基于主导因素约束的典型西南山地乡村土地资源承载力研究

摘要：为厘清山地乡村的土地资源承载力空间格局和约束因素，本研究以四川省汉源县为例，基于DEM、LUCC等多源空间数据以及行政村统计数据，通过聚落承载力、粮食承载力和产业承载力分析，构建“聚地产”三元约束视角下土地承载力测评算法，定量分析了案例区域的土地资源综合承载力。结果表明：聚落承载力总体处于盈余状态，盈余村庄139个，占68%，过载村庄64个，占32%。聚落承载力盈余区集中于中部河谷，超载区集中分布在北部中高山区。粮食承载力总体处于临界过载状态，过载村庄116个，占57%，盈余村庄87个，占43%。粮食承载力盈余区分布零散，过载区集中分布在中部河谷区。产业承载力总体处于过载状态，盈余村庄63个，仅占31%，过载村庄140个，占69%。产业承载力盈余区集中在北部，过载区域集中于中部及南部。乡村综合土地承载力呈现过载状态，综合承载指数表明，过载村庄共计180个，占89%，严重超载村庄93个，占46%。承载力受限的基础性自然约束因素集中于地貌条件，各子因素的约束力排序为平均高程（r=-0.58）gt;起伏度（r=-0.42）gt;坡度25°以上面积占比（r=-0.40）gt;局部高差（r=-0.37）。汉源县乡村“聚地产”耦合协调水平高，高耦合阶段的村庄约占全县土地面积的71%、村庄数量的68%。处于协调水平的村庄占总数的81%，其中高水平协调的村庄占总数的29%。研究表明，西南山地乡村土地资源承载力受聚落、粮食、产业要素综合影响，针对承载力结果和不同耦合协调影响模式制定相应发展规划，有利于乡村高质量发展。

关键词：聚落；粮食；产业；山地乡村；三元耦合约束；四川省；汉源县

中图分类号：F321.1 文献标志码：A 文章编号：2095-6819（2025）01-0022-11 doi： 10.13254/j.jare.2023.0615

人口、资源与环境的协调是区域发展的基础性议题[1]，探明土地资源，尤其是山地区域的土地资源的承载力空间分异规律，在乡村振兴上升为国家战略、“三农”工作持续推进的时代背景下，更凸显其时代意义和现实价值[2]。我国是一个多山的国家，山地约占我国国土面积的64.89%，而我国山地区域的人口比例也达到22%[3]。我国西南地区是其中的典型代表，该区域的中高山、高原、丘陵占比高，地表起伏大，土壤、气候等条件独特，经济发展模式自成体系。在西南山地区域气候条件大致一致情况下，制约乡村人口承载力的最重要因素是土地资源。土地资源的承载约束力主要体现为三个方面，一是聚落建设用地充裕程度，二是土地的粮食生产力，三是特色经济作物的产业转换能力，三者均基于土地资源要素派生。因此本研究设定聚落、土地生产力和特色产业发展能力作为衡量土地资源承载力的关键核心指标。

在学界，资源环境承载力相关研究从马尔萨斯人口理论开始，Park等[4]首次提出生态承载力概念，国内学者以人粮关系为基础，建立土地资源承载指数（LCCI）模型，为探明我国资源环境承载力空间格局提供方法论基础[5-7]，国内外对土地承载力的研究由此逐渐形成体系。近年来，关于乡村土地资源承载力的研究主要集中于如下几个方面：其一，关于土地资源承载力要素约束性的探索（概念模型参数），主要从人粮关系[8-11]、综合指标[12-15]、膳食营养需求[16]、畜禽养殖污染[17]等方面入手；其二，关于土地资源承载力评价的方法与模型探索，主要运用模糊综合评价法[18]、层次分析法[19]、生态足迹模型[20-22]、系统动力学仿真模型[23-24]、PSR 及DPSIR 模型[25]、TOPSIS 模型[26-27]等；其三，关于土地资源承载力的尺度效应与差异性探索，不同学者分别从全国、大中尺度城市群、省级、市级、县域等不同尺度对土地资源承载力开展了多尺度、多视角、多要素的案例分析，并进行预测判断以及优化提升策略建议[28-30]。总体看，上述研究成果为探明不同约束条件下的土地资源承载力提供了重要的理论与方法参考，但考虑到西南山地环境下土地资源承载力的特殊性，针对该区域的实证研究将更有地域性价值，其原因是：①以行政村为分析单元的山区土地资源承载力目前依然缺乏案例实践；②县域尺度山地乡村土地资源承载力的空间分异规律仍待发掘；③以指数形式表征的土地资源承载力缺乏现实的物理量内涵，需要针对性设计出一套具有现实标度意义的模型算法。为此，本研究通过“聚地产”三个视角，以西南典型山地县为案例对象进行土地资源承载力分析，通过建构地域性分析模型，形成可实践技术路线，用以支撑山地乡村的高质量规划与高质量发展。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

