鄉(xiāng)村非農(nóng)景觀對(duì)林地破碎化的影響

楊 振，楊 芳

鄉(xiāng)村非農(nóng)景觀對(duì)林地破碎化的影響

楊 振，楊 芳

（華中師范大學(xué) 城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079）

降低林地景觀的破碎化程度，對(duì)生物多樣性保護(hù)、森林經(jīng)營(yíng)及林地生態(tài)功能發(fā)揮均具有重要意義。該文利用GIS技術(shù)提取典型縣域非農(nóng)用地與林業(yè)用地的面積及斑塊資料，在鄉(xiāng)村尺度上研究非農(nóng)景觀對(duì)林地破碎化的影響。結(jié)果表明，不同林地的破碎化程度存在顯著差異，有林地最大，其他林地次之，灌木林地最??；村域非農(nóng)景觀廣泛鑲嵌于林地景觀中，其面積和斑塊數(shù)量存在較大差異；非農(nóng)景觀對(duì)有林地的破碎化存在顯著正相影響，對(duì)灌木林地和其他林地的破碎化影響為負(fù)且不顯著。文章認(rèn)為，深化實(shí)施新農(nóng)村建設(shè)和集體林權(quán)制度改革，能夠有效減少非農(nóng)景觀面積并優(yōu)化其空間布局，是降低鄉(xiāng)村林地破碎化的重要舉措。

非農(nóng)景觀；林地；破碎化；新農(nóng)村建設(shè)；林權(quán)改革

林地破碎化已成為生物多樣性減少的首要因子，對(duì)相關(guān)動(dòng)植物資源的蓄積能力有較大負(fù)面影響，會(huì)直接導(dǎo)致森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降，嚴(yán)重影響到區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展[1]。因此，探討林地破碎化形成的影響因素并提出相應(yīng)的規(guī)避措施，對(duì)生物多樣性保護(hù)、森林經(jīng)營(yíng)及林地生態(tài)功能發(fā)揮具有重要意義[2]。然而，盡管林地破碎化是自然和人文因素共同作用的結(jié)果，但鮮有研究集中于人文因素與林地破碎化關(guān)系的刻畫(huà)，一個(gè)重要的原因是缺乏相應(yīng)的量化資料[3-4]。以村莊、工礦用地及交通運(yùn)輸用地為代表的鄉(xiāng)村非農(nóng)景觀隱含著豐富的人口、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息，是表征林地破碎化人文影響因素的良好指標(biāo)。本文以典型多林山區(qū)英山縣為例，根據(jù)GIS技術(shù)提取非農(nóng)用地與林業(yè)用地面積、斑塊資料，嘗試在鄉(xiāng)村尺度上分析非農(nóng)景觀對(duì)林地破碎化的影響，探討林地破碎化的人文驅(qū)動(dòng)機(jī)制，為林地生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與指標(biāo)構(gòu)建

1.1 研究區(qū)概況

英山縣位于湖北省東部、大別山主峰南麓，以中低山地形為主，生態(tài)脆弱，屬于國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)防治區(qū)之一。根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010-2007）和《英山縣第二次土地調(diào)查》資料，2010年該縣林地總面積為88 773.96 hm2，占全縣國(guó)土面積的61.70%，其中“有林地”、“灌木林地”與“其他林地”面積分別為80 091.63、1 132.00、7 550.33 hm2，所占比重分別為90.22%、1.28%、8.51%；“城鎮(zhèn)村及工礦用地”和“交通運(yùn)輸用地”分別為8 681.11、1 861.88 hm2，合計(jì)占全縣總面積的7.33%。縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)村人口30.59萬(wàn)（占77%），農(nóng)村居民人均純收入4 062元，居全省靠后位置。隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以“城鎮(zhèn)村及工礦用地”和“交通運(yùn)輸用地”為主的非農(nóng)景觀快速蔓延，以各類林地破碎化為主的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益凸顯。

1.2 指標(biāo)構(gòu)建

1.2.1 林地破碎化指數(shù)

