彭 建,赵士权,田 璐,刘焱序,刘志聪
(1.北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室,北京 100871;2.北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院城市人居环境科学与技术重点实验室,广东深圳 518055)
·区域农业·
北京都市农业多功能性动态*
彭建1※,赵士权2,田璐2,刘焱序1,刘志聪2
(1.北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室,北京100871;2.北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院城市人居环境科学与技术重点实验室,广东深圳518055)
农业多功能性指农业在保证粮食和其他农产品供给的同时,兼具经济、生态、文化等多重功能的特性。发挥农业的多功能性是现代都市农业发展与进步的一个必然趋势,对于实现农业可持续发展及建设“宜居城市”意义重大。在此背景下,以北京市为例,基于层次分析法从农业经济、生态及社会3方面筛选相关指标,定量评价2001、2011年北京都市农业综合功能,明晰北京都市农业多功能性的演变特征。研究结果表明:(1)从单功能动态来看,研究时段内北京都市农业经济功能、社会功能和生态功能整体上呈现减弱趋势; (2)从农业综合功能的变化情况来看,研究区13个涉农区(县)中9个呈现农业综合功能减弱的趋势,唯有平谷、海淀、密云出现增强,延庆大致不变; (3)2001年,北京都市农业多功能优势区分布于门头沟、平谷、大兴、顺义等4区(县), 2011年则以密云和平谷的都市农业多功能性最强。从农业多功能性变化情况来看,密云、平谷、海淀、朝阳等4区(县)的农业多功能性显著增强,延庆、怀柔、昌平、通州、丰台等5区(县)基本保持不变,其余区(县)趋于减弱。2001~2011年北京都市农业整体呈现综合功能减弱而多功能性增强的变化特征,为大都市区农业可持续发展决策提供了重要参考。
都市农业综合功能多功能性时空动态北京市
农业提供了人类赖以生存和发展的物质基础。在城市化进程不断加速和社会经济快速发展的背景下,都市农业作为一种与城市发展密切相关的农业形态,已成为当代农业发展与进步的必然趋势[1, 2]。都市农业指位于城市内部及城市周边地区,依托城市发展并为都市提供农产品、观光农业、生态农业等农业产品的现代农业,是城市生态系统的有机组成部分[3-5]。不同于传统农业,都市农业并非只关注农业的经济功能,而是生态、社会、文化等多种功能并重,其进步与发展有赖于农业多功能性的发挥。农业多功能性指农业在保证粮食和其他农产品供给的同时,兼具人口承载、生态环境保护、景观美学、文化传承等多种功能[6]。北京作为我国的政治经济文化中心和国际大都市,也是我国最早进行都市农业实践的城市[7],其农业发展定位为“都市型现代农业”,强调农业从单一生产功能向生态功能和生活功能的拓展[8]。研究北京都市农业多功能性,不仅可以丰富和拓展都市农业的内涵,还可以进一步揭示农业与国民经济各大部类间的关系[9],是促进农业可持续发展,实现“宜居城市”建设目标的重要途径。
农业多功能性的基础在于农业的各种单一功能,是农业综合功能在多功能关联上的映射与表征。近年来,尽管对于农业综合功能的评价指标体系仍存在一定争论[6, 10],国内外学者对农业综合功能展开了大量研究,主要集中于农业的生产功能[11-13]、经济功能[14, 15]、社会功能[16-18]、文化功能[19, 20]、生态功能[21-24],以及各项功能的综合价值定量化[3, 25-27]。而另一方面,国内外学者对于农业多功能性的研究仍聚焦于多功能性的概念内涵,缺乏对多功能性度量方法的探讨; 已有的农业多功能性评价,也大多关注多功能性的空间分异,未能明晰多功能性的时间动态特征[3]。
基于此,文章以北京都市农业为例,通过构建评价指标体系,分别计算2001、2011年北京都市农业综合功能,在此基础上识别研究时段农业多功能性特征,探究北京都市农业多功能性的空间分异和时间动态特征,以期为北京都市农业准确定位和高效配置提供决策支持。
1.1研究区概况
北京市位于华北平原西北隅(39°28′~41°05′N, 115°25′~117°30′E),北与燕山山脉接壤,南与黄淮海平原相邻,西与太行山紧邻,东北与松辽平原相通。北京市土地总面积达1.64万km2,山区与平原分别占北京市总面积的62%和38%; 山区最高海拔可达2268m,平原海拔大多低于100m,最低海拔仅为6m。北京市自然地理条件较为复杂,适合多种经济作物生长,农业景观类型丰富。
进入21世纪以来,北京农业发展呈现明显的圈层分布特点。依据《北京城市总体规划(2004~2020年)》和《北京市“十一五”时期新农村建设发展规划》,北京都市农业空间布局由城市农业发展圈、近郊农业发展圈、远郊平原农业发展圈、山区生态涵养农业发展圈构成。其中,城市农业发展圈由东城、西城、石景山等城区和部分近郊区组成,地理位置大致为五环之内的中心区域,农田面积很小,呈干扰斑块镶嵌于城市建成区内,主要功能为美化城市环境; 近郊农业发展圈是指五环路以外、六环路以内的城近郊区,该区域的农田是城市绿地系统的重要组成部分,具有城市景观绿化、气温调节、固碳释氧、消纳有害物质等功能,与城市环境质量休戚相关; 远郊平原农业发展圈包括远郊平原、山前地带和延庆盆地,农田面积大而集中,利于规模经营,是北京重要的农产品生产基地,在主要承担农业生产功能的同时也为农民就业、创收提供了途径,具有重要的社会、经济功能; 山区生态涵养农业发展圈由北部、西部和西南部山区组成,位于北京的上风上水地带,承担着北京市重要的水源保护、生态涵养等屏障功能。基于北京都市农业发展现状,由于城区和石景山区已无农业用地分布,该文的研究区定为其余13个涉农区(县)。
