环京津贫困带土地利用多功能性的县域尺度时空分异及影响因素

孙丕苓，许月卿※，刘庆果，刘 超，黄 安

·土地整理工程·

环京津贫困带土地利用多功能性的县域尺度时空分异及影响因素

孙丕苓1，许月卿1※，刘庆果2，刘 超1，黄 安1

（1. 中国农业大学资源与环境学院，北京 100193； 2. 重庆市黔江新华中学校，重庆 409000）

土地利用多功能性研究是土地科学研究的重要内容，对推动区域可持续发展具有重要意义。该文以环京津贫困带31区县为分析单元，构建指标体系对该区2000、2014年土地利用多功能性进行综合测度，运用空间分析方法和空间计量模型分析其土地利用多功能性时空分异特征及影响因素。结果表明，1）2000、2014年环京津贫困带土地利用多功能性水平呈现西高东低、中部高南北低的空间格局。2000－2014年土地利用多功能性水平整体有所提升，空间格局变化显著，主要表现为较高水平区县向坝上高原及坝缘山区扩展，中等水平区县大幅收缩且略有东移，较低和低水平县域向市域边缘地区集中。2）2000－2014年环京津贫困带土地生产功能空间格局变化显著，主要表现为高水平区县向张家口市区及周边区域扩展，较高、中等水平区县分别呈现北移、东移态势，较低、低水平县域向市域边缘地区集中。2000－2014年土地生活功能、生态功能空间分异格局无较大变动，局部地区略有变化。3）环京津贫困带土地利用多功能性时空分异演化是自然地理环境、自然资源禀赋、社会经济因素和政策因素共同作用的结果。自然地理环境、自然资源禀赋是影响土地利用多功能性格局演变的根本因素，而社会经济与区域政策是推动土地利用多功能性格局演变的重要因素。

土地利用；模型；评价；多功能性评价；时空分异；影响因素；环京津贫困带

孙丕苓，许月卿，刘庆果，刘 超，黄 安. 环京津贫困带土地利用多功能性的县域尺度时空分异及影响因素[J]. 农业工程学报，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

土地具备土壤、水文、气候、植被等生态环境特征，是人类社会发展的重要生产要素和关键性资源，提供人类生存发展的物质基础和活动空间[1-2]，具有多种功能。土地利用提供产品和服务的能力，即为土地利用功能。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产品与服务，关系着人类福祉的提高和区域可持续发展[3-4]，关系着人类福祉和区域可持续发展。近年来，随着工业化和城镇化进程的加快，土地资源的稀缺性日益显现，土地的利用方式和利用格局发生了巨大变化，建设用地持续扩张，不断蚕食农业生产用地，挤占生态用地，导致社会经济与生态环境之间矛盾凸显，区域土地利用功能的多元化和空间差异特征日益明显[5]，土地多功能利用为实现土地资源高效、持续利用，缓解土地供需矛盾和促进可持续发展提供了新的途径与方法。土地利用多功能性研究逐渐成为土地科学研究的新热点。

土地利用多功能研究最早始于农业多功能性研究，源于20世纪末的欧盟，关注农业多功能性与农业政策研究[6]。随着可持续发展理念的形成与发展以及SENSOR（sustainability impact assessment: tools for environmental social and economic effects of multifunctional land use in European regions）项目的启动，土地利用多功能性研究逐步受到国内外学者的关注。国外学者聚焦于土地利用的可持续性影响评估等方面，构建分析框架研究土地利用功能变化及其与区域政策耦合对可持续发展的影响[7-8]，并在西班牙南部Jaén省和中国东部太湖流域展开实证研究[9-10]。国内学者从土地利用多功能性的概念内涵与分析框架[11]、多功能性识别与分类[12]、多功能性度量与评价[13-15]、功能变化监测[16]、多功能性动态演变[17-18]等方面展开理论探讨与实证研究，也有部分成果关注土地利用多功能性动态变化及其影响因素研究[19-21]。然而，已有研究较多停留在土地利用多功能性的理论探讨、类型划分、动态变化等方面，对土地利用多功能性的时空分异特征及其影响因素研究关注较少。当前，相关研究中土地利用多功能性变化影响因素分析以定性解释为主，定量分析较少，且侧重时间尺度，缺乏区域内部差异化分析。所采用的分析模型主要有灰色关联模型、障碍度模型等，鲜有涉及将空间信息纳入分析模型来解释土地利用多功能性时空分异及其影响因素的研究。由于区域自然资源禀赋的差异性、土地利用的多层次性和多宜性、社会需求的多样性和发展目标的多元化等特征，土地空间兼具多种功能且呈现明显的空间分异和时间变异特征[22-23]。因此，采用空间分析模型开展土地利用多功能性时空分异及影响因素研究对提高土地利用效率和促进区域可持续发展具有重要意义。

