《Habitat International》：Coupled dynamics of rural settlements and sloping cropland: ecological risks and socio-ecological responses in a karst mountainous area
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喀斯特山区农村居民点与坡耕地耦合机制及其对景观生态风险的影响研究。基于社会生态系统框架和适应循环理论，分析贵州华江峡谷1969-2022年农村居民点与坡耕地空间耦合模式（MRALS/FRAMS/EBRAS）及其驱动下的景观生态风险演变，揭示人地系统协同演化规律，为脆弱山区生态修复与乡村振兴提供空间分异治理策略。
杨林宇|刘殿峰|李阳兵
武汉大学资源与环境科学学院，中国武汉，430079
摘要
中国西南部的喀斯特山区（KMA）是生态脆弱的区域，其特点是人类与土地之间的冲突十分激烈。虽然农村居民点（RS）和坡地农田（SCL）的空间重组重塑了景观生态风险，但这两个组成部分之间的时空耦合动态及其生态效应仍不为人所充分理解。基于社会-生态系统（SES）和适应性循环理论，我们提出了一个综合框架，用于分析贵州省花江峡谷（1969-2022年）中RS-SCL的耦合及其相关的风险响应。景观生态风险通过综合指数进行评估，而RS-SCL的耦合类型被分为三类：大量居民点与少量农田（MRALS）、少量居民点与大量农田（FRAMS）以及居民点与农田处于平衡状态（EBRAS）。研究结果表明，随着形态复杂性和空间聚集性的增加，居民点已成为主导的景观要素，这一过程有效地取代了农田。农田经历了显著收缩，并从陡坡上的自给农业转变为经济果园。不同耦合类型下的演变轨迹各不相同：MRALS类型的优势性和空间聚集性增强，FRAMS类型的聚集性因破碎化和边缘效应而减弱，EBRAS类型的优势性下降，形式简化且聚类不稳定。因此，区域生态风险从1969-1980年的中高风险状态转变为2004年后的低风险状态，这一变化由特定的RS-SCL耦合模式驱动。通过整合耦合类型和社会-生态反馈，本研究为脆弱山区生态恢复和农村振兴提供了具有空间差异性的实证基础。
引言
农村居民点（RS）和农田是塑造农村生产和生活空间的两个关键土地要素（Liu等人，2025年）。它们共同支撑着农村土地系统和农村社会系统的运行（Qu等人，2019年）。它们的空间配置对区域环境保护和社会经济发展起着决定性作用（Zhao等人，2024年）。随着城乡一体化和农村转型的加速，RS与农田之间的紧张关系日益凸显（Ji等人，2025年；Liu等人，2023年）。RS的扩张、空心化以及空间重组过程通常伴随着农田侵占、破碎化加剧和功能转换（Chen等人，2021b年；Qu等人，2021年），从而影响农业可持续性、粮食安全和农村系统的长期稳定性（Dong等人，2025年；Jónsdóttir & Gísladóttir，2023年；Song & Liu，2014年）。从人类与土地关系的角度来看，识别RS与农田之间的空间联系及其演变动态是土地使用治理和平衡生态安全与发展需求的先决条件（Liu等人，2024年；Qu等人，2025年）。
山区在陆地生态系统中扮演着关键角色。它们提供重要的服务，包括水资源调节、生物多样性保护和支持生计。全球约一半的人口直接或间接依赖山区资源，这突显了它们对可持续发展和全球社会-生态系统（SES）稳定性的重要性（Wehrli，2014年）。在山区景观中，坡地农田（SCL）是最关键的农业资源之一。它既是主食生产和经济作物的空间载体（Shi等人，2025年），也是农村居民点出现和持续存在的经济基础（Zhang & Diao，2020年）。由于地形崎岖、生态敏感性高以及平缓坡地稀缺，山区农业往往严重依赖山坡空间（Yang等人，2026年）。因此，SCL和RS的配置受到地形限制，其耦合的耕作-居住系统面临多重风险，包括土壤侵蚀、地质灾害和土地破碎化。这些压力进一步加剧了RS与SCL之间的空间耦合和权衡（Zhao等人，2024年）。
实证证据表明，RS-SCL关系在不同山区系统和社会-生态背景下存在显著差异（Li & Li，2017年；MacDonald等人，2000年）。在地中海山区，有利的山谷条件和坡地耕作限制使得居民点和农业集中在山谷底部，导致居民点分布较为分散，农业结构简化（Jiménez-Olivencia等人，2021年；Lasanta等人，2006年；Martínez de la Fuente等人，2024年）。在黄土高原，居民点和农田通常从高海拔地区向山谷底部和缓坡扩散（Cao等人，2022年）。相比之下，喀斯特山区（KMA）表现出不同的动态。浅层土壤、高生态敏感性和易受岩漠化影响的特点使得农田对政策干预和生计变化特别敏感。因此，KMA的农田常常经历从扩张到退耕、废弃，再到经济果园的转变（Han & Song，2019年；Wang等人，2020年）。这一过程经常引发显著的景观重构，导致RS-SCL的空间关系具有强烈的异质性和多种演变轨迹（Shi等人，2022年）。
