1. 引言

耕地作为保障粮食安全和促进农村发展的重要资源，其发展状况对于经济平稳发展有重要意义，我国地少人多的国情决定了我们必须保护好、利用好现存的耕地资源，改革开放以来，国家出台了许多农业政策以支持农业发展，从直接的粮食补贴到免税、贴息方面的补助，从直接的经济手段到提供产业扶持、技术支持，有利于促进农业可持续发展，特别是进入二十世纪之后，保障粮食安全的需求使得国家加大力度支持，可是随着经济社会的发展，工业化与城镇化的迅速推进，耕地经营的收益减缓，大量劳动人口从农村转移到城市地区，农民的收入也由耕地经营收入转变为工资性收入，耕地单一的生产功能难以满足农民增加收入的需求，尤其是在经济较为发达的地区，耕地资源的稀缺性导致耕地产出效益有限，发挥耕地多功能性有利于提升耕地价值，满足人们的经济需求。因此，开展耕地多功能评价可以为土地资源合理配置提供有利条件。

耕地功能管理可以从量化指标的角度进行研究，通过认识耕地的多功能性能够规范耕地功能管理[1]。随着城市化不断推进，国内外众多学者关注到传统的单一的耕地生产功能难以满足多元化的需求，认识到耕地的多功能性对于提升耕地价值的意义，1992年，农业多功能(multi-functionality of agriculture, MFA)概念被正式采用，由此，随着研究视角的逐渐聚集，耕地多功能逐渐成为研究热点，国外学者多从耕地多功能的概念和建立模型角度对土地利用及农业多功能进行分析，如Costanza Robert等人(1997)估算了生态系统服务的经济价值以此对农业多功能进行研究[2]；H Wiggering等人(2006)强调经济行为本身伴随着生态效用的规则，以此提出了一种通过定义社会效用指标(SUMLU)来合并商品产出(CO，例如产量)和非商品产出(NCO，例如景观美学)这两种产出的方法[3]；Brown I等人(2014)以苏格兰东北部为研究区，根据全球化和气候变化的驱动因素评估通过新林地增强多功能性的计划[4]；而国内主要关注于耕地多功能指标体系构建、耕地多功能演变趋势、耕地多功能协调性分析、耕地多功能空间差异等方面[5]-[12]，在研究方法及模型选择上，牛海鹏等学者(2022)以黄河流域(河南段)为研究区域，利用1990~2020年时间序列社会经济发展数据，从耕地的生产、社会、生态以及文化功能4个维度系统构建耕地多功能评价指标体系及土地系统功能权衡度(Land system Function Trade-off Degree, LFTD)模型[13]；庞晓菲等人(2023)选择采用多目标决策法、Spearman秩相关分析法、双变量空间自相关模型测算广西边境地区耕地利用功能并分析其时空分异特征[14]。

综上所述，国外学者主要注重对农地或耕地多功能理论方面的基础研究，国内学者关注于研究方法，他们在各个方面都做出了大量学术贡献，但大部分集中于国家、省份等宏观层面分析，市级视角层面仅有少量研究，特别是西南地区市级领域范围，受到关注较少，鉴于此，本文选取西南地区典型城市——成都市为研究区，为定量化研究耕地功能，本文首先将耕地功能细分为生产功能、生态功能、生活功能与景观功能共四个功能，然后选取能够表达耕地功能的典型指标，并建立耕地多功能评价指标体系，建立耕地多功能评价指标体系，定量地描述耕地的各项功能，然后将评价结果作为属性数据，在ArcGIS中导入成都市行政区划图层的属性表，制作成分级图，表示各区县耕地各功能的空间分布差异，最后对于成都市各区县的耕地多功能进行评价并分析空间格局特征，以期为成都市的耕地利用提供参考和借鉴。

