山東省鄉村三生空間耦合協調時空格局演化特征

梁雪瑋　張宇

摘要：基于鄉村土地利用形態日趨多元化的現狀，探究山東省鄉村三生空間整體及系統間時空演變、格局演化等關鍵問題，從而為山東省各地市未來鄉村功能定位和發展方向提供科學依據。運用2007、2012、2017年數據構建指標體系，通過熵值法和變異系數法確定權重，進而對山東省鄉村三生空間進行綜合評價，并利用耦合協調模型探討其格局演化與時空特征。結果表明，鄉村三生空間水平整體呈上升趨勢但區域差異顯著，東中部地區明顯優于西部地區;山東省鄉村三生空間耦合度與協調度發展軌跡相似，分別經歷了由拮抗向協調以及中度失調向中度協調的轉變，同時耦合協調度呈現以“核心-周邊”形態由西南向東北層層遞增的格局;鄉村三生功能之間耦合協調分布不均，其中生產-生活耦合協調度最高、生產-生態最低。因此，山東省鄉村空間優化應以人為本，全面提升西部地區各項用地空間水平;加快轉變農業發展方式，促進鄉村產業結構轉型升級，優化重構集約高效的鄉村生產空間。

關鍵詞：耦合協調;鄉村三生空間;時空特征;格局演化

中圖分類號：F323.1文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2021）01-0020-08

作者簡介：梁雪瑋（1997—），女，山東東營人，碩士，主要從事鄉村振興、城市可持續發展研究。E-mail：932834146@qq.com。

通信作者：張宇，博士，副教授，主要從事土地利用規劃與管理研究。E-mail：zhangyu_1980@163.com

受城鎮化快速推進，工業化、鄉村振興戰略等外部條件的刺激，城鄉之間物質流、信息流、能量流等要素流動加劇[1]，鄉村土地的利用形態日趨多元化。一方面表現為隨著鄉村服務業的興起、城鄉經濟結構的調整和社會需求對鄉村發展提出更高的要求[2]，依托城市建設用地蔓延和城市擴張效應帶來的農村休閑旅游與娛樂性質用地增加;另一方面則表現為耕地破碎化，農村空心化，鄉村空間被蠶食擠壓，導致鄉村功能失衡[3]。2012年黨的十八大報告提出“促進生產空間集約高效、生活空間宜居適度、生態空間山清水秀”的總體要求;2017年黨的十九大報告再次強調實施鄉村振興戰略是重中之重。自此鄉村三生空間成為構建空間規劃體系、完善國土空間開發保護制度和各類尺度空間落實主體功能區規劃的重要基礎。因此，探究鄉村空間功能間耦合協調時空演化規律，促進鄉村空間的重構與轉型是當前新型城鎮化階段的重要課題。鄉村三生空間主要指廣大農村生產、生活和生態空間的統一體，其變遷能夠較好地表征鄉村空間變化。目前，學術界圍繞三生空間已經展開了大量的研究工作。從研究內容來看，主要集中在國土空間適宜性評價[4-6]、三生空間分類體系[7-9]、三生空間布局與空間優化[10-12]、評價模型的構建[13]、時空演化特征[8，14-15]、驅動機制因子分析[16-17]、功能識別[15，18]等方面;從研究方法來看，主要集中在綜合加權模型[19]、GIS空間分析法[14]、統計和測量分析[20]等;從研究視角來看，主要集中在城鄉關系[21]、自組織理論[22]、生態文明[23]、空間重構[24]等方面;研究區域主要集中在生態敏感的限制開發區[19，25]和經濟發達地區[15，26]的鄉村?？傮w而言，在長時間序列上探討山東省鄉村三生空間功能間耦合作用關系與格局演變的深入分析十分缺乏。因此，選擇農業大省山東省作為研究樣區，通過建立評價指標體系，測算2007、2012、2017年的功能耦合度與協調度，探索山東省不同地區鄉村空間功能值的格局分異、地區差異及演化特征，從而為山東省各地市未來鄉村功能定位和發展方向提供科學依據。