汉源县位于四川省西部偏南，雅安市南部。地理范围介于29°05′～29°43′N，102°16′～103°00′E之间，海拔在550～4 021 m之间，地处横断山脉北段东缘，全县地形以中高山地为主，地势周边高、中间低，属于亚热带季风性湿润气候。全县总面积2 215 km2，耕地面积377 km2，其中坡耕地面积166 km2，占耕地面积的44%，土壤类型多样。河流属大渡河水系，大渡河中游自西向东横贯县境中南部。汉源县生物资源丰富，植被类型包括7个大类且不乏稀有物种，如楠木、银杏等珍贵树种。

汉源县下辖30 个乡镇（图1），包括行政村210个。总人口为28.5万人，乡村人口16.08万人，农村居民点建设用地的总面积为38.1 km2，高山峡谷地貌下，汉源县乡村人口的空间分布具有显著的沿河谷分布特征。2021年，汉源县GDP总量为124.33亿元，农民人均可支配收入16 353元。汉源县交通较便利，是川西交通次枢纽，县域内有成昆铁路、国道108线等经过，同时县内各乡（镇）公路已通达，其中有23个乡镇通乡公路已硬化。独特的山地地形和气候使汉源县农产品拥有得天独厚的生长条件，是粮食作物、经济作物与水果生产大县。汉源县培养出了汉源花椒、甜樱桃、金花梨、黄果柑、红富士苹果以及道地药材等一批区域性著名特色农产品品牌。

1.2 数据与方法

1.2.1 数据来源

以汉源县203个行政村（除林场、县城）作为分析单元，建立专题矢量数据集、栅格数据集以及统计数据。其中，矢量数据包括行政边界、乡镇点、村界、道路以及河流水库、城镇空间等，来源于OpenStreetMap（OSM）、汉源县国土空间规划数据库、汉源县土地整治规划数据库；栅格数据集包含数字高程模型（DEM）、LUCC 等，来源于汉源县国土空间规划数据库；经济、人口、交通、产业等社会经济统计数据，均来源于汉源县2017—2020年乡镇农经年报（以行政村为统计单元）、《汉源县统计年鉴》等；将所有矢量数据进行投影坐标转换，统一采用Xian_1980_3_Degree_GK_Zone_34坐标系。

1.2.2 理论框架构建

西南山地环境下，水资源、气候、土地、景观、生物等资源均是支撑乡村发展的关键要素。但基于其较好的水热组合条件，约束其乡村发展的关键因子集中于土地资源方面，研究理论框架如图2所示。其关键逻辑包括：①乡村发展的基础和核心是“人”；②人口的承载量主要来自于资源条件的制约；③作为主要制约因素的土地资源以居住用地、耕地、农林用地为主；④居住用地主要影响聚落建设基底，耕地影响粮食自给现状，农林用地影响经济发展方向，体现为“聚地产”三个视角承载力；⑤根据短板理论，取三种承载力最低值为乡村发展综合土地承载力。

1.2.3 土地资源承载力评价方法

土地承载力表征一定地域能承载人口的数量，在西南山地环境下取决于三个方面：一是支撑乡村聚落建设的适宜土地数量及分布，二是满足当地人口粮食需求所必需的耕地数量和质量，三是用以支持当地人口生产生活质量提升的特色农业经济发展的土地资源数量和质量。本研究将其表述为聚落承载力、粮食承载力、产业承载力，分别用以表征村庄适宜建设土地剩余可承载量、耕地粮食剩余可承载量以及产业收入剩余可承载量，三者的综合表述为综合土地承载力。对各指标设定的具体参数含义及模型算法见表1。

针对表1中的SCC 指标，采用乡村建设适宜性评价国家规范《资源环境承载能力监测预警技术方法（试行）》进行计算。计算参数包括强限制因子和较强限制因子两方面，其中强限制因子包括永久基本农田、采空塌陷区、生态保护红线、行洪通道以及难以利用土地5个一级指标，较强限制因子包括地震活跃及地震断裂、一般农用地、坡度、突发地质灾害以及蓄滞洪区5个一级指标，根据实证区域地理特征做适当修正。具体分类与指标赋值见表2。

根据计算规范对山地乡村建设开发适宜性的构成要素进行赋值。其中，对属于强限制因子的要素，采用0和1赋值；对属于较强限制因子的要素，按限制等级分级进行0～100赋值。采用限制系数法计算土地建设开发适宜性，具体公式如下：

