通过分析建成区扩张对栖息地质量的间接影响（尤其是耕地置换的情况）

《Environmental Impact Assessment Review》：Decoding the indirect impacts of built-up area expansion on habitat quality through cropland displacement

中国耕地补偿平衡政策（RCBF）下，耕地位移（CD）及间接生态影响（IDI）的量化与时空异质性分析。基于366个地级市2001-2022年数据，发现IDI占比从21.9%增至32.4%，本地IDI强度是外部的8.4-4.5倍，自然资源因素主导。

　　

罗巧玲|储友成|周俊芳|曾向云|秦珍

武汉大学城市设计学院，中国武汉430072

摘要

中国的“征用-补偿平衡耕地”（RCBF）政策要求开垦新的农田，以弥补因建成区扩张（BAE）导致的生产力损失。这一过程引发了耕地置换（CD），进而通过耕地置换对自然栖息地产生间接影响（IDI），这些影响超出了占用土地所造成的直接影响（DI）。然而，在RCBF政策下，耕地置换和间接影响的量化仍不明确。基于耕地生产力平衡理论以及对RCBF政策实施情况的分析，本研究建立了一个框架，用于量化中国366个地级城市的耕地置换和间接影响。通过区分局部和外部耕地置换，我们识别出了跨区域的生态耦合效应，并评估了2001–2010年和2010–2022年间间接影响的时空动态。研究结果表明，在2001–2010年和2010–2022年间，间接影响分别占建成区扩张导致的总栖息地质量损失的21.9%和32.4%，对生态土地的破坏程度是直接影响的2.03倍和1.77倍。2010年后，间接影响的强度增加了18.8%，而新开垦的耕地生产力较低的城市，其间接影响增加了98.6%。尽管有补偿措施，但在2001–2010年和2010–2022年间，仍有83个城市和86个城市面临粮食生产短缺，主要发生在中部、东部和南部省份，这些地区的外部间接影响集中在有限的区域内。在两个时期，局部间接影响的强度分别是外部间接影响的8.4倍和4.5倍。自然资源状况因素在间接影响中起主导作用。本研究加深了对建成区扩张隐秘生态影响的理解，并为更可持续的耕地和生态保护政策提供了支持。

引言

栖息地为生物种群的生存提供了基本条件，在维持区域生态系统功能和生物多样性方面发挥着关键作用（Hackett等人，2024年）。然而，持续的建成区扩张（BAE）导致了栖息地数量和质量的显著下降，加速了生态系统退化和生物多样性的丧失（He等人，2014年）。BAE约占全球自然栖息地丧失的16%，并通过一系列耦合的中间过程进一步加剧了区域生态退化（Ren等人，2022年；Li等人，2023年）。随着城市化进程的加快，预计全球将有超过1100万公顷的自然栖息地丧失，物种丰富度将减少34%（Li等人，2022a）。因此，了解BAE如何影响栖息地质量对于准确评估快速城市化背景下的栖息地扰动至关重要。

BAE通过直接和间接途径影响栖息地质量。当BAE侵入栖息地时，会产生直接影响，这一点已经得到了广泛研究（Pereira，2020年；Ren等人，2023年）。间接影响（IDI）主要由耕地置换（CD）驱动，即为了弥补现有耕地转为建成区所导致的粮食生产损失而开垦新的农田（Van Vliet，2019年）。这种开垦往往侵入生态价值较高的土地，导致远距离栖息地退化（Li等人，2024a），并在BAE与远距离栖息地退化之间建立了遥相关关系（McDonald等人，2020年；Zhang等人，2025年；Van Vliet，2019年）。耕地置换不仅推动农业向自然栖息地的侵入，还使生态压力在区域间传播（Wang等人，2021年），特别是在新开垦的土地生产力较低、需要进一步转换以弥补BAE造成的粮食供应缺口的情况下（Van Vliet，2019年）。人们对耕地置换及其相关生态影响的关注日益增加。研究人员采用了多情景分析（Zeng等人，2025年）、多耦合框架（Kong等人，2025年）和LMDI模型（Sheng等人，2025年）等模型来评估耕地置换对农田生产能力、生态安全（Hu等人，2025年）、食品供应链中的碳排放（Ke等人，2026年）以及作物生产过程中的温室气体排放（Sheng等人，2025年）的影响。然而，关于耕地置换对栖息地质量影响的研究仍然相对有限，大多数研究仅关注栖息地数量或质量的总体变化（Ma等人，2024年；Van Vliet，2019年），少数研究揭示了由于影响途径不明确而被忽视的显著生态后果（Kong等人，2025年；Geng等人，2025年）。量化耕地置换的规模及其对栖息地质量影响的遥相关路径有助于更深入地理解BAE对栖息地质量的全面生态影响。