1研究區概況與研究方法

1.1研究區概況

山東省位于我國東部沿海、黃河下游，地勢為中部山地突起，西南、西北低洼平坦，東部緩丘起伏，形成以山地丘陵為骨架，平原盆地交錯環列其間的地貌。截至2017年，全省總人口為10006萬人，其中農村人口4984萬人，占總人口的49.8%。土地總面積為15.8萬km2，農用地面積為11514295hm2，農村居民人均可支配收入為15117元，約占城鎮居民人均可支配收入的1/3，城鄉區域差異較大。近年來，山東省政府全面貫徹落實中央部署，將解決“三農”問題作為重中之重：優化調整農業結構，在鞏固提升糧食產能的同時發展壯大鄉村產業，拓寬農民增收渠道;扎實推進農村人居環境整治，建設山東特色美麗鄉村，持續推進農村“七改”。隨著農村工作的推進，探索山東省東、中、西部地區鄉村振興分類推進機制與鄉村振興，推動生產生活生態三生空間協同進行成為急須解決的問題。

1.2數據來源

為保證數據的完整性、可獲取性和時效性，選擇2007、2012、2017年作為研究時點，以山東省17個地市的農村作為研究單元。研究數據主要包括空間數據和屬性數據2個部分，空間數據主要來源于自然資源部網站的省級行政區域矢量圖及邊界等，通過對數據進行整理，利用ArcGIS錄入空間數據并與相關屬性數據進行連接，形成新的圖層。屬性數據主要來自《山東省年鑒》《中國城市年鑒》以及山東省各地市年鑒，生態數據來自于《山東省生態環境狀況公報》等，個別社會數據以農業農村局等農業普查資料、社會發展公報等計算而得。

1.3研究方法

1.3.1熵權法與變異系數

本研究綜合采用熵值法與變異系數法確定權重。熵值法是一種客觀賦權法，信息量越大，不確定性就越小，熵也就越小?？梢酝ㄟ^計算熵值來判斷一個方案的隨機性及無序程度，根據各項指標值的變異程度確定指標權數，因此可以避免人為因素帶來的偏差，適合對多元指標進行綜合評價，主要步驟見參考文獻[27]。先對山東省2007、2012、2017年的數據采用極差歸一化法進行標準化處理，在此基礎上求取13個指標的信息熵和指標差異系數，并對指標差異系數進行歸一化處理，得到各指標權重。變異系數法是直接利用各項指標所包含的信息，通過計算得到指標的權重，同樣是一種客觀賦權的方法。在評價指標體系中，指標取值差異越大的指標，即越難以實現的指標，越能反映被評價單位的差距。相對于熵值法確定權重而言，變異系數可以消除幾組數據相差過大時尺度和量綱的影響，適合各個構成要素內部指標權數的確定。先求取13個指標的標準差和平均值得到變異系數，利用每個指標變異系數與變異系數加總的比值求得各項權重。

1.3.2綜合評價法

采用綜合評價法計算2007、2012、2017年山東省17個地市鄉村三生空間發展水平和13個指標的變化幅度，計算公式如下：

式中：K表示17個地市鄉村三生空間發展水平和不同指標的綜合指數;Wi表示綜合權重;Sk表示指標標準化后的評價值。通過綜合評價探究不同時間段山東省各地市的鄉村綜合發展水平和單項發展水平。

1.3.3耦合協調分析

耦合協調分析法包括耦合度函數和協調度函數。耦合協調模型用來描述鄉村空間生產生活和生態功能之間是否存在相互作用以及作用程度，決定了系統的穩定情況。選擇其中耦合度函數計算公式如下[2]