1.2.4 耦合协调度评价方法

在乡村发展过程中，探明“聚地产”三个视角相互作用强度和相互作用水平的高低，对于厘清乡村经济发展状态具有重要意义。参考相关研究成果[31]，并结合汉源县乡村实际情况，构建了“聚地产”耦合协调度测量模型，具体计算公式如下：

2 结果与分析

2.1 主导因素约束性分析

聚落承载力分析结果（图3a）显示，全县聚落承载力总体处于较高水平，具体特征如下：①数量角度，盈余村庄有139个，占68%。最高值的村庄为里坪村（SCC=0.94），最低值的村庄为广安村（SCC=-1.69），均值为0.07，低于均值水平的有67个村庄。各村庄SCC 在[0.6，0.8]区间内频数最高，整体以此区间为中心，呈低值区缓慢上升分布。村际差异大，数值越低的村庄聚落受到的限制越大；将其划分为不超载（gt;0）、临界超载（-0.3～0）、超载（-0.5～lt;-0.3）、严重超载（lt;-0.5）四个等级，临界超载村庄12 个，超载村庄2个，严重超载村庄50个，过载村庄以严重超载类型为主。②格局角度，聚落承载力热点区集中于中部，冷点区分布在北部，热点区集中在县城附近，这些区域建设用地条件好，地形平坦，位于河谷区域，国土生态空间用地分布较少，地质灾害影响小。③汉源县级村庄聚落承载力指数为0.69，高于县级尺度的村庄有70个，占34%，远高于村庄承载力均值。总体上，汉源县聚落承载力处于盈余状态，但资源分布村域差异大。

粮食承载力分析结果（图3b）显示，全县粮食承载力总体处于中等水平，具体特征如下：①数量角度，粮食承载力整体处于临界超载状态，盈余村庄有87个，占43%。最高的村庄为里坪村（GCC=0.94），最低的村庄为洪福村（GCC=-1.4），均值为-0.05，低于均值水平的村庄有77个。各村庄GCC 在[0.2，0.4]区间内频数最高，以此区间为中心呈现低缓高陡状态。数值越低的村庄聚落受到的限制越大。超载村庄以临界超载、严重超载为主，临界超载村庄34个，严重超载村庄41个。②格局角度，粮食承载力热点区零散分布在东部、南部区域，冷点区分布在中部聚落承载力高值区域。承载力结果与产量分布大致相同，但中部河谷地区本身人口基数大，其承载力余量相应减少。③汉源县级村庄粮食承载力指数为0.02，高于县级尺度的村庄有114个，占56%，略高于村庄承载力均值。总体上，汉源县粮食承载力处于盈余平衡状态，各村间差异较小。

产业承载力分析结果（图3c）显示，全县产业承载力总体处于较低水平，具体特征如下：①数量角度，产业承载力过载村庄有140个，数量较多，过载村庄占69%，最高的村庄是里坪村（ICC=0.96），最低的村庄为民主村（ICC=-1.6），均值为-0.31，低于均值水平的有83个村庄。各村ICC 在[-0.2，0]之间频数最高，为36个，整体呈现低缓高陡的山丘状。临界超载村庄57个，超载村庄20个，过载村庄以严重超载类型为主，其他类型村庄均匀分布。②格局角度，产业承载力热点区集中在北部区域，这些区域经济收入水平高或人口少，低值区域集中于中部及南部部分区域。产业承载力结果与经济收入分布相似性低，在经济发展的基础上受人口数量影响较大。③汉源县级村庄产业承载力为-0.24，高于县级尺度的村庄有107个，占53%，略高于村庄承载力均值。总体上，汉源县产业承载力处于过载状态，各村间差异较大。

2.2 土地资源综合承载力约束分析

从“聚地产”整体角度看，汉源县综合土地承载力总体趋于过载状态（图3d），具体表现是：①数量角度，过载村庄有180个，占89%，盈余村庄有23个。承载力最高的村庄为里坪村（CLCC=0.94），承载力最低的村庄为广安村（CLCC=-1.69），综合土地承载力平均值为-0.73，低于均值的村庄有92个。整体差异较大，严重超载村庄数量为93个，占46%；②格局角度，综合土地承载力较高的村庄整体较少且分散，综合土地承载力高低值均不明显，高值零散分布于东部、中部、南部地区，低值零散分布于中北部、东南部区域，表明区域承载力结果分布复杂，受多种因素影响且整体村庄承载力不高。总体上，汉源县综合土地承载力处于过载状态，整体空间异质性特征显著。