1.2农业综合功能评价
1.2.1农业功能评价指标体系
对都市农业的综合功能进行评价是研究农业多功能性的基础,而构造层次清晰的评价模型,是准确度量都市农业综合功能的关键; 该研究选择目前较为常用的层次分析法对北京都市农业的综合功能进行定量评价[28, 29]。由于农业系统本身是一个社会—经济—自然复合生态系统[30],该研究依循综合性、主导性、可操作性等原则,从农业的经济功能、社会功能和生态功能等3个维度出发,建立了图1所示的评价指标体系:(1)农业的经济功能是指农业生产可以提供质优价廉的农产品等原材料,促进经济稳定发展[31]。具体而言,可用农业总产值占GDP比重、地均粮食产量两项指标表示农业耕作产出水平,以农业观光园总收入、民俗旅游总收入表征休闲农业的经济效益[32-34]; (2)农业的社会功能是指农业的生活或社会文化功能,如增加就业、减轻社会就业压力等[35]。该研究选用第一产业劳动力就业比重、耕地承载农村人口、农业观光园接待人次和民俗旅游接待人次分别表示农业劳动力安置、社会保障、休闲游憩等社会功能[36-38]; (3)农业的生态功能体现在生态基底和生态胁迫正反两个方面。其中,生态基底在调节气候、维持生态平衡和生物多样性,以及节约能源等方面起正向作用,可用农田NDVI均值表示; 生态胁迫是指农业的开发利用对自然本底带来的伤害,可通过单位播种面积化肥使用强度、单位播种面积农药使用强度两个负向指标来表示[3, 26, 39, 40]。需要补充说明的是,本指标体系在经济、社会功能评估中均将农业观光园和民俗旅游纳入考虑范围,是因为它们作为目前都市农业的主要模式,在北京发展较为普遍。
北京都市农业综合功能受诸多因素的影响和制约,但各因素、因子(指标)的影响程度不同,针对各影响因子对上一层指标影响程度的差异,需要确定各因素、因子的权重值。参考前人研究[38, 41],该文采用专家打分和层次分析相结合的方法,对同一层次各个指标进行两两比较,得到重要性判断矩阵,再对所有层次进行综合,得到层次总排序。其中,对于农业的经济功能、社会功能和生态功能三种单项功能采取平行式模块结构,三者被赋予相同的权重。通过计算,各指标的权重结果如图1所示。
图1 北京都市农业综合功能评价指标体系
1.2.2农业综合功能与多功能性评价
农业综合功能评价为定量化研究北京都市农业多功能性的时空分异奠定了基础。由于农业综合功能评价指标复杂多样,为了使具有不同含义,不同单位的指标统一起来,该文在进行评价之前运用极差标准化方法对各项指标进行了无量纲化处理,统一成[0, 1]的标准值。农业综合功能指数计算公式如下:
(1)
式中,MI为农业综合功能指数,ηi为第i个评价指标值,Wi为第i个评价指标的权重。
现有关于农业多功能性研究多将其等同于农业综合功能,忽略了二者内涵的差异,此外,由于农业多功能综合指数在计算过程中存在因子之间相互补偿的现象,部分区域农业多功能性特征可能被隐藏。因此,在农业综合功能评价的基础上,进一步探究各项农业单功能之间的内在关联,才能实现农业多功能性的量化。采用空间叠置法对农业多功能性区域进行识别:将某种农业功能的前30%区域设为该功能优势区,将生态、经济、社会3类农业功能优势区叠加,分别定义二元及以上重叠区为多功能优势区,非重叠区为单功能优势区,其他区域则为非优势区。这种方法将农业多功能性转化为区域的一种属性,并能通过定量化的手段对其程度进行细化,也在一定程度上反映了农业各项功能之间的关联特征。
该研究土地覆被数据来源于GLOBELAND30,NDVI数据由美国地质调查局(USGS)提供的2001和2011年Landsat TM影像反演得到,包括20010527R123L32、20010527R123L33、20110608R123L32和20110608R123L33,社会经济数据来源于北京市统计年鉴、北京市农村统计年鉴及北京市第二次农业普查资料汇编等资料。
2.1北京都市农业综合功能变化
从2011年各项农业功能的分布格局来看,北京都市农业功能呈现出明显的空间差异性(图2)。就农业经济功能而言,平谷最高,其经济功能指数达0.91,密云、延庆次之,均大于0.6,这是由于平谷、密云、延庆等3区(县)的农业生产集约化程度较高,农业总产值占各自地区生产总值的比重大,对于全市农业经济效益的贡献更大; 而丰台、海淀、朝阳的农业经济功能指数均不足0.1,这些区域城市化程度高,工业和高新技术产业是其经济发展的主要驱动力,农业经济功能发挥不显著。对于农业社会功能,密云、海淀、平谷等3区(县)贡献最大,其社会功能指数均在0.5以上,其中密云和平谷农村人口多从事农业活动,农村第一产业从业人员占农村从业人员的比例分别为40.9%和34.0%,极大地缓解了当地就业压力; 而顺义和通州农业社会功能最弱,分别为0.14和0.17。在发挥农业生态功能方面,门头沟表现出了极大的优势,其农业生态功能指数高达0.98,平谷和顺义次之,分别为0.82和0.69。这是因为,一方面门头沟生态本底良好,农田作物覆盖度高; 另一方面门头沟的化肥和农药使用强度低,对区域生态系统造成的胁迫小; 而朝阳农业生态功能最弱,仅为0.17。从农业综合功能来看,平谷、密云、延庆位列前三名,综合功能指数分别为0.74、0.58、0.51,其中平谷的3项功能均位于较高水平,而密云的经济功能和社会功能突出,延庆农业经济功能较高; 丰台、朝阳、昌平、海淀的农业综合功能最低,分别为0.22、0.23、0.29、0.32,这4个区县是北京高新技术产业的集聚地,综合来看对于农业功能的发挥优势不足。
