安徽省县域乡村“三生”功能及耦合协调时空格局分析*

纪 璇，李琳娜※，程明洋，2

（1.北京师范大学地理科学学部，北京 100875；2.郑州大学建筑学院，河南 郑州 450001）

0 引言

乡村是位于城镇以外的地域空间，其分布以区域自然地理条件为基础，相较于城市，人和自然之间、生产和生活之间、生态保护和经济发展之间不协调的矛盾更容易成为乡村发展的限制因素。乡村空间功能是在特定发展阶段下，乡村地域系统通过发挥自身潜能和与其他系统共同作用，表现出来的对自然界或人类发展有益的社会、经济、生态等特性和能力，具有明显的空间异质性和时间变异性特征[1]。在快速城镇化背景下，城乡间要素流通加快，乡村系统的要素组合和结构状况逐渐优化，新时期乡村不再是提供粮食和生态资源的单一功能空间，农业生产、社会保障、生态保育及其综合功能日益凸显[2]。乡村发展与振兴正面临土地利用效率低下、农村空心化、“乡村病”问题等困境，化解人地矛盾和乡村转型发展亟需破局。2012年11月中共十八大报告提出，要促进“生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”，生产、生活、生态功能是基于可持续发展理论对国土空间功能的重新分类，因此，“三生”空间逐渐成为国土空间优化的重要目标和导向。已有研究表明，国土空间“三生”功能之间的相互作用影响着国土空间格局的演化和发展[3-6]，城乡融合发展导向下乡村地域功能研究备受关注，准确识别乡村空间功能是引导乡村科学转型、协调发展的基本前提。自农村深化改革和城乡关系转变以来，农业经济显著发展，农民收入渠道增多变广，乡村社会逐渐向小康型转变，乡村地域系统逐渐向多功能乡村系统转型，而乡村地域系统实现全面振兴需要经历要素重组、空间重构、功能提升的系统性过程[7,8]，“三生”功能的协调发展是缓解乡村人地矛盾的客观要求，也是补齐乡村发展短板、提高乡村发展活力的重要抓手。因此，识别和量化乡村“三生”功能，揭示乡村生产功能、生活功能和生态功能间的相互作用关系及其时空演化特征，是明晰乡村功能定位和发展方向的重要基础，也是协调人地关系、实现乡村振兴和可持续发展的科学依据。

目前关于乡村地域功能的理论框架和实证分析已有不少成果，在一定程度上充分揭示了乡村地域功能的演变规律和互动关系，基本形成了“识别—分类—评价—优化”的研究范式。国外研究并没有明确提出“三生”功能的概念，主要是在空间功能分区的基础上，研究了乡村地域各功能之间的相互作用和协同效应[9,10]。国内针对乡村发展和空间功能的研究成果较丰富，包括乡村地域多功能的内涵界定、格局特征和演变规律[11—14]，以及“三生”空间的识别与划定[3,15]、“三生”功能的分类体系[4,16]、“三生”功能空间格局优化[17,18]等方面。在空间特征的刻画上，对“三生”功能的静态格局评价有所偏重，动态演化规律的揭示还有待深化[18]。研究尺度上，多从宏观的全国、地区、市域层面刻画，区域上以平原区、山区及都市郊区等典型地理环境为主，注重揭示整体的地域空间或城市空间“三生”功能的分异特征，聚焦乡村空间“三生”功能的研究较少；也有学者从微观的村域尺度开展经验总结和定性分析，但是从中观尺度上以县域为单元，分析省域尺度下乡村“三生”功能的功能演进和格局演化实证研究还有待丰富。研究方法上，“三生”功能的识别与分类方法主要有两种：一是地类归并，即从土地功能多元化利用视角，通过识别归并土地利用类型是“三生”功能的空间格局[19,20]；二是指标量化，即选取反映区域经济、社会及资源环境情况的指标，构建评价指标体系，并结合地理探测器[18]、功能生态位宽度[21]、系统动力学模型[22]、耦合协调度模型[23]等量化识别地域空间生产—生活—生态功能的分布和演进特征。

新时期乡村面临亟需转型重构的现实发展需求，文章基于乡村“三生”功能视角，以安徽省61个县（区）为例，构建乡村生产—生活—生态功能测度指标体系，测算1997年、2007年、2017年安徽省县域“三生”功能的耦合协调度并进行时空演化分析，借助空间自相关分析方法，揭示其耦合协调的空间分异和时序演变特征，为探索乡村“三生”功能间的相互作用关系、实现乡村地域协调可持续发展提供理论参考，为安徽省有序推进乡村振兴提供科学依据。

