摘要：明确耕地利用转型对粮食生产的影响，可为制定保障粮食安全的土地管理政策提供有效支持。耕地利用转型是指耕地利用形态从一种形态向另一种形态的转变，包括耕地利用显性转型（CLDT）和耕地利用隐性转型（CLRT）。然而，现有研究存在将耕地利用显性转型和耕地利用隐性转型割

文章基本信息

期刊：Environmental Impact Assessment Review（中科院一区TOP）

英文题目：Spatiotemporal impact of cultivated land use transition on grain production: Perspective of interaction between dominant and recessive transitions

中文题目：耕地利用转型对粮食生产的时空影响：显性与隐性相互作用的视角

发表时间：2025年

文章链接：

摘要

明确耕地利用转型对粮食生产的影响，可为制定保障粮食安全的土地管理政策提供有效支持。耕地利用转型是指耕地利用形态从一种形态向另一种形态的转变，包括耕地利用显性转型（CLDT）和耕地利用隐性转型（CLRT）。然而，现有研究存在将耕地利用显性转型和耕地利用隐性转型割裂开来的问题，导致二者相互作用对粮食生产的时空影响不明确。本研究建立了理论框架，以揭示耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的耦合互动关系及其对粮食生产的影响。本研究进一步采用耦合协调度模型对耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的相互作用进行量化，并探讨了 2000-2020年中国耕地利用显性转型、耕地利用隐性转型以及耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型耦合协调度（CCD-DR）的时空特征。结果表明，2000-2020年，中国耕地利用隐性形态逐渐改善，而显性形态则逐渐恶化。值得注意的是，2005 年大部分省份的耕地利用显性转型显著下降。在研究期间，中国耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的协同作用增强，东部地区的协同作用强于其他地区。耕地利用显性转型的发展滞后于耕地利用隐性转型，导致大部分省份耕地利用显性转型与耕地利用隐形转型之间的协同效应较低。2000-2020年，耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的耦合协调度对中国粮食生产的积极影响有所增加。耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间协同效应的提高显著促进了大部分省份的粮食生产，尤其是西部和南部地区，但阻碍了东北地区的粮食生产。本研究不仅有助于制定耕地保护政策，保障粮食安全，而且有助于解决以往被忽视的耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的相关性问题，为全面理解耕地利用转型理论提供依据。

Highlights

为揭示耕地利用显性转型和耕地利用隐性转型之间相互作用对粮食生产的影响，建立了理论框架。

GTWR应用于评估耕地利用转型对粮食生产的时空非线性影响。

2000-2020年，中国耕地利用显性转型逐步改善，而耕地利用隐性转型有所恶化。

与中国其他地区相比，东部地区在耕地利用显性转型和耕地利用隐性转型之间具有更强的协同效应。

耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的耦合协调度对除东北三省以外的大部分省份的粮食生产具有显著的正向影响。

理论框架

1.耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型的相互作用

人地关系地域系统是一个庞大、开放和复杂的系统，包括自然环境和人类社会两个子系统。这两个子系统之间的物质循环和能量转换构成了人地关系地域系统发展变化的机制。具体来说，人类具有主观能动性，能够主动认识、利用和改造自然环境。此外，自然环境是人类生存的空间载体和物质基础，制约着人类活动的速度、深度和广度。耕地利用转型理论强调，社会经济的发展往往伴随着耕地利用形态的变化，包括显性形态和隐性形态。显性形态主要体现耕地的自然环境属性，而隐性形态主要反映耕地的人类活动属性。因此，根据人地关系地域系统理论，区域耕地利用转型可视为耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的相互作用过程。本研究建立了一个理论框架来描述耕地利用显性转型和耕地利用隐性转型之间的相互作用（图1）。

Fig. 1. The theoretical framework of interaction between cultivated land use dominant transition and cultivated land use recessive transition based on the human-nature relationship areal system theories.

一方面，在耕地利用显性转型过程中，耕地结构和数量的变化会导致农业投入、产出和管理模式的转变。例如，土地破碎化问题会限制先进农业机械的应用，降低农业生产效率，增加农业生产成本。相反，土地破碎化的改善将提升农业管理模式，优化农业投入要素结构，提高农业生产率。另一方面，耕地利用隐性转型可以为耕地利用显性转型提供反馈。例如，产权调整往往会导致耕地空间格局的变化。农业投入成本的增加会导致耕地的撂荒，并促进耕地向其他土地利用类型的转变。此外，农业生产技术的提高将推动农业经营者通过实施土地整理改善耕地空间格局，促进土地流转，形成耕地规模经营。

2.耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型相互作用对粮食生产的影响

耕地作为土地利用/覆被的重要类型，是粮食生产的重要载体。粮食产量是农业经营者土地利用行为的直接结果，可视为耕地利用系统内自然要素与社会经济要素耦合互动的外在表现。具体而言，自然要素主要与耕地利用显性形态相对应，为粮食生产奠定了物质条件。耕地的特点是面积较大、破碎程度较低、地块形状较为规则，往往支持粮食生产的规模经济。相比之下，社会经济要素主要与耕地利用隐性形态相对应，是粮食生产的驱动力。优化的物质投入和先进的农业管理模式将提高粮食产量。耕地利用显性形态和隐性形态共存于耕地利用系统中，相互影响。它们的协调发展对提高粮食生产的质量和效率起着至关重要的作用。一方面，优质显性形态可以促进农业投入要素的优化和农业管理模式的升级，从而进一步提高粮食产量。另一方面，优质隐性形态可以最大限度地发挥土地面积较大、空间规整等有利土地属性的优势，进一步强化粮食生产的规模经济。因此，耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的协同不仅反映了耕地利用系统的运行效率，也是实现高水平粮食生产的重要前提。