2. 相关概念与评价体系

2.1. 耕地多功能

耕地多功能的概念源于对耕地的可持续利用和综合管理的需求，是指耕地不仅仅是用于农业生产的功能，还能够满足社会、经济和生态等多方面的需求和目标，它强调了土地的多样性和综合性。目前，国内外学者对耕地多功能评价体系研究众多[15]-[18]，但基本上都以生产、生态、文化、社会功能为主，再加上随社会经济发展与人类需求的提高而衍生出的其他功能对耕地多功能问题进行研究。传统上，耕地的主要功能是农业生产，然而，随着社会经济发展和资源环境压力增加，人们对土地的需求不再仅仅局限于农业生产。耕地多功能包括以下几个方面：(1) 农业生产功能：耕地是农业生产的基础，可以用于粮食、蔬菜、水果等农作物的种植，以及牲畜的饲养。耕地的优质和利用效率直接关系着农产品的生产能力和质量，耕地应该维持其基础功能，提供充足的农产品供给，确保粮食安全和农村经济发展。(2) 生态功能：耕地作为生物多样性的重要载体，需要保护和维护其生物多样性，促进生态系统平衡，保护自然环境和生态环境。(3) 净化功能：耕地应合理利用和保护水资源，防止水土流失和污染，提高水资源利用效率，调节大气中气体成分、净化空气和吸附大气中的二氧化碳。(4) 社会经济功能：耕地可以提供就业机会，促进农村经济和社会发展，保障农民的生活和社会福利。耕地多功能的实现需要综合考虑各项指标和因素，并通过合理的土地利用规划和管理措施来实施。

本文在我国国土空间系统的“三生功能”基础上，结合景观生态学理论，将耕地功能分为生产功能、生活功能、生态功能、景观功能四个一级功能进行研究[19]-[21]。其中，生产功能指的是，在遵守客观规律的前提下，为满足生产发展需要，耕地资源被融入人类劳动后进行生产以提供农产品的一种功能，其中，生产作为驱动力可以促进社会进步和提升人类生活水平，生产功能的重点在于发展；生活功能指耕地资源为满足人民的美好生活需求、保障社会生活稳定提供的一种能力，相对于生产功能，生活功能具有目标导向性，耕地的农业活动为农民提供了就业机会，农产品的生产和销售创造了收入来源，提升了农民的经济状况，生活功能的重点在于宜居；生态功能指耕地资源提供的包括维护生物多样性、净化水源、改善环境等多方面的功能，生态功能是底线，生态功能的重点在于绿色，它是人与自然和谐共处的关键所在；景观功能指的是农田在地理空间上所呈现出的美观、多样性，包括农田的布局、景观特征以及与周边环境的融合程度等方面，它不仅美化农田环境，提升居民生活质量，同时也有助于传承农耕文化、推动乡村旅游等方面的发展。通过科学规划和设计，可以最大限度地发挥耕地的景观功能，实现经济、社会和生态的协调发展。

应该注意的是，本文所指的耕地多功能并非是生产功能、生活功能、生态功能与景观功能的简单相加，而是存在于耕地体系之内相互协调发展的一个综合系统，如图1所示。

Figure 1. Multifunctional schematic diagram of cultivated land

图1. 耕地多功能示意图

2.2. 景观生态学

景观生态学是一个研究自然和人类景观之间相互作用和影响的学科领域。它综合了生态学、地理学和土地利用规划等多个学科的知识，旨在理解和解释不同尺度下的景观格局、生态过程和生物多样性。景观生态学的定义根据不同的学者和研究领域而有所差异。根据部分学者的学术研究和相关理论[22]-[24]，景观生态学可以被理解为以下几个方面的综合：(1) 景观的空间结构和格局：景观生态学研究景观的空间结构和格局，包括景观的大小、形状、分布和相互关系等。通过分析景观的结构和格局，可以揭示不同尺度下的生态过程和相互作用。(2) 生物多样性功能：景观生态学通过研究景观的多样性和连通性，可以评估和保护生态系统的健康与稳定。(3) 人类活动和影响：景观生态学关注人类活动对景观的影响，特别是人类的土地利用和规划决策。研究人类活动对景观格局、生态过程和生物多样性的影响，可以为可持续发展和土地资源管理提供科学依据。(4) 景观变化和演化：景观生态学关注景观的演化和变化过程。通过研究景观变化的原因、机制和趋势，可以为合理规划和管理景观提供科学指导。景观生态学的研究方法包括遥感技术、GIS分析、景观模拟和实地调查等，通过综合应用这些方法，可以更好地理解和保护自然和人类景观之间的相互关系，推动可持续的土地资源管理和保护。