环京津贫困带地处内蒙古高原到华北平原的过渡地带，包括冀北贫困带和保定市北部山区，空间上与京津相连，并与之存在较强的资源环境和发展关系，但经济社会发展水平与京津存在较大落差。随着京津冀一体化进程的推进，环京津贫困带地区逐步成为承接京津产业梯度转移和功能分散的重要承接地，土地利用结构变化剧烈，引发了农业生产、建设发展和生态环境保护之间的一系列矛盾和问题，该区域土地多功能利用演变亟待关注。鉴于县是中国行政管理的完整基层单位，县级尺度是土地利用和管理最直接的操作层，是中国土地可持续利用、管理和规划的最佳尺度[24]。同时，县级处于宏观规划与微观管理相衔接的交叉点上，利用县域行政单元开展土地利用多功能性评价具有重要的作用。

基于此，本文以环京津贫困带为例，以区县为分析单元，运用空间分析方法和空间计量模型系统分析2000－2014年该区域土地利用多功能性时空分异特征及其影响因素，以期为该区域土地管理决策和土地资源可持续利用提供科学依据。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

环京津贫困带地处河北省北部与京津接壤地区，位于113°42′31″E～119°26′02″E、39°02′16″N～42°30′51″N，包括张家口市和承德市全部以及保定市北部的涞源县、涞水县和易县，共31个区县，土地总面积约8.25×104km2（图1）。环京津贫困带是京津地区重要的生态屏障、城市供水源地和风沙源重点治理区，涉及沙化严重的坝上高原、石化严重的燕山-太行山山区等地，多年来一直是京津都市区周边的穷困地区。该地区海拔9～2 841 m，地势由西北向东南倾斜，地形复杂多样。坝上高原区海拔1 100～1 500 m，光照丰富，昼夜温差大，生长季节气候凉爽，年平均气温仅1.4 ℃，年均降水量仅350 mm左右。燕山-太行山区地形起伏较大，自然条件恶劣，干旱缺水，灾害频发，农业生产较为落后，经济效益较低。全区年均降水量从东南向西北递减，年均降水量由600～800 mm减少到400 mm以下。2000年以来，随着退耕还林还草政策的推行以及风沙源治理、菜篮子放心工程的开展，环京津贫困带土地利用结构不断发生变化。到2014年，耕地、林地、草地面积分别为14 253.16、35 986.10、20 791.05 km2，占研究区总面积的85.67%；建设用地面积为3 435.97 km2，占研究区总面积的4.14%；水域及水利设施用地、其他土地面积分别为1 693.65、3 880.88 km2，占研究区总面积的6.72%。同时，受经济利益的驱动，农业结构不断调整，园地、设施农用地分别增加到2 872.98、73.77 km2，现代农业用地不断增加，土地利用方式趋于多样化。全区国民生产总值达2 637.86亿元，总人口972.17万人，固定资产投资2 813.20亿元。