1.3.4指標體系的建立

鄉村是由經濟、社會和環境組成的復雜系統，是人類重要的居住、工作場所和環境空間。在此基礎上，按照國土利用空間的主要分區劃分出生產功能、生活功能和生態功能。生產功能是指為生產產品和服務進行社會生產的功能，以土地作為直接獲取的勞作對象或載體，可劃分為農業生產功能和非農業生產功能。依據鄉村生產空間系統功能的內涵界定，參考已有多功能研究成果，選擇人均糧食產量和人均耕地面積作為農業生產功能測度，其值越大，代表土地生產力越高，能夠供養越多的人;隨著鄉村經濟結構的改變，鄉村二三產業大力發展，因此選擇人均二三產業產值和人均農林牧漁服務業總產值作為非農業生產功能。生活功能是指由土地提供的各種空間承載、物質和精神保障功能，在確保人類基本生存發展的基礎上能夠滿足人們對醫療衛生、就業住房的需求。將生活功能劃分為基本生活和社會保障2個層面，選擇農村居民人均收入和農村居民人均生活消費支出2個指標反映農民家庭實際收支情況，值越大，說明生活狀態越好;而農村居民每萬人擁有的病床位數、農村人均住房面積和農村就業結構則代表鄉村醫療、就業和社會保障，都屬于正向指標。生態功能是為維護人類生存發展的自然基礎及功能，能夠維護環境供給人類自然資源，并容納消解污染物，具有自凈能力，平衡鄉村生態環境。本研究重點選取形成鄉村生態空間系統特征、影響生態功能的自然條件指標和生態環境現狀指標。森林覆蓋率和濕地面積比能夠反映出該地區自然條件現狀和自凈能力，其值越大，該地區環境越好，在生態環境現狀指標中，農村居民人均水資源量代表生態供養的能力，而農村居民人均農用化肥施用量為負向指標，其值越大，越不利于生態優化（表2）。

2結果與分析

2.1三生空間功能時空綜合水平分析

根據公式（1）計算得出2007、2012、2017年三生空間在山東省17個地市的綜合指數和各指標指數（圖1、表3）。從地市和區域劃分上來看，山東省鄉村三生空間綜合水平3年來整體呈上升趨勢，但區域間差異明顯。威海市以大于0.6的水平穩居第一，是菏澤市的3倍之多;其中每年高于平均綜合評價指數的城市數量穩定在8個左右，省內過半城市鄉村功能水平仍有較大的進步空間。此外，本研究將山東省劃分為魯西北、魯西南、魯中南和膠東沿海地區，探索不同區域的發展水平。樣本期內，魯中南和膠東沿海地區平均值分別為2.4、2.3，高于魯西北1.7和魯西南1.3。這是由于東部沿海地區經濟發達、資源利用率高且生態文明發展較好;而中南部地區是山東省的工業聚集區，生產水平高于處在承接東部產業轉移、生產生活平均水平不高的西北和西南地區。

從各指標指數和子系統看，生態得分高于生產和生活得分;隨著時間的推進，生產和生活得分均經歷先升后降的過程，生態得分先降后升。這是由于山東省政府2012年重點發展二三產業，提高第一產業的機械化水平，稅收全面用于提高農民收入水平和醫療衛生教育事業，使得生產生活得分快速提高;但忽視了生態發展，造成這一時段生態環境質量下降，后期政府注重協同發展，大力提升生態治理，使生態得分再次回升。

2.2三生空間功能耦合度時空演變特征

由圖2可知，從空間維度上看，山東省耦合度較高的地區主要集中在以威海、青島、煙臺等市為主的經濟發達的東部沿海地區。耦合度較低的地區則集中在以臨沂、菏澤、聊城等市包圍的魯西南地區，耦合度在整體上呈現從東部沿海向西部內陸逐步降低的趨勢，區域差異顯著。從時間維度上看，山東省耦合度逐年呈上升趨勢，由東部經濟發達的沿海向西部內陸地區逐層逐年推進。2007年76.5%的城市都處在低耦合和拮抗狀態，其中拮抗狀態的城市占據了大部分。改革開放以來，山東省大力發展第二產業，農村勞動力從第一產業流向第二產業，放松了對農村建設用地的審批，鄉村工廠的建設擠占了大量的生態生活用地，生產功能成為該時期的主要功能，功能間相互作用開始加強。2012年威海市、煙臺市和青島市的鄉村率先步入協調時期，由只重視生產到生活生態兩手抓、啟動農村美麗工程建設、實行農村環境連片整治、減免醫療費用、加快農村老住房改造，功能間良性耦合朝著協調的方向發展。與2007年相比，全部城市脫離低耦合狀態，磨合類和拮抗類占比分別為58.8%、17.7%，耦合度大大提升，由單一的追求生產轉變為支持農村生活生態建設。截至2017年，山東省58.8%的城市進入協調耦合時期，其余城市也均進入磨合時期。自2015年開始，山東省政府加快規范土地流轉，科學引導農村推動生產提高農民人均收入，全面開展農村通水通電通路的“三通”政策，努力打造農村一二三產業融合新亮點，同時繼續注重農村生態建設，開展休閑農業和鄉村旅游示范創建工作，退耕還林還湖也使得農村生態進一步好轉，三生功能向高度協調耦合繼續邁進。

