黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間演變特征及其啟示

璩路路，王永生，李裕瑞,3,4，陳宗峰，劉繼來

·土地保障與生態(tài)安全·

黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間演變特征及其啟示

璩路路1，王永生2，李裕瑞2,3,4※，陳宗峰2，劉繼來5

（1. 重慶大學(xué)公共管理學(xué)院，重慶 400044； 2. 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101；3. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049； 4.陜西黃土高原地球關(guān)鍵帶國家野外科學(xué)觀測研究站，西安 710061；5. 信陽師范學(xué)院地理科學(xué)學(xué)院，信陽 464000）

基于5期遙感影像和實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)，定量分析黃土高原延安碾莊流域1985－2018 年鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)型發(fā)展進(jìn)程中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能時空演變規(guī)律。結(jié)果表明：1）溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能定量診斷體系和監(jiān)測模型可有效識別溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間格局以及經(jīng)濟(jì)社會與資源生態(tài)多重導(dǎo)向的多元演化路徑。2）研究區(qū)溝道農(nóng)業(yè)功能空間由傳統(tǒng)向現(xiàn)代生產(chǎn)主導(dǎo)功能轉(zhuǎn)向，2012 年為溝道生產(chǎn)功能轉(zhuǎn)型拐點(diǎn)。溝道傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能特征為“小幅擴(kuò)增-相對平穩(wěn)-急劇縮減”，溝道現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能演變則呈現(xiàn)“相對平穩(wěn)-小幅擴(kuò)增-急劇增加”的階段特征，且功能多樣性不斷增加。3）整體上溝道傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間范圍和強(qiáng)度值呈減少趨勢，現(xiàn)代溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的功能空間不斷擴(kuò)張，主導(dǎo)方向發(fā)生轉(zhuǎn)變；局部微觀上傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能以流域城鎮(zhèn)所在地為中心呈同心帶狀縮減。4）新時期黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心目標(biāo)在于推進(jìn)“四轉(zhuǎn)”，全面構(gòu)建“三循環(huán)”模式，推進(jìn)形成黃土高原產(chǎn)業(yè)內(nèi)循環(huán)及其與黃河流域雙循環(huán)互促共進(jìn)發(fā)展的新格局，深入探究優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和創(chuàng)新經(jīng)營管理模式的新動能、新途徑。研究結(jié)果提供了黃土高原典型流域農(nóng)業(yè)功能轉(zhuǎn)型微觀案例，對區(qū)域土地資源優(yōu)化配置及鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)型高質(zhì)量發(fā)展具有啟示意義。

土地利用；模型；溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；功能演變；轉(zhuǎn)型發(fā)展；黃土丘陵溝壑區(qū)；碾莊流域

0 引 言

鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)是由人文、經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境相互聯(lián)系、相互作用形成的具有一定結(jié)構(gòu)、功能和區(qū)際聯(lián)系的鄉(xiāng)村空間體系，具有多樣性、動態(tài)性、綜合性等特點(diǎn)[1-2]。囿于城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)和城市優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，城鄉(xiāng)發(fā)展差距持續(xù)增大，大量農(nóng)村土地、勞動力等要素向城鎮(zhèn)集聚，影響著鄉(xiāng)村的可持續(xù)發(fā)展[3]。鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)在快速城鎮(zhèn)化、工業(yè)化推動下，面臨農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素“非農(nóng)化”、人口“老齡化”、基層組織“弱化”、農(nóng)村水土環(huán)境“污損化”、村莊居住用地“空廢化”及聚落斑塊異速增長等轉(zhuǎn)型發(fā)展的新問題[4]。

黃土高原是中國集農(nóng)牧過渡區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)、經(jīng)濟(jì)滯后區(qū)為一體的特殊區(qū)域，也是生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾體現(xiàn)區(qū)、鞏固脫貧成果與銜接鄉(xiāng)村振興的重點(diǎn)區(qū)，生態(tài)保護(hù)、人地系統(tǒng)協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展始終是黃土高原高質(zhì)量發(fā)展的基本命題[5-6]。其中，黃土丘陵溝壑區(qū)梁峁起伏、溝壑縱橫，獨(dú)特的地理區(qū)域特征塑造了極具特色的鄉(xiāng)村人地系統(tǒng)[7]。在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，黃土丘陵溝壑區(qū)同時遭受了來自自然生態(tài)與人類活動的雙重擾動[5]，黃土丘陵溝壑區(qū)千溝萬壑的地貌格局決定了溝道壩地是該地區(qū)土地資源的精華，由于溝道小流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和所處區(qū)域資源稟賦和區(qū)位條件不盡相同，加之土地流轉(zhuǎn)、種植模式調(diào)整、特色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及康樂養(yǎng)生、農(nóng)耕體驗(yàn)等多功能交互，其區(qū)域功能布局演化路徑空間差異明顯，并呈現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型趨勢。

改革開放以來，在生態(tài)建設(shè)和城鎮(zhèn)化影響下，黃土丘陵溝壑區(qū)鄉(xiāng)村人地系統(tǒng)發(fā)生了較大變化，其運(yùn)行特征可概括為三個演變階段：坡地農(nóng)業(yè)階段、坡面植被建設(shè)階段和溝道農(nóng)業(yè)發(fā)展階段，其過程經(jīng)歷了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廣種薄收到生產(chǎn)實(shí)踐的可持續(xù)節(jié)約化，總體呈現(xiàn)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型趨勢，并創(chuàng)新推進(jìn)了溝道土地整治，踐行了兼顧生態(tài)建設(shè)與生產(chǎn)發(fā)展的“山上退耕還林，山下治溝造地”生態(tài)工程新模式。目前針對黃土丘陵溝壑區(qū)鄉(xiāng)村人地系統(tǒng)的相關(guān)研究主要集中在新型經(jīng)營主體、生態(tài)治理以及產(chǎn)業(yè)化等視角，重點(diǎn)研究鄉(xiāng)村人地系統(tǒng)核心要素的空間形態(tài)[8-9]、治理型式[10-11]、典型模式[12]、演化過程[13-14]、動力因素和機(jī)制[15-16]等。新時期黃土丘陵溝壑區(qū)鄉(xiāng)村優(yōu)質(zhì)耕地不足，溝谷低地建設(shè)用地發(fā)展空間受限，溝道區(qū)域生態(tài)恢復(fù)與鄉(xiāng)村蕭條并存，溝道鄉(xiāng)村發(fā)展緩慢及鄉(xiāng)村五化更加凸顯[5,17]，黃土丘陵溝壑區(qū)鄉(xiāng)村人地系統(tǒng)發(fā)展亟待重構(gòu)。

黃土高原退耕還林工程對區(qū)域糧食安全帶來明顯的負(fù)面影響，局部地區(qū)出現(xiàn)耕地面積短缺，導(dǎo)致人-糧關(guān)系緊張。還有許多城鎮(zhèn)位于溝谷川道，據(jù)此趨勢，溝道如何平衡退耕還林與糧食生產(chǎn)及城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的時空關(guān)系，川道城鎮(zhèn)化建設(shè)用地擴(kuò)張和工礦用地開發(fā)如何實(shí)現(xiàn)空間布局優(yōu)化，溝道耕地撂荒及鄉(xiāng)村人口、教育、醫(yī)療、社會服務(wù)等空心化導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能弱化趨勢如何緩解等一系列當(dāng)前亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。因此，需要深入了解溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間演變格局和轉(zhuǎn)型階段過程特征。本文擬通過對流域典型地貌單元溝道農(nóng)業(yè)地域功能形態(tài)演變長達(dá)30 a的時間序列研究，集中探討黃土高原人地關(guān)系和城鄉(xiāng)關(guān)系轉(zhuǎn)型背景下溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能的空間演變，旨在厘清溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間分布及演化特征，進(jìn)而揭示黃土高原典型地貌類型區(qū)黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型對區(qū)域鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)型及高質(zhì)量發(fā)展的影響機(jī)制。