图1 研究区位置图Fig.1 Location of study area

1.2 数据来源

本文数据来源包括：1）社会经济数据源于《张家口经济年鉴（65年特别版）》（2014年）、《张家口经济年鉴》（2015年）、《承德统计年鉴》（2001、2015年）、《保定经济统计年鉴》（2001、2015年）。2）禁止开发区面积包括自然保护区、风景名胜区、地质公园、湿地公园面积及水源保护地面积。2012年禁止开发区面积源于《河北省主体功能区规划》，2000年禁止开发区面积是在2012年禁止开发区面积数据的基础上扣除2000年以来新增的禁止开发区面积，2014年禁止开发区面积是以2012年数据为基础添加2012年以来新增的禁止开发区面积，湿地公园面积根据河北林业网（http://www.hebly.gov.cn/）公布的“河北省各设区市湿地公园建设情况”整理得到。3）DEM（digital elevation model）、坡度数据源于地理空间数据云（http://www.gscloud.cn/，空间分辨率为30 m），地形起伏度根据DEM数据运用GIS算法运算得到。土地利用数据由国土资源局提供的土地利用现状图统计得到。4）年均降雨量数据源于中国气象科学数据共享服务网（http://cdc.cma.gov.cn/）。

2 研究方法

2.1 土地利用多功能性评价指标体系

土地利用多功能性是指一个区域土地利用功能及其经济、社会和环境功能的状态和表现[25]。本文借鉴国土空间三生功能理论[5]，结合环京津贫困带农业、牧业、社会经济发展、土地利用与生态环境状况，将土地利用功能划分为生产功能、生活功能和生态功能3类。本文参考已有研究成果[4,12-13]，将土地利用功能纳入以人为主体的逻辑框架，基于符合区域实际的基础，从生产、生活、生态3个维度选取结构性与效益性相结合的指标构建环京津贫困带土地利用多功能性评价指标体系（表1）。①生产功能是指土地作为劳动对象直接获取或以土地为载体进行社会生产而产出各种产品和服务的功能[2]，主要体现在直接生产与间接生产功能，包括农业生产、牧业生产、经济发展等3项子功能。本文所选研究区地处农牧交错区，选取粮食单产、人均鲜活农副产品产量表征农业生产功能，以地均大牲畜承载量、人均禽畜产品产量作为牧业生产功能的表征指标，通过经济密度、第二三产业比重来表征经济发展功能。②生活功能是指土地系统提供的基本物质生活保障功能，涉及空间承载和物质保障功能，包括居住承载、交通承载、社会保障、就业支撑等4项子功能。居住承载与交通承载功能在维持区域系统运行过程中起重要作用，本文选取人口密度、建设用地比重作为空间承载功能的表征指标，以路网密度表征交通承载功能。而土地系统提供的基本物质生活保障功能是维持人类生活需要的基础，主要体现在居民收入、医疗卫生、就业条件等方面，本文选取人均储蓄存款余额、万人医疗床位数表征社会保障功能，并以从业人口密度、第三产业从业人员比重作为就业支撑功能的表征指标。③生态功能是指维持人类生存的自然条件及其效用，是生产功能、生活功能实现的前提条件[12]，涉及生态系统和生态过程形成的资源供给、环境净化、生态维持等具体功能。考虑数据的可获取性，本文选取人均耕地面积、人均草地面积来表示资源供给功能，以化肥使用强度、农药使用强度表征环境净化功能，并通过森林覆盖率、禁止开发区面积比例来表征生态维持功能。土地利用系统是一个具有特定结构和功能的复杂系统，生产、生活、生态功能是土地利用系统中相互依存不可替代的部分[14]。上述所选指标相互独立、相互补充共同表征土地利用功能，反映土地利用多功能性。

表1 土地利用多功能性评价指标体系Table 1 Evaluation indicator system of multi-functionality of land use

2.2 土地利用多功能性测度方法

为消除数据量纲差异对评价结果的影响，本文采用极值标准化方法对数据进行标准化处理，计算公式为：

式中Zij为各指标标准化值，Xij为各项指标实际值，maxXj、minXj分别为第j项指标的最大值和最小值；i=1,2,…,m，m为评价单元数；j=1,2,…,n，n为指标数。

