【專(zhuān)家視角】福州大學(xué)發(fā)文｜歷史灌區(qū)耕地多功能潛力與績(jī)效評(píng)估——以中國(guó)木蘭陂灌區(qū)為例

來(lái)源：市場(chǎng)資訊

（來(lái)源：生態(tài)修復(fù)網(wǎng)）

SCI期刊：Land

英文題目：Assessing the Multifunctional Potential and Performance of Cultivated Land in Historical Irrigation Districts: A Case Study of the Mulanbei Irrigation District in China

中文題目：歷史灌區(qū)耕地多功能潛力與績(jī)效評(píng)估——以中國(guó)木蘭陂灌區(qū)為例

發(fā)表時(shí)間：2025年12月15日

文章鏈接：https://doi.org/10.3390/land14122421

研究背景

歷史灌區(qū)（HIDs）是連續(xù)運(yùn)行超過(guò)50-100年的水文流域單元，擁有規(guī)整的水系、連通的渠網(wǎng)和水工遺產(chǎn)，形成了彈性高效的人地關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，是農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)和文化景觀的重要載體。然而，全球工業(yè)化和城鎮(zhèn)化導(dǎo)致耕地面積減少、農(nóng)業(yè)投入下降，HIDs面臨嚴(yán)峻威脅。與此同時(shí)，城鄉(xiāng)對(duì)生態(tài)、文化服務(wù)的需求不斷增長(zhǎng)，推動(dòng)耕地從單一生產(chǎn)功能向多功能轉(zhuǎn)變。但現(xiàn)有研究多聚焦于省市級(jí)尺度，缺乏對(duì)HIDs內(nèi)耕地微觀尺度“潛力-績(jī)效”差異的系統(tǒng)評(píng)估。

研究目的

1. 構(gòu)建歷史灌區(qū)耕地多功能的“潛力-績(jī)效”評(píng)估框架，區(qū)分“自然本底+社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件”所能支撐的最大潛力與實(shí)際轉(zhuǎn)化效果；

2. 以福建木蘭陂灌區(qū)為案例，評(píng)估生產(chǎn)、生態(tài)、社會(huì)、景觀文化四類(lèi)功能的潛力與績(jī)效空間分布；

3. 利用雙變量空間自相關(guān)分析，揭示潛力與績(jī)效之間的空間匹配類(lèi)型（高-高、高-低、低-高、低-低）；

4. 為歷史灌區(qū)耕地的分區(qū)治理、遺產(chǎn)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

研究意義

本研究首次將“潛力”與“績(jī)效”作為兩個(gè)獨(dú)立維度引入歷史灌區(qū)耕地多功能評(píng)估，突破了傳統(tǒng)研究?jī)H用靜態(tài)指標(biāo)直接表征多功能性的局限。研究發(fā)現(xiàn)：木蘭陂灌區(qū)生產(chǎn)功能潛力呈高值均質(zhì)分布，生態(tài)功能高值聚簇但受建設(shè)用地?cái)D壓，社會(huì)和景觀文化功能長(zhǎng)期被低估。在潛力-績(jī)效匹配上，生產(chǎn)與生態(tài)功能以“高-高”協(xié)同為主（分別占19%和20%），而社會(huì)與景觀文化功能則大量處于“高潛力-低績(jī)效”狀態(tài)（分別占33%和27%），表明優(yōu)質(zhì)文化遺產(chǎn)資源未能有效轉(zhuǎn)化為社會(huì)服務(wù)效益。研究為歷史灌區(qū)耕地差異化治理和遺產(chǎn)活態(tài)保護(hù)提供了可操作的空間決策工具。

? 研究?jī)?nèi)容

• 構(gòu)建耕地多功能“潛力-績(jī)效”評(píng)估框架，涵蓋生產(chǎn)、生態(tài)、社會(huì)、景觀文化四個(gè)維度。

• 以福建省木蘭陂世界灌溉遺產(chǎn)區(qū)為案例，劃分2614個(gè)350m×350m網(wǎng)格。

• 潛力評(píng)估：從地理（坡度、高程）、基礎(chǔ)設(shè)施（田間道路密度、距高速/農(nóng)村居民點(diǎn)距離）、歷史（土壤肥力、灌渠密度、距歷史遺跡距離）、土地管理（耕地集聚度、距市中心/其他建設(shè)用地距離）四類(lèi)因素提取10個(gè)指標(biāo)，采用AHP法確定權(quán)重。

