资源与环境学院王瑷玲教授团队在《Ecological Indicators》(中科院一区TOP期刊)在线发表了题为“The explicit-implicit interactive transition measurement and zoning research framework of cultivated land and construction land: A case study of Shandong section of the Yellow River Basin”的研究论文。
城镇化重塑了耕地(CUL)数量、结构与功能,同时改变了建设用地(COL)需求与效率。这些变化共同驱动着耕地利用转型(CULT)与建设用地利用转型(COLT)。本研究创新性地构建了耕地与建设用地显性-隐性互动转型测度与分区研究框架。耕地隐性形态聚焦农业生产功能,建设用地隐性形态则被概念化为空间聚合、集约建设与经济集聚的复合体。研究将耕地功能性碳储量与建设用地强度碳排放强度相融合,构建了综合评价体系。
土地利用转型是土地利用与土地覆盖变化研究的重要途径。基于区域土地利用转型的“冲突协调”理论模型,建设用地在经济发展目标驱动下持续侵占耕地。随着耕地保护政策的实施,建设用地开始转为耕地,耕地保护与城市发展之间的矛盾得以缓解,现阶段实现了耕地利用转型与建设用地利用转型。基于人地互动区域系统理论,土地治理可推动区域耕地与建设用地利用向“协调状态”转型。本研究整合上述基础理论,构建研究框架。
首先,界定转型的内涵并量化转型指标。耕地利用转型涵盖显性与隐性形态转变,分别通过年度耕地转化率和耕地功能性指数进行量化。建设用地利用转型涵盖显性与隐性形态转变,分别以年建设用地转换率及集约化利用指数为特征。
其次,考察单一土地利用类型的显性-隐性交互式转变特征。完整的转变过程呈现复杂动态,单一土地利用类型的显性-隐性交互式转变具有独特状态。在不同时间区间内,研究单元可归入不同的过渡状态模式。在跨越多个阶段的长期时间序列中,过渡状态的演变呈现多样化的独特路径。
第三,考察耕地-建设用地间的交互转换特征。对于显性交互转换,两种用地类型通过空间转换缓解土地利用冲突,导致面积变化并呈现耦合关联,该关联通过关联联动指数模型进行量化。隐性交互式转变中,隐性形态间存在耦合协调关系,体现其协同发展水平,采用耦合协调模型进行量化。
第四,划分交互式转变区域。向良性状态过渡或持续保持良性状态的区域划分为良性区,反向演变区域则归入非良性区。该分区方法适用于单一土地利用类型的显性-隐性交互式过渡,以及耕地与建设用地间的显性-隐性交互式过渡。针对交互式过渡分区管理提出定向调控策略。
由于本研究将每五年设为研究时间节点,且土地覆盖数据与社会经济数据存在发布滞后,最终研究时间节点定为2020年。所幸21年的研究跨度仍涵盖了中国黄河战略与耕地征用补偿平衡政策的提出或实施阶段。未来研究将追踪新发布数据以更新研究时间节点。随机森林等机器学习方法通过自动化数据学习实现预测建模,已在耕地制图和建设用地信息提取中广泛应用。机器学习算法通常需要大量数据集进行训练,但获取足够体量用于社会经济研究的长期时序数据仍具挑战性。然而,本研究采用的方法缺乏对交互式转变趋势的预测能力。未来研究应整合此类算法,以预测不同情景下的交互式转变趋势。文章链接:https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2025.114555