现有研究普遍认为，RS与农田既存在空间共生关系也存在竞争关系（Zhou等人，2026年）。RS的扩张和景观破碎化可能会侵占农田，而农田的数量、质量和可达性则限制了居民点的位置和形态演变（Tang等人，2025年）。与平原相比，山地的起伏地形和山坡扰动使得RS-SCL的距离、坡度阈值和道路可达性成为控制RS-SCL动态的关键因素（Huang等人，2022年；Qu等人，2025年；Shao等人，2015年）；因此，RS的扩张可能会加剧农田的破碎化（Liu等人，2019年，2023年），加速土壤侵蚀，并增加生态风险（Guo等人，2023年；Tarolli & Straffelini，2020年；Xu等人，2024年）。在快速城市化、劳动力外流、生计多样化和生态恢复计划的共同作用下，不同地区的RS-SCL关系出现了多路径转变，农田退耕或废弃、经济果园的发展以及RS的调整同时发生，在某些情况下（Long等人，2012年；Xu等人，2019年），还导致了空间和功能的解耦（Liu等人，2018年；Shi & Wang，2021年）。然而，大多数现有研究要么将RS或农田视为单一要素（Ma等人，2025年；Yan等人，2016年），要么使用植被覆盖率和岩漠化指数等聚合指标来评估生态恢复效果（Qiao等人，2021年；Tong等人，2018年）。很少有研究将RS和农田视为嵌入在社会-生态系统（SES）中的耦合子系统。因此，现有方法在捕捉类型差异、基于阶段的转变以及RS-SCL动态如何影响景观生态风险和更广泛的社会结果方面存在局限性。对于脆弱的喀斯特山区（KMA），长期的空间实证证据尤为匮乏。
中国西南部喀斯特山区的农村地区面临生态脆弱性和经济发展滞后的双重挑战（Chen等人，2021a）。正在进行的土地利用转变继续重塑RS和农田，产生了多样的变化轨迹，在某些情况下还出现了空间或功能的解耦（Lin等人，2023年；Yang等人，2025年；Yue等人，2020年）。由此产生的RS-SCL耦合配置不仅反映了农村生产和生活空间的组织方式，还与山坡扰动强度、喀斯特岩漠化的进展以及景观生态风险的变化密切相关（Wu等人，2022年；Yu和Li，2024年）。追踪RS-SCL耦合的长期动态及其相关的风险响应可以揭示人类与土地关系的变化阶段，并为脆弱山区的治理策略提供依据。基于此背景，本研究以中国贵州省的花江峡谷为例，与朗西沟谷（一个喀斯特沟谷类似区域）和西江镇及夹邦乡（非喀斯特梯田景观）进行了跨区域比较。该比较分析主要侧重于路径和机制的评估。具体而言，本研究旨在：（1）重建1969年至2022年RS和农田的长期动态，描述其空间模式和景观特征的变化；（2）根据农田与居民点面积比例识别RS-SCL耦合类型，并比较不同类型之间的景观配置和生态风险响应；（3）利用Ostrom的社会-生态系统（SES）和泛archy适应性循环理论解释基于阶段的转变机制和治理-生计-土地利用-风险反馈；（4）提炼跨案例的见解，探讨不同山区系统之间的耦合路径差异及其对基于类型的治理的影响。总体而言，本研究构建了一个综合框架，将“RS-SCL耦合子系统-景观生态风险-社会-生态响应”联系起来，加强了RS-SCL动态与社会-生态系统转变之间的概念联系，为脆弱山区的生态恢复和农村振兴提供了可比较的、基于类型的参考。
RS-SCL耦合和共同演化的概念框架
中国西南部喀斯特山区的农村土地利用变化受到政策干预和生计转变的强烈影响。这些力量共同重组了RS和农田，改变了景观生态风险的模式（Jiang等人，2014年；Tang等人，2023年；Xu等人，2019年；Yan等人，2016年）。为了避免对社会-生态过程进行过于抽象的解释，本研究借鉴了Ostrom的社会-生态系统（SES）框架（McGinnis & Ostrom，2014年；Ostrom，2007年，2009年）
研究区域
花江峡谷位于中国贵州省，面积为30.85平方公里（图3）。该地区以喀斯特地貌为特征，海拔范围从440米到1390米不等。喀斯特地形占总面积的87.92%，以广泛的裸露岩石和显著的生态脆弱性为特点。过去，人口压力和技术限制导致了森林砍伐和农田扩张，从而引发了植被退化、严重的土壤侵蚀等问题
RS-SCL景观模式的变化
从1969年到2022年，RS和农田的景观模式发生了显著变化。RS的占地面积（PLAND）从1969年的1.01逐渐增加到2010年的1.08，然后在2022年进一步增加到1.24，表明过去十年RS有所扩张。相比之下，农田的占地面积在1969年至1980年间相对稳定（从15.75增加到16.01），但在2004年急剧下降到6.51，并在2010年后继续下降到3.64，表明农田迅速收缩
耦合RS-SCL及其生态风险的景观动态
与关于喀斯特山区生态工程的区域研究一致，本研究显示生态风险总体上从中高水平向低水平转变（Qiao等人，2021年；Tong等人，2018年；Wang & Liu，2025年；Wu等人，2022年）。本研究的价值在于它关注RS-SCL空间耦合类型（MRALS、FRAMS和EBRAS）如何驱动这一转变。这种方法突出了对政策干预和人类活动的类型特定响应，同时阐明了次要的社会效应
结论
通过将社会-生态系统（SES）框架与适应性循环理论相结合，本研究阐明了喀斯特山区RS-SCL耦合的演变及其社会-生态影响。通过对1969年至2022年花江峡谷的纵向分析，我们识别出三种不同的耦合类型（MRALS、FRAMS和EBRAS），并追踪了相关的景观结构和生态风险变化。
我们的研究结果揭示了一个深刻的结构转变：尽管RS扩张并得到巩固，但
CRediT作者贡献声明
杨林宇：撰写——原始草案、软件、方法论。刘殿峰：撰写——审阅与编辑、验证、概念化。李阳兵：撰写——审阅与编辑、调查。
利益冲突声明
作者声明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的重大项目支持（42293271）。
