珠江三角洲基塘變化特征及其空間類型

葉長盛

(東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西撫州 344000)

基塘亦即當(dāng)?shù)厝怂Q呼的“基水地”，是珠江三角洲地區(qū)特有的一種土地利用類型，是三角洲低洼易澇地區(qū)人們?yōu)榱伺艥彻喔?，因地制宜地改造自然，將低洼地挖地成塘、堆泥成基而形成的一種特殊的土地利用方式，是國際上公認的最典型的生態(tài)農(nóng)業(yè)用地類型之一(王興玲等，1997)，其成功經(jīng)驗深受國內(nèi)外專家的推崇(鐘功甫，1993，1987;張壬午等，1996;Hill，1996;Korn，1996;A Wong et al，1999;谷孝鴻等，2000)。隨著珠江三角洲人口與年俱增，農(nóng)業(yè)化、工業(yè)化和城市化過程廣泛而深入的推進，這種傳統(tǒng)的土地利用格局受到強烈沖擊，傳統(tǒng)基塘區(qū)范圍逐漸萎縮和退化，新型集約化基塘不斷涌現(xiàn)，而基塘本身種養(yǎng)分離的特點，導(dǎo)致基塘成為重要的污染源和區(qū)域環(huán)境污染的幫兇(聶呈榮等，2001)，已直接影響了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境，成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的隱患和難題。因此，開展基塘相關(guān)研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

在廣州地理所鐘功甫先生的推動下，基塘研究曾經(jīng)在1980年代掀起了一個高潮，但隨著珠江三角洲“桑基魚塘”逐漸消失，其學(xué)術(shù)研究也在急劇減少。在基塘發(fā)展歷史(賴作蓮，2003;吳建新，2011)、現(xiàn)狀與整治(聶呈榮等，2001)、空間格局與演變(張落成，1994;樊風(fēng)雷等，2007;高愛等，2007;劉凱等，2008;孫曉宇等，2010)、生態(tài)重構(gòu)與調(diào)控(黎華壽等，2005;韓西麗等，2008)、農(nóng)業(yè)文化(張宇紅，2006;郭盛暉等，2010)、生態(tài)環(huán)境(周勁風(fēng)等，2004;李梅等，2007;黎華壽等，2007)等方面取得一定的成果?；磷兓芯績H局限于順德、南海、佛山等傳統(tǒng)基塘區(qū)，對整個珠三角基塘變化研究尚未開展，如王興玲等對順德、南?；劣玫氐淖冞w進行了調(diào)查和分析(王興玲等，1997)，劉凱等監(jiān)測和分析了佛山市1988、1998和2006年基塘系統(tǒng)的空間格局演變(劉凱等，2008)，高愛等發(fā)現(xiàn)順德的基塘景觀在各種景觀類型中占絕對優(yōu)勢(高愛等，2007)。為此，本文利用珠江三角洲1990年、2000年和2006年3期遙感解譯數(shù)據(jù)，從中提取基塘信息，分析珠江三角洲基塘變化特征，劃分其空間類型，為基塘的進一步開發(fā)利用和管理、社會經(jīng)濟生態(tài)的持續(xù)健康發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

珠江三角洲位于廣東省中南部，行政區(qū)劃上包括廣州、深圳、珠海、佛山、江門、中山、東莞7市和惠州市的惠城區(qū)、惠陽區(qū)、惠東縣、博羅縣以及肇慶市的端州區(qū)、鼎湖區(qū)、高要市、四會市，范圍為21°17.6′～ 23°55.9′N、111°59.7′～ 115°25.3′E，總面積為4.1×104km2。珠江三角洲是由西江、北江、東江及其支流潭江、綏江、增江帶來的泥沙堆積而成的復(fù)合型三角洲，是我國南亞熱帶最大的沖積平原。珠江三角洲屬亞熱帶海洋季風(fēng)氣候，雨量充沛，熱量充足，雨熱同季，多年平均降雨量達1 800 mm，年日照為2 000 h，多年平均氣溫為21.4～22.4℃。2009年珠江三角洲常住人口為4 560×104人，占廣東省常住人口的47.32%，生產(chǎn)總值為31 826×108元，占廣東全省的80.61%，是中國經(jīng)濟最發(fā)達、人口最稠密的地區(qū)之一。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)源