1 区域概况和数据来源

1.1 研究区概况

安徽省位于中国中部地区，华东腹地，跨淮河、长江、钱塘江三大水系，地势以平原、丘陵和山地为主，紧靠长江三角洲经济区。全省共辖16个地级市和104个县（包括县级市和市辖区）（图1），总面积14.01万km2。2017年末全省常住人口6 254.8万人，常住人口城镇化率为53.49%，比全国常住人口城镇化率低5.03个百分点。安徽是全国粮食主产省，粮食作物种植以稻谷、小麦、玉米、大豆和薯类等为主，全年粮食种植面积731.63万hm2，居全国第4位，粮食总产量4 007.3万t，居全国第5位。改革开放以来，经济重心逐渐由农业向工业转移，第一产业增值占GDP比重逐年下降，2017年第一产业增加值占GDP比重仅为8.79%。随着城镇化和工业化的快速发展，城乡社会经济发展差距大，2017年全年农村常住居民人均可支配收入1.275 8万元，仅为城镇常住居民人均可支配收入（3.164 0万元）的40.32%；农村劳动力大量外流，2017年全省农民工总量1 918.1万人，其中外出农民工数量占比73.79%，空废宅基地数量攀升，土地资源闲置浪费严重，留守老人、留守儿童、留守妇女成为乡村主体，乡村社会结构表现出明显的空巢化；乡村人居环境不仅长期面临着生活垃圾大量堆放、化肥农药使用过量的污染问题，城市扩张和工业污染物排放也对生态效应造成了影响。《安徽省美好乡村建设规划（2012—2020年）》提出要建设“生态宜居村庄美、兴业富民生活美、文明和谐乡风美”的美好乡村，为优化乡村建设、改善人居环境建立了总目标和总任务。新型城镇化、乡镇工业化和农业现代化的快速推进使农村发展、农业生产和农民生活发生巨大转变，在乡村开发和建设的过程中，精准识别乡村“三生”功能之间的耦合协调关系和时空演化规律，对实现城乡融合、区域协调发展具有重要意义。

图1 安徽省行政区划

1.2 数据来源

研究数据包括安徽省61个县（区）1997年、2007年和2017年的社会经济统计数据，主要来源于国家统计局1998年、2008年和2018年《中国县域统计年鉴》，安徽省统计局相应年份《安徽省统计年鉴》，各市、县的统计年鉴和统计公报，数据不一致时以国家统计局公布的相关数据为准。

2 研究方法

2.1 乡村“三生”功能测度指标体系

乡村地域功能的形成与演进受乡村内生动力与外部经济环境的共同驱动，参考已有的划分方法与研究成果[17,23,25-28]，将乡村地域功能划分为生产功能、生活功能和生态功能。考虑到社会经济活动在空间上的完整性和数据的可获得性，从农业生产功能、农民生活功能和农村生态功能三个方面选取16项指标，构建乡村“三生”功能测度指标体系（表1）。

表1 乡村“三生”功能测度指标体系

为消除量纲的影响，通过极差标准化法对各项指标的原始数据进行归一化处理，采用客观熵权法与主观层次分析法（AHP）综合确定指标的权重，并借助加权求和模型测算乡村“三生”功能发展水平。计算过程为：

第一步，采用极值对原始数据进行无量纲化处理，计算i县第j项指标的归一化值X′ij为：

式（1）中，X′ij表示i县第j项指标的归一化值；Xij表示i县第j指标的实际值；minij、maxij分别表示i县第j项指标的最小值和最大值。

第二步，计算第j项指标的综合标准化值Fij为：

第三步，计算第j项指标的熵值权重ωj为：

第四步，将各指标的重要程度进行两两赋值比较，使用SPSSAU软件构造判断矩阵，矩阵中元素标准化计算后得到各指标的AHP权重ω′j。

第五步，综合权重Wj由熵值权重ωj和AHP权重ω′j组合得到，计算公式为：

第六步，计算i县“三生”功能的发展水平Zi为：

式（6）中，Zi分别取农业生产功能Pi、农民生活功能Ri、农村生态功能Ei。

2.2 乡村“三生”功能耦合协调度模型

耦合度用于度量系统内部各要素在良性互动下达到的协同程度，是影响系统机理由无序走向有序的重要参数[29]，耦合度越大，各要素之间的相互作用程度越强烈。协调度指数用于衡量描述系统内部各要素之间在不同水平下的达成相互和谐、相互促进的属性[30]。该文借助耦合协调度模型，分析乡村“三生”功能间的耦合协调程度。具体计算公式为：