1 研究區(qū)概況

本文所選的典型研究區(qū)碾莊流域（36°37′～36°45′N、109°26′～109°37′E）位于延安市寶塔區(qū)境內(nèi)（圖1），其溝口距延安市市區(qū)14 km，屬于延河流域一級支流，國道G210穿境而過，流域總面積約53.83 km2，流域現(xiàn)有楊興莊村、雙田村等6個行政村，王家溝、羊圈溝等11個自然村。2018年流域總?cè)丝跒? 627人，人口密度為104.42人/km2。流域內(nèi)現(xiàn)有農(nóng)地546.6 hm2，林地面積913.2 hm2，果園116.3 hm2，農(nóng)牧、農(nóng)林交錯性特征明顯，主要農(nóng)作谷物為玉米、黃豆等，海拔在900～1 300 m之間，主溝比降為2.34‰，平均坡度16.42°，溝道密度2.74 km/km2，屬于典型的黃土丘陵溝壑區(qū)。該區(qū)域早在“九五”期間開展過生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)，通過中尺度示范和綜合研究，在此建立了試驗(yàn)示范。近年來溝道內(nèi)除傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植以外，大棚蔬菜基地、花卉林果市場、養(yǎng)殖魚塘基地等現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施農(nóng)業(yè)也逐漸占據(jù)很大比例，成為重要的現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)示范基地。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

碾莊流域的土地利用數(shù)據(jù)源于1984 年100 m分辨率的航攝像片，1998 年分辨率為15 m的影像數(shù)據(jù)，2012年2.5 m分辨率的SPOT5 彩色影像，2018年Landsat OLI影像以及對應(yīng)的Google Earth 上NASA拍攝的遙感影像數(shù)據(jù)。影像處理以當(dāng)時可獲取的最高分辨的影像為原則，并以最新的影像為基礎(chǔ)，具體流程首先對兩期影像分別進(jìn)行分類，然后對兩期的分類結(jié)果分別進(jìn)行精度檢驗(yàn)，選擇一期較高精度的分類結(jié)果作為基準(zhǔn)土地利用分類圖；提取出另一期分類結(jié)果中的用地類型，疊加到基準(zhǔn)土地利用分類圖，覆蓋原有的分類結(jié)果，得到高精度的分類結(jié)果。參照GB/T21010-2007《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)》分類標(biāo)準(zhǔn)以及Li等[8]研究成果，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際，依據(jù)人機(jī)交互解譯判讀方法將流域土地利用類型劃分為壩地、臺地、坡耕地、林地、灌木林、草地、坑塘水面、農(nóng)村道路等地類（圖1）。其中經(jīng)濟(jì)社會數(shù)據(jù)源于各年份延安市統(tǒng)計局公布的《延安統(tǒng)計年鑒》以及寶塔區(qū)區(qū)志檔案局的《寶塔年鑒》，年份較早的數(shù)據(jù)來自于陜西省統(tǒng)計局和國家統(tǒng)計局陜西調(diào)查總隊(duì)編寫出版的《陜西統(tǒng)計年鑒》以及前人研究文獻(xiàn)[18-19]。在前期跟蹤監(jiān)測研究的基礎(chǔ)上，2015年以來課題組在該區(qū)域進(jìn)行了連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)、典型村和典型農(nóng)戶的跟蹤調(diào)查；2018年10月，對熟悉情況的當(dāng)?shù)劓?zhèn)政府的主要領(lǐng)導(dǎo)及村干部進(jìn)行了為期2 d的專題訪談；2019年5月、7月，先后兩次赴研究區(qū)開展自然和社會經(jīng)濟(jì)的補(bǔ)充調(diào)研。在野外溝道調(diào)研過程中，抽樣驗(yàn)證土地利用解譯結(jié)果，檢驗(yàn)各期土地利用解譯精度均在90%以上。調(diào)研問卷內(nèi)容涉及農(nóng)戶和村域兩個尺度，農(nóng)戶層面涉及受訪農(nóng)戶家庭人口、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)戶生計等基本信息，村域?qū)用婧w每個村域的面積、人口、戶數(shù)、耕地及林地種植等信息，并從農(nóng)地數(shù)量與質(zhì)量變化、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)與效益變化、農(nóng)戶生計與收入變化、農(nóng)戶意愿與現(xiàn)實(shí)對照等維度，分析流域社會經(jīng)濟(jì)的演化特征。問卷信息不用于統(tǒng)計分析，主要借助問卷輔助信息進(jìn)行地理調(diào)查，問卷涵蓋所有村域。

圖1 研究區(qū)區(qū)位圖及其土地利用

2.2 溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能分類及診斷指標(biāo)體系構(gòu)建

土地的每種功能通常取決于不同的土地利用方式，其中可能包含多種土地功能特性。針對溝道土地利用的類型和變化特征，借鑒三生空間的定量分類方法以及農(nóng)業(yè)多功能的相關(guān)研究[20-22]，結(jié)合研究區(qū)“溝道人類活動主體（人）需求、溝道土地利用（地）典型特點(diǎn)和農(nóng)林牧（業(yè)）綜合發(fā)展導(dǎo)向”，提出一套適合黃土高原溝道小流域涵蓋“人-地-業(yè)”的較為系統(tǒng)和完善的溝道農(nóng)業(yè)地域功能分類體系。同時依據(jù)溝道土地利用需求組合模式的不同，進(jìn)行溝道土地多功能程度分級類別的判定，確定了黃土高原溝道不同層級土地利用功能分類體系（表1）和溝道生產(chǎn)、生活、生態(tài)和休閑文化功能貢獻(xiàn)強(qiáng)弱程度標(biāo)準(zhǔn)（表2），以此為基礎(chǔ)最終構(gòu)建反映黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能定量空間化診斷指標(biāo)體系（表3）。

通過建立基于土地利用功能的溝道農(nóng)業(yè)地域功能分類體系，獲取了研究區(qū)域定性的功能分區(qū)，但要從時空定量的角度研究溝道農(nóng)業(yè)地域功能的演變，仍需要選取能夠全面反映溝道農(nóng)業(yè)地域特征的有效的定量診斷指標(biāo)。參考劉繼來等[20]三生功能強(qiáng)弱判斷標(biāo)準(zhǔn)，一種用地類型具有多種功能，但其功能在主次強(qiáng)弱上會有差異，綜合三生空間土地分類體系，并按照各自等級對溝道用地進(jìn)行具體強(qiáng)弱評價賦值，其規(guī)則是該功能用地最高的為5分，由強(qiáng)到弱依次為3分、1 分和0 分。結(jié)合前述溝道農(nóng)業(yè)土地功能分類和溝道土地功能強(qiáng)弱分級以及綜合功能識別的系統(tǒng)研究，同時考慮黃土丘陵溝壑區(qū)溝道單元面積大小、溝道社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、交通區(qū)位條件及土地利用方式區(qū)域差異的典型特征等重要影響方面的情況，以溝道的土地利用為主、農(nóng)業(yè)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r為輔，建立起一套適用于黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)地域功能微觀定量診斷體系。

表 1 溝道土地利用生產(chǎn)功能分類體系

表2 溝道土地利用功能類型組合矩陣及綜合功能判定結(jié)果

注：本表采用1、3、5三級賦分制，最高得分為5分，最低得分為1分，功能缺失則得0分。

Note: The three-level scoring system of 1, 3 and 5 is adopted in this table. The highest score is 5 points, the lowest score is 1 point, and 0 point is obtained for functional loss.

