomerated in city border-regions. 2) The value of production function of land use ranged from 0.063 to 0.184 in 2000 and 2014 in poverty belt around Beijing and Tianjin. From 2000 to 2014, the spatial pattern of land use production function changed significantly in poverty belt around Beijing and Tianjin. The counties (districts) with the highest level of land use production function mainly spread from the administrative districts to their surrounding regions of Zhangjiakou city. The counties (districts) with higher level moved from the south to the north. The counties (districts) with moderate level moved towards the east, which were mainly distributed in Chengde city. Besides, the lower and lowest levels tended to be agglomerated in city border-regions. The spatial patterns of land use living function and ecological function in 2000 were basically in consistent with the spatial patterns in 2014. Some changes mainly took place in the administrative districts of Chengde city and the regions around the administrative districts of Zhangjiakou city. 3) According to the results of the spatial lag model (SLM), influencing factors of spatial differentiation of multi-functionality of land use tended to be diversified during 2000-2014. The spatiotemporal differentiation of multi-functionality of land use was influenced by national geographical environment, natural resource endowment, socio-economic factors and policy factors. Generally speaking, the spatial pattern of multi-functionality of land use was dominated by national geographical environment and natural resource endowment, which was also driven by socio-economic factors and policy factors. Finally, this study can provide scientific references for the sustainable use of land resources and the decision of land management in the future in the poverty belt around Beijing and Tianjin.

land use; models; evaluation; multi-functionality evaluation; spatiotemporal differentiation; influencing factor; poverty belt around Beijing and Tianjin

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.15.036

F301.2

A

1002-6819(2017)-15-0283-10

2017-04-24

2017-07-20

國家自然科學基金 (41571087)。

孫丕苓，女，山東泰安人，博士生，研究方向為土地利用變化及土地資源可持續利用。北京 中國農業大學資源與環境學院，100193。Email：sapphire816@163.com

※通信作者：許月卿，女，河北定州人，副教授，博士生導師，主要從事土地利用變化與可持續利用、土地資源與評價研究。北京 中國農業大學資源與環境學院，100193。Email: xmoon@sina.com