式（7）至（9）中，C为乡村“三生”功能的耦合度，取值范围为[0,1]。Pi、Ri、Ei分别为i县乡村生产功能、生活功能、生态功能的发展水平。T为乡村“三生”功能的综合发展水平，取值范围为[0,1]；α、β、δ分别为乡村生产功能、生活功能、生态功能的待定系数，取α=β=δ=1∕3。D为乡村生产功能、生活功能、生态功能的耦合协调度。

参考已有研究[31-33]，将乡村生产功能、生活功能、生态功能和综合功能发展水平分为低水平、中水平和高水平3个梯度，梯度水平越高，乡村发展情况越好；将“三生”功能耦合度划分为5个阶段，即低耦合阶段、拮抗阶段、磨合阶段、高耦合阶段和良性共振耦合阶段，等级水平越高，说明功能间的耦合程度越高；将耦合协调度分为严重失调、轻级失调、基本协调、中级协调、优质协调5个阶段（表2）。

表2 乡村“三生”功能耦合协调度类型划分标准

2.3 空间自相关分析

空间自相关可以检测事物和现象空间分布格局的依存关系，判断空间分布的扩散性、极化性或随机性，从而揭示研究对象属性值之间的相互作用机理[34]。该文借助空间自相关方法，考量低值和高值在空间上的集聚或离散效应，测度1997—2017年安徽省乡村“三生”功能耦合协调的空间集聚特征。使用Geo-Da软件计算乡村“三生”功能耦合协调度的Moran′s I值，并绘制1997年、2007年和2017年“三生”功能耦合协调度空间形态的LISA图。

3 结果与分析

3.1 乡村“三生”功能发展水平特征

1997—2017年安徽省县域乡村，生产、生活、生态功能以及综合功能发展水平的空间分布格局显示（图2），就主导作用而言，生活功能的作用逐渐凸显，由生产、生态为主逐渐转为生产、生活和生态3种功能共同主导。

图2 1997—2017年安徽省县域乡村“三生”功能发展度时空格局

（1）乡村生产功能发展水平呈现北高南低、逐渐递增的趋势。1997年安徽省农业生产功能发展水平整体处于中低水平，低水平生产县主要分布在皖中地区南部以及长江以南的皖南地区，中水平农业生产县主要分布在淮河以北的皖北地区和淮河以南、长江以北的皖中地区北部；2007年生产功能有所提升，主要是由于皖中地区的大部分县由低水平向中水平转变，取消农业税和粮食直补等政策调动了农民的生产积极性，提高了农业生产效益；2017年整体生产功能继续提升，但皖中和皖南地区部分位于市辖区周边的县域生产功能仍处在低水平，这些县域在快速城镇化进程中，生产要素由乡村大量流向城市，造成乡村发展滞后、空心化问题加剧、生产力水平下降等发展困境。

（2）乡村生活功能的发展水平显著提高，并且在空间分布上相对均衡。1997年大部分县的乡村生活功能均处于低水平，该时期农民生活水平较为落后，农村基础设施建设亟待加强；2007年部分县的乡村生活水平有所上升，由低水平转化为中水平；2017年全省乡村生活功能明显增强，低生活水平的县已经全部转化为中水平，并且高水平的县开始出现，表明2007年后在全省开展的农村综合改革试点工作取得明显成效，农村生活水平大大改善。

（3）乡村生态功能的发展水平表现为北低南高、先减后增的变化特征。1997年生态功能南北差异较大，呈现出北低南高的空间分布特征；2007年乡村生态功能减弱，全省乡村生态功能以低水平为主，其中皖中部分县域的生态功能由高水平退化至中水平，这是由于生产活动挤占生态空间，粗放式经济增长造成了资源浪费、环境污染等生态问题；2017年生态功能有所回升但总体不高，区域间差异逐渐变大，低水平仍为主要类型，高水平的县域数量增加且主要集中于皖南山区，这是由于皖南地区以山地丘陵为主，是全省主要的森林和水资源涵养区，具有重要的防洪防涝、生态保育功能，实施生态空间用途管制有效保障了该区域的生态功能。

总体而言，安徽省乡村“三生”功能综合发展水平呈现出从分散到均衡的空间分布特征，县域综合发展水平有显著提升，且区域分异呈现缩小的趋势，但大多仍处于中等水平。1997—2017年乡村“三生”功能综合发展水平持续提升，到2017年全省发展水平趋向均衡，96.72%的县域乡村发展达到中等水平，但是高水平发展水平县仍未出现，表明乡村发展质量有待提高。