• 績(jī)效評(píng)估：

• • 生產(chǎn)功能：基于NDVI與糧食總產(chǎn)空間化。

  • 生態(tài)功能：InVEST模型計(jì)算生境質(zhì)量、水源涵養(yǎng)、土壤保持、碳固持。

  • 社會(huì)功能：POI密度（居住承載、農(nóng)產(chǎn)品服務(wù)、醫(yī)療康養(yǎng)）。

  • 景觀文化功能：POI密度（科普研學(xué)、游憩生態(tài)旅游）。

• 利用雙變量空間自相關(guān)（GeoDa）分析各功能潛力與績(jī)效的局部空間匹配類(lèi)型（HH、LL、HL、LH）。

研究區(qū)概況

木蘭陂歷史灌區(qū)位于福建省莆田市，核心區(qū)域面積約373 km2，其中耕地約197 km2。木蘭陂壩始建于1064年（北宋），位于木蘭溪感潮河段，兼具拒咸、蓄淡、灌溉、防洪等功能。2014年被列入首批世界灌溉工程遺產(chǎn)（WHIS）。灌區(qū)水網(wǎng)密布、土壤肥沃，是福建省重要的糧食生產(chǎn)基地，同時(shí)地處沿海快速城市化地區(qū)，面臨生產(chǎn)、生態(tài)、游憩、文化等多功能競(jìng)爭(zhēng)，具有典型代表性。

數(shù)據(jù)概況

• 土地利用：Landsat 8，30m，2020年，中科院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心。

• DEM：30m，NASA。

• 土壤數(shù)據(jù)：全球土壤數(shù)據(jù)庫(kù)，1km。

• 氣象數(shù)據(jù)：2020年逐日觀測(cè)，國(guó)家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心。

• NPP：MODIS MOD17A3HGF，500m。

• NDVI：Landsat 5/7/8/9，30m，國(guó)家生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心。

• 糧食產(chǎn)量：莆田統(tǒng)計(jì)年鑒2021。

• 路網(wǎng)、灌渠：OpenStreetMap。

• POI：高德地圖，1km緩沖區(qū)密度。

• 歷史文獻(xiàn)：地方志、水利志（《木蘭陂水利志》《興化府莆田縣志》等），用于功能識(shí)別。

?? 研究方法

• 潛力評(píng)估指標(biāo)權(quán)重：AHP法，22位領(lǐng)域?qū)＜覂蓛杀容^（1-9標(biāo)度），幾何平均綜合，CR<0.1。

• 績(jī)效評(píng)估指標(biāo)權(quán)重：同樣采用AHP，結(jié)合前人研究確定。

• 土壤肥力：改進(jìn)的Nemerow指數(shù)法，綜合有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷鉀、pH、陽(yáng)離子交換量。

• 耕地集聚度：Fragstats計(jì)算。

• 水源涵養(yǎng)：InVEST模型公式：WR = NPP_mean × F_sic × F_pre × (1 - F_slo)。

• 土壤保持：RUSLE方程。

• 碳固持：C_i = 1.63×NPP_i + 1.2×NPP_i。

• POI密度：移動(dòng)窗口法，1km緩沖區(qū)，統(tǒng)計(jì)各類(lèi)POI數(shù)量/面積。

• 空間匹配：雙變量局部Moran‘s I（GeoDa），識(shí)別HH（高潛力-高績(jī)效）、LL（低-低）、HL（高-低）、LH（低-高）。

研究結(jié)果

1. 多功能潛力空間分布

• 生產(chǎn)功能潛力：高值集中在中部平原，低值在北部、南部山地及東部濱海灘涂。

• 生態(tài)功能潛力：低于生產(chǎn)功能，高值呈離散團(tuán)塊分布在山地與農(nóng)田過(guò)渡帶，低值分布在城市邊緣。

• 社會(huì)功能潛力：高值分布于西部和北部城郊、緊鄰人口密集鄉(xiāng)村的耕地，低值在西南、北部偏遠(yuǎn)山地。

• 景觀文化功能潛力：高值集中于中部平原環(huán)繞城市建成區(qū)的地帶。

多功能績(jī)效空間分布

• 生產(chǎn)功能績(jī)效：高值連片分布在中部和東南部，低值散落在北部山地邊緣和濱海灘涂。

• 生態(tài)功能績(jī)效：高值沿木蘭溪兩岸及西南、東北部林地水體附近聚集；低值集中在建設(shè)用地邊緣。

• 社會(huì)功能績(jī)效：高值主要分布在城市外圍耕地，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的耕地績(jī)效極低。