本研究采用均方差决策法确定指标权重（表1），该方法原理相对简单且精度较高，多用于横向比较研究[26-27]。计算步骤为：

计算指标标准化值Zij的均值Ej

计算指标标准化值Zij的均方差值σj

计算各指标权重Wj

各准则层和目标层土地利用功能值通过线性加权综合法进行计算，计算公式为

式中Fi表示评价单元i的土地利用功能值。本文运用ArcGIS中的自然断裂点法（natural breaks jenks）将土地利用单项功能及总功能划分为高、较高、中等、较低、低水平5个等级。

2.3 影响因素分析

2.3.1 模型变量选取

已有相关研究表明土地利用多功能性水平空间差异主要受自然环境、社会经济因素和政策因素的影响[19]。据此，本文从自然地理环境、自然资源禀赋、社会经济因素、区域政策因素等方面选取自变量以解释土地利用多功能性水平时空分异。考虑到解释变量间可能存在相关性，采用容差（tolerance）和方差膨胀因子（variance inflation factor, VIF）进行多重共线性诊断，以提高模型精度避免回归结果的有偏估计。参考已有研究[28]，剔除VIF值大于10的自变量，最终得到13个自变量（表2）。

表2 土地利用多功能性水平时空分异的解释变量Table 2 Explanatory variables for spatiotemporal differentiation of multi-functionality of land use

2.3.2 空间计量模型

在辨识土地利用多功能性空间差异的影响因素时，在传统回归模型中纳入空间因素，采用空间滞后模型（spatial lag model, SLM）和空间误差模型（spatial error model, SEM）进行分析[29]。

空间滞后模型主要探讨相邻区域因变量对本区域的影响，即区域因变量既与同一区域解释变量有关也与相邻区域的因变量有关，计算公式为：

空间误差模型主要度量相邻区域的解释变量对区域因变量的影响，即区域因变量间的相互关系通过其误差项的空间自相关关系体现。计算公式为：

式（7）与（8）中Y为n×1阶的因变量向量即土地利用总功能值，X为解释变量矩阵，β为解释变量系数，ε为随机误差，ρ为空间滞后回归系数，W为空间邻接权重，λ为空间误差系数，μ为独立随机误差[30]。

3 结果与分析

3.1 土地利用多功能性总体时空分异特征

2000、2014年环京津贫困带土地利用多功能性水平时空分异特征显著，总体上呈现西高东低、中部高南北低的空间格局（图2）。图2a显示，2000年环京津贫困带土地利用多功能性整体处于中等水平，各区县土地利用多功能性水平存在较大差异，其中高、低水平等级的区县数量较少，较高、中等、较低水平等级的区县数量较多。土地利用多功能性水平处于高和较高等级的区县主要分布于张家口市区及其周边地区，其中高水平等级的区县集中分布于张家口市区，包括桥西、宣化、桥东区，其土地利用多功能性指数分别为0.564、0.525、0.428；较高水平等级的区县主要分布于张家口市区周边地区，包括下花园区、宣化、崇礼、赤城县，以及蔚县和鹰手营子矿区。中等水平等级的县域集聚于坝上高原、坝缘山区、冀西北间山盆地及承德市区东部丘陵山区。较低水平等级的县域多分布于承德市区周边，保定北部山区也有分布。低水平等级的区县包括承德市双桥、双滦区，其土地利用多功能性指数分别为0.208、0.235。

图2 2000、2014年土地利用多功能性水平时空分异图Fig.2 Spatiotemporal differentiation of multi-functionality of land use in 2000 and 2014