本研究以1990年、2000年和2006年3個時期的Landsat TM影像解譯得到土地利用現(xiàn)狀圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1990年和2000年土地利用數(shù)據(jù)來源于廣東省信息中心，2006年數(shù)據(jù)來源于中山大學(xué)“985工程”GIS與遙感的地學(xué)應(yīng)用科技創(chuàng)新平臺項目。根據(jù)中科院遙感解譯土地分類系統(tǒng)，充分考慮珠江三角洲土地利用特點，將土地利用類型分為耕地、林地、草地、基塘、其他水域、建設(shè)用地和未利用地7大類，從中提取基塘信息(圖1)。

由于研究需要，把珠江三角洲劃分為28個行政單元，即廣州市區(qū)(老八區(qū)，即東山區(qū)、荔灣區(qū)、越秀區(qū)、海珠區(qū)、天河區(qū)、芳村區(qū)、白云區(qū)、黃埔區(qū))、番禺、花都、增城、從化、佛山市區(qū)(禪城區(qū))、順德、南海、三水、高明、深圳、東莞、中山、珠海市區(qū)(香洲區(qū)、金灣區(qū)、萬山區(qū))、斗門、肇慶市區(qū)(端州區(qū)、鼎湖區(qū))、四會、高要、江門市區(qū)(蓬江區(qū)、江海區(qū))、新會、臺山、鶴山、開平、恩平、惠州市區(qū)(惠城區(qū))、惠陽、惠東、博羅。

2.2 研究方法

(1)變異系數(shù)和錫爾系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)差指數(shù)(S)、變異系數(shù)(V)和錫爾系數(shù)(C)可以分別分析珠江三角洲各研究單元之間基塘的相對差異和絕對差異，計算式為:

式中，Yi為第i研究單元的基塘面積;N為研究單元個數(shù);Y0為珠三角各單元基塘平均值。S值越大，表示相對差距越大，V值越大，表明絕對差距越大，C值越大，表示研究單元之間差距越大。

(2)綜合擴展系數(shù)。為了更好表達珠江三角洲各研究單元基塘變化情況，引入綜合擴展系數(shù)來對28個研究單元的變化類型進行劃分。綜合擴展系數(shù)的計算式如下(張文忠等，2003):

式中，Ulc為綜合擴展系數(shù)，Uli分別為內(nèi)部結(jié)構(gòu)遞轉(zhuǎn)系數(shù)、空間結(jié)構(gòu)遞轉(zhuǎn)系數(shù)和擴展系數(shù)。其中:內(nèi)部結(jié)構(gòu)遞轉(zhuǎn)系數(shù):Ul1=Pt－P0，Ul1表示基塘在各單元的比例變化，Pt、P0分別為末期和基期基塘占各單元所有土地類型的比例;空間結(jié)構(gòu)遞轉(zhuǎn)系數(shù):Ul2=|Wt－W0|，Ul2表示基塘在研究區(qū)的比例變化，Wt、W0分別為末期和基期基塘占研究區(qū)內(nèi)該類型土地總量的比例;擴展速率:1|，Ul3表示基塘遞變速度，St和S0分別為各單元末期和基期基塘的面積，t為評測期。

3 結(jié)果與分析

3.1 基塘變化特征

(1)基塘數(shù)量持續(xù)增加，分布相對集中，相對差異趨于縮小。1990年珠江三角洲基塘面積為198 729.00 hm2，占土地總面積的 4.82%;2000 年基塘面積增至 270 122.93 hm2，占土地總面積的 6.55%;2006年基塘面積增加到318 227.71 hm2，占土地總面積的7.72%。1990～2006年，珠江三角洲基塘面積持續(xù)增加，共增加了119 498.71 hm2，增長了60.13%，占土地總面積比重增加了2.90%(表1)。

從基塘數(shù)量分布上看(圖1、表1)，1990年主要分布在順德、中山、南海、東莞、深圳等地，這5個研究單元基塘面積占基塘總面積的54.73%，順德最多，為 37 407.23 hm2，占全部基塘面積的18.82%。2000年基塘主要分布在順德、中山、南海、臺山、新會等地，這些5個地區(qū)基塘面積占全部基塘面積的51.51%，順德仍為最多，為42 554.15 hm2。2006年，順德、中山、新會、三水和斗門等5地的基塘面積占全部基塘面積的42.68%，其中順德基塘面積最大，為32 383.80 hm2。

圖1 珠江三角洲基塘分布圖Fig.1 Distribution of dike-pond in the Pearl River Delta

1990～2006年，珠江三角洲基塘面積極差由36 769.21 hm2減至 30 992.59 hm2;標(biāo)準(zhǔn)差由 1990年的 8 288.04 hm2擴大到 2006年的 9 213.93 hm2，基塘在各研究單元的分布差異非常明顯，但絕 對差異趨向縮小。