2001~2011年10年间,北京都市农业功能结构发生了显著改变,经济功能、生态功能和社会功能整体上呈减弱趋势(图2)。从农业单功能的变化情况来看,密云、平谷、门头沟等3区(县)经济功能增强,其余减弱,其中2011年顺义农业经济功能较2001年减少了53.5%,减弱程度最大。这是由于研究时段内顺义第二、三产业总产值迅猛上涨,而与此同时农业生产缩减,农业总产值对于地区经济发展贡献急剧缩小,农业经济功能明显下降。从社会功能的变化情况来看,海淀、朝阳、密云、怀柔、延庆等5区(县)增强,其中海淀区社会功能提高程度最大, 2011年较2001年增长了103.7%, 10年间由于人口的迁移海淀农村人口急剧上升,而城市化进程加速促使了农业用地不断缩减,耕地所承载的农村人口成倍增长,区域农业社会功能显著提升; 其余区(县)的社会功能减弱,其中通州减弱程度最大,达57.2%。在生态功能方面,平谷、延庆、海淀、门头沟等4区(县)生态功能增强,其余减弱,其中朝阳生态功能减弱程度最大,达67.4%。这是因为,一方面建设用地的扩张直接影响了朝阳区植被覆盖度,另一方面化肥农药使用加剧使得农业基底遭到破坏,农业生态功能显著退化。
图2 2001~2011年北京市分区县农业功能变化
从农业综合功能的变化情况来看, 2001~2011年研究区13个区(县)中有9个出现农业综合功能减弱的趋势,唯有平谷、海淀、密云的农业综合功能出现增强的趋势,延庆的农业综合功能大致保持不变。从农业综合功能的变化程度来看,昌平的减弱程度最大,下降42.8%,顺义次之(下降38.0%); 海淀农业综合功能增强的比例最大,达34.0%,其次为平谷(增长14.3%)。由此可见,随着北京社会经济的快速发展和城市化进程的不断加速,建设用地不断挤占农业用地,农业发展受到制约,农业综合功能趋于减弱。
2.2北京都市农业多功能性变化
2001年,北京都市农业多功能优势区分布于门头沟、平谷、大兴、顺义等4区(县)(图3a)。其中,门头沟社会功能、生态功能突出,该区主要承担首都的生态涵养功能,农田生态系统生态基底良好,生态胁迫因素少,且门头沟农业生态观光园发展迅猛,在促进区域农业生态功能的同时也带动了农业社会功能的提高; 平谷、大兴的经济功能和社会功能突出,平谷在推进都市农业的过程中形成了“南菜、北果、中间粮”的优化格局,农业经济效益显著,而现代化都市农业的发展提供了大量就业机会,促进了农业社会功能的发挥; 大兴是距离北京城区最近的远郊区,这一区位优势为其休闲农业和观光农业的发展提供了便利条件,农业经济功能和社会功能得以充分发挥。顺义的经济功能、生态功能突出,该区耕地分布集中连片,利于农业耕作生产,在发挥农业经济功能方面展现了极大优势,此外顺义农田作物覆盖度高,且化肥农药使用强度低,利于农田生态系统功能的保持。此外, 2001年北京有4个农业单功能优势区,分别为密云、延庆、房山和通州,其中密云的社会功能突出,延庆的经济功能突出,通州和房山的生态功能突出。
2011年,北京都市农业多功能优势区分布于密云和平谷(图3b)。其中,密云农业经济功能、社会功能突出,该县地貌类型丰富,山地丘陵地区为休闲观光农业的发展提供了广阔的空间,平原地区则是主要农产品生产基地,良好的自然地理条件为密云农业带来了较高的经济效益和社会效益。平谷的经济功能、社会功能、生态功能均很突出,该区属于生态涵养发展区,是北京的生态屏障,生态本底值高; 同时平谷又位于远郊平原农业圈,是北京农产品生产的主要承担者,近年来休闲农业的发展,为缓解就业压力做出了巨大贡献,平谷农业在经济、社会、生态等各方面均展现了独特的优势。此外, 2011年北京有7个农业单功能优势区,分别为延庆、门头沟、顺义、海淀、朝阳、通州和大兴,其中延庆和大兴经济功能突出,门头沟、顺义和通州生态功能突出,海淀和朝阳社会功能突出。
从动态变化来看(图3c),一方面, 2001~2011年,北京都市农业多功能性整体上呈现保持和增强的趋势。其中,密云、平谷、海淀、朝阳等4区(县)的农业多功能性显著增强,延庆、怀柔、昌平、通州、丰台等5区(县)的农业多功能性基本保持不变,其余区(县)的农业多功能性趋于减弱。从1992年起,北京农业由城郊型农业向都市型农业转变, 2003年正式步入都市型现代农业发展阶段,北京都市农业趋向于生态—经济—社会多功能的综合发展,都市农业建设卓有成效、多功能性日益加强; 而研究时段内房山、顺义、大兴和门头沟的农业多功能性的减弱,则与其农业主体功能定位及农业集约化发展水平的变化密切相关。
图3 北京都市农业多功能性时空动态分异:(a)2001年; (b)2011年; (c)2001~2011年变化
3.1讨论
农业多功能性是当前研究的热点问题,已有针对农业多功能性价值评估的研究多偏重于对研究区进行现状评价和静态分析,而对于其时序变化研究不够。该文通过构建评价指标体系,定量评估了2001、2011年北京都市农业综合功能,并基于ArcGIS平台识别和评价了都市农业多功能性空间分异特征和时间动态演变规律。与前人研究相比,该文充分挖掘了农业多功能性的内涵,从农业多功能制图与演变等方面切入,研究了北京都市农业多功能性的时空特征。然而,基于评价指标体系对农业综合功能进行评估时,指标的选取至关重要,指标的冗余或不典型都可能会对研究结果造成影响,该研究结果与北京都市农业发展的客观情况基本吻合,但所选指标体系是否为最优仍值得深入探讨。