图2 b显示，2014年土地利用多功能性水平整体有所提升。从2000年到2014年环京津贫困带高和较高水平等级的区县数量增多，其空间集聚区向坝上高原及坝缘山区扩展。其中张家口崇礼县和承德鹰手营子矿区的生产、生态功能不断增强，致使其土地利用多功能性指数分别提高了12.54、13.99个百分点，土地利用多功能性由较高水平提升到高水平等级。较高水平等级的区县数量由6个增加到9个，集中分布于张家口市区周边、坝上高原及坝缘山区，其中万全、张北、沽源、康保、丰宁县土地利用多功能性由中等水平提升到较高水平等级，生产与生活功能的提升增强了其土地利用多功能性；而承德双滦区生产、生活、生态功能不断增强，致使土地利用多功能性指数由0.235增大到0.375，土地利用多功能性水平由低等级跃居较高等级。同时，蔚县生产、生态功能有所退化，导致土地利用多功能性指数降为0.293，处于较低水平等级。中等水平等级的区县集群被打破，小规模集聚区向承德中北部和张家口西北坝缘移动，区县数量由13个减至7个。较低和低水平等级的县域向市域边缘地区集中，其中较低水平等级的县域数量略有增加，集中分布于承德东南部和张家口南部地区；低水平等级的县域主要分布于承德南部山区和保定北部山区，包括兴隆县和易县。

3.2 土地利用多功能性分维度的时空分异特征

3.2.1 土地生产功能时空分异特征

图3表明，2000、2014年环京津贫困带土地生产功能水平空间差异明显，高、较高和中等水平等级的区县分布格局变化较大，其空间集聚区均不断扩张。2014年高水平等级的区县主要在张家口市区及周边县域集聚，其中桥东区、桥西区、宣化县、涿鹿县土地生产功能分别由中等、较高水平提升到高水平等级。较高水平等级区县向北部县域扩展，在坝上高原及坝缘山区集聚，包括张北、沽源、万全、崇礼等县，其土地生产功能水平分别由中等、较低等级提升到较高等级。中等水平等级的区县集群呈东移趋势，在承德境内集中分布，包括双桥、双滦、鹰手营子矿区及其周边的承德、隆化、滦平、丰宁4县。此外，下花园区、万全县和康保县也处于中等水平等级。较低和低水平等级的土地生产功能区县数由2000年的15个缩减至2014年的11个，空间分布上趋向市域边缘地区集中，主要分布于张家口南部、保定北部、承德东南部山区。

图3 2000、2014年土地生产功能时空分异图Fig.3 Spatiotemporal differentiation of land production function in 2000 and 2014

3.2.2 土地生活功能时空分异特征

由图4可知，2000、2014年环京津贫困带土地生活功能水平空间差异格局与其社会经济的空间分异格局具有一定的耦合关系，高水平等级的区县集群主要位于社会经济发展基础较好的中部河谷盆地，低水平等级的区县集中分布于社会经济发展相对较为落后的坝上高原及坝缘山区。2014年高水平等级的区县集中分布于张家口、承德市区，包括张家口桥西、桥东、宣化区和承德双滦、鹰手营子矿区，其中承德双滦、鹰手营子矿区的土地生活功能分别由中等、较高水平提升至高水平等级。较高水平等级的区县主要向市区周边集聚，于张家口市区周边地区形成空间集群，其中张家口宣化县、怀安县和承德双桥区分别由中等、低水平等级提升到较高水平等级。中等水平等级的区县集中分布于承德市区周边，主要包括滦平、承德、平泉、兴隆、围场县；张家口南部与保定北部山区也存在小规模的集聚，张家口阳原、蔚县和保定涞水县均由较高水平等级降至中等水平等级。此外，张北县则由较低水平等级上升到中等水平等级。较低和低水平等级的区县主要分布于坝上高原及坝缘山区，其中较低水平等级的区县数量增加到6个，其分布区向坝上高原扩展，康保、尚义县升至较低水平等级；低水平等级的区县数量减少到4个，空间分布区向承德北部山区集聚，包括沽源、丰宁、隆化、围场县。

图4 2000、2014年土地生活功能时空分异图Fig.4 Spatiotemporal differentiation of land living function in 2000 and 2014