• 景觀文化功能績(jī)效：高值呈點(diǎn)狀分布在城市邊緣和主要交通干線周邊，整體水平較低。

潛力-績(jī)效空間匹配

• 生產(chǎn)功能：HH占19%，集中在城市周邊和南部連片水田；LL占4%，在北部山地碎片化耕地；HL（高潛低效）和LH（低潛高效）比例低。

• 生態(tài)功能：HH占20%，分布在北部、西部靠近林地水體的區(qū)域及中部水網(wǎng)密集區(qū)；HL和LH極少。

• 社會(huì)功能：HH占10%，散落在城市-耕地過(guò)渡帶；HL占33%，在木蘭溪中游兩岸和東南部耕地廣泛分布；LL占10%。

• 景觀文化功能：HH占12%，集中在城市過(guò)渡帶和北部沿海；HL占27%，分布在木蘭溪中游和東南沿海連片耕地；LL占13%。

代表性功能績(jī)效細(xì)節(jié)

• 糧食生產(chǎn)（FP）：全區(qū)域高績(jī)效均勻。

• 碳固持（CS）：高值靠近北部城區(qū)和中南部水田，低值在北部山地和東南旱地。

• 生境質(zhì)量（HQ）：南高北低，高值散落于南北林地附近，低值集中于城區(qū)和旱地。

• 水源涵養(yǎng)（WC）：高值沿灌區(qū)中河流通道呈帶狀，低值在北部山地和西南旱地。

• 土壤保持（SC）：整體較高，低值在陡坡和水網(wǎng)密集區(qū)。

• 農(nóng)產(chǎn)品服務(wù)（AS）：高值集中在城市周邊耕地，中值沿交通走廊延伸。

• 醫(yī)療康養(yǎng)（HW）：高值零星分布在中部，大部分耕地績(jī)效低。

• 游憩生態(tài)旅游（RE）與科普研學(xué)（SRE）：高值點(diǎn)狀分布于城市邊緣和交通干線，整體水平很低。

主要討論

• 為什么生產(chǎn)功能實(shí)現(xiàn)了“高潛-高績(jī)”？ 木蘭陂灌區(qū)平原地形平坦、土壤肥沃、灌渠系統(tǒng)完善，疊加長(zhǎng)期農(nóng)業(yè)投入，形成了高潛向高績(jī)的成功轉(zhuǎn)化。相比之下，北京碎片化耕地因缺水和大都市強(qiáng)烈的休閑需求，功能向非生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，說(shuō)明社會(huì)經(jīng)濟(jì)背景差異導(dǎo)致功能轉(zhuǎn)型。

• 社會(huì)與景觀文化功能的“高潛-低績(jī)”困境：盡管木蘭陂擁有千年灌溉歷史、豐富的水文化遺產(chǎn)和獨(dú)特的圩田景觀，但其社會(huì)服務(wù)（農(nóng)產(chǎn)品、醫(yī)療、居住承載）和景觀文化服務(wù)（游憩、研學(xué)）績(jī)效遠(yuǎn)低于潛力。微原因在于小農(nóng)經(jīng)營(yíng)結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)對(duì)接不足、配套設(shè)施落后，阻礙了文化資本轉(zhuǎn)化為社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

• 城市化影響的“雙重性”：社會(huì)與景觀文化功能的高值區(qū)集中在城市邊緣，印證了“輻射效應(yīng)”；但宏觀區(qū)域上城市化可能產(chǎn)生“虹吸效應(yīng)”，導(dǎo)致外圍鄉(xiāng)村功能資源流失。潛力-績(jī)效框架揭示這種尺度和區(qū)位依賴(lài)性，有助于避免一刀切評(píng)估。

• 管理啟示：

• • 對(duì)HL型（高潛低效）的生產(chǎn)功能區(qū)，應(yīng)推進(jìn)規(guī)模化經(jīng)營(yíng)和農(nóng)藝強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)從“粗放開(kāi)發(fā)”到“提質(zhì)增效”。

  • 對(duì)HL型的社會(huì)/文化功能區(qū)，應(yīng)激活潛力節(jié)點(diǎn)，通過(guò)綠道和旅游線路連接，構(gòu)建協(xié)同網(wǎng)絡(luò)。