2.3 耦合协调度分析

根据耦合度测度结果（图4），数量上，整体耦合水平较高，全县耦合度均值达到0.80，其中处于高耦合阶段和磨合阶段的区域占全域面积82%，共计158个村庄，“聚地产”三个视角相互作用强。耦合度高低差异较大，最高值达1.00，其中处于高耦合阶段的区域占全域面积的71%；最低值为0.14，只有4 个村庄处于低耦合阶段。空间分布上，“聚地产”三元视角的耦合度呈现出全县域中高值均匀分布、低值零散分布的状态。耦合协调度从数量上来看，总体协调水平较高，81%的区域都属于协调状态。协调度的最高值达0.99，且协调度大于0.80（即处于高度协调状态）的村庄有59个。全县耦合协调度以中级协调为主，占总面积的23%。最低值为0.12，失调村庄占19.1%。从空间上来看，协调度呈现中度协调均匀分布、高度协调组团分布、低值零星分布特征。

3 讨论

从主导因素角度看，基于“聚地产”三元视角的承载力结果能直观地反映区域综合土地承载力水平，并根据结果判断和分析各村庄主导影响因素，以便有针对性地提出相应的解决措施，提升综合土地承载力水平。由图5a可见，产业承载力在各村影响结果中最高，耕地承载力影响最低。聚落承载力占主导因素的村庄有76个，占37%；粮食承载力占主导因素的村庄有36个，占18%；产业承载力占主导因素的村庄有91个，占45%。

从山地的特殊性角度看，汉源县是典型的山地县，影响综合土地承载力最大的是产业承载力，其乡村经济发展主要依赖于农业发展，农业发展有赖于地形、土壤、气候等条件，探究其山地特征对承载力影响则尤为重要。因此选取高差（HD）、地形起伏度（R）、坡度25°以上面积占比（S）、平均高程（AE）作为探究因素，由图5b可知，各项山地特征与承载力呈负相关关系。其中，与聚落承载力负相关最大的因素是平均高程，与产业承载力负相关最大的是起伏度，与综合土地承载力负相关最大的是平均高程，各项因素与耕地承载力的相关性均较弱，说明汉源县山地乡村的农业发展已与山地特征较好契合，能根据不同的山地特性选择相对适宜的作物类型，做到因地制宜发展。

在汉源县乡村土地承载力饱和的情况下，为保障乡村可持续高质量发展，应从多角度入手进行调控。从宏观层面看，应实行区域化均衡协调战略，进行村际、县际人口转移，对于生态环境脆弱、承载能力低的地区采取生态移民政策，收缩人口规模；从地域内部动力看，推行特色发展战略，乡村农林产业规模化、精深化和基地化，逐步构建山地特色效益农业体系；统筹“城镇-乡村-生态”县域空间开发格局，深化城乡联动、融合发展的空间格局。对于承载力水平高且耦合程度高的村庄，毗邻城镇的采取城乡联动发展的模式，耦合程度低的村庄或远离城镇的采取特色产业导向发展模式；对于承载力水平较低但耦合程度高的村庄采取集聚提升均衡发展模式，耦合程度低的采取整合发展模式，联动周围村庄形成规模化发展集团；对于生态保护区以及传统文化区，可在优化产业布局的基础上保持原有风貌。

4 结论

本研究以汉源县为例，基于高精度矢量数据、栅格数据等多源空间数据以及统计数据，通过数值化指标建模等方法，分析了“聚地产”三元约束视角下土地承载力特征，相较于类似研究，本研究探索了以村域单元为基础的山区土地资源承载力，发掘其空间分异规律，并针对性设计具有现实标度意义的模型算法，以表征土地资源承载力的现实物理量内涵，得到如下基本结论：

（1）汉源县乡村聚落承载力总体处于较高水平，粮食承载力总体处于中等水平，产业承载力总体处于较低水平，过载村庄以严重超载类型为主。在三个一级指标中，产业承载力影响度gt;聚落承载力影响度gt;粮食承载力影响度。汉源县乡村综合土地承载力呈现过载状态，高值村庄整体较少且分散，整体空间异质性特征显著。

（2）在山地因素视角下，承载力受多种因素制约，按其相关性大小排序为平均高程（r=-0.58）、起伏度（r=-0.42）、坡度25°以上面积占比（r=-0.40）、高差（r=-0.37）。

（3）汉源县乡村“聚地产”耦合协调水平高，高耦合阶段的村庄约占全县土地面积的71%、占村庄数量的68%。处于协调水平的村庄占总数的81%，其中高水平协调的村庄占总数的29%。

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