在中国，由于严格执行“征用-补偿平衡耕地”（RCBF）政策（Wu等人，2017年），驱动耕地置换的机制与其他国家存在根本差异，该政策要求任何转为建成区的耕地都必须用同等数量和质量的新增耕地进行补偿（Zhong等人，2022年）。因此，中国的耕地置换遵循一个独特的、由政策主导的、垂直结构的监管体系（Qie等人，2023年；Huang等人，2019年）。地级政府负责协调其管辖范围内的补偿性开垦，而任何剩余的缺口则通过省级组织的跨区域开垦来解决（Zheng等人，2022年）。与基于市场的粮食贸易不同，补偿性开垦是在严格的政策监管下中央协调的，逐渐引入了有限的市场机制以促进区域间的调整（Liu等人，2023年；Wu等人，2021年）。因此，RCBF政策的实施和有效性从根本上决定了耕地置换的空间配置及其在间接影响方面的区域异质性（Chen等人，2019年）。尽管人们对RCBF背景下耕地置换和间接影响的测量越来越重视（Jia等人，2023年；Ma等人，2024年；Yang等人，2020年），但仍存在一些研究空白。首先，许多研究忽略了BAE与RCBF政策下耕地补偿之间的严格联系（Kong等人，2025年；Jia等人，2023年），大多数研究仅关注耕地面积的变化，或将新增耕地直接等同于政策要求的补偿，而没有进一步研究RCBF政策引发的耕地置换（Chen等人，2019年；Liu等人，2023年）。其次，许多研究忽略了RCBF政策对省级平衡的长期要求，错误地假设补偿性开垦具有全国范围内的灵活性（Zhang等人，2023a；Kong等人，2025年），这降低了耕地置换和间接影响估计的准确性。第三，大多数研究局限于省级或局部地区，缺乏地级层面的全国性评估，而地级是中国耕地管理和环境管理的基本行政单位（Liu等人，2023年；Li等人，2024a）。过于粗略的研究尺度使得难以分析各省内的RCBF实施过程及其生态影响的空间分布和转移模式（Zheng等人，2022年）。因此，建立一个能够准确反映RCBF政策实施的地级耕地置换和间接影响评估框架对于捕捉中国耕地置换和间接影响的区域异质性以及揭示其潜在机制至关重要。

维持耕地生产力平衡是耕地置换的根本驱动力，也是RCBF政策的核心目标（van Vliet，2019年；Qie等人，2023年）。然而，许多现有评估采用的是耕地数量平衡框架（Kong等人，2025年），忽略了开垦土地生产力的差异（Liu等人，2023年）。随着RCBF政策越来越强调粮食生产力平衡，在耕地生产力平衡框架内评估耕地置换变得至关重要（Ye等人，2022年；Liu等人，2023年）。2010年后，中国通过加强生产力规定和引入配额交易市场机制，进一步完善了RCBF体系（Qie等人，2023年；Zou等人，2025年）。同时，城市化对耕地的影响也在发生变化，有必要研究不同政策阶段下耕地置换和间接影响模式的变化（Chen等人，2022年）。动态比较可以更好地捕捉特定阶段的差异，并支持适应性政策制定（Lee和Qian，2024年）。因此，我们选择2010年作为分界点，以识别间接影响的作用和机制的变化，并尽量减少时间滞后带来的影响（Huang等人，2021年）。此外，发展模式和土地利用模式的区域异质性通过不同的机制影响栖息地。因此，探索间接影响的空间分布和驱动因素对于制定有针对性的土地管理策略至关重要。

为了解决这些空白，本研究调查了中国366个地级城市，在RCBF政策的制度背景下研究耕地置换的形成机制，并在此基础上量化并比较了2001–2010年和2010–2022年间间接影响的空间分布和驱动机制。具体而言，本研究旨在：（1）阐明BAE在RCBF政策下如何引发耕地置换；（2）揭示耕地置换如何在地级城市层面对局部和外部栖息地产生间接影响；（3）探讨间接影响的空间模式、强度和决定因素随时间的变化。本研究有三个贡献：首先，它阐明了政策驱动的耕地置换在中国如何介导BAE的间接生态影响；其次，它开发了一个基于耕地生产力的框架，用于量化耕地置换并评估地级层面的跨区域间接影响传输；第三，它确定了间接影响异质性的主要驱动因素，并提供了优化相关政策的空间针对性策略。本研究可以为优化区域耕地保护提供指导，也可以为其他国家保护耕地提供参考。

部分摘录

理论分析

作为中国耕地保护系统的核心组成部分，RCBF政策已发展成为一个全面的监管框架，专门针对建设活动对耕地的占用，并以生产能力为中心（Chen等人，2019年；Qie等人，2023年）。耕地生产力平衡框架已被证明是一种合理且有效的理论方法，可用于准确模拟该政策的实际实施（Zheng等人，2022年）。在RCBF政策下，省级

材料与方法

图2展示了评估BAE对栖息地质量影响的分析框架。五个关键步骤如下：（1）数据收集和处理；（2）栖息地质量测量。使用InVEST模型评估了2001年、2010年和2022年的栖息地质量；（3）BAE和耕地置换的评估。利用土地利用转换数据确定了两个时期的BAE和新开垦的耕地。然后，基于粮食产量平衡理论，将耕地置换与开垦区分开来并加以量化；（4）

栖息地质量及其组成在土地利用类型中的时空分布

在2001–2022年间，高栖息地质量主要分布在东北部和西南部的森林和草原地区，而栖息地质量较差的地区主要位于中国西北部和城市边缘（图3a）。高价值栖息地（HQ值高于0.75）减少了2.8×10⁶平方公里，减少了1.78%。相比之下，低价值栖息地（HQ值低于0.25）增加了8.3×10⁵平方公里，增加了0.52%。其他栖息地

间接影响的空间异质性

基于RCBF政策的制度实施逻辑，本研究评估了耕地置换，并据此推导出间接影响（IDI）。图4和图6a的比较表明，间接影响的空间分布与BAE的空间分布不一致。这表明间接影响涉及跨区域转移，这一过程是由耕地置换引发的涟漪效应所驱动的（Sheng等人，2025年；Hu等人，2025年）。因此，耕地置换和间接影响的空间遥相关效应值得特别关注。

结论

建成区扩张（BAE）侵占耕地，导致粮食产量减少。在“征用-补偿平衡耕地”（RCBF）政策下，通过开垦进行补偿，从而引发耕地置换（CD）和相关的间接影响（IDI），这些影响及其传输路径常常被忽视。基于耕地生产力平衡理论和RCBF政策实施机制的分析，本研究提出了一个精确的框架

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致谢

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