表3 黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能定量空間化診斷指標(biāo)體系

注：為研究單元土地總面積，hm2。

Note:is the total land area of the study unit, hm2.

生產(chǎn)功能強(qiáng)弱程度上不同用地類型主要有強(qiáng)生產(chǎn)功能（壩地、臺地等及設(shè)施農(nóng)用地）、半生產(chǎn)功能（園地、交通運(yùn)輸用地、公共管理與服務(wù)用地、部分水域及水利設(shè)施用地）和弱生產(chǎn)功能（草地、部分水域及水利設(shè)施用地）。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)是以傳統(tǒng)耕作方式來獲取糧食作物的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，許多學(xué)者對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)內(nèi)涵特征[5]、功能分類和發(fā)展方略[23-24]等做了一系列研究。根據(jù)黃土丘陵溝壑區(qū)實(shí)際，其現(xiàn)代農(nóng)業(yè)利用方式主要有：規(guī)則設(shè)施農(nóng)業(yè)用地、大棚設(shè)施農(nóng)業(yè)用地、地膜設(shè)施農(nóng)業(yè)用地、經(jīng)果林等。溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能主要指滿足溝道人類主體生存的物質(zhì)資料生產(chǎn)能力，包含以農(nóng)業(yè)高新科學(xué)技術(shù)和集中性資本為主要投入，以地域范圍內(nèi)市場供求為價格驅(qū)動的現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能以及長期以來的傳統(tǒng)耕作方式獲取糧食作物的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能[6,24]。

溝道農(nóng)業(yè)地域功能的各項(xiàng)指標(biāo)對流域功能類型的影響作用各異，并在功能量化上也存在強(qiáng)弱主次差異。對于指標(biāo)貢獻(xiàn)權(quán)重的方法主要包括主觀賦權(quán)（如AHP等）和客觀賦權(quán)法（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等）[25-26]，并要求試驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本指標(biāo)逐一對應(yīng)，而本文構(gòu)建的溝道農(nóng)業(yè)地域功能的指標(biāo)體系由于考慮了農(nóng)業(yè)地域多功能性的強(qiáng)弱等級分布，導(dǎo)致功能值和指標(biāo)值之間存在“一對多”的交互關(guān)系，因此，若只選用單一的客觀賦權(quán)法，難以量化因素指標(biāo)間的交互影響，由此，本文進(jìn)一步引入了主觀加權(quán)的層次分析法，通過“主觀加權(quán)”和“客觀賦權(quán)”相結(jié)合的方法綜合確定各指標(biāo)對不同功能層級的貢獻(xiàn)狀況。

2.3 溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間變化監(jiān)測模型

依據(jù)表3所確定的權(quán)重，通過加權(quán)求和法及功能強(qiáng)度得分變化計算模型，得出第一、二層級的功能值，使其落實(shí)到溝道聚落空間單元上，公式如下：

式中為溝道農(nóng)業(yè)地域功能得分值；W為生產(chǎn)功能指標(biāo)X對應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重值。

為監(jiān)測分析溝道農(nóng)業(yè)功能空間變化動態(tài)，以便于功能時空區(qū)際的對比分析，進(jìn)一步采取加權(quán)相減的研究思路，對長時間序列功能空間變化進(jìn)行監(jiān)測，其數(shù)學(xué)模型如下：

式中ΔF(–)為溝道第功能值在–期間的變化量；X與X為第功能的指標(biāo)在–期間的量綱值。分級標(biāo)準(zhǔn)參考龍花樓等研究成果[27-28]，結(jié)合各功能值閾區(qū)間，采用最大值的等間距倍數(shù)法建立評價準(zhǔn)則即：分值為最大值的(0.8,1]倍區(qū)間則劃為一級高功能區(qū)；依次類推(0.6,0.8]為二級較高功能區(qū)；(0.4,0.6]為三級一般功能區(qū)；(0.2,0.4]為四級較弱功能區(qū)；(0,0.2]為五級弱功能區(qū)。

2.4 溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能定量空間化方法

本次功能的定量測定研究擬從連續(xù)微觀分割作為評價的基本尺度，將實(shí)驗(yàn)區(qū)域的功能值對應(yīng)落實(shí)到相應(yīng)的系統(tǒng)網(wǎng)格上，從而實(shí)現(xiàn)溝道農(nóng)業(yè)地域功能空間的定量化、定位化和微觀精確化。參照農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能劃分的指標(biāo)設(shè)置，主要包括農(nóng)業(yè)土地利用類指標(biāo)和社會經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)，并結(jié)合地域特色及宏觀尺度到微觀尺度下推法則，建立本文的空間化判定法則。

1）土地利用類指標(biāo)

實(shí)現(xiàn)溝道農(nóng)業(yè)地域功能的格網(wǎng)化定位，離不開溝道本身土地系統(tǒng)利用方式的空間差異化表達(dá)，這就需要得到溝道內(nèi)不同研究時段詳細(xì)準(zhǔn)確的土地利用類型矢量數(shù)據(jù)?；谇拔臉?gòu)建的識別方法，結(jié)合野外實(shí)地調(diào)研和對應(yīng)高分辨率影像判讀，解譯圖斑進(jìn)行年限上的詳細(xì)劃分，完成碾莊流域各個溝道的土地利用矢量數(shù)據(jù)后，構(gòu)建覆蓋全域的系統(tǒng)網(wǎng)格，利用網(wǎng)格逐一裁剪溝道各研究時段的土地利用矢量數(shù)據(jù)，提取每個格網(wǎng)內(nèi)不同指標(biāo)所包含的土地類型面積，計算貢獻(xiàn)相應(yīng)功能的土地類型所占格網(wǎng)面積的比例，再根據(jù)確定的溝道功能指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行賦值計算溝道格網(wǎng)單元內(nèi)功能的格網(wǎng)化數(shù)值，最終實(shí)現(xiàn)各類指標(biāo)指示功能的空間定量化表達(dá)。

2）社會經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)

溝道的社會經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)所涉及到的社會發(fā)展與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)除實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)之外，還參考了《延安統(tǒng)計年鑒》以及寶塔區(qū)區(qū)志檔案局的《寶塔年鑒》。

溝道現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施農(nóng)用地年產(chǎn)值空間表征：現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施用地類型的年產(chǎn)值空間分布與流域的新型溝道現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平顯性相關(guān)，其中溝道現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施用地一級類型主要有：蔬菜種植基地、水果大棚種植基地、經(jīng)果林露天種植基地、坑塘養(yǎng)殖用地共4類。計算當(dāng)年農(nóng)產(chǎn)品的年均產(chǎn)量，再根據(jù)格網(wǎng)用地的面積，得出格網(wǎng)地類年產(chǎn)值。

溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值GGAP空間表征：基于以往相關(guān)研究，生產(chǎn)總值分布與土地類型及利用水平、產(chǎn)業(yè)分布、人口密度等因素有關(guān)[29]，借鑒相關(guān)研究，基于土地利用數(shù)據(jù)結(jié)合人口密度選取種植業(yè)進(jìn)行模擬，進(jìn)一步基于分縣總量控制的方法對模擬的精度進(jìn)行驗(yàn)證[30]。研究區(qū)承載溝道傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的耕地類型主要為“三田”（壩地、臺地和坡耕地），GGAP 的格網(wǎng)化如下：

式中GGAP為流域格網(wǎng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值；A為時期流域耕地總面積；A和G分別為該流域的縣級行政區(qū)耕地總面積和種植業(yè)總產(chǎn)值；P為流域三田面積（壩地、臺地和坡耕地面積）占比系數(shù)；A為期的格網(wǎng)耕地面積。

溝道格網(wǎng)人口密度PD空間表征：人口密度的分布可以較直觀反映鄉(xiāng)鎮(zhèn)聚落用地的分布。溝道內(nèi)人口類型主要存在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村，相應(yīng)的土地利用類型為鄉(xiāng)鎮(zhèn)聚落用地和農(nóng)村聚落用地。黃土丘陵溝壑區(qū)溝道屬于溝蝕山區(qū)，坡面較陡，溝內(nèi)土壤層較厚，生產(chǎn)力較強(qiáng)。因此，溝道內(nèi)不管是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還是人類聚居，相比于周圍梁峁坡地，是承載人類活動生產(chǎn)-生活-生態(tài)-文化休閑的主要載體。為了與區(qū)域背景相對應(yīng)，本文將溝道人口分為年末鄉(xiāng)鎮(zhèn)常住總?cè)丝诤湍昴┺r(nóng)村常住總?cè)丝诘淖钚陆y(tǒng)計信息分別落入各行政區(qū)，用歷年溝道城鄉(xiāng)人口占縣級行政區(qū)總?cè)丝诘钠骄俜直惹蟮脺系赖赜虺青l(xiāng)人口總數(shù)，再將各年份城鎮(zhèn)住宅用地和農(nóng)村聚落用地的總面積分別統(tǒng)計。

溝道路網(wǎng)密度RD空間表征：溝道路網(wǎng)密度可反映溝道內(nèi)的道路交通承載力大小，是反映溝道內(nèi)居民日常出行的交通通達(dá)度和便利程度的量化指標(biāo)。研究區(qū)道路矢量數(shù)據(jù)來自于OSM網(wǎng)站（https://www.openstreetmap）公開的數(shù)據(jù)，通過 GIS 軟件實(shí)現(xiàn)矢量面轉(zhuǎn)中心線，再疊加到溝道全境覆蓋格網(wǎng)裁切，得到每個格網(wǎng)內(nèi)的道路總長度，通過各個格網(wǎng)道路總長度除以相應(yīng)格網(wǎng)面積得到溝道路網(wǎng)密度RD。

3 結(jié)果分析

3.1 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能

溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能包括傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能總體分布在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動較集中的溝道壩地、溝坡臺地以及坡耕地附近，功能高值區(qū)主要分布在中心鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村莊聚落以及光照充分、徑流來源多、農(nóng)業(yè)水土地資源條件優(yōu)越、種植生產(chǎn)效益較高的溝口地帶；溝道傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)高值區(qū)和較高值區(qū)分布占比減少，坡耕地的退出、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式以及農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的變化驅(qū)動著傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能的弱化，低值區(qū)和較低值區(qū)圍繞溝道現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心駐地和流域西南方向的延安新城區(qū)交界地帶逐漸擴(kuò)散。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能值1998－2007 年以減弱區(qū)和顯著減弱區(qū)為主，溝道內(nèi)部由荒草地轉(zhuǎn)為溝壩地，功能值增強(qiáng)，年際變化區(qū)間為（–0.473～0.861）；2007－2012 年以增強(qiáng)和不變類型區(qū)為主（–0.543～0.814），溝道沿線北部過境主干線傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能呈現(xiàn)增強(qiáng)變化，其中以西南部和北部的村落增長幅度最大，自 1998年溝道內(nèi)部該功能值大幅度呈減弱和顯著減弱為主，最低值達(dá)–0.473；2012年以后，隨著治溝造地工程的實(shí)施推進(jìn)，溝道現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施農(nóng)業(yè)功能和聚落居住生活功能等得以增強(qiáng)。

3.2 現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能

溝道現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能的時空演變總體趨勢為 1985－1998 年沒有變化，1998 年，逐步沿主干道北過境沿線的村落以及流域中間地帶呈現(xiàn)增強(qiáng)變化，并在 2007－2012 年變化程度最為顯著（圖2）。在此之前，1998－2007 年間，已開始呈現(xiàn)顯著增強(qiáng)區(qū)，變化區(qū)間為（–0.236～0.848），與同期2007年的呈現(xiàn)同區(qū)展布；2007－2012年顯著增強(qiáng)區(qū)繼續(xù)向外拓展增加，顯著減弱區(qū)局部出現(xiàn)在流域下游的溝口地帶，區(qū)間值為（–0.361～0.831）；2012－2018以顯著增強(qiáng)變化為主，同時兼有少量的減弱區(qū)和顯著減弱區(qū)，主要是規(guī)模大棚蔬菜的種植，使得變化差異明顯，區(qū)間值擴(kuò)大到（–0.486～0.863）。

圖2 溝道現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間布局

從溝道現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能的空間格局上來看（圖3），初始年限1985－1998區(qū)間內(nèi)無分布，到1998年開始零星出現(xiàn)，2007 年已具一定的規(guī)模，總體上分布在該流域的主溝道或者面積較大的川道地區(qū)，位置上靠近流域北部和中部區(qū)域。2012年以后，該流域溝道現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施農(nóng)業(yè)空間范圍上不斷展布，高功能值呈現(xiàn)集中分布（最高值 0.843），2018年逐步呈現(xiàn)以高值區(qū)為中心的集聚態(tài)勢，形成高功能值為中心，少量較高值和一般值環(huán)布四周并逐漸有向外擴(kuò)展增強(qiáng)的趨勢。