2.3三生空間功能協調度時空演變特征

由圖3可知，三生空間功能耦合協調度與耦合度分布特征相似，由東部沿海地區向西部內陸地區遞減，因此耦合協調度與耦合度有較大的關聯性。其中，煙臺市和日照市經歷了從輕度失調到中度協調的跨越式發展，威海市和青島市耦合協調度一直處于全省前列。但同時部分地區也出現了回落，如德州市耦合協調度經歷了中度失調—基本協調—輕度失調的波動。從時間維度來看，呈現出由輕度失調向中度協調發展的態勢。2007年中度失調、輕度失調和基本協調占比分別為23.5%、58.8%和17.6%，其中耦合協調度最高的威海市（0.48）幾乎為最低菏澤市（0.27）的2倍，地區差異性大。截至2012年，整體協調度發展迅速，其中基本協調占比為47.1%，中度失調、輕度失調和中度協調占比分別為11.8%、17.6%、23.6%，耦合度協調區間為[0.28，0.61]。2017年耦合協調度達到基本協調及以上的占比為82.4%，實現了從失調占主導到協調和高質量協調占主導的跨越式發展，耦合協調度區間也增加到了[0.30，0.85]，其中中度協調占比高達47.1%，威海市更是在磨合協調過程中走到了全省前端，實現優質協調。得益于近幾年“三支一扶”、美麗新農村以及“三塊地”改革政策，山東省鄉村產業不斷發展，在人們生活質量提高的同時生態也繼續好轉，加大對鄉村地區的規劃，使得山東省農村有序發展，協調程度逐年增高，但值得注意的是以菏澤市為首的魯西南地區近幾年增長幅度過小，因此如何縮小東部地區與西部地區三生空間差距是今后山東省農村工作的重點。

2.4三生空間功能兩兩耦合協調度時空演變特征

由公式（2）、公式（4）分別計算3個時期山東省兩兩功能間耦合度和耦合協調度，探究各子功能系統的相互作用情況（圖4）。

生產-生活耦合度3個時期實現了從拮抗時期為主（58.8%），經歷磨合時期占主導（64.7%），最后完成到協調耦合時期（58.8%）的跨越，其中磨合和協調耦合類型增長顯著，2012年以后全省基本進入中度協調及以上發展水平。鄉村生產-生活耦合度和耦合協調度偏高的地區集中在東北部，并逐年向魯西南擴散，這是由于山東省農村一二三產業融合試點和發展先導區主要集中在東部經濟發達的鄉村，同時受中心經濟輻射影響，鄉村生產水平較高。隨著人們收入水平和政府稅收的不斷提高，加大對鄉村居民點的綜合整治，不斷投入教育醫療等公共服務，生產與生活之間的相互作用逐年增強，可以看出生產-生活耦合度和耦合協調度均高于同期的生產-生態、生活-生態子功能。魯西南地區以山地和丘陵為主，土壤較貧瘠，農業和工業基礎薄弱，農民傾向于外出務工謀生，土地拋荒、鄉村“空心化”嚴重，因此生產-生活的耦合度和耦合協調度較低，2010年開始政府加大對空心村和土地整治的第1個五年計劃，因此，2012—2017年耦合度和耦合協調度有了大幅的提升。