一般來(lái)說(shuō)，在人為及自然因素的干擾下，內(nèi)部或核心森林面積會(huì)大規(guī)模減少，林地斑塊顯著增加，斑塊形狀趨于不規(guī)則化，林地破碎化程度顯著變化[5]。衡量和評(píng)價(jià)林地破碎化的指標(biāo)有多種，Armenteras等在評(píng)價(jià)哥倫比亞安第斯山脈東部的林地破碎化時(shí)，采用了斑塊數(shù)量、大小、形狀及斑塊間的平均最鄰近距離等指標(biāo)[6]。K Piessens等則采用斑塊密度、邊界長(zhǎng)度、斑塊距離和斑塊對(duì)比度，作為測(cè)度美國(guó)本土林地破碎化的指標(biāo)[7]。根據(jù)研究區(qū)林地特征并考慮數(shù)據(jù)的易得性，這里選擇村域范圍內(nèi)林地斑塊數(shù)量與村域面積的比值作為林地破碎化的衡量指標(biāo)。

1.2.2 鄉(xiāng)村非農(nóng)景觀指數(shù)

同樣基于數(shù)據(jù)易得性的考慮并與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)景觀相對(duì)應(yīng)，本文界定的鄉(xiāng)村非農(nóng)景觀具體指“城鎮(zhèn)村及工礦用地”和“交通運(yùn)輸用地”兩類建設(shè)用地景觀。鄉(xiāng)村發(fā)展推動(dòng)了非農(nóng)景觀的快速蔓延，其實(shí)質(zhì)是區(qū)域自然生態(tài)系統(tǒng)向人工生態(tài)系統(tǒng)不斷轉(zhuǎn)化的過(guò)程。這一過(guò)程直接或間接地改變了地面形態(tài)和原本自然的生物地球化學(xué)過(guò)程，使鄉(xiāng)村生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能受到?jīng)_擊，甚至發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化[8-9]。參考相關(guān)文獻(xiàn)的做法，本研究利用村域內(nèi)“城鎮(zhèn)村及工礦用地”和“交通運(yùn)輸用地”的斑塊數(shù)量及面積比重作為非農(nóng)景觀的表征指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 林地分布與林地破碎化特征

利用GIS技術(shù)提取《英山縣第二次土地調(diào)查》數(shù)據(jù)庫(kù)中的林業(yè)用地矢量圖層，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)村域的林地面積和斑塊數(shù)。圖1展示了研究區(qū)村域尺度的3類林地景觀格局?？梢园l(fā)現(xiàn)，有林地的分布范圍最為廣泛，尤以縣域北部和東北部的高海拔山區(qū)最為密集。灌木林地面積較小，總體呈零星分布狀態(tài)。其他林地分布也有此特征，且在東北部形成了多處集聚區(qū)?？傮w而言，3類林地的空間分布特征與研究區(qū)“三山加兩河”的地勢(shì)框架基本一致，自西向東間隔出現(xiàn)了三條林地分布高密度帶，其間的兩條河谷地帶則為林地分布稀疏區(qū)。

圖1 英山林地景觀分布格局Fig.1 Landscape pattern of the forest, Yingshan county

表1反映了英山縣316個(gè)村域單元的面積、林地斑塊及林地破碎化指標(biāo)的描述性特征?？梢园l(fā)現(xiàn)，全縣平均每個(gè)村域面積為455.32 hm2，標(biāo)準(zhǔn)差為293.43，面積最大值與最小值相差43.97倍。林地斑塊總數(shù)為11 146個(gè)，村均35.27個(gè)。其中，有林地、灌木林地與其他林地斑塊數(shù)分別為7 862個(gè)、670個(gè)、2614個(gè)，村均24.88個(gè)、2.12個(gè)、8.27個(gè)。根據(jù)林地斑塊數(shù)和村域面積計(jì)算得到每個(gè)村域單元的林地破碎化指數(shù)，發(fā)現(xiàn)3類林地總的破碎化指數(shù)均值為0.086 9個(gè)/hm2，其中有林地破碎化指數(shù)最大（村域均值為0.063 2個(gè)/hm2），其他林地次之（村域均值為0.018 7個(gè)/hm2），灌木林地最?。ù逵蚓禐?.005 1個(gè)/hm2）。破碎化指數(shù)反映了林地斑塊的分化程度，指數(shù)越大，林地破碎化程度越高。另外，有林地、其他林地與灌木林地破碎化指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.033 5個(gè)/hm2、0.013 1個(gè)/hm2、0.006 5個(gè)/hm2，表明3類林地破碎化程度的村際差異也不盡相同。

表1 英山村域面積、斑塊及林地破碎化指數(shù)特征Table 1 Area, plaque and forest fragmentation index of the village, Yingshan county

