利用社会生态系统框架评估农村区域系统的可持续性：以中国京津冀地区为例

《Habitat International》：Evaluating the sustainability of rural territorial system with a social-ecological system framework: A case of Beijing-Tianjin-Hebei region, China

农村领土系统（RTS）可持续性评估框架构建及北京-天津-河北地区实证研究。基于社会生态系统（SES）理论，建立涵盖人类系统、资源系统、相互作用与结果四维度的可持续性指数（SI），运用随机森林模型与SHAP解释分析2000-2020年SI演变规律与驱动机制，识别土地流动、经济发展等关键社会因素及温度、海拔等自然因素的非线性影响，划分5类演化类型并提出差异化政策建议。

　　

魏玉玉|王东彦|杨媛媛|邹丽琳|吴松泽

吉林大学地球科学学院，长春，130061，中国

摘要

实现全球可持续发展取决于提高农村地域系统（RTS）的可持续性。作为农村地区的典型社会-生态系统（SES），评估RTS的可持续性对于推进农村振兴和城乡融合至关重要。然而，现有研究尚未充分采用综合性和过程导向的视角来理解RTS可持续性的动态和机制。为了填补这一空白，我们建立了一个SES框架，从四个维度来概念化RTS的可持续性：人类系统、资源系统、互动和结果。然后，我们构建了一个可持续性指数（SI），用于评估2000年、2010年和2020年京津冀地区的RTS可持续性，并应用随机森林模型结合SHAP解释来识别关键驱动因素及其对SI的非线性影响。进一步使用自组织映射识别了不同的演化类型。结果表明，从2000年到2020年，SI增长了31.70%。从空间上看，SI在东南部始终较高，在西北部较低；到2020年，高SI值集中在北京和天津的郊区。在2000年至2020年期间，土地流动和分配、经济发展以及空间连通性被认为是SI的关键社会经济驱动因素，而温度和海拔则是影响SI的主要自然因素。识别出五种演化类型，并通过代表性村庄案例对可持续性机制进行了解释。促进RTS的可持续性需要采取因地制宜的措施、针对不同类型的指导方针以及互利共赢的城乡关系。这些发现为其他类似地区的农村振兴提供了宝贵的见解。

引言

农村地域系统（RTS）是农村地区社会-生态系统（SES）的一种表现形式（Chu等人，2023年；Tong等人，2023年）。作为一个开放系统，RTS由相互连接和互动的组成部分构成，包括人类社会、经济条件、资源禀赋和生态环境（Liu，2018年）。提高RTS的可持续性对人类福祉和社会经济繁荣至关重要，并且有助于实现可持续发展目标（SDGs）（He & Zhang，2022年；Liu & Li，2017年）。然而，在全球环境变化以及快速的城市化和工业化的背景下，许多RTS正在经历深刻的变革、重组甚至衰退（Long等人，2011年；Long等人，2011年；Markey等人，2008年）。即使在功能更新和重组已经发生的发达国家，城乡差异和不平等机会仍然存在（MacKrell和Pemberton，2018年；Markey等人，2008年）。在许多发展中国家，包括中国和一些非洲国家，RTS面临着劳动力外流、资源过度开发、服务不足和贫困等复合挑战（Chen等人，2024年；McManus等人，2012年；Milbourne，2007年；Rigg等人，2018年）。为应对这些挑战，中国实施了农村振兴战略，这需要系统地理解和科学评估RTS的可持续性。没有可持续的发展路径，农村振兴的目标就难以实现（Liu等人，2020年），而这种振兴努力本身对于确保RTS的长期可持续性至关重要（Zhang等人，2024年）。因此，深入理解RTS的可持续性仍然是当前农村研究和实践的关键问题。

RTS可持续性的概念最初源于对农业可持续性的关注，主要侧重于减轻农业生产带来的环境外部性（Nelson等人，2023年）。随后的国际讨论，包括联合国粮农组织对可持续农业和农村发展的定义，将议程扩展到平衡粮食安全、创造就业机会、减少贫困和保护自然资源。随着时间的推移，RTS可持续性逐渐被理解为一个整合经济、社会和生态方面的多维结构（Griggs等人，2013年；Strezov等人，2017年）。已经应用了一系列评估框架，包括经济-社会-生态框架（Long等人，2022年）、生产-生活-生态框架（Qu等人，2024年；Yang、Bao和Liu，2020年）、人口-经济-基础设施-资源框架（Hu等人，2022年）以及可持续生计框架（Haider等人，2018年）。相关研究还评估了从家庭和社区到区域各个层级的农村发展状况和实现一个或多个SDGs的进展（Liu、Li等人，2024年；Lowery等人，2020年）。尽管在量化方面取得了进展，但许多研究仍将可持续性隐含地视为一种理想状态或一组条件（Nelson等人，2023年）。然而，RTS是开放、动态和复杂的SES，其内部组成部分和关系会随时间演变（Liu等人，2007年；Long & Liu，2016年）。这强调了需要一种综合性和过程导向的视角，以解释RTS可持续性是如何通过系统的持续运行得以维持和发展的。