3.2.3 土地生态功能时空分异特征

图5显示，2000、2014年环京津贫困带土地生态功能空间分异格局整体无较大变动，局部地区略有变化。土地生态功能处于高和较高水平等级的区县向冀北山区及太行山区扩展，围场、涞源县的分别由较高、中等水平等级跃居高水平等级，隆化县由中等水平等级提升到较高水平等级，康保县则由高水平等级降为较高水平等级。中等水平等级的区县数量由2000年的12个减少到2014年的8个，张家口市区周边的中等水平集群被瓦解，承德市区周边的空间集聚区有所收缩，其中宣化、万全、怀安3县降至较低水平等级。较低水平等级的区县向张家口市区周边及承德市区集聚，区县数量由3个增至8个，涉及张家口桥东区、宣化县、万全县、怀安县，保定涞水县和承德双桥、双滦、鹰手营子矿区。低水平等级的区县由市区向周边区域及南部山区转移，区县数量减少到5个，包括宣化区、怀来县、涿鹿县、兴隆县、易县，这些区县农业结构调整明显，设施农业、观光农业发展迅速，化肥和农药的高强度使用对土地生态系统产生了巨大压力。

图5 2000、2014年土地生态功能时空分异Fig.5 Spatiotemporal differentiation of land ecological function in 2000 and 2014

3.3 土地利用多功能性空间分异的影响因素

3.3.1 空间自相关性检验与空间计量模型识别

根据空间计量经济学原理，空间计量模型是建立在区域相互作用的基础上，因此先对被解释变量进行空间相关性检验[29]。本文运用GeoDa和ArcGIS软件计算环京津贫困带土地利用总功能的全局Moran’s I指数，进而验证其空间自相关性。2000、2014年环京津贫困带土地利用总功能的Moran’s I指数分别为0.313 6、0.274 9，均通过0.01显著性检验，表明其土地利用多功能性存在显著的空间自相关性，能够运用空间计量模型对其影响因素进行估计。基于ArcGIS和GeoDa软件，通过普通最小二乘法（ordinary least square, OLS）诊断，运用Lagrange Multipliter（LM）检验来识别空间计量模型。由表3可知，2000、2014年SLM模型的LM和Robust LM均分别通过了0.05、0.01水平的检验。因此，SLM模型对土地利用多功能性时空分异的影响因素估计效果较好。

表3 空间依赖性诊断Table 3 Diagnostics for spatial dependence

3.3.2 空间计量模型结果分析

表4计算结果表明，环京津贫困带土地利用多功能性空间分异特征与自然环境条件、地理区位条件、自然资源禀赋、社会经济因素、区域政策因素等方面均具有显著关系。

表4 空间滞后模型估计结果Table 4 Estimation results of spatial lag model (SLM)

1）自然地理环境 由表4可知，①2000年环京津贫困带土地利用多功能性水平对自然环境的依赖性较强，其中坡度、地形起伏度与各区县土地利用多功能性水平呈负向作用，其影响系数分别为−3.047 1、−0.454 4。坡度与地形起伏度在一定程度上反映了区域宏观地理背景。地势较为平坦的河谷盆地，自然环境与社会经济基础条件相对较好，人口密集，人类生产、生活活动频繁，土地利用方式复杂多样，土地利用多功能性水平较高；而坡度较高、地形起伏度较大的区县多为林草资源的优势分布区，土地利用功能相对较为单一。年均降雨量与各区县土地利用多功能性水平呈正向作用，其影响系数为0.018 7。环京津贫困带大部分地区农业生产靠天吃饭，降雨较为丰富的区县，土地利用多功能性水平较高。到2014年坡度对土地利用多功能性空间格局影响较大，其影响系数为−2.620 7，地势较为平坦的市区及周边地区土地利用多功能性水平较高，兴隆、涞源、涞水县等山区县土地利用多功能性水平较低。②2014年环京津贫困带各区县地理区位条件与土地利用多功能性水平的空间耦合性较强。距最近地级市距离与土地多功能性水平的回归系数为−0.069 5，通过了0.01的显著水平检验，随着到地级市行政中心距离逐渐增加，土地利用多功能性水平整体呈递减趋势。土地利用多功能性水平处于高和较高等级的区县主要分布于市区及其周边区域。