2.2 鄉(xiāng)村非農(nóng)景觀分布格局特征

利用GIS技術(shù)提取《英山縣第二次土地調(diào)查》數(shù)據(jù)庫(kù)中“城鎮(zhèn)村及工礦用地”和“交通運(yùn)輸用地”圖層，并統(tǒng)計(jì)相關(guān)的面積和斑塊數(shù)。圖2展現(xiàn)了全縣非農(nóng)景觀分布的總體格局，發(fā)現(xiàn)該類用地基本覆蓋了整個(gè)研究區(qū)，表明人類非農(nóng)景觀影響的廣泛性。其中，“城鎮(zhèn)村及工礦用地”中的村莊用地面積最大，分布最為廣泛，尤其在低海拔的河谷地帶最為稠密，在高海拔區(qū)域則相對(duì)稀疏。“交通運(yùn)輸用地”大致呈線狀布局，其中的農(nóng)村道路多為零星分布。

根據(jù)《英山縣第二次土地調(diào)查》資料，該縣非農(nóng)景觀面積總和為10 542.99 hm2，其中“城鎮(zhèn)村及工礦用地”為1 861.88 hm2，占82.34%，“交通運(yùn)輸用地”面積為8 681.11 hm2，占17.66%。表2反映了村域非農(nóng)景觀斑塊與面積比重指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)特征，可以發(fā)現(xiàn)，在所有研究單元中，“城鎮(zhèn)村及工礦用地”斑塊數(shù)為14 819個(gè)，村均46.90個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)差為21.84?！敖煌ㄟ\(yùn)輸用地”斑塊數(shù)為80個(gè)，村均0.25個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)差為0.59。兩類非農(nóng)景觀的面積比重均值分別為0.075 0、0.015 0，標(biāo)準(zhǔn)差為0.059 9、0.010 1，村際差異顯著。

圖2 英山非農(nóng)景觀分布格局Fig.2 Non-agricultural landscape pattern, Yingshan county

表2 英山村域非農(nóng)景觀指數(shù)特征Table 2 Non-agricultural landscape index of the village,Yingshan county

2.3 非農(nóng)景觀對(duì)林地破碎化的影響

將兩類非農(nóng)景觀的面積比重和斑塊數(shù)量分別合并，分別稱之為非農(nóng)景觀面積指數(shù)和斑塊指數(shù)。以村域單元為樣本，分別估計(jì)這兩個(gè)指數(shù)與林地破碎化指數(shù)之間的回歸關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)表3。其中，模型1～4的自變量均為非農(nóng)景觀面積指數(shù)，因變量分別為總林地（即3類林地總和）、有林地、灌木林地及其他林地的破碎化指數(shù)。模型1顯示，非農(nóng)景觀面積指數(shù)對(duì)總林地破碎化有顯著的正向影響，回歸系數(shù)為0.166 0，說(shuō)明隨著非農(nóng)面積比重的增大，總林地的破碎化程度將顯著提高。在其他條件不變的情況下，村域非農(nóng)景觀面積比重增加1%，總林地破碎化程度將會(huì)平均提高0.166 0%。模型2～4顯示，非農(nóng)景觀面積指數(shù)對(duì)不同類型林地破碎化的影響不盡相同，其中對(duì)有林地為顯著的正向影響，對(duì)灌木林地和其他林地則為不顯著的負(fù)向影響。并且，無(wú)論是正向還是負(fù)向影響，影響程度都較小（回歸系數(shù)均低于0.2）。在模型5～8中，自變量均為非農(nóng)景觀斑塊指數(shù)，因變量分別為總林地、有林地、灌木林地及其他林地的破碎化指數(shù)。可以發(fā)現(xiàn)，非農(nóng)景觀斑塊指數(shù)對(duì)總林地破碎化的回歸系數(shù)為很小的正值且不顯著（模型5），對(duì)有林地為顯著的正向影響（模型6），對(duì)灌木林地和其他林地則為不顯著的、微弱的負(fù)向影響（模型7～8）。

表3 英山非農(nóng)景觀對(duì)林地破碎化的影響?Table 3 Effect of non-agricultural landscape on forest fragmentation, Yingshan county