2.3. 耕地多功能评价指标体系

耕地系统作为由一定面积的土地和其中的人类活动组成的一个动态复杂系统，它涵盖了耕地的空间分布、土地利用方式、农业生产活动以及与之相关的环境和社会经济因素[25]-[29]。耕地系统的主要组成部分包括土地资源、农业生态系统和农业社会经济系统，有土壤、水资源、气候和地形等自然要素。农业生态系统是指养护和维护农业的一系列生产活动，农业社会经济系统则涉及到耕地的管理和利用方式、农民的生产和生活方式、市场需求和政策环境等。耕地系统的特点是动态性和复杂性。同时，耕地系统中存在着多种元素和相互作用，其中的生态过程、生物多样性、物质循环和能量流动都构成了系统的复杂性。深入理解耕地与自然环境、社会经济之间的相互影响关系，探索耕地持续利用和农业可持续发展的科学方法和技术手段。通过合理规划和管理耕地系统，可以实现农业高效生产与生态保护并重，走农业可持续发展之路。由此，本文构建生产功能、生态功能、生活功能与景观功能四个一级功能包含12个指标层的耕地多功能评价指标体系，具体指标见表1。

Table 1. Multifunctional evaluation index system of cultivated land in Chengdu

表1. 成都市耕地多功能评价指标体系

(1) 生产功能：生产功能作为耕地的基本功能，本文研究选取单位面积粮食产量、土地垦殖率、人均耕地面积3个指标来表达该功能。

(2) 生活功能：生活功能能够保障人们社会生活稳定。本文选取第一产业产值、农业产值、农村居民人均可支配收入来评价该功能。

(3) 生态功能：生态功能可以提供生态价值。本文选取农药施用强度、化肥施用强度、人均粮食保证率、有效灌溉率来展示该功能。

(4) 景观功能：景观功能有利于创造生物多样性，提高农田生产力。本文选取斑块密度(PD)表征景观格局破碎程度，斑块密度值越高，斑块的数量越多，反映景观破碎化程度以及景观空间异质性程度越大，用最大斑块指数(LPI)反映景观的优势度，最大斑块指数数值越大，景观的优势越明显，用聚集度指标(AI)反映不同斑块类型的聚集程度，聚集度指标数值越高，聚集度也就越高。

3. 数据来源与研究方法

3.1. 研究区概况

成都市地处西南地区的盆地，地势平坦，山川纵横，下辖12个区、5个县级市、3个县，成都市西部位于四川盆地边缘区，以山地地形为主，东部是成都平原的核心区，它是由岷江、沱江等河流冲积而成，主要地形有平原、台地和一些低山丘陵，成都气候温暖湿润，夏季相对较长。成都市土壤资源丰富，土壤类型多样，土地肥沃，适宜作物生长及农产品供给。截至2021年年末，成都市土地面积为14335平方公里，其中，中心城区建成区面积1038.79平方公里，耕地面积324311公顷。然而，《成都市统计年鉴2013》及《成都市统计年鉴2022》数据显示，2012年成都全市耕地总面积约为42.41万公顷，2021年成都市耕地总面积约为32.43万公顷，农业结构的调整、城市面积的疯狂扩张等因素导致耕地减少，由此，生态环境问题也日益突出，成都市土地利用现状见图2。过度强调开发耕地经济价值资源，忽视了耕地的其他功能，造成耕地质量的严重退化，因此，要正确认识耕地的各种功能产生的价值，积极发挥耕地资源潜力，创造耕地资源总体上的最大收益。

Figure 2. Map of Chengdu land use status

图2. 成都市土地利用现状图(https://postimg.cc/gxVKxNWn)

3.2. 数据来源

农业生产数据及社会经济统计数据由《成都市统计年鉴(2012~2022)》《四川统计年鉴》获取并做处理；土地利用现状数据来自于Esri公司(https://livingatlas.arcgis.com/landcover/)制作的全球土地覆盖数据，分辨率为10 m。

3.3. 研究方法

3.3.1. 指标标准化

为消除量纲对结果准确性产生影响，采取极值法对相关指标计算的数据进行标准化处理。处理公式如下：

正向指标： $z_i=\frac{x_i-\min (x_i)}{\max (x_i)-\min (x_i)}，$ (1)

负向指标： $z_i=\frac{\max (x_i)-x_i}{\max (x_i)-\min (x_i)}，$ (2)

在式(1)中，z_i代表i项指标的标准化数值，x_i表示i项指标的原始数值，max(x_i)表示i项指标原始数值的极大值，min(x_i)表示i项指标原始数值的极小值。