  • 對(duì)LH型（低潛高效）的區(qū)域（如某些生態(tài)功能依賴(lài)外部輸入），需加強(qiáng)可持續(xù)性監(jiān)測(cè)，減少對(duì)外依賴(lài)。

  • LL型區(qū)域需評(píng)估是否應(yīng)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)或生態(tài)任務(wù)以優(yōu)化資源配置。

? 創(chuàng)新點(diǎn)

• “潛力-績(jī)效”雙維框架：將耕地的自然生成本底與人類(lèi)干預(yù)下的實(shí)際產(chǎn)出分離評(píng)估，揭示了“高潛力未兌現(xiàn)”和“低潛力過(guò)度開(kāi)發(fā)”兩類(lèi)管理失靈問(wèn)題。

• 歷史文獻(xiàn)+現(xiàn)代POI融合：首次結(jié)合古代水利文獻(xiàn)（地方志、水利志）關(guān)鍵詞挖掘與當(dāng)代POI大數(shù)據(jù)，識(shí)別耕地的歷史文化功能。

• 網(wǎng)格尺度精細(xì)分析：350m網(wǎng)格，優(yōu)于以往省市級(jí)宏觀研究，適應(yīng)HIDs小尺度景觀異質(zhì)性。

• 雙變量空間自相關(guān)應(yīng)用：區(qū)分四類(lèi)匹配狀態(tài)（HH/LL/HL/LH），為分區(qū)差異化治理提供直接空間指引。

• 案例典型性：木蘭陂是千年仍在運(yùn)行的灌溉遺產(chǎn)，地處沿海城市化區(qū)域，兼具傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)保護(hù)與多功能轉(zhuǎn)型的典型矛盾。

?? 不足與展望

• 歷史文獻(xiàn)覆蓋不全：僅使用了部分地方志和水利志，民間文獻(xiàn)、碑刻等未系統(tǒng)納入，功能識(shí)別有待完善。

• 機(jī)制分析較淺：僅通過(guò)衛(wèi)星影像判讀了匹配區(qū)典型地物，未定量分析驅(qū)動(dòng)因素（如地理探測(cè)器、結(jié)構(gòu)方程模型）。

• 土地管理指標(biāo)受限：因數(shù)據(jù)可獲取性，未能納入國(guó)土空間規(guī)劃“三條紅線”等直接政策變量。

• 時(shí)間動(dòng)態(tài)缺失：僅有2020年截面數(shù)據(jù)，無(wú)法揭示潛力-績(jī)效匹配的長(zhǎng)期演變軌跡。

• 未來(lái)方向：整合多源歷史文獻(xiàn)；引入地理探測(cè)器和SEM分析驅(qū)動(dòng)機(jī)制；納入“三區(qū)三線”等規(guī)劃數(shù)據(jù)；建立長(zhǎng)時(shí)序監(jiān)測(cè)。

總結(jié)

本研究提出了歷史灌區(qū)耕地多功能“潛力-績(jī)效”評(píng)估框架，并以福建木蘭陂世界灌溉遺產(chǎn)區(qū)為案例，定量評(píng)估了生產(chǎn)、生態(tài)、社會(huì)、景觀文化四類(lèi)功能的潛力與績(jī)效及其空間匹配。主要結(jié)論：（1）生產(chǎn)功能潛力高值均質(zhì)分布，績(jī)效高值連片；生態(tài)功能高值聚簇但受建設(shè)用地?cái)D壓；社會(huì)和景觀文化功能整體績(jī)效偏低，高值僅限城市邊緣。（2）潛力-績(jī)效匹配呈現(xiàn)顯著分化：生產(chǎn)與生態(tài)功能以“高-高”協(xié)同為主（19%、20%）；社會(huì)與景觀文化功能以“高-低”錯(cuò)配為主（33%、27%），反映出文化遺產(chǎn)資源未有效轉(zhuǎn)化為社會(huì)服務(wù)。（3）“低-低”簇中社會(huì)與景觀文化占比均超10%，需關(guān)注邊緣區(qū)功能衰落。“低-高”簇極少，說(shuō)明低潛力支撐高績(jī)效不可持續(xù)。研究為歷史灌區(qū)耕地差異化治理、遺產(chǎn)活化利用和國(guó)土空間規(guī)劃提供了新的分析工具和科學(xué)依據(jù)。