在城市化日益加剧的情况下，耕地系统能否保持其韧性？来自中国长江经济带的证据给出了答案

《Agricultural Systems》：Can cropland systems maintain resilience under intensifying urbanization? The evidence from China's Yangtze River Economic Belt

　　陈丽婷|尚光明|张安路
华中农业大学土地管理学院，武汉430070，中国

**摘要**
**背景**
鉴于城市化进程的加剧，韧性已成为农作物系统可持续发展的根本保障。然而，我们仍然不了解农作物系统韧性（CSR）的动态演变模式及其对城市化的响应机制。

**目的**
本研究旨在评估在中国长江经济带（YREB）基于网格尺度的CSR时空动态和分布模式，特别是在城市化压力不断增加的情况下。进一步揭示城市化与农作物系统之间的复杂相互作用。

**方法**
构建了一个由“生态韧性、经济韧性和社会韧性”组成的多维韧性框架，用于评估2000年至2020年YREB地区CSR的动态变化。采用K均值聚类算法揭示CSR的空间分布模式，并利用双变量空间自相关分析和空间面板固定效应模型来探测城市化与CSR之间的复杂关系。

**结果与结论**
结果显示，2000年至2020年间，YREB地区的城市化水平稳步上升，而CSR则表现出下降趋势。尽管城市化对CSR产生了负面局部影响，但它也带来了积极的邻里效应。农业机械化显著缓解了这些局部负面影响，并增强了正面邻里效应；然而，水资源和化肥的过度投入加剧了这些负面影响。从区域角度来看，这些发现表明，城市化的正面邻里效应与从投入密集型实践向现代农业管理的转变相结合，可以促进城市化与农作物系统之间的互补关系。促进农作物系统的保护与可持续发展需要明确考虑城市化与CSR之间的空间关联模式、农业管理实践以及城市化的空间差异效应。这种考虑有助于在城市-农村边界和区域功能区之间建立空间协调和功能互补的治理框架。

**意义**
本研究建立了一个新的、可在细空间尺度上进行比较的CSR评估框架，并研究了农作物系统在城市化压力下保持生产力的机制。这些发现不仅有助于理解农作物系统与城市系统之间的复杂关系，也为农作物系统保护和粮食安全提供了政策相关见解。

**引言**
据联合国粮食及农业组织估计，到2024年，全球将有6.38亿至7.2亿人面临饥饿危机，粮食不安全率可能高达28%（FAO等，2025年）。快速城市化已成为重塑农作物系统的主导力量，削弱了其生产能力并增加了粮食供应的不确定性（Brend'Amour等，2017年；Tang等，2026年）。1985年至2020年间，仅城市扩张就导致了全球46.2%的耕地丧失，使作物产量减少了近1200万吨（Liu等，2025年）。随着城市化和工业化的持续进展，预计到2050年全球70%的人口将居住在城市，这使得城市扩张成为不可避免的趋势。除了因城市扩张而直接丧失耕地外，农业比较优势的下降和耕作方式的过度集约化还导致了严重后果，包括农田废弃、土壤污染和生产力下降（Zheng等，2025年；Ertun?和Janus，2025年；Tang等，2021年；Zabel等，2019年）。这些因素共同削弱了农作物系统的粮食生产能力，加剧了粮食安全风险。在这种城市化趋势中，一个关键问题是：农作物系统能否在整个城市化过程中维持稳定且具有韧性的粮食生产功能。