SES理论为RTS可持续性研究提供了全面的见解（Su等人，2024年；Zang等人，2020年）。在SES框架下，可持续性被视为系统运行的一个持续过程，在这个过程中，人类与资源系统互动并管理SES的动态，使其朝着理想的方向发展（Ostrom，2009年；Zhang等人，2025年）。从这个角度来看，RTS可持续性是指维持良性系统运行的目标，通常表现为人类活力、合理的资源利用、稳定的社会经济发展和健康的生态环境（Liu、Li等人，2024年）。现有研究试图将RTS分解为社会和生态子系统（Yin等人，2023年），或者进一步将其细分为行动者、资源和治理系统（Liu等人，2024年），以明确系统特征。值得注意的是，RTS可持续性并非在孤立的子系统中产生的；相反，它根植于子系统之间的互动以及随后的自我组织反馈（Chu等人，2023年；Gain等人，2019年；Reyers等人，2018年）。例如，劳动力迁移可能会导致社区活力的下降和土地废弃（Liu & Liu，2016年），这反过来可能加剧进一步的外流（Chu等人，2023年）；高投入的农业生产可能会带来短期收益，但会导致生态退化，从而限制长期生产力（Ren等人，2019年）。这些例子与SES理论一致，该理论认为可持续性源自子系统条件、互动和结果之间的动态联系。尽管如此，当前的研究往往强调子系统层面的评估，缺乏明确连接和操作化子系统条件、互动和结果的综合性方法，限制了对RTS作为可持续系统如何运作的解释。

为了设计有效的开发政策和管理策略，有必要将RTS可持续性动态的理解转化为特定地区的农村发展行动。这需要关注两个方面。首先，由于RTS嵌入在城乡地域系统中，其可持续性动态受到外部社会经济和自然环境的影响（Long & Liu，2016年；Liu，2018年）。这些影响在农村发展的不同阶段可能并不成比例或线性。例如，地理加权回归和地理检测器等方法在捕捉复杂SES中的非线性关系时可能效果不佳，这可能限制了它们对RTS可持续性动态的解释能力（Luo等人，2023年）。在这方面，结合SHAP解释的机器学习模型提供了一种补充方法，用于识别关键驱动因素并描述它们的非线性效应（Wu等人，2025年）。其次，可持续性机制和路径在空间上是异质的。这需要一种类型学，能够将多样的地方可持续性特征总结为可解释的类别（Liu等人，2022年；Yin等人，2026年）。通过聚类识别可持续性类型为分解这种异质性提供了实际基础，使得发展路径和政策工具能够与地方背景相匹配，从而支持差异化的可持续性治理。

本研究聚焦于京津冀（BTH）地区的RTS，这是中国主要的城市集聚区之一，也是农村振兴和城乡融合的关键领域（Wen等人，2020年）。随着BTH地区的城乡关系从二元结构向融合发展转变，相关的RTS可持续性挑战和转型路径代表了中国快速融合的城乡地区。我们建立了一个SES框架，从四个维度来理解和评估RTS的可持续性：人类系统、资源系统、互动和结果。然后，我们应用随机森林模型结合SHAP解释来识别关键外部驱动因素并描述它们的非线性效应，并使用自组织映射来分类演化类型并得出差异化的政策含义。本研究旨在：（1）基于SES框架评估RTS可持续性的时空模式；（2）识别关键外部驱动因素并考察它们对RTS可持续性的非线性影响；（3）探索不同类型RTS可持续性的机制和政策含义。本研究旨在为理解RTS可持续性提供理论视角，并为农村可持续发展和管理政策提供科学参考。

部分摘录

理解RTS可持续性的框架

RTS是嵌入在城乡地域系统中的典型SES，具有开放性、自我组织和多重反馈的非线性动态。因此，理解RTS可持续性需要一种综合性和过程导向的视角，而不仅仅是孤立地评估各个组成部分。SES框架的核心在于认识到人类社会和自然系统通过复杂的互动和反馈机制相互联系（Liu等人，2021年；Ostrom，2009年）

SI的测量

我们将RTS的SI描述为一个由四个维度指标组成的综合指标，这些指标在过去20年中发生了显著变化（图4）。在这些维度中，人类系统和资源系统显示出较高的平均值，而互动和结果则滞后。人类系统的增长最为疲软，增幅最低（4.81%），甚至从2010年到2020年略有下降。相比之下，资源系统和互动都表现出稳定的增长

京津冀地区RTS可持续性的机制

在SES视角的指导下，我们将RTS可持续性概念化为系统运行的一个新兴属性，这种属性受到外部自然和社会经济环境的影响，并通过内部自我组织来维持，这种自我组织连接了人类系统、资源系统、互动和结果。基于识别出的五种演化类型，我们分析了可持续性动态，以明确外部驱动因素如何塑造RTS的运行以及内部维度如何通过反馈共同调整

结论

本研究建立了一个SES框架，从四个维度来理解RTS的可持续性：人类系统、资源系统、互动和结果。RTS可持续性被概念化为一个过程，在这个过程中，人类系统和资源系统在外部影响下进行互动，持续产生经济、社会和生态结果。具体来说，这包括维持活跃的人类系统、确保合理的资源利用、促进稳定的

CRediT作者贡献声明

魏玉玉：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、方法论、调查、正式分析、概念化。王东彦：撰写——审稿与编辑、监督。杨媛媛：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、监督、资源获取、数据管理、概念化。邹丽琳：方法论、调查。吴松泽：可视化、软件。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（42371300；42471237）的资助。我们衷心感谢三位审稿人对本工作的建设性评论和宝贵贡献。