3.3.2. 指标权重确定

本文采用熵值法基于标准化处理后的结果来计算出各项指标的权重，公式为：

$p_{ij}=z_i/{\displaystyle \underset{i=1}{\overset{m}{\sum }}{z}_i},m=1,2,3,\cdot \cdot \cdot ,$ (3)

式(3)中，p_ij表示第j项指标下第i个年份指标比重值。

计算各指标信息熵，公式为：

$H_j=-k{\displaystyle \underset{i=1}{\overset{m}{\sum }}{p}_{ij}}\ln p_{ij}，$ (4)

式中：k > 0，p_ij表示第j项指标下第i个年份指标比重值，当p_ij = 0时，ln(p_ij)是无效的，因此修正。p_ij = 0.001，H_j ≥ 0。

计算评价指标的权重，公式为：

$w_j=\frac{1-H_j}{{\displaystyle \underset{j=1}{\overset{n}{\sum }}{H}_i}}n=1，2，3，\cdot \cdot \cdot ，$ (5)

式(5)中：W_j为各指标权重，H_j表示指标熵值，n表示指标个数。

3.3.3. 耕地多功能分值确定

采用加权求和法计算耕地各功能分值，公式为：

$P_b=\underset{m=1}{\overset{n}{{\displaystyle \sum }}}{Z}_i\times W_j,\left(a=1,2,3\cdot \cdot \cdot ,M\right)$ (6)

在本式中，P_b是耕地各功能分值；Z_i为各指标标准值；W_j为各指标权重；M为耕地功能个数，n为各功能指标个数。

采用等权值算术平均法计算耕地多功能综合分值。

$S=\underset{b=1}{\overset{M}{{\displaystyle \sum }}}\frac{P_b}{M},\left(b=1,2,3\cdot \cdot \cdot ,M\right)$ (7)

式中，S为耕地多功能综合分值；P_b为耕地各功能分值；M为耕地功能个数。

3.3.4. 评价标准划分

在对前人相关研究进行分析处理后[30]-[36]，确立了较为合适的耕地多功能分级评价标准。具体划分为3个区间，分值在0~0.1区间的评价功能等级为弱，分值在0.1~0.2区间的评价功能等级为一般，分值在0.2~0.3区间的评价功能等级为强，见表2所示。

Table 2. Multifunctional standard grade table of cultivated land

表2. 耕地多功能标准等级表

4. 结果分析

4.1. 成都市耕地多功能评价结果

利用ArcGIS软件通过多种指标的叠加分析计算，对研究区内的耕地生产功能等级进行划分，可以得出成都市各区(县)耕地生产功能、生活功能、生态功能、景观功能分值图，见图3、图4、图5、图6。由该评价结果可知，成都市有10个区县的耕地生产功能分值处于0.1之下，有8个区县的耕地生产功能分值处于0.1~0.2之间，有两个区县的耕地生产功能分值处于0.2之上；成都市有4个区县的耕地生活功能分值处于0.1之下，有16个区县的耕地生活功能分值处于0.1~0.2之间，耕地生活功能分值无大于0.2的区县；成都市有9个区县的耕地生态功能分值处于0.1之下，有8个区县的耕地生态功能分值处于0.1~0.2之间，有3个区县的耕地生态功能分值处于0.2之上；成都市20个区县的耕地景观功能分值均处于0.1之下。

Figure 3. Plots of cultivated land production function in each district (County) of Chengdu

图3. 成都市各区(县)耕地生产功能分值图

Figure 4. Scores of cultivated land-living function of each district (County) in Chengdu

图4. 成都市各区(县)耕地生活功能分值图

Figure 5. Scores of cultivated land ecological function in each district (County) of Chengdu

图5. 成都市各区(县)耕地生态功能分值图

Figure 6. Function scores of cultivated land landscape in each district (County) of Chengdu

图6. 成都市各区(县)耕地景观功能分值图

4.2. 空间格局特征

经过研究分析可以发现，成都市耕地功能存在空间差异，主要有以下特征：

(1) 耕地生产功能总体上水平较高(图7(a))。除武侯区、金牛区、成华区、锦江区、温江区、龙泉驿区等主城区外，成都市其余各区(县)耕地生产功能均处于一般等级之上，其中，金堂县、简阳市评价等级为强，表明该地区的耕地生产功能条件好，金堂县、简阳市位于四川盆地中部，地势相对平坦，地势较低，有利于水源的积蓄和流动。盆地地形通常意味着较为丰富的土壤积累，有利于耕作和农作物的生长。