3.2 乡村“三生”功能耦合度时空格局

1997—2017年安徽省乡村“三生”功能的耦合度总体较高，大部分县的乡村“三生”功能都处于高耦合或良性共振耦合阶段，但是不同时期耦合度的空间分异特征明显（图3）。1997年乡村“三生”功能主要表现为高耦合和良性共振耦合；2007年淮河以南的皖中地区耦合度有所提升但差异性显著，甚至出现了低度耦合县，长江周边县的乡村“三生”功能主要处于良性共振耦合阶段，且高值区向北延伸至安庆和六安市。从整体上看，乡村“三生”功能耦合度的南北差异减小，而是呈现出西部耦合水平略高于东部的空间格局；2017年“三生”功能耦合度进一步上升，所有县都发展为高耦合和良性共振耦合阶段，占比分别为49.18%和50.82%，空间分布上耦合度主要由东北向西南逐渐增高，该阶段安徽省乡村的生产、生活和生态功能表现出较好的共振性。

图3 1997—2017年安徽省县域乡村“三生”功能耦合度时空格局

将安徽省乡村“三生”功能发展水平按低、中、高3个水平组合类型，结合“三生”功能的耦合度大小进行划分[31]，一共得到16组发展水平组合类型（表3）。从发展水平组合来看，主要有“中低低”“低低中”“中中低”和“低低低”4种组合类型，在高耦合和良性共振耦合阶段下，乡村生产、生活和生态功能均处于中低水平。具体来看，1997年处于高耦合阶段的县以“中低低”和“低低中”两种发展水平组合类型为主，占比为18.03%和16.39%，处于良性共振耦合阶段的县以“中低低”和“低低低”两种发展水平组合类型为主，占比为16.39%和13.11%，说明该时段“三生”功能均位于中低发展水平，功能间水平差异较小，各功能之间尚未显现发展矛盾。2007年耦合度的区域分异减小，处于拮抗阶段的县数量下降，良性共振阶段的县数量有所上升。高耦合和良性共振耦合下出现的发展水平组合类型增加，但“中低低”和“低低中”仍是占比最高的两种组合类型，比重分别为24.59%和22.95%，可以推断高耦合度的形成依旧是生产、生活和生态3种功能均发展缓慢导致的。2017年发展水平组合中占比最大的类型为“中中低”。高耦合阶段下最主要的发展水平组合是“中中低”，占比24.59%，而良性共振耦合阶段下最主要的发展水平组合是“低中中”，占比14.75%，这表明生活功能对耦合度的提升具有明显的带动作用，并且生产功能与生态功能的发展存在一定的对抗性。目前安徽省乡村“三生”功能尚有很大的提升空间，应加强“三生”功能、尤其是生产功能和生态功能间的协同互动作用，致力达到高发展水平下的良性共振耦合。

表3 1997—2017年安徽省乡村“三生”功能不同发展水平组合类型的耦合度占比 %

3.3 乡村“三生”功能耦合协调度时空格局

整体来看，安徽省乡村“三生”功能耦合协调水平明显提升但普遍不高，1997年、2007年和2017年的耦合协调度均值分别为0.506、0.522和0.608，基本协调是主要的耦合协调度类型（图4）。1997—2007年县域乡村“三生”功能之间的耦合协调水平低且增长缓慢，空间分布由分散向团块状转变，处于轻级失调和基本协调的县域超过90%，皖中地区县的耦合协调水平相对皖北、皖南地区较低，这是由于皖中地区大部分县域相对缺乏支柱产业，生产功能较低；2007—2017年安徽省县域均处于基本协调及以上，开始出现优质协调。从空间格局来看，1997年和2007年安徽省乡村“三生”功能耦合协调度较低，轻级失调主要集中于皖中的部分县域，皖北县域普遍处于基本协调阶段，皖南宣城和黄山市辖区周边县域的耦合协调度相对较高；2017年耦合协调度显著提升且区域分异明显，皖中和皖南地区耦合协调度较为突出且位于中级协调水平。整体上呈现出北低南高和片状分布的格局特征。

图4 1997—2017年安徽省县域乡村“三生”功能耦合协调度时空格局

为进一步揭示安徽省县域乡村“三生”功能耦合协调度的集聚特征，使用空间自相关模型探讨不同时期县域之间“三生”功能耦合协调度的空间关联性。1997年、2007年和2017年安徽省县域乡村“三生”功能耦合度的Moran′s I值分别为0.471、0.473和0.734，对应的Z-score值分别为5.007、4.803和7.731，说明随着时间的推移“三生”功能协调度在空间上表现出的正相关性有所增加。Moran′s I值主要聚集在高—高（H—H）和低—低（L—L）区，表明安徽省的乡村“三生”功能耦合协调具有一定的空间集聚特征，并且耦合协调度在高值地区和低值地区均存在明显的集聚现象。

