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（来源：生态修复网）
SCI期刊：Land
英文题目：Assessing the Multifunctional Potential and Performance of Cultivated Land in Historical Irrigation Districts: A Case Study of the Mulanbei Irrigation District in China
中文题目：历史灌区耕地多功能潜力与绩效评估——以中国木兰陂灌区为例
发表时间：2025年12月15日
文章链接：https://doi.org/10.3390/land14122421
研究背景
历史灌区（HIDs）是连续运行超过50-100年的水文流域单元，拥有规整的水系、连通的渠网和水工遗产，形成了弹性高效的人地关系网络，是农业文化遗产和文化景观的重要载体。然而，全球工业化和城镇化导致耕地面积减少、农业投入下降，HIDs面临严峻威胁。与此同时，城乡对生态、文化服务的需求不断增长，推动耕地从单一生产功能向多功能转变。但现有研究多聚焦于省市级尺度，缺乏对HIDs内耕地微观尺度“潜力-绩效”差异的系统评估。
研究目的
构建历史灌区耕地多功能的“潜力-绩效”评估框架，区分“自然本底+社会经济条件”所能支撑的最大潜力与实际转化效果；
以福建木兰陂灌区为案例，评估生产、生态、社会、景观文化四类功能的潜力与绩效空间分布；
利用双变量空间自相关分析，揭示潜力与绩效之间的空间匹配类型（高-高、高-低、低-高、低-低）；
为历史灌区耕地的分区治理、遗产保护和可持续发展提供科学依据。
研究意义
本研究首次将“潜力”与“绩效”作为两个独立维度引入历史灌区耕地多功能评估，突破了传统研究仅用静态指标直接表征多功能性的局限。研究发现：木兰陂灌区生产功能潜力呈高值均质分布，生态功能高值聚簇但受建设用地挤压，社会和景观文化功能长期被低估。在潜力-绩效匹配上，生产与生态功能以“高-高”协同为主（分别占19%和20%），而社会与景观文化功能则大量处于“高潜力-低绩效”状态（分别占33%和27%），表明优质文化遗产资源未能有效转化为社会服务效益。研究为历史灌区耕地差异化治理和遗产活态保护提供了可操作的空间决策工具。
️ 研究内容
构建耕地多功能“潜力-绩效”评估框架，涵盖生产、生态、社会、景观文化四个维度。
以福建省木兰陂世界灌溉遗产区为案例，划分2614个350m×350m网格。
潜力评估：从地理（坡度、高程）、基础设施（田间道路密度、距高速/农村居民点距离）、历史（土壤肥力、灌渠密度、距历史遗迹距离）、土地管理（耕地集聚度、距市中心/其他建设用地距离）四类因素提取10个指标，采用AHP法确定权重。
绩效评估：
生产功能：基于NDVI与粮食总产空间化。
生态功能：InVEST模型计算生境质量、水源涵养、土壤保持、碳固持。
社会功能：POI密度（居住承载、农产品服务、医疗康养）。
景观文化功能：POI密度（科普研学、游憩生态旅游）。
利用双变量空间自相关（GeoDa）分析各功能潜力与绩效的局部空间匹配类型（HH、LL、HL、LH）。
研究区概况
木兰陂历史灌区位于福建省莆田市，核心区域面积约373 km²，其中耕地约197 km²。木兰陂坝始建于1064年（北宋），位于木兰溪感潮河段，兼具拒咸、蓄淡、灌溉、防洪等功能。2014年被列入首批世界灌溉工程遗产（WHIS）。灌区水网密布、土壤肥沃，是福建省重要的粮食生产基地，同时地处沿海快速城市化地区，面临生产、生态、游憩、文化等多功能竞争，具有典型代表性。
数据概况
土地利用：Landsat 8，30m，2020年，中科院资源环境科学数据中心。
DEM：30m，NASA。
土壤数据：全球土壤数据库，1km。
气象数据：2020年逐日观测，国家青藏高原科学数据中心。
NPP：MODIS MOD17A3HGF，500m。
NDVI：Landsat 5/7/8/9，30m，国家生态系统科学数据中心。
粮食产量：莆田统计年鉴2021。
路网、灌渠：OpenStreetMap。
POI：高德地图，1km缓冲区密度。
历史文献：地方志、水利志（《木兰陂水利志》《兴化府莆田县志》等），用于功能识别。
⚙️ 研究方法
潜力评估指标权重：AHP法，22位领域专家两两比较（1-9标度），几何平均综合，CR<0.1。
绩效评估指标权重：同样采用AHP，结合前人研究确定。
土壤肥力：改进的Nemerow指数法，综合有机质、全氮、速效磷钾、pH、阳离子交换量。
耕地集聚度：Fragstats计算。
水源涵养：InVEST模型公式：WR = NPP_mean × F_sic × F_pre × (1 - F_slo)。
土壤保持：RUSLE方程。
碳固持：C_i = 1.63×NPP_i + 1.2×NPP_i。
POI密度：移动窗口法，1km缓冲区，统计各类POI数量/面积。
空间匹配：双变量局部Moran‘s I（GeoDa），识别HH（高潜力-高绩效）、LL（低-低）、HL（高-低）、LH（低-高）。
研究结果
多功能潜力空间分布
生产功能潜力：高值集中在中部平原，低值在北部、南部山地及东部滨海滩涂。