表1 珠江三角洲基塘數(shù)量分布Tab.1 Quantitative distribution of dike-pond in the Pearl River Delta

采用變異系數(shù)和錫爾系數(shù)等相對差異指標(biāo)對各研究單元基塘分布進行分析。研究期內(nèi)，變異系數(shù)和錫爾系數(shù)均呈現(xiàn)明顯縮小的趨勢，其中變異系數(shù)從1990年的1.167 7下降到2006年的0.810 7，錫爾系數(shù)則從0.516 4下降到0.369 1，說明珠江三角洲各研究單元之間基塘空間分布相對差異趨于縮小。

(2)傳統(tǒng)基塘區(qū)基塘減少，中部地區(qū)快速增加。利用 ArcGIS 9.3的空間疊置功能，將1990年和2006年的基塘分布圖進行疊加(圖2)，可以看出珠江三角洲基塘增加部分主要分布在斗門、三水、新會、番禺、臺山、花都、四會、高明等珠三角中部地區(qū);減少部分則主要分布在順德、佛山市區(qū)、中山西北部、南海南部等傳統(tǒng)基塘區(qū)，以及深圳、東莞等經(jīng)濟快速發(fā)展地區(qū)(圖2)。

(3)基塘減少以建設(shè)用地占用為主，增加主要來源于耕地。1990～2006年間，珠江三角洲未發(fā)生變化的基塘面積為110 371.53 hm2，占1990年基塘總面積的55.54%。發(fā)生轉(zhuǎn)移的基塘面積為88 357.47 hm2，主要轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地、耕地和林地，分別為45 999.82 hm2、23 406.54 hm2和 11 726.82 hm2，分別占1990年基塘面積的 23.15%、11.78%和5.90%;轉(zhuǎn)入類型以耕地為主，為157 837.65 hm2，占2006年基塘面積的49.60%，其次是林地和其他水域，分別為 24 181.65 hm2和 15 227.73 hm2，占2006年基塘面積的7.60%和4.79%。

表2 1990～2006年珠江三角洲基塘變化統(tǒng)計Tab.2 Statistics of the dike-pond changes in the Pearl River Delta during 1990－2006

3.2 基塘變化的空間類型

根據(jù)公式(4)，可計算出珠江三角洲28個研究單元基塘的綜合擴展系數(shù)(表4)，根據(jù)結(jié)果將研究單元劃分為4種類型，即強擴展型、弱擴展型、相對穩(wěn)定型和萎縮型(圖3)。劃分標(biāo)準(zhǔn)為:強擴展型，ulc＞40;弱擴展型，40＞ulc＞1;相對穩(wěn)定型，1＞ulc＞0;萎縮型，ulc＜0。

(1)強擴展型。包括斗門、三水、番禺、新會、四會、花都、高明、江門市區(qū)和臺山等9個研究單元，主要位于珠江三角洲西側(cè)。這9個單元基塘擴展的特征是綜合擴展系數(shù)大于40，基塘擴展速率均在5以上，內(nèi)部結(jié)構(gòu)遞轉(zhuǎn)系數(shù)都大于3，空間結(jié)構(gòu)遞轉(zhuǎn)系數(shù)除江門市區(qū)外均大于1.3，說明強擴展型的研究單元不論是從基塘擴展速率，還是從基塘擴展的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)的遞變程度來看，均處于珠江三角洲前列。該類型區(qū)基塘面積由1990年的42 814.24 hm2增加到 2006 年 148 433.43 hm2，增長了246.69%，占珠三角基塘總面積的比重由21.54%上升到 46.64%。

表3 珠江三角洲1990～2006年基塘轉(zhuǎn)化表Tab.3 Transformations of dike-pond in the Pearl River Delta during1990－2006

(2)弱擴展型。包括南海、從化、肇慶市區(qū)、中山、增城和珠海市區(qū)等6個單元。這一類型的綜合擴展系數(shù)都大于1，基塘擴展速率在1.1以上，內(nèi)部結(jié)構(gòu)遞轉(zhuǎn)系數(shù)都超過了1.1，空間結(jié)構(gòu)遞轉(zhuǎn)系數(shù)大于0.1。與強擴展型的單元相比，這6個地區(qū)基塘的擴展速度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)的遞變程度明顯偏低。該類型區(qū)基塘面積由1990年的58 575.27 hm2增加到 2006 年 72 176.60 hm2，增長了 23.22%，占珠三角基塘總面積的比重由29.47%減少到 22.68%。