近年来，农作物系统韧性（CSR）受到了政策制定者和学术界的广泛关注（Fei等，2025年；Li等，2025年；Zhang等，2025a，Zhang等，2025b；Seekell等，2017年）。韧性是农作物系统在面对外部压力时能够维持或恢复核心功能并发展新的功能能力的关键特征（Darnhofer，2014年；Meuwissen等，2019年；Wang等，2025年）。在城市化过程中，农作物系统的各个组成部分不断重组和互动以适应环境变化，形成了动态的韧性水平。因此，理解城市化与CSR之间的关系是提高农作物系统可持续性的基本前提。涉及两个核心问题：一是如何衡量CSR以捕捉其动态演变；二是揭示城市化对CSR的影响。目前，已经发展出两种主要方法来评估CSR的动态：综合指标法和韧性曲线法。综合指标法通常通过多个维度分解韧性；例如，从韧性起源的角度，可以建立压力-状态-响应评估框架（Miao等，2024年）。从韧性属性的角度，评估框架可以分解为敏感性、稳定性、适应性和转型能力等多个方面（Meuwissen等，2019年；Ouyang等，2025年）。从农作物系统多功能性的角度来看，也可以开发包含生产、生态和经济功能的韧性框架（Geng等，2025年；Xu等，2023年）。其他学者认为，韧性体现在从干扰开始到系统状态变化的动态过程中（Li等，2021年）。仅依赖基于指标的分解不足以完全捕捉CSR的本质和演变特征（Song等，2025年），因此他们主张结合系统状态变化曲线来评估CSR。这些研究为评估CSR和理解其动态模式提供了坚实的基础。然而，一方面，评估维度和指标选择的一致性缺乏使得综合评估方法的结果难以比较；另一方面，大多数研究局限于省级或城市等宏观行政单位，这限制了它们捕捉细尺度空间异质性的能力。另一方面，韧性响应曲线有效反映了农作物系统对外部变化的适应过程，但在系统状态指标的选择上仍存在争议。

城市化作为长期深刻的外部环境变化的体现，被广泛认为对农作物系统有重大影响（Chen等，2026年；Tu等，2021年）。学者们对城市化对农作物系统的影响持有不同观点：一种观点认为城市化导致农村劳动力外流、耕地边缘化及土壤污染，从而加剧了农作物系统的不稳定性和生产力下降（Khan等，2025年；Rezapour等，2022年；Zhou等，2021年；Huang等，2019年）；另一种观点认为城市化通过机械化和农场规模扩张提高了农作物系统的生产力，从而增强了CSR（Ke等，2024年；Wang等，2021年）。这些观点显著推进了我们对城市化与CSR之间关系的理解，为农作物保护和治理决策提供了有力证据。然而，要系统阐明城市化的影响，需要在以下领域开展进一步研究：首先，由城市化驱动的人口、技术和资本等要素的跨区域流动同时影响着本地和远距离的农作物系统；其次，农作物系统实体为应对城市化带来的干扰而主动调整土地利用和管理方式（如增加投入强度、采用机械化或外包给农业服务组织），因此未能考虑城市化的空间效应和农作物经营者的管理活动可能导致对城市化对CSR影响的低估或高估。

**研究区域**
长江经济带（YREB）包括九个省和两个城市，是中国重要的粮食生产基地（图2）。该地区拥有全国近30%的耕地，生产了全国40%以上的农产品。同时，这里具备有利的农业条件，气候湿润且灌溉资源丰富，拥有全国约20%的河流、湖泊、水库和湿地。此外，YREB还具有一定的战略意义。

**YREB地区CSR的动态**
YREB地区的CSR表现出明显的空间异质性，总体呈下降趋势（图3）。2000-2010年的CSR平均值从0.547下降到2010-2020年的0.539。从空间上看，高值的CSR区域集中在YREB的中下游和四川省。

**讨论**
韧性代表了农作物系统抵御外部环境不确定性的基本能力。在城市化背景下，理解CSR的动态演变和响应模式对于确保粮食安全的可持续利用至关重要。本研究聚焦于中国的长江经济带（YREB），这是一个城市发展和农作物保护的核心战略区域，分析了CSR的动态及其对城市化的响应机制。

**结论**
通过构建“生态韧性-经济韧性-社会韧性”的多维韧性评估框架，并应用空间面板固定效应模型，我们系统评估了CSR的演变动态及城市化对其的影响。研究发现，2000年至2020年间，YREB地区的城市化和CSR呈现出不同的发展趋势。城市化水平稳步上升，呈现出逐步的空间分布模式。

**作者贡献声明**
陈丽婷：可视化、软件、方法论、形式分析、概念化、审稿与编辑、初稿撰写。
尚光明：验证、软件、资源、方法论。
张安路：监督、资源获取、概念化、审稿与编辑。

**利益冲突声明**
作者声明他们没有已知的可能影响本文的研究结果的财务利益或个人关系。

**致谢**
本研究得到了国家社会科学基金重大项目（25&ZD171）的支持。