生态功能潜力：低于生产功能，高值呈离散团块分布在山地与农田过渡带，低值分布在城市边缘。
社会功能潜力：高值分布于西部和北部城郊、紧邻人口密集乡村的耕地，低值在西南、北部偏远山地。
景观文化功能潜力：高值集中于中部平原环绕城市建成区的地带。
多功能绩效空间分布
生产功能绩效：高值连片分布在中部和东南部，低值散落在北部山地边缘和滨海滩涂。
生态功能绩效：高值沿木兰溪两岸及西南、东北部林地水体附近聚集；低值集中在建设用地边缘。
社会功能绩效：高值主要分布在城市外围耕地，远离城镇的耕地绩效极低。
景观文化功能绩效：高值呈点状分布在城市边缘和主要交通干线周边，整体水平较低。
潜力-绩效空间匹配
生产功能：HH占19%，集中在城市周边和南部连片水田；LL占4%，在北部山地碎片化耕地；HL（高潜低效）和LH（低潜高效）比例低。
生态功能：HH占20%，分布在北部、西部靠近林地水体的区域及中部水网密集区；HL和LH极少。
社会功能：HH占10%，散落在城市-耕地过渡带；HL占33%，在木兰溪中游两岸和东南部耕地广泛分布；LL占10%。
景观文化功能：HH占12%，集中在城市过渡带和北部沿海；HL占27%，分布在木兰溪中游和东南沿海连片耕地；LL占13%。
代表性功能绩效细节
粮食生产（FP）：全区域高绩效均匀。
碳固持（CS）：高值靠近北部城区和中南部水田，低值在北部山地和东南旱地。
生境质量（HQ）：南高北低，高值散落于南北林地附近，低值集中于城区和旱地。
水源涵养（WC）：高值沿灌区中河流通道呈带状，低值在北部山地和西南旱地。
土壤保持（SC）：整体较高，低值在陡坡和水网密集区。
农产品服务（AS）：高值集中在城市周边耕地，中值沿交通走廊延伸。
医疗康养（HW）：高值零星分布在中部，大部分耕地绩效低。
游憩生态旅游（RE）与科普研学（SRE）：高值点状分布于城市边缘和交通干线，整体水平很低。
主要讨论
为什么生产功能实现了“高潜-高绩”？ 木兰陂灌区平原地形平坦、土壤肥沃、灌渠系统完善，叠加长期农业投入，形成了高潜向高绩的成功转化。相比之下，北京碎片化耕地因缺水和大都市强烈的休闲需求，功能向非生产转变，说明社会经济背景差异导致功能转型。
社会与景观文化功能的“高潜-低绩”困境：尽管木兰陂拥有千年灌溉历史、丰富的水文化遗产和独特的圩田景观，但其社会服务（农产品、医疗、居住承载）和景观文化服务（游憩、研学）绩效远低于潜力。微原因在于小农经营结构、市场对接不足、配套设施落后，阻碍了文化资本转化为社会经济效益。
城市化影响的“双重性”：社会与景观文化功能的高值区集中在城市边缘，印证了“辐射效应”；但宏观区域上城市化可能产生“虹吸效应”，导致外围乡村功能资源流失。潜力-绩效框架揭示这种尺度和区位依赖性，有助于避免一刀切评估。
管理启示：
对HL型（高潜低效）的生产功能区，应推进规模化经营和农艺强化，实现从“粗放开发”到“提质增效”。
对HL型的社会/文化功能区，应激活潜力节点，通过绿道和旅游线路连接，构建协同网络。
对LH型（低潜高效）的区域（如某些生态功能依赖外部输入），需加强可持续性监测，减少对外依赖。
LL型区域需评估是否应转向生产或生态任务以优化资源配置。
✨ 创新点
“潜力-绩效”双维框架：将耕地的自然生成本底与人类干预下的实际产出分离评估，揭示了“高潜力未兑现”和“低潜力过度开发”两类管理失灵问题。
历史文献+现代POI融合：首次结合古代水利文献（地方志、水利志）关键词挖掘与当代POI大数据，识别耕地的历史文化功能。
网格尺度精细分析：350m网格，优于以往省市级宏观研究，适应HIDs小尺度景观异质性。
双变量空间自相关应用：区分四类匹配状态（HH/LL/HL/LH），为分区差异化治理提供直接空间指引。
案例典型性：木兰陂是千年仍在运行的灌溉遗产，地处沿海城市化区域，兼具传统农业保护与多功能转型的典型矛盾。
⚠️ 不足与展望
历史文献覆盖不全：仅使用了部分地方志和水利志，民间文献、碑刻等未系统纳入，功能识别有待完善。
机制分析较浅：仅通过卫星影像判读了匹配区典型地物，未定量分析驱动因素（如地理探测器、结构方程模型）。
土地管理指标受限：因数据可获取性，未能纳入国土空间规划“三条红线”等直接政策变量。
时间动态缺失：仅有2020年截面数据，无法揭示潜力-绩效匹配的长期演变轨迹。
未来方向：整合多源历史文献；引入地理探测器和SEM分析驱动机制；纳入“三区三线”等规划数据；建立长时序监测。
总结
本研究提出了历史灌区耕地多功能“潜力-绩效”评估框架，并以福建木兰陂世界灌溉遗产区为案例，定量评估了生产、生态、社会、景观文化四类功能的潜力与绩效及其空间匹配。主要结论：（1）生产功能潜力高值均质分布，绩效高值连片；生态功能高值聚簇但受建设用地挤压；社会和景观文化功能整体绩效偏低，高值仅限城市边缘。（2）潜力-绩效匹配呈现显著分化：生产与生态功能以“高-高”协同为主（19%、20%）；社会与景观文化功能以“高-低”错配为主（33%、27%），反映出文化遗产资源未有效转化为社会服务。（3）“低-低”簇中社会与景观文化占比均超10%，需关注边缘区功能衰落。“低-高”簇极少，说明低潜力支撑高绩效不可持续。研究为历史灌区耕地差异化治理、遗产活化利用和国土空间规划提供了新的分析工具和科学依据。
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