(3)相對穩(wěn)定型。惠陽、高要、鶴山、廣州市區(qū)、開平、博羅、恩平、惠東和惠州市區(qū)等9個單元。這幾個地區(qū)綜合擴展系數(shù)處于0～1之間，基塘的遞變速度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)遞變系數(shù)均較低，基塘擴展相對較少。該類型區(qū)基塘面積由1990年的30 440.60 hm2增加到 2006 年 43 971.87 hm2，增長了 44.45%，占珠三角基塘總面積的比重由15.32%下降到 13.82%。

(4)萎縮型。東莞、佛山市區(qū)、順德和深圳等4個單元。這4個地區(qū)綜合擴展系數(shù)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)遞轉(zhuǎn)系數(shù)均小于0，說明這幾個地區(qū)基塘不但沒擴展，反而出現(xiàn)了萎縮。該類型區(qū)基塘面積由1990年的66 898.89 hm2減少到2006 年53 645.81 hm2，萎縮了19.81%，占珠三角基塘總面積的比重由33.66%下降到16.86%。

4 結(jié)論與討論

基塘是珠江三角洲地區(qū)特有的一種土地利用類型，也是國際上公認的最典型的生態(tài)農(nóng)業(yè)用地類型?；恋淖兓粌H關(guān)系到當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展，而且會改變當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，影響社會經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展。因此，本文利用1990年、2000年和2006年3期遙感解譯數(shù)據(jù)，提取基塘信息，分析珠江三角洲基塘的數(shù)量、分布及演變，劃分基塘變化的空間類型，為基塘的進一步開發(fā)利用和管理提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)論如下:

表4 珠江三角洲基塘變化類型劃分(1990～2006)Tab.3 Classifications of expanded land types for dike-pond in the Pearl River Delta(1990－2006)

(1)1990～2006年，珠江三角洲基塘面積持續(xù)增加，由1990年的198 729.00 hm2增至2006年的318 227.71 hm2，增加了 119 498.71 hm2，增長了60.13%，占土地總面積比重增加了2.90%。

圖3 珠江三角洲1990～2006年基塘變化的空間類型Fig.3 Expanded land types for dike-pond in the Pearl River Delta during 1990 －2006

(2)1990～2006年，珠江三角洲基塘空間分布相對集中，相對差異逐漸減少;以順德、佛山市區(qū)、南海南部、中山西北部為主的傳統(tǒng)基塘區(qū)，及深圳、東莞等經(jīng)濟快速發(fā)展地區(qū)基塘面積減少，三水、斗門、新會、番禺、臺山、花都、四會、高明等珠江三角中部地區(qū)基塘面積快速增加;基塘的減少以建設(shè)用地占用為主，增加則主要來源于耕地。

(3)在農(nóng)業(yè)比較利益驅(qū)使下，基塘不再只分布在三角洲低洼易澇地區(qū)，不斷朝珠三角中部地區(qū)進行擴展，大量耕地改挖成為基塘，而東莞、佛山市區(qū)、順德和深圳等地的經(jīng)濟快速發(fā)展占用大量基塘，基塘范圍不斷萎縮。根據(jù)基塘的綜合擴展系數(shù)可將珠江三角洲28個研究單元分成強擴展型(斗門、三水、番禺、新會、四會、花都、高明、江門市區(qū)和臺山)、弱擴展型(南海、從化、肇慶市區(qū)、中山、增城和珠海市區(qū))、相對穩(wěn)定型(惠陽、高要、鶴山、廣州市區(qū)、開平、博羅、恩平、惠東和惠州市區(qū))和萎縮型(東莞、佛山市區(qū)、順德和深圳)4種類型。

傳統(tǒng)的基塘農(nóng)業(yè)(桑基、蔗基等)已逐漸退出珠江三角洲，重漁業(yè)養(yǎng)殖、輕基面種植，基面逐漸縮小，魚塘面積增加。精細化漁業(yè)養(yǎng)殖在珠三角得到推廣，可以獲得更高的經(jīng)濟效益和勞動生產(chǎn)率，導(dǎo)致新型集約化基塘不斷涌現(xiàn)。快速的城市化、工業(yè)化和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)占用了大量基塘，也促使基塘從單一的生產(chǎn)功能向承擔(dān)更多的社會功能轉(zhuǎn)變，更好地發(fā)揮基塘的生態(tài)功能是現(xiàn)代化基塘的發(fā)展方向。及時獲取、更新珠江三角洲基塘變化信息，分析了解基塘變化的趨勢、方向及動力機制，促進基塘的經(jīng)濟社會生態(tài)效益的有機統(tǒng)一。

樊風(fēng)雷，邱茂慧，王云鵬.2007.珠江三角洲經(jīng)濟核心區(qū)土地利用遙感監(jiān)測及其轉(zhuǎn)化機理［J］.東華理工學(xué)院學(xué)報，30(3):252－256.