在上述分析的基础上，我们建立了一个理论框架来表述耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的耦合互动对粮食生产的影响（图2）。在这一框架中，根据耕地利用显性转型和耕地利用隐性转型的表现，确定了四种类型的耦合状态。类型I：低耕地利用显性转型和低耕地利用隐性转型（低耦合协调度）。在这种情况下，耕地利用显性转型和耕地利用隐性转型是耦合的，但两者都表现出较低的性能。耕地面积小、分散度高、形状不规则，阻碍了粮食生产规模经济的实现。此外，不合理的农业投入结构和落后的农业管理模式也制约了粮食生产率的提高。低耕地使用主导转型与低耕地使用隐性转型的相互制约，导致粮食生产水平低下。类型II：高耕地利用显性转型和低耕地利用隐性转型（中等耦合协调度）。在这种情况下，耕地利用显性转型和耕地利用隐性转型不耦合，耕地利用显性转型的性能高于耕地利用隐性转型。虽然高耕地利用显性转型有助于获得粮食生产的规模经济，但低耕地利用显性转型缺乏支持性的管理实践和低效投入制约了粮食生产率。因此，只能实现中等水平的规模经济和低水平的粮食生产率，导致粮食生产处于中等水平。类型III：低耕地利用显性转型和高耕地利用隐性转型（中等耦合协调度）。在这种类型中，耕地利用显性转型和耕地利用隐性转型不耦合，耕地利用显性转型的性能等级低于耕地利用隐性转型。与类型II类似，高耕地利用隐性转型的优化投入结构和先进管理模式提高了粮食生产率，但低耕地利用显性转型限制了粮食生产规模经济的实现。因此，低水平的规模经济和中等水平的粮食生产率导致了中等水平的粮食生产。类型IV：高耕地利用显性转型耕地利用显性转型和高耕地利用隐性转型（高耦合协调度）。在这里，耕地利用显性转型和耕地利用隐性转型是耦合的，两者都达到了很高的性能。高耕地利用显性转型实现了粮食生产的高水平规模经济，而高耕地利用隐性转型则实现了粮食生产的高水平生产力。二者的协同互动极大地提高了耕地利用系统的效率，从而实现高水平的粮食生产。

Fig. 2. The theoretical framework of the impact of coupling interaction between cultivated land use dominant transition (CLDT) and cultivated land use recessive transition (CLRT) on grain production.

正如理论框架所假设的（图2），耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的耦合协调度（CCD-DR）与粮食生产呈正相关。值得注意的是，这种线性正相关关系在图2所示的所有类型中都不一定成立。在Ⅰ型和Ⅱ型中，过量的农业投入，化肥、农药和塑料薄膜，往往会抑制耕地利用隐性转型，从而降低耕地利用显性转型和耕地利用隐性转型之间的耦合协调度。即便如此，这种过度施用仍能在短期内提高产量，并在耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的耦合协调度和粮食生产之间产生短暂的负相关：耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的耦合协调度 降低的同时，粮食生产也会暂时提高。然而，这种模式是不可持续的。长期的投入过度使用会使土壤退化，最终降低粮食生产，促使管理者调整实践，优化投入结构。随着耕地利用隐性转型的恢复，负相关关系逆转，耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的耦合协调度再次促进粮食生产。

未来展望

尽管本研究对2000-2020年耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的耦合协调度对中国粮食生产的时空影响有了深入的了解，但仍存在局限性。其中一个局限性与用于衡量耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型的指标选择有关。在前人研究的基础上，我们选择了合理的指标来衡量 耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型的。我们承认，由于数据限制，本研究未考虑的其他指标也可能对耕地利用转型至关重要。然而，这一局限性并不足以改变本研究的主要结果，因为未考虑的指标往往与已考虑的指标密切相关。此外，由于高分辨率土地利用数据可用性的限制，将研究期延长至2023年并不可行。不过，对2020年数据集和2023年更新的统计数据进行比较分析后发现，两者并无明显差异。因此，研究数据的时滞不太可能对我们结论的稳健性产生实质性影响。最后，对耕地利用显性转型与耕地利用隐性转型之间的耦合协调度变化趋势的预测仍有广阔的探讨空间，是今后有意义的研究方向，也可以为土地资源管理决策提供更好的建议。

文章主要图表

Fig. 3. Spatiotemporal evolution of indexes of cultivated land use dominant transition (CLDT) and cultivated land use recessive transition (CLRT) from 2000 to 2020.

Fig. 4. Spatiotemporal pattern of coupling coordination degree between cultivated land use dominant and recessive transitions (CCD-DR) from 2000 to 2020.

Fig. 5. Change in type of coupling coordination degree between cultivated land use dominant and recessive transitions (CCD-DR) in China from 2000 to 2020. (AI, AC, PRC, IC, and GC refer to the types of almost imbalance, almost coordination, primary coordination, intermediate coordination, and good coordination, respectively.)

Fig. 6. Lag type of coupling coordination degree between cultivated land use dominant and recessive transitions (CCD-DR) of China's provinces from 2000 to 2020. (CLDT and CLRT refer to cultivated land use dominant transition and cultivated land use recessive transition, respectively.)

Fig. 7. Spatiotemporal distribution of regression coefficient of coupling coordination degree between cultivated land use dominant and recessive transitions (CCD-DR) on grain production from 2000 to 2020.

原文请见：Niu, W., Wang, H., Luo, L., Shi, Y., Sui, Y., Wu, L., ... & Yu, Q. (2026). Spatiotemporal impact of cultivated land use transition on grain production: Perspective of interaction between dominant and recessive transitions. Environmental Impact Assessment Review, 117, 108170.

来源：新浪财经