模型2和模型6的回歸結(jié)果表明，非農(nóng)景觀對(duì)面積占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的有林地的破碎化影響極其顯著。這一結(jié)論提示我們，大力壓縮村域非農(nóng)景觀面積和斑塊數(shù)量，是從總體上降低林地破碎化程度的有效措施。實(shí)地調(diào)研顯示，村域內(nèi)灌木林地及其他林地顯然也受到非農(nóng)景觀的強(qiáng)烈干擾，使兩類林地嚴(yán)重退化或消失，或者由于居民的定向選擇使其在局部范圍內(nèi)更加聚集，斑塊趨少，破碎化程度降低。這是非農(nóng)景觀指標(biāo)與灌木林地及其他林地破碎化之間呈現(xiàn)不顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系的原因。相對(duì)而言，非農(nóng)景觀面積指數(shù)對(duì)林地破碎化的影響程度普遍高于斑塊指數(shù)，說(shuō)明降低非農(nóng)景觀面積，尤其是村莊用地面積是遏制林地破碎化進(jìn)一步發(fā)展的較優(yōu)選擇。但兩個(gè)指數(shù)的影響程度均不高，有的還不顯著，說(shuō)明非農(nóng)景觀只是影響林地破碎化的眾多因素之一，其他如農(nóng)業(yè)景觀（農(nóng)田、園地等）及自然因素（地形、坡度、海拔等）的聯(lián)合影響，則是占據(jù)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素。但隨著鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人口增加及生活水平的提高，住房、交通及其他建設(shè)用地將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展，對(duì)林地逆向演化的驅(qū)動(dòng)作用無(wú)疑會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)，因此必須重視非農(nóng)景觀長(zhǎng)遠(yuǎn)的不利影響。

3 結(jié)論與討論

林地景觀建設(shè)關(guān)系到區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，盡量減少各種不利干擾以降低其破碎程度，對(duì)生物多樣性保護(hù)、森林經(jīng)營(yíng)及林地生態(tài)功能發(fā)揮具有重要意義[2]。本研究利用GIS技術(shù)提取典型縣域非農(nóng)用地與林業(yè)用地的面積及斑塊資料，在鄉(xiāng)村尺度上分析了非農(nóng)景觀對(duì)林地破碎化的影響。研究發(fā)現(xiàn)，不同林地的破碎化程度存在顯著差異，有林地最大，其他林地次之，灌木林地最?。淮逵蚍寝r(nóng)景觀廣泛鑲嵌于林地景觀中，其面積和斑塊數(shù)量存在較大差異；非農(nóng)景觀對(duì)有林地的破碎化存在顯著正相影響，對(duì)灌木林地和其他林地的破碎化影響為負(fù)且不顯著。

以上結(jié)論提示，減少鄉(xiāng)村非農(nóng)景觀面積并優(yōu)化其空間布局是降低林地破碎化程度的有效途徑。具體做法建議，制定科學(xué)的新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃，引導(dǎo)村民住房緊湊布局，減少村莊用地面積；各類道路盡量避免貫穿林地，減少對(duì)林地景觀的分割和破壞；引導(dǎo)各類工礦企業(yè)合理布局，加強(qiáng)礦區(qū)治理，維持林地景觀的完整性；進(jìn)一步深化集體林權(quán)制度改革，使林地成為農(nóng)戶收入的重要源泉，充分發(fā)揮制度建設(shè)對(duì)林地生態(tài)的保護(hù)作用。

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Effects of non-agricultural landscape on forest fragmentation

YANG Zhen, YANG Fang
(College of City and Environmental Science, Huazhong Normal University, Wuhan 430079, Hubei, China)

Lowering the degree of fragmentation about forest landscape is significant for biodiversity conservation, forest management and forest ecosystem functioning.The area and plaque of non-agricultural land and forest land in typical county were extracted by GIS, and effects of non-agricultural landscape on forest fragmentation were discussed.The results show that there was a remarkable discrepancy in the different forest fragmentation.The order as followings： woodland>other forest land>shrub land; Most of nonagricultural landscapes in the village are mounted in the forest landscape.There area and plaques were obvious different.Nonagricultural landscape had a positive on the woodland fragmentation, but had a negative and subtle effect on other forest land and shrub land fragmentation.According to the findings, deeply implementing the new rural construction and the reforming the collective forest right system can effectively reduce the area of non-agricultural landscape and optimize its spatial distribution, are the important measure to lower the fragmentation of rural forest land.

non-agricultural landscape; forest land; fragmentation; new rural construction; forest right reform

S788.1

A

1673-923X(2012)03-0094-04

2011-10-25

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（71103073）

楊 振(1978—)，男，山東成武人，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向：農(nóng)林生態(tài)經(jīng)濟(jì)與鄉(xiāng)村地理；E-mail：yangzhen0971@ 163.com

[本文編校：吳 毅]