高愛，夏麗華，陳健飛，等.2007.佛山市順德區(qū)土地景觀格局變化研究［J］.熱帶地理，27(4):327－330.

谷孝鴻，胡文英，李寬意.2000.基塘系統(tǒng)改良低洼鹽堿地環(huán)境效應(yīng)研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，20(5):569－571.

郭盛暉，司徒尚紀(jì).2010.農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)視覺下珠三角?；~塘的價值及保護利用［J］.熱帶地理，30(4):452－458.

韓西麗，俞孔堅，李迪華，等.2008.基塘－城市景觀安全格局構(gòu)建研究——以佛山市順德區(qū)馬崗片區(qū)為例［J］.地域研究與開發(fā)，27(5):107－110.

賴作蓮.2003.論明清珠江三角洲桑基魚塘的發(fā)展［J］.農(nóng)業(yè)考古，(1):99－104.

黎華壽，凌偉峰，楊杰峰，等.2007.不同肥料對珠江三角洲典型基塘底泥－通心菜系統(tǒng)中HCHs殘留降解的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，26(6):2251－2256.

黎華壽，駱世明，聶呈榮.2005.廣東順德現(xiàn)代集約型基塘系統(tǒng)的構(gòu)建與調(diào)控［J］.生態(tài)學(xué)雜志，24(1):108－112.

李梅，聶呈榮，龍興.2007.基塘系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標(biāo)體系的構(gòu)建［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，26(1):386－390.

劉凱，王樹功，解靚，等.2008.佛山市基塘系統(tǒng)空間格局演變分析［J］.熱帶地理，28(6):513－517.

聶呈榮，黎華壽.2001.基塘系統(tǒng):現(xiàn)狀、問題與前景［J］.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，19(1):49－53.

孫曉宇，蘇奮振，周成虎，等.2010.基于RS與GIS的珠江口養(yǎng)殖用地時空變化分析［J］.資源科學(xué)，32(1):71－77.

王興玲，亢慶.1997.遙感技術(shù)在珠江三角洲基塘用地變遷調(diào)查中的應(yīng)用－－以順德、南?；羺^(qū)為例［J］.國土資源遙感，32(3):8－14.

吳建新.2011.明清民國順德的基塘農(nóng)業(yè)與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型［J］.古今農(nóng)業(yè)，(1):96－104.

張落成.1994.珠江三角洲農(nóng)業(yè)土地利用的特點及其變化趨勢－－以順德市為例［J］.熱帶地理，14(3):204－208.

張壬午，張彤，計文瑛.1996.中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中的生態(tài)觀及其在技術(shù)上的應(yīng)用［J］.生態(tài)學(xué)報，16(1):101－106.

張文忠，王傳勝，薛東前.2003.珠江三角洲城鎮(zhèn)用地擴展的城市化背景研究［J］.自然資源學(xué)報，18(5):575－582.

張宇紅.2006.基塘農(nóng)業(yè)文化內(nèi)涵及其現(xiàn)實意義［A］.張寶文.循環(huán)農(nóng)業(yè)與新農(nóng)村建設(shè)－－－2006年中國農(nóng)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集［C］.北京:中國農(nóng)學(xué)通報期刊社，446－449.

鐘功甫，王增騏，吳厚水，等.1993.基塘系統(tǒng)的水陸相互作用［M］.北京:科學(xué)出版社.

鐘功甫.1987.珠江三角洲基塘系統(tǒng)研究［M］.北京:科學(xué)出版社.

周勁風(fēng)，溫琰茂.2004.珠江三角洲基塘水產(chǎn)養(yǎng)殖對水環(huán)境的影響［J］.中山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，43(5):103－106.

Wong A，Chor Yee.1999.New developments in integrated dike－pond agriculture－aquaculture in the Zhujiang Delta，China:Ecological Implications［J］.AMBIO，28(6):531－535.

Hill BH.1996.Environmental impact on the development of agricultural technology in China:the case of the dike－pond system of integrated agriculture－aquaculture in the Zhujiang Delta of China［J］.Agric.Ecosyst.Environ.，60(3):183－195.

Korn M.1996.The dike－pond concept:sustainable agriculture and nutrient recycling in China［J］.AMBIO，25(1):6－13.