圖3 溝道現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間演變

3.3 總體生產(chǎn)功能

總體上，該流域高值區(qū)主要由碾莊鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊、流域中部和中北部三個明顯高值集聚區(qū)構(gòu)成，低值區(qū)主要分布在鄉(xiāng)鎮(zhèn)聚落用地、工礦及工業(yè)園區(qū)用地，這類用地被定量表征為流域的非生產(chǎn)功能。不同研究期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能呈現(xiàn)局部聚集的空間差異，1985－1998年研究區(qū)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能貢獻(xiàn)最大，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)耕作范圍較大，可作為整個流域的基本功能基底或基質(zhì)，后期隨著設(shè)施養(yǎng)殖、大棚蔬菜種植等現(xiàn)代溝道農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，使得傳統(tǒng)溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能的高值連片區(qū)被切割分散，集中性大幅度降低。整個研究期，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能總體呈現(xiàn)減弱趨勢，其中，1985－1998年間減弱區(qū)以零散分布為主，增強(qiáng)區(qū)多集中在流域南部川道沿線的村落附近，1998－2007 年減弱區(qū)范圍在流域原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展且較為顯著，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間大幅度減少，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能減弱區(qū)范圍明顯擴(kuò)大，主要是梁峁坡耕地大部分轉(zhuǎn)為林草地，該階段顯著增強(qiáng)區(qū)零星分布在流域的川壩地，溝道內(nèi)部分未利用地和灌草地轉(zhuǎn)為溝道壩地，導(dǎo)致生產(chǎn)功能增強(qiáng)。2007－2012年減弱區(qū)在流域南部持續(xù)擴(kuò)展，中部和靠近北部地段分布有增強(qiáng)區(qū)，2012－2018 年減弱區(qū)范圍進(jìn)一步在流域內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊及整個流域溝道內(nèi)擴(kuò)展，主要轉(zhuǎn)為鄉(xiāng)村聚落、道路交通及溝道景觀度假休閑區(qū)，增強(qiáng)區(qū)主要分布在流域北部和南部的現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)和高效農(nóng)業(yè)示范區(qū)，在此階段貢獻(xiàn)生產(chǎn)功能的主要是溝道現(xiàn)代規(guī)模設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能。

4 討 論

4.1 溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能演變驅(qū)動機(jī)制

在流域不同區(qū)域地理環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展階段，溝道農(nóng)業(yè)地域功能在相應(yīng)發(fā)展時期呈現(xiàn)出的價值認(rèn)同存在明顯分異，不僅體現(xiàn)在區(qū)域宏觀視角下的功能差異，同時也存在于微觀視角下功能的組合分異，該差異隨時間演進(jìn)的空間轉(zhuǎn)換則表現(xiàn)為溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間轉(zhuǎn)型重構(gòu)。溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能不同階段的驅(qū)動特征與歷史標(biāo)志事件有一定的對應(yīng)關(guān)系（圖4），溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)連同生活、生態(tài)及休閑文化共同貢獻(xiàn)溝道農(nóng)業(yè)地域的多功能性。

圖4 黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)功能演變驅(qū)動過程與階段

不同于中部平原農(nóng)區(qū)和東部沿海地區(qū)，地處黃土高原丘陵溝壑區(qū)，賦予流域特殊的形態(tài)、山-川-坡組合以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展梯度等屬性特征，使得黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)地域功能空間多樣化交互耦合，表征為梯度分異：①高經(jīng)濟(jì)型功能溝道，如本文的碾莊流域，本身靠近城鎮(zhèn)（延安新區(qū)），市場對高價值農(nóng)產(chǎn)品的需求旺盛，加之延安以退耕還林、治溝造地兩大工程為重要平臺有序推進(jìn)的“2+4”系統(tǒng)工程[31]，使得該類型溝道綜合生產(chǎn)及區(qū)位優(yōu)勢進(jìn)一步凸顯，適合溝道多功能農(nóng)業(yè)、溝道農(nóng)旅結(jié)合以及現(xiàn)代溝道高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)示范基地等的綜合布局，推動實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)業(yè)地域功能整體提升及可持續(xù)發(fā)展。②低經(jīng)濟(jì)型功能溝道，由于離市場較遠(yuǎn)、交通通達(dá)度弱等不具備多樣化生產(chǎn)基礎(chǔ)，且勞動力逐年流失，耕地撂荒現(xiàn)象凸顯，溝道農(nóng)業(yè)功能持續(xù)減弱。

4.2 對區(qū)域鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)型及高質(zhì)量發(fā)展的啟示

在黃土丘陵溝壑區(qū)區(qū)域?qū)用嫔希鱾€溝道在空間位置（空間）與經(jīng)濟(jì)發(fā)展（經(jīng)濟(jì)）水平上皆存在差異，因此，溝道農(nóng)業(yè)功能演變過程存在著經(jīng)濟(jì)梯度分異；在溝域尺度上，溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展內(nèi)部同樣存在著空間分異性。在此前提下，溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能不同演化階段的導(dǎo)驅(qū)動力、空間演化過程等與黃土丘陵溝壑區(qū)區(qū)域整體人地關(guān)系和城鄉(xiāng)關(guān)系轉(zhuǎn)型發(fā)展，在不同歷史階段事件演進(jìn)中皆存在一定的對應(yīng)關(guān)系（圖5）。

圖5 歷史事件背景下溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展特征及其階段性

黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)地域的基質(zhì)為壩地等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地，這也一定程度上奠定了溝道農(nóng)業(yè)發(fā)展要以耕地特別是溝道壩地為基點(diǎn)。由于溝、澗、坡、梁、峁的自然條件、外部發(fā)展環(huán)境、自身屬性等差異，且多在流域內(nèi)部演化分異，導(dǎo)致流域發(fā)展及功能演進(jìn)不同于中部傳統(tǒng)平原農(nóng)區(qū)以及沿海地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展及地域特征。本文選取黃土高原丘陵溝壑區(qū)第二副區(qū)的典型溝道小流域延安碾莊流域?yàn)槔_展了較長時間序列的案例研究，一定程度上弱化了樣帶研究對自然梯度變化因子的不可控影響，有利于實(shí)現(xiàn)對該區(qū)流域的人地系統(tǒng)運(yùn)行特征及其階段性劃分。黃土高原城鄉(xiāng)關(guān)系和人地關(guān)系轉(zhuǎn)型背景下，研究區(qū)溝道小流域不同時期主要呈現(xiàn)“傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主導(dǎo)（傳統(tǒng)型）、混合農(nóng)業(yè)主導(dǎo)（多樣型）、農(nóng)戶兼業(yè)主導(dǎo)（兼業(yè)型）、現(xiàn)代溝道農(nóng)旅多功能均衡（現(xiàn)代型）”四種功能演變特征，主要包括以下四個階段：①單一型傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)期，該時期資源配置方式主要以集體經(jīng)濟(jì)為主，由于自然條件（溝壑縱橫、水土流失嚴(yán)重）限制，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式以傳統(tǒng)坡地農(nóng)業(yè)“廣種薄收”為特征，呈現(xiàn)出低發(fā)展度的原始傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)狀態(tài)。②多功能逐步發(fā)展期，退耕還林還草等政策開始實(shí)施，城鎮(zhèn)化、市場化作用初顯，溝道作為區(qū)域的優(yōu)先發(fā)展位，率先響應(yīng)城鎮(zhèn)化、社區(qū)化發(fā)展導(dǎo)向，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐漸縮減，轉(zhuǎn)向溝道低海拔及小城鎮(zhèn)（社區(qū)）等低海拔、交通區(qū)位優(yōu)勢帶，溝道農(nóng)業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型緩慢。③多功能進(jìn)一步加強(qiáng)期，區(qū)域城鎮(zhèn)化、社區(qū)化、工程化全面推進(jìn)，政府宏觀調(diào)控促進(jìn)溝道農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，此外，農(nóng)村剩余勞動力向經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)或區(qū)域中心流動，農(nóng)戶生計轉(zhuǎn)為外出務(wù)工、農(nóng)戶兼業(yè)等多種方式，導(dǎo)致部分農(nóng)田開始撂荒。④融合型系統(tǒng)集約利用期，隨著“四化”協(xié)調(diào)發(fā)展與政府政策調(diào)控的協(xié)調(diào)度正向提升，黃河流域高質(zhì)量發(fā)展以及城鎮(zhèn)化發(fā)展的強(qiáng)勁推力，溝道整治推進(jìn)的道路交通等基礎(chǔ)設(shè)施改善，獨(dú)特的溝道鄉(xiāng)俗文化、民族風(fēng)情和地方認(rèn)同感所帶來的溝道觀光農(nóng)旅結(jié)合的多功能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使得溝道農(nóng)業(yè)地域空間傾向于多元化轉(zhuǎn)型與重構(gòu)，打破二元構(gòu)型、走向一體化升級融合。