此外,该研究以区县为评价单元探讨北京都市农业多功能性的时空分异与动态演变,整体研究精度仍有待进一步细化,未来有必要在小流域或乡镇尺度上进行深入研究,一方面在更精细的尺度上探究北京都市农业多功能性的时空特征,另一方面对比不同尺度上北京都市农业多功能性的差异。
3.2结论
该文通过构建评价指标体系,定量评估了2001、2011年北京都市农业综合功能及其多功能性时空动态特征。研究结果表明:从单功能变化来看, 2001~2011年10年间北京都市农业经济功能、社会功能和生态功能整体上呈现减弱趋势; 从农业综合功能的变化来看,研究区13个涉农区(县)中9个呈现农业综合功能减弱的趋势,唯有平谷、海淀、密云的农业综合功能出现增强的趋势,延庆的农业综合功能大致保持不变; 从农业多功能性变化来看,密云、平谷、海淀、朝阳等4区(县)的农业多功能性增强,延庆、怀柔、昌平、通州、丰台等5区(县)的农业多功能性基本保持不变,其余区(县)的农业多功能趋于性减弱。研究时段内,随着城市化进程加速,农业功能整体被削弱,表现为农业综合功能减弱,而农业功能的多样性却与日俱增,表现为农业的多功能性增强。
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THE DYNAMICS OF MULTI-FUNCTIONALITY OF URBAN AGRICULTURE, A CASE STUDY OF BEIJING CITY*
Peng Jian1※,Zhao Shiquan2,Tian Lu2,Liu Yanxu1,Liu Zhicong2
(1.Laboratory for Earth Surface Processes,Ministry of Education,College of Urban and Environmental Sciences, Peking University,Beijing 100871,China; 2.Key Laboratory for Environmental and Urban Sciences,School of Urban Planning and Design, Shenzhen Graduate School,Peking University,Shenzhen 518055,China)
Agriculture is an essential foundation of human development. With the accelerating urbanization and rapid economic development, urban agriculture which is closely related to urban development has become the direction of contemporary agricultural development. The focus of urban agriculture includes not only economic function but also ecological function, social function, cultural function, and many other functions. Thus, agricultural multi-functionality promotes the process of urban agriculture, and has become one of the key topics in agricultural function researches. Agricultural multi-functionality means agriculture can not only ensure the supply of agricultural food but also undertake the task of environmental protection, landscape aesthetics, and cultural heritage, which is the key to achieving agricultural sustainable development. The integrated function of agriculture including various single function, such as economic function, social function, ecological function, and cultural function, are the basis of agricultural multi-functionality assessment. However, most of the research focused on the static analysis of agricultural multi-functionality, while ignored the dynamics of agricultural multi-functionality. In this study, integrated function of urban agriculture was quantified in 2001 and 2011, together with the assessment of agricultural