2）自然资源禀赋 表4显示，自然资源禀赋条件对土地多功能利用产生重要影响，2000年土地垦殖指数对土地利用多功能性水平影响显著，2014年土地垦殖指数、耕地有效灌溉率空间差异对土地利用多功能性水平空间分异格局具有一定的解释能力。2000、2014年土地垦殖指数的回归系数分别为0.314 9、0.137 2，其差异大小通过影响土地利用农业生产和资源供给功能水平，进而影响土地利用多功能性水平的高低。承德东南部与保定北部山区土地垦殖率较低，土地开发利用受到限制，土地生产功能水平较低，土地利用多功能性水平较低。2014年耕地有效灌溉率对土地利用多功能性水平产生正向影响，其回归系数为0.100 2。研究区地处干旱半干旱区旱灾频繁且严重，水资源供给成为该区域土地利用变化的限制因素。水土条件较好，农业生产与社会经济基础较好的河谷盆地区，土地生产功能与生活功能水平较高，土地利用多功能性水平较高。

3）社会经济因素 由表4可知，社会经济环境是影响环京津贫困带土地利用多功能性时空分异的重要因素。①2000、2014年城镇化水平与土地利用多功能性水平呈正向作用，其回归系数分别为0.071 8、0.101 0。多年来，研究区贫困与生态问题并存，城乡差距比较大。距城市中心越近的区县社会经济发展水平越高，城镇化水平与第三产业比例越高，建设用地比重和交通用地密度越大，土地利用的经济发展、居住与交通承载、就业支撑、社会保障功能越强，而农业生产、牧业生产、资源供给、环境净化、生态维持功能则越弱，这与王枫等的研究结论基本一致[19]。②居民收入和消费水平与土地利用多功能性之间空间耦合性较高，即居民收入与消费水平较高的区县，土地利用多功能性水平较高。通常情况下，居民收入和消费水平越高，就越重视生活品质与质量，对土地利用功能的需求就越旺盛。随着经济水平的提高，工资性收入占农民收入的比重增大，经济地理区位成为影响农民收入与消费水平空间格局的重要因素。张家口、承德市区居民收入与消费水平均高于研究区平均水平，到2014年除双桥区土地利用多功能性处于中等水平等级外，其余各区均处于较高水平及以上等级。③2000、2014年地均固定资产投资的回归系数分别为0.083 1、0.002 1，即地均固定资产投资强度较高的区县，土地利用多功能性水平较高。特殊的地理位置和历史背景促使环京津贫困带经济基础相对较差，经济增长对社会投资的依赖度较高。固定资产投资是推动区域经济发展的重要力量，张家口、承德市区社会固定资产投资力度较大，尤其是张家口市的桥西、桥东、宣化区和承德的双滦区、鹰手营子矿区固定资产投资强度均较高，其土地利用多功能性水平分别处于高、较高等级。保定市涞源、涞水、易县以及承德市兴隆县地形崎岖复杂，农民收入与消费水平、社会资产投资强度较低，土地利用多功能性水平均处于较低及以下等级。

4）区域政策因素 区域政策反映了政府对土地利用配置的宏观调控，是土地利用多功能性空间格局演化的重要推动力。表4显示，2000、2014年政策因素对环京津贫困带土地利用多功能性水平的提高具有重要影响，造林面积、退耕还林面积、生态工程种类数的回归系数均为正。2000年国家启动北京及周边地区防沙治沙工程，林业局将张家口、承德两市列入环北京风沙源工程区。同年退耕还林还草工程在张家口、承德市部分区县进行试点，于2002年在河北境内全面展开，环京津贫困带植被覆盖率不断提高。2000－2014年间，退耕还林还草、京津风沙源治理、湿地资源保护修复等生态工程的开展，在一定程度上改善了环京津贫困带的生态环境，尤其是张北、康保、沽源、丰宁4县生态环境明显好转，其森林覆盖率的增长幅度均超10%，生态维持功能在一定程度上得到增强。此外，京津冀协同发展和京张联合申办冬奥会带来的重大机遇，推动了环京津贫困带的社会经济发展，增强了其生态环境功能，进一步提升研究区土地利用多功能性水平。