新時期，黃土丘陵溝壑區(qū)應(yīng)充分抓住并利用好區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)型的新機(jī)遇，重塑鄉(xiāng)村發(fā)展新面貌：①充分利用新造耕地，發(fā)展集約化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身稟賦，探索區(qū)域產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型模式，以綠色、健康為主題，鼓勵發(fā)展經(jīng)濟(jì)林果、特色養(yǎng)殖，探索提供旅游觀光、溝道農(nóng)耕文化體驗(yàn)、林果園采摘、水上垂釣等休閑活動；同時融入民俗、民風(fēng)，完善溝道基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，著力打造形成集溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、溝道農(nóng)耕體驗(yàn)、科教研學(xué)、旅游觀光、康樂養(yǎng)生于一體的溝道田園綜合體和山（溝）水林田湖草生命共同體。②調(diào)整與提升傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展特色農(nóng)產(chǎn)品。扶持若干特色農(nóng)產(chǎn)品深加工企業(yè)，為溝內(nèi)剩余勞動力創(chuàng)造就業(yè)崗位，同時吸引外出務(wù)工農(nóng)民返鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)，成立由村內(nèi)能人組成的發(fā)展帶動協(xié)會，保障不同類型農(nóng)戶的生計發(fā)展需求，特別是外出務(wù)工、土地流轉(zhuǎn)、就地就業(yè)等農(nóng)戶的發(fā)展需求和利益等，形成新型特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。③推進(jìn)“產(chǎn)業(yè)生態(tài)化和生態(tài)產(chǎn)業(yè)化”。以綠為底色，發(fā)展綠產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代有機(jī)綠色低碳產(chǎn)業(yè)；構(gòu)建“綠權(quán)”儲備金，搭建深加工平臺，提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，增加就業(yè)機(jī)會，提高農(nóng)民收入；培育綠領(lǐng)人員作為現(xiàn)代溝道農(nóng)業(yè)、綠色產(chǎn)業(yè)的決策者、從業(yè)者和管理者，組織負(fù)責(zé)高端綠色農(nóng)產(chǎn)品的收購、銷售及組織推廣，作為連接農(nóng)戶與農(nóng)產(chǎn)品市場的橋梁，并保障農(nóng)產(chǎn)品的銷路。維護(hù)綠權(quán)益，通過生態(tài)補(bǔ)償金壯大綠色產(chǎn)業(yè)，讓生態(tài)產(chǎn)業(yè)化為一種時尚理念，由此，形成綠色發(fā)展制度創(chuàng)新模式。

黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心目標(biāo)在于推進(jìn)“四轉(zhuǎn)”：一是優(yōu)化調(diào)整“三生”結(jié)構(gòu)，促使溝道農(nóng)業(yè)地域空間的集約化、生態(tài)化轉(zhuǎn)變；二是優(yōu)化調(diào)整溝道人地關(guān)系，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由廣種薄收向少種多收轉(zhuǎn)變；三是優(yōu)化調(diào)整城鄉(xiāng)關(guān)系，促使溝道鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)由單一農(nóng)業(yè)向三產(chǎn)融合發(fā)展轉(zhuǎn)型；四是優(yōu)化調(diào)整組織方式，促使農(nóng)業(yè)分散經(jīng)營向?qū)I(yè)合作經(jīng)營機(jī)制轉(zhuǎn)換。大力發(fā)展以治溝造地為基礎(chǔ)工程的溝道現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，促進(jìn)生態(tài)保護(hù)、產(chǎn)業(yè)融合、人地協(xié)調(diào)，是實(shí)現(xiàn)黃土高原綠水青山、興業(yè)富民的重要途徑[32]。

全面構(gòu)建黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的“三循環(huán)”模式：一是以系統(tǒng)內(nèi)部水土氣生多要素組成及其交互作用為基礎(chǔ)，通過種植模式調(diào)整、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、功能效率提升分別形成支撐推力、穩(wěn)定拉力和發(fā)展推力“三力驅(qū)動”下的溝道農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)種養(yǎng)內(nèi)循環(huán)；二是溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)產(chǎn)品加工、運(yùn)輸、銷售形成的產(chǎn)加銷外循環(huán)；三是溝道農(nóng)業(yè)與溝道旅游、康樂養(yǎng)生、特色生產(chǎn)、科普教育、農(nóng)耕體驗(yàn)、鄉(xiāng)城一體的多功能交互循環(huán)，推進(jìn)形成黃土高原產(chǎn)業(yè)內(nèi)循環(huán)及其與黃河流域雙循環(huán)互促共進(jìn)發(fā)展的新格局。

5 結(jié) 論

1）基于鄉(xiāng)村人地系統(tǒng)自然資源要素及農(nóng)戶要素，構(gòu)建黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能二級分類方法和功能定量診斷指標(biāo)體系，從微觀視角判定溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能演變，有效識別溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間格局以及經(jīng)濟(jì)社會與資源生態(tài)多重導(dǎo)向的多元演化路徑。

2）溝道傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能特征為“小幅擴(kuò)增-相對平穩(wěn)-急劇縮減”，溝道現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能演變則呈現(xiàn)“相對平穩(wěn)-小幅擴(kuò)增-急劇增加”的階段特征，總體符合黃土高原溝道農(nóng)業(yè)功能演變以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能為主，社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)文化多功能不斷增強(qiáng)的特征。黃土高原丘陵溝壑地貌背景下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能多樣化發(fā)展既是現(xiàn)實(shí)需要也是高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢。

3）社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、外部政策環(huán)境及溝道自然條件因素共同促使溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能轉(zhuǎn)變，政策推進(jìn)和市場環(huán)境的外部宏觀調(diào)控驅(qū)動著溝道農(nóng)業(yè)的多功能轉(zhuǎn)型和不同階段的差異化演進(jìn)。黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間整體由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能主導(dǎo)向現(xiàn)代溝道多功能農(nóng)業(yè)、溝道農(nóng)旅結(jié)合以及溝道高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)示范等綜合布局轉(zhuǎn)變，推動實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)業(yè)地域功能提升及可持續(xù)發(fā)展。整體上溝道傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間范圍和強(qiáng)度值呈減少趨勢，現(xiàn)代溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的功能空間不斷擴(kuò)張，主導(dǎo)方向發(fā)生轉(zhuǎn)變；局部微觀上傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能以流域城鎮(zhèn)所在地為中心呈同心帶狀縮減。溝道農(nóng)業(yè)地域空間傾向于多元化轉(zhuǎn)型與重構(gòu)，溝道農(nóng)業(yè)地域空間功能更為優(yōu)化和有序。

[1] 劉彥隨. 中國新時代城鄉(xiāng)融合與鄉(xiāng)村振興[J]. 地理學(xué)報，2018，73(4)：637-650.