图5 1997—2017年安徽省县域乡村“三生”功能耦合协调度Moran's I散点图

LISA空间形态图能更直观地表征安徽省乡村“三生”功能耦合协调度的空间特征[35]。由图6可知，1997年、2007年和2017年的H—H集聚单元数分别为7个、7个和10个，主要分布在皖南宣城、黄山和池州市辖区的周边县。皖南地区邻近长三角经济区，是承接江苏、浙江、上海等地产业转移的先行地带，农业机械化的普及增加了农民收入，并且森林覆盖率高，文化旅游资源丰富，因此皖南地区的区域发展和协调水平略高于省内其他县。L—L集聚单元数分别为9个、7个和11个，呈现出先减后增的趋势。1997年L—L集聚区主要分布在合肥市，这是由于近年来合肥市城镇化和工业化快速发展，吸引劳动力、资金和土地等生产要素大量流入，导致周边县域城进村衰、农业主体老弱化和村庄空心化等问题凸显，乡村发展受到制约；2007年L—L集聚区向皖北转移，在阜阳、亳州和淮南附近集聚，这是因为皖北地区人均耕地资源少，农业生产结构单一，城镇化进程相对缓慢，缺乏有带动能力的经济增长极；2017年阜阳周边县域的L—L集聚区范围进一步扩大，劳动力外流、耕地闲置、生产方式落后是造成阜阳“三生”功能协调度低和人地矛盾加剧的重要原因。L—H和H—L集聚单元的数量较少且分布散乱，L—H类型仅出现在1997年的金寨和石台县，H—L类型主要分布在L—L集聚区附近，例如六安市霍邱县，霍邱矿产资源丰富，走新型工业化道路不仅提高了农业机械化水平，使粮食增产、农业向产业化转型发展，而且推动了中小型企业建设，提供了就业岗位，从而吸引了周围其他县的资金、劳动力等生产要素流入。

图6 1997—2017年安徽省县域乡村“三生”功能耦合协调度LISA空间形态

综上，安徽省乡村“三生”功能的耦合协调度在1997—2017年间表现出较明显的正相关（H—H、L—L）集聚特征，并且随着时间的演进，皖北呈L—L型集聚、皖南呈H—H型集聚的趋势愈发明显。

4 结论与讨论

该文基于“三生”功能理论，揭示了1997—2017年安徽省县域乡村“三生”功能耦合协调度的时序演变规律和空间集聚特征，主要结论如下。

（1）安徽省乡村“三生”功能呈现明显的空间分异规律，1997—2017年综合发展水平显著提升。其中，乡村生产和生态功能表现出明显的南北分异，生活功能的分布特征与综合发展水平相近并且对乡村发展的主导作用逐渐增强。

（2）安徽省乡村“三生”功能的耦合度总体较高，均处于高耦合和良性共振耦合阶段。随着时间的推移，西部地区耦合度略高于东部地区的分布特征逐渐显现。从不同水平的功能发展水平组合与耦合度的对应情况来看，耦合度高的主要原因是乡村的生产、生活和生态功能均处于中、低发展水平，其中生活功能的提升对耦合度增加具有明显的促进作用，未来安徽省乡村地域功能优化和协调共进还有很大的发展空间，在强调发展生产经济活动的同时应防止对生态空间的过度侵占。

（3）安徽省乡村“三生”功能的耦合协调水平逐渐上升、差异逐渐缩小，且空间自相关性增强。1997—2017年大部分县域乡村“三生”功能的耦合协调度都处于基本协调阶段，耦合协调度的H—H集聚区主要分布于皖南地区，L—L集聚区由皖中向皖北地区移动，表明安徽省皖中地区乡村发展明显，而皖北地区原有的生产功能优势逐渐消失，乡村发展相对落后。

研究表明，安徽省乡村发展整体水平较低，乡村内生发展动力不足，其中皖南和皖北地区乡村“三生”功能耦合协调水平差异明显，未来应加大对皖北地区发展的扶持力度，在推动该区域城镇化快速发展的同时要重视提升中心城镇对乡村发展的辐射带动能力，推进乡村高质量发展，实现乡村产业、文化、生态全面振兴。然而，该文仅分析了乡村“三生”功能的时空演变，对乡村“三生”功能发展的障碍诊断，以及促进“三生”功能的优化调控还需深入研究，对乡村地域系统良性演化及人地系统耦合机制的研究还有待进一步加强。