(2) 耕地生活功能呈现东高西低特征(图7(b))。成都市青白江区、新津区、邛崃市、大邑县这几个区县内的耕地生活功能较低，耕地生活功能等级评价为弱，这几个区县处于城市化的发展过程中，农业生产比较效益偏低，城市建设和扩张可能占用了大量的土地，使得耕地逐渐减少，生活功能受到限制，因此，耕地生活功能较弱。

(3) 耕地生态功能呈现北高南低特征(图7(c))。成都市都江堰区、郫都区、温江区耕地生态功能等级评价为强，都江堰区的耕地在一定程度上实施保护性耕作，以减少土壤侵蚀和生态破坏，这有助于保护土地的生态功能和持久利用，郫都区和温江区紧靠都江堰，水力资源丰富，耕地质量较好，村道纵横，适宜机耕，而成都市南部的简阳市、双流区、大邑县等地方由于化肥、农药等农用化学品的不合理利用，降低了耕地质量，削弱了耕地生态功能的价值。

(4) 耕地景观功能均为偏弱(图7(d))。从整体上来看，成都市各区县的耕地景观功能评价等级均为弱，其一可能是成都市各区县随着农业结构的调整，传统农业逐渐被高效农业所取代，其二可能是部分地区耕地细碎化严重，难以形成规模化、多样化的景观格局，其三可能是农村劳动力转移，导致农村空心化现象出现，近年来，成都市大力推行山水生态，建设天府绿道，实施耕地保护政策，有利于改善环境质量，保障粮食安全，提升耕地景观功能。

(5) 耕地多功能仍有发展空间(图8)。综合计算成都市耕地各个功能分值后进行评价后发现，除金牛区、青羊区、武侯区、成华区、锦江区等老城区的耕地功能评价等级较弱之外，成都市大部分区县耕地功能评价等级为一般，耕地多功能性没有得到合理发挥，可以在保障粮食安全的前提下，充分发挥耕地的多种功能，促进农业可持续发展和农村经济发展，具体来说，可以通过发展休闲农业、乡村旅游等产业，发挥耕地的社会生活功能；通过加强耕地保护和土地管理，保障耕地的可持续利用和生态安全，发挥耕地的景观功能。

Figure 7. Spatial distribution of cultivated land function classes in Chengdu

图7. 成都市耕地各功能等级空间分布(https://postimg.cc/0K9vqtPD)

Figure 8. Spatial distribution of multifunctional grade of cultivated land in Chengdu

图8. 成都市耕地多功能等级空间分布(https://postimg.cc/pp2zL8ZB)

5. 结论与展望

耕地作为人类赖以生存的土地资源，它的主要功能为农业生产，生产包括谷物(如小麦、玉米、大米)、蔬菜、水果、油料作物等在内的农业产品[37]-[41]。如何最大力度开发农业生产力、提高农业产出效益，一直是人类追求的目标，但是随着认识的不断深化，人类感受到过度的耕地开发导致的种种问题，如土地退化、生态破坏以及生物多样性丧失等，因此逐渐平衡考虑农业生产与生活生态之间的关系，发挥耕地综合功能优势，对于促进经济社会发展具有重要意义。

本文通过各种指标分类评价耕地各功能，对于成都市各区县的耕地功能情况进行分析，对于耕地利用与生产管理中存在的问题，主要结论为：随着经济社会的不断发展，要求农业步入现代化发展道路，耕地功能也不应局限于基本生产功能，而应满足社会多样化的需求，打破耕地发展的困境，发展和改善耕地的多功能特性。

研究耕地多功能有助于提高耕地的利用效率，实现粮食安全与生态保护的平衡，强调耕地在生产、生活、生态、景观等多方面的功能，有助于推动农业可持续发展，指导土地资源配置，实现耕地资源的优化利用，提高土地利用规划的科学性、实用性和可操作性。受基础数据以及本人研究水平限制，本文仅对成都市耕地进行状态评价，未考虑耕地变化以及其他影响因素，后续研究将考虑获取多期土地利用数据，进一步研究耕地功能变化对于耕地资源的现实意义。

参考文献