Liu Yansui. Research on the urban-rural integration and rural revitalization in the new era in China[J]. Acta Geographica Sinica, 2018, 73(4): 637-650. (in Chinese with English abstract)

[2] 劉彥隨. 新時代鄉(xiāng)村振興地理學(xué)研究[J]. 地理研究，2019，38(3)：461-466.

Liu Yansui. Research on the geography of rural revitalization in the new era[J]. Geographical Research, 2019, 38(3): 461-466. (in Chinese with English abstract)

[3] Long Hualou, Liu Yansui, Li Xiubin, et al. Building new countryside in China: A geographical perspective[J]. Land Use Policy, 2010, 27: 457-470.

[4] Liu Yansui, Li Jintao, Yang Yuanyuan. Strategic adjustment of land use policy under the economic transformation[J]. Land Use Policy, 2018, 74: 5-14.

[5] 劉彥隨，馮巍侖，李裕瑞. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)地理工程與農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展——以黃土丘陵溝壑區(qū)為例[J]. 地理學(xué)報，2020，75(10)：2029-2046.

Liu Yansui, Feng Weilun, Li Yurui. Modern agricultural geographical engineering and agricultural high-quality development: Case study of loess hilly and gully region[J]. Acta Geographica Sinica, 2020, 75(10): 2029-2046. (in Chinese with English abstract)

[6] 黃云鑫，李琳娜，李裕瑞，等.黃土丘陵溝壑區(qū)城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2021，42(9)：136-145.

Huang Yunxin, Li Linna, Li Yurui, et al. A study on urban-rural coordinated development in loess hilly-gully region[J]. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning, 2021, 42(9): 136-145. (in Chinese with English abstract)

[7] Li Yurui, Zhang Xuanchang, Cao Zhi, et al. Towards the progress of ecological restoration and economic development in China’s Loess Plateau and strategy for more sustainable development[J]. Science of The Total Environment, 2021, 756, 143676.

[8] Li Yurui, Li Yi, Fan Pengcan, et al. Impacts of land consolidation on rural human–environment system in typical watershed of the Loess Plateau and implications for rural development policy[J]. Land Use Policy, 2019, 86: 339?350.

[9] Cao Zhi, Liu Yansui, Li Yurui. Rural transition in the loess hilly and gully region: From the perspective of “flowing” cropland[J]. Journal of Rural Study, 2019.04.003.

[10] 黃云鑫，李裕瑞，劉彥隨，等. 土層復(fù)配方案對治溝造地新增耕地土壤肥力的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2021，37(12)：64-72.

Huang Yunxin, Li Yurui, Liu Yansui, et al. Effects of soil-layer compounding schemes on the soil fertility of newly-constructed cultivated land[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(12): 64-72. (in Chinese with English abstract)

[11] Zhang Xuanchang, Li Yurui, Liu Yansui, et al. Characteristics and prevention mechanisms of artificial slope instability in the Chinese Loess Plateau[J]. Catena, 2021, 207: 105621.

[12] 張軒暢，劉彥隨，李裕瑞，等. 黃土丘陵溝壑區(qū)鄉(xiāng)村生態(tài)產(chǎn)業(yè)化機(jī)理及其典型模式[J]. 資源科學(xué)，2020，42(7)：1275-1284.

Zhang Xuanchang, Liu Yansui, Li Yurui, et al. Mechanism and typical model of rural ecological industrialization in loess hilly and gully region[J]. Resources Science, 2020, 42(7): 1275-1284.(in Chinese with English abstract)

[13] Liu Xueqi, Liu Yansui, Liu Zhengjia, et al. Impacts of climatic warming on cropping system borders of China and potential adaptation strategies for regional agriculture development[J]. Science of the Total Environment, 2021, 755: 142415.

[14] He Meina, Wang Yunqiang, Tong Yongping, et al. Evaluation of the environmental effects of intensive land consolidation: A field-based case study of the Chinese Loess Plateau[J]. Land Use Policy, 2020, 94: 104523.

[15] Wu Wenhao, Chen Zongfeng, Li Yuheng, et al. Land engineering and its role for sustainable agriculture in the agropastoral ecotone: A case study of Yulin, Shaanxi Province, China[J]. Journal of Geographical Science, 2019, 29(5): 818-830.

[16] Jin Zhao, Guo Li, Wang Yunqiang, et al. Valley reshaping and damming induce water table rise and soil salinization on the Chinese Loess Plateau[J]. Geoderma, 2019, 339: 115-125.

[17] 陳宗峰，李裕瑞，劉彥隨. 黃土丘陵溝壑區(qū)鄉(xiāng)村聚落分布格局特征與類型[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33(14)：266-274，316.

Chen Zongfeng, Li Yurui, Liu Yansui. Distribution pattern characteristic and type classification of rural settlements in loess hilly-gully region[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(14): 266-274, 316. (in Chinese with English abstract)

[18] 傅伯杰，陳利頂，馬克明. 黃土丘陵區(qū)小流域土地利用變化對生態(tài)環(huán)境的影響：以延安市羊圈溝流域?yàn)槔齕J]. 地理學(xué)報，1999，54(3)：241-246.

Fu Bojie, Chen Liding, Ma Keming. The effect of land use change on the regional environment in the Yangjuangou catchment in the Loess Plateau of China[J]. Acta Geographica Sinica, 1999, 54(3): 241-246. (in Chinese with English abstract)

[19] 劉彥隨，靳曉燕，胡業(yè)翠. 黃土丘陵溝壑區(qū)農(nóng)村特色生態(tài)經(jīng)濟(jì)模式探討[J]. 自然資源學(xué)報，2006，21(5)：7438-7450.

Liu Yansui, Jin Xiaoyan, Hu Yecui. Study on the pattern of rural distinctive eco-economy based on land resources: A case study of Suide county in loess hilly areas[J]. Journal of Natural Resources, 2006, 21(5): 7438-7450. (in Chinese with English abstract)

[20] 劉繼來，劉彥隨，李裕瑞. 中國“三生空間”分類評價與時空格局分析[J]. 地理學(xué)報，2017，72(7)：1290-1304.

Liu Jilai, Liu Yansui, Li Yurui. Classification evaluation and spatial-temporal analysis of “production-living-ecological” spaces in China[J]. Acta Geographica Sinica, 2017, 72(7): 1290-1304. (in Chinese with English abstract)

[21] 璩路路，劉彥隨，周揚(yáng)，等. 羅霄山區(qū)生態(tài)用地時空演變及其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的響應(yīng)——以井岡山為例[J]. 生態(tài)學(xué)報，2019，39(10)：3468-3481.

Qu Lulu, Liu Yansui, Zhou Yang, et al. Spatio-temporal evolution of ecologically-sustainable land use in the luoxiao mountains and responses of its ecosystem services: A case study of Jinggangshan City in Jiangxi Province[J]. Acta Ecologica Sinica, 2019, 39(10): 3468-3481. (in Chinese with English abstract)

[22] 龍花樓. 論土地利用轉(zhuǎn)型與鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)型發(fā)展[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展，2012，31(2)：131-138.

Long Hualou. Land use transition and rural transformation development[J]. Progress in Geography, 2012, 31(2): 131-138. (in Chinese with English abstract)

[23] 周國華，戴柳燕，賀艷華，等. 論鄉(xiāng)村多功能演化與鄉(xiāng)村聚落轉(zhuǎn)型[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2020，36(19)：242-251.