multi-functionality dynamics, taking Beijing City as a study case. The results showed that: (1) the economic, social, and ecological function of urban agriculture in Beijing City decreased in the whole. As for economic function, it increased in Miyun District, Pinggu District, and Mentougou District, and decreased in the rest 10 districts. In regard to social function, it increased in Haidian District, Chaoyang District, Miyun District, Huairou District, and Yanqing District, and decreased in the rest 8 districts. In terms of ecological function, it increased in Pinggu District, Yanqing District, Haidian District, and Mentougou District, and decreased in the rest 9 districts; (2) the integrated function of urban agriculture increased in Pinggu District, Miyun District, and Haidian District, roughly unchanged in Yanqing District, and decreased in the rest 9 districts; (3) agricultural multi-functional areas were distributed in Mentougou District, Pinggu District, Daxing District, and Shunyi District in 2001, and in Miyun District and Pinggu District in 2011. During the study period, agricultural multi-functionality was mainly keeping and increasing in Beijing City. In Miyun District, Pinggu District, Haidian District, and Chaoyang District, agricultural multi-functionality increased, and in Yanqing District, Huairou District, Changping District, Tongzhou District, and Fengtai District, agricultural multi-functionality unchanged, with the decreasing of agricultural multi-functionality in the rest 4 districts. On the one hand, the overall agricultural function was weakened due to the accelerating urbanization, and as a result, the integrated function of urban agriculture decreased. On the other hand, the multi-functionality increased due to the increasingly diversified agricultural structure. The characteristics of spatial and temporal variations of agricultural multi-functionality in Beijing City provided important decision supporting for accurate positioning and efficient allocation of urban agriculture of the capital.
urban agriculture; integrated function; multi-functional; spatial and temporal dynamics; Beijing city
10.7621/cjarrp.1005-9121.20160524
2016-01-11
彭建(1976—),男,四川彭州人,博士、副教授。研究方向:景观生态与土地利用、区域生态持续性评估等。Email:jianpeng@urban.pku.edu.cn
F327;S11+1
A
1005-9121[2016]05-0152-07
*资助项目:国家自然科学基金重点项目“生态系统服务与区域社会福祉耦合机制研究”(41130534)