鄉村生活-生態功能耦合度由2007年磨合、拮抗、低耦合時期分別占比29.4%、41.2%、29.4%變化為2012年磨合、拮抗、低耦合分別占比58.8%、29.4%、11.8%，2017年2個城市率先進入協調耦合時期，磨合、拮抗、協調占比分別為58.8%、29.4%、11.7%，磨合階段增長幅度最大;在協調度上經歷了失調—基本協調—中度協調的增長變化。從地區來看，由2007年東部耦合度大于中部大于西部明顯分界，到2012年耦合度由東北部向西南過度，到2017年東部北部速度減緩，西部南部有了長足發展。其中，濟南市和臨沂市經歷了耦合度先減后增的階段，可見2座城市近年來對生活生態的治理水平有所提高。2007年耦合協調度大多處于中輕度失調階段，2007—2012年魯西南地區增速明顯，發展成輕度失調和基本協調階段，2012—2017年魯東北增速再次超過魯西南地區，進入生活-生態中度協調階段。整體而言，生活-生態在耦合度和協調度上均低于生產-生活子功能，可見生活功能擠占了生態功能，一方面各地政府越來越重視規劃新型農村社區、配套公共設施、改善住房條件，另一方面山東省宅基地人均擁有面積遠大于合理值區域，生活空間的擴建影響了生態空間的增長，同時農村地區環境治理和生活垃圾無法像城市一樣得到有效處理，更加弱化了鄉村的生態功能，因此，如何在保障生活的同時提高鄉村生態環境是山東省未來治理的重點之一。

生產-生態耦合度和協調度在3個子功能中得分最低，經歷了低耦合—拮抗—磨合3個時期，在3個階段的跨度中，磨合階段增長幅度最大;協調度也由中輕度失調變為協調，并出現了高度協調城市，其中2007—2012年中度協調增幅最大。同時地區差異明顯，且有繼續擴大的趨勢，2012年與2007年相比，山東省北部城市協調度增幅迅速，這是由于山東省北方多工業城市，產業化起步早，政府認識到生態對產業可持續發展的重要性，提出美麗鄉村計劃和推動鄉村生態振興工作方案，工業稅收補償生態。2017年與2012年相比，山東省西南部城市生產-生態耦合度和協調度也迅速上升，魯西南城市結合自身優勢發展觀光農業和休閑鄉村產業，農村的生產生態得到極大提升，但提升速度慢于北方，且東部城市協調度與西部協調度差距拉大，極大值與極小值的差額由0.27擴大到0.48。

3結論

本研究構建綜合評價模型和耦合協調度模型，用來描述鄉村空間生產生活和生態功能各指標在不同地市的發展情況及各城市之間是否存在相互作用和作用程度。結果表明，從綜合評價來看，鄉村三生空間水平整體呈上升趨勢但區域差異顯著，東中部地區明顯優于西部地區，生態得分一直較高;山東省鄉村三生空間耦合度與耦合協調度發展軌跡相似，分別經歷了由拮抗向協調以及中度失調向中度協調的轉變，同時呈現以“核心-周邊”形態由西南向東北逐年遞增的態勢;鄉村三生功能之間耦合協調差異顯著，生產-生活耦合協調度較高，生產-生態最低，是未來優化的重點。

在促進山東省鄉村三生空間協調發展過程中，應充分考慮區域差異，制定差別化的政策，因地制宜地推動地區發展。針對生產協調滯后的市域，如菏澤市、日照市等，應完善產業結構，打造具有地方特色的鄉村產業如鄉村旅游業，同時延長產業鏈，減少對純糧食生產拉動經濟增長的依賴，構建完整的鄉村融資體系，確立新的地方收入支出循環模式;針對生活協調滯后的市域，如臨沂市、聊城市等，應推進鄉村基本公共服務有效供給，解決農村看病難、入學難、保障低等問題，堅持以人為本的基本原則，提升新農村社會化質量;針對生態協調相對滯后的市域，如濟南市、淄博市等，應以自然生態資源治理與保護、美麗鄉村建設為主體，以現代農業和田園綜合體帶動生態產業發展。

本研究主要從省級和地市級角度探索山東省鄉村三生空間耦合協調的格局演化與時空特征，但是針對典型區域以及鄉村三生空間布局演化發展的影響因素與對策建議還未涉及，在今后的研究中，應更多考慮并深入分析影響山東省和各個城市變化、特征的獨特性，進而為提出更具可操作性的對策建議提供基礎。

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