Zhou Guohua, Dai Liuyan, He Yanhua, et al. On rural multi-functional evolution and rural settlement transformation[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36 (19): 242-251.(in Chinese with English abstract)

[24] 譚雪蘭，安悅，蘇洋，等. 長株潭地區(qū)農(nóng)業(yè)功能的時空變化特征及發(fā)展策略研究[J]. 地理科學(xué)，2018，38(5)：708-716.

Tan Xuelan, An Yue, Su Yang, et al. Spatio-temporal dynamics of agricultural function in Changsha-Zhuzhou-Xiangtan urban agglomerations[J]. Scientia Geographica Sinica, 2018, 38(5): 708-716. (in Chinese with English abstract)

[25] 張曉琳，金曉斌，范業(yè)婷，等. 1995-2015 年江蘇省土地利用功能轉(zhuǎn)型特征及其協(xié)調(diào)性分析[J]. 自然資源學(xué)報，2019，34(4)：689-706.

Zhang Xiaolin, Jin Xiaobin, Fan Yeting, et al. Spatial-temporal characteristics and coordination status of the land use function transition in Jiangsu province from 1995 to 2015[J]. Journal of Natural Resources, 2019, 34(4): 689-706. (in Chinese with English abstract)

[26] 劉愿理，廖和平，李濤，等. 山區(qū)土地利用多功能時空分異特征及影響因素分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2019，35(21)：271-279.

Liu Yuanli, Liao Heping, Li Tao, et al. Spatio-temporal diversity and influencing factors of multi-functionality of land use in mountainous regions[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(21): 271-279. (in Chinese with English abstract)

[27] 龍花樓. 中國鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)型發(fā)展與土地利用[M]. 北京：科學(xué)出版社，2012.

[28] Wilson G A. The spatiality of multifunctional agriculture: A human geography perspective[J]. Geoforum, 2009, 40(2): 269-280.

[29] 李德一，張樹文，呂學(xué)軍，等. 基于柵格的土地利用功能變化監(jiān)測方法[J]. 自然資源學(xué)報，2011，26(8)：1297-1305.

Li Deyi, Zhang Shuwen, Lv Xuejun, et al. Changing detection method of land use functions based on geographical grid[J]. Journal of Natural Resources, 2011, 26(8): 1297-1305.(in Chinese with English abstract)

[30] 劉紅輝，江東，楊小喚，等. 基于遙感的全國 GDP1km 格網(wǎng)的空間化表達(dá)[J]. 地球信息科學(xué)，2005，7(2)：120-123.

Liu Honghui, Jiang Dong, Yang Xiaohuan, et al. Spatialization approach to 1km grid GDP supported by remote sensing[J]. Geographical Information Science, 2005, 7(2): 120-123.(in Chinese with English abstract)

[31] 劉彥隨，李裕瑞. 黃土丘陵溝壑區(qū)溝道土地整治工程原理與設(shè)計技術(shù)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33(10)：1-9.

Liu Yansui, Li Yurui. Engineering philosophy and design scheme of gully land consolidation in Loess Plateau[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(10): 1-9. (in Chinese with English abstract)

[32] 劉彥隨. 現(xiàn)代人地關(guān)系與人地系統(tǒng)科學(xué)[J]. 地理科學(xué), 2020, 40(8): 1221-1234.

Liu Yansui. Modern human-earth relationship and human-earth system science[J]. Scientia Geographica Sinica, 2020, 40(8): 1221-1234. (in Chinese with English abstract)

Spatial evolution of gully agricultural production function and its enlightenment in loess hilly and gully region

Qu Lulu1, Wang Yongsheng2, Li Yurui2,3,4※, Chen Zongfeng2, Liu Jilai5

(1.400044; 2.100101; 3.100049; 4.’710061; 5.464000)

A complex, adaptive human-earth system has been rapidly emerging multidisciplinary endeavor to understand the structure and functioning of the Earth as a system. This study aims to quantitatively explore the temporal and spatial evolution of agricultural production function in the watershed of Loess Plateau, particularly under the background of rural vitalization and transformation reconstitution in recent years. The study area was selected as the Nianzhuang watershed in Baota County, Yan’an City, Shaanxi Province of China. The data was also collected from the remote sensing images and the field surveys during five periods from 1985 to 2018. The results show that: 1) The quantitative diagnosis system presented an excellent performance to identify the spatial pattern of gully agricultural production function. The dynamic evolution monitoring also sensitively represented the “multi-path” evolution path of gully agricultural production function, where the “economic-society” and “resource-ecology” were oriented to dominate from the “single-path” at the beginning. 2) The function space of gully agriculture was changed from the traditional to modern agricultural production in the study area from 1985 to 2018. Among them, the year 2012 was the turning point for the transformation of the gully production function. The modern agricultural production function of the gully was also characterized by “relatively stable - small expansion - sharp increase” with the ever-increasing functional diversity, compared with the traditional “small expansion - relatively stable - sharp reduction”. As such, a micro case was achieved for the agricultural function transformation in the typical gully region of the Loess Plateau. 3) There was a continuously expanding trend in the scope and intensity of functional space in the modern gully agricultural production. The dominant direction was also varied significantly as time. Taking the center of towns in the basin, there was a concentric belt reduction in the microscopic function of traditional agricultural production. 4) The core goal of high-quality agriculture was addressed for the Loess Hilly and gully region during this time. Specifically, a “three cycles” mode needed to be established for the “four turns” strategies. A new pattern also needed to be promoted for the industrial internal circulation in the Loess Plateau, while the mutual promotion with the double cycles in the Yellow River basin. New kinetic energy and ways were necessary to further optimize agricultural production and innovate management. Meanwhile, the driving force mechanism was utilized to determine the spatiotemporal evolution stage of gully agricultural production in the Loess Hilly and gully region. The findings can be widely expected to enrich the microscopic cases of agricultural regional function transformation in typical geomorphic small basins. Correspondingly, a tradeoff can also be suitable for the “l(fā)ow space-time identity” macro-analysis and the multi-level spatial “circle-belt-region” transects investigation. Therefore, it is of practical significance to optimize the allocation of regional land resources for the micro-land management and rectification of rural transformation, according to local natural conditions.

landuse; models; gully agricultural production; function evolution; transformation development; Loess hilly and gully region; Nianzhuang gully basin

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.21.030

F301.24

A

1002-6819(2021)-21-0259-10

璩路路，王永生，李裕瑞，等. 黃土丘陵溝壑區(qū)溝道農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能空間演變特征及其啟示[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2021，37(21)：259-268.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.21.030 http://www.tcsae.org

Qu Lulu, Wang Yongsheng, Li Yurui, et al. Spatial evolution of gully agricultural production function and its enlightenmentin loess hilly and gully region[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(21): 259-268. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.21.030 http://www.tcsae.org

2021-07-03

2021-08-16

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42101202；41801172）；中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng) (XDA23070300) ；國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目（2017YFC0504701）；重慶市社科規(guī)劃青年項(xiàng)目（2021NDQN51）

璩路路，博士，講師，主要研究方向土地利用與城鄉(xiāng)發(fā)展。Email: qululu91@cqu.edu.cn

李裕瑞，博士，副研究員，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橥恋卣闻c村鎮(zhèn)發(fā)展。Email: liyr@igsnrr.ac.cn