4 结论与讨论

1）2000、2014年环京津贫困带土地利用多功能性指数介于0.208～0.564之间，土地利用多功能性水平存在明显的空间极化现象，整体呈现西高东低、中部高南北低的空间格局。2000－2014年土地利用多功能性水平整体有所提升，时空分异格局演化显著，主要表现为高水平等级的区县向市区及周边地区集聚，较高水平等级的区县向坝上高原及坝缘山区扩展，中等水平等级的区县数量减少且于张家口西北坝缘和承德中北部集聚，较低和低水平等级的县域向市域边缘地区集中。

2）2000－2014年环京津贫困带土地生产功能空间格局变化显著，高水平等级的区县向张家口市区及其周边区域扩展；较高水平等级的区县呈现北移趋势，集中分布于张家口市坝上高原与南部坝缘地区；中等水平等级的区县呈东移趋势，集中分布于承德境内；较低水平和低水平等级的区县向市域边缘和山区集中。2000－2014年环京津贫困带土地生活功能、生态功能空间分异格局无较大变动，局部地区略有变化。土地生活功能水平空间集聚特征明显，中部河谷盆地高水平集聚而北部高原和山区低水平聚集。土地生态功能水平南北方向差异显著，东西方向差异较小。

3）2000－2014年环京津贫困带土地利用多功能性空间分异的影响因素趋于多元化，主要体现在自然环境条件、地理区位条件、自然资源禀赋、社会经济因素及政策因素等方面。

根据环京津贫困带土地利用多功能性时空分异特征及影响因素，结合京津冀一体化发展背景和环京津贫困带土地利用实践，今后应重点关注：①市区及周边地区在社会经济快速发展过程中应稳定农业生产功能，转变经济增长方式，加大生态环境建设，提高森林覆盖率，提升生态功能。②北部坝上高原及坝缘山区应优化农村居民点布局，完善基础设施建设；依托气候、资源优势，以交通纽带建设和农业结构调整为契机调整产业布局，发展错季蔬菜及关联产业、乡村旅游业，促进农村剩余劳动力转移就业，增加农民收入，提高生活功能。③南部山区（含承德东南部山区和保定北部山区）应进一步加强交通等基础设施建设，吸引社会投资，推动经济发展；强化耕地质量建设，提高耕地综合生产能力，加快提高生产功能。

本文在研究方法上，一方面在运用多指标综合评价法对土地利用多功能性进行综合测评时选用比较适合横向比较研究的均方差决策法确定指标权重；另一方面对土地利用多功能性时空分异影响因素分析方法进行创新，运用空间计量模型定量分析土地利用多功能性时空分异的影响因素。然而，本文也存在若干不足，有待进一步完善。如在土地利用多功能性评价指标体系构建时，受数据资料可获取性限制，未将区域水资源、环境污染、文化休闲情况等因素纳入，致使土地生态功能方面的指标尚显不足；测评方法中也仅选择操作较为简单、应用较为广泛的多指标综合评价方法对环京津贫困带土地利用多功能性进行综合评价；在分析土地利用多功能性时空分异影响因素时，因区域政策因素难以量化，仅以造林面积、生态退耕面积、生态工程种类数简单表征区域生态政策，其它区域政策仅在分析过程中进行了简单的定性描述。因此，如何选取更加有效合理的土地利用多功能性测评方法以及更为准确地分析区域政策对土地利用多功能性的影响还有待深入探索。

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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

国家自然科学基金 (41571087)。

孙丕苓，女，山东泰安人，博士生，研究方向为土地利用变化及土地资源可持续利用。北京 中国农业大学资源与环境学院，100193。Email：sapphire816@163.com

※通信作者：许月卿，女，河北定州人，副教授，博士生导师，主要从事土地利用变化与可持续利用、土地资源与评价研究。北京 中国农业大学资源与环境学院，100193。Email: xmoon@sina.com