干旱區(qū)內(nèi)陸河流域農(nóng)村居民點時空格局演變及影響因素*

馬小娥,白永平，紀(jì)學(xué)朋，喬富偉，張 寧

(西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

0 引言

農(nóng)村居民點是農(nóng)村人口居住和生產(chǎn)生活的場所，是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會主要景觀之一[1]。農(nóng)村居民點的研究一直是鄉(xiāng)村地理學(xué)及人地關(guān)系地域體系研究的重要內(nèi)容和重要領(lǐng)域之一[2-3]。中國目前有上百個村、鎮(zhèn)及近一半的農(nóng)村人口，據(jù)預(yù)測，到21世紀(jì)30年代仍有超過6億人口生活居住于農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)村居民點將存在于未來很長一段時間里并且發(fā)揮著舉足輕重的作用[4-5]，然而農(nóng)村居民點研究因受城市中心偏向思想的影響長期滯后于城市聚落研究[6]。近年來，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會的全面發(fā)展，農(nóng)村居民點存在的問題日漸凸顯，其中布局零散、不成規(guī)模、形狀混亂、侵占耕地、“空廢化”以及居民點建設(shè)過程中出現(xiàn)的環(huán)境破壞和環(huán)境污染等成為農(nóng)村居民點面臨的主要問題[7-10]。為協(xié)調(diào)城鄉(xiāng)發(fā)展，全國正在全面開展實施的新型城鎮(zhèn)化建和新農(nóng)村建設(shè)等戰(zhàn)略措施，使得部分農(nóng)村居民點出現(xiàn)了新一輪問題，如撤并、重組甚至消失[11]。

國外對農(nóng)村居民點的研究起步相對較早，研究也較為系統(tǒng)。研究內(nèi)容從農(nóng)村居民點區(qū)位分布、類型與職能、模式的演變、鄉(xiāng)村社區(qū)類型與居住區(qū)域的關(guān)系等擴展到鄉(xiāng)村聚落經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)、城郊變遷中的農(nóng)村居民點以及基于GIS方法對其空間結(jié)構(gòu)與土地利用可視化等方面的研究，對鄉(xiāng)村重構(gòu)的關(guān)注不斷增加，研究范式也逐漸向人文社會方面轉(zhuǎn)變[12-15]。隨著中國城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè)的快速推進(jìn)，國內(nèi)學(xué)者對農(nóng)村居民點的研究也逐漸增多，研究地域涵蓋了平原、盆地、山區(qū)、丘陵等多種地形[16-18]； 研究主要集中在農(nóng)村居民點區(qū)位規(guī)模、農(nóng)村居民點時空變化、類型與分類[19]、整理潛力測算[20]、影響因素與驅(qū)動機制[21]、空心化與綜合整理以及資源環(huán)境效應(yīng)[22-25]等。對于農(nóng)村居民點理論研究和跨學(xué)科多元化交叉研究、農(nóng)村居民點演變趨勢預(yù)測和城鎮(zhèn)化背景下農(nóng)村居民點轉(zhuǎn)型與重構(gòu)等的關(guān)注不斷增加[26]，并開始重視農(nóng)村居民點人文和社會方面的研究[27]； 研究方法上加強了對GIS、RS的利用[28-29]。但從整體研究現(xiàn)狀來看，國內(nèi)學(xué)者對干旱區(qū)內(nèi)陸河流域農(nóng)村居民點景觀格局長時間動態(tài)監(jiān)測和定量化描述的研究比較缺乏。干旱區(qū)內(nèi)陸河流域農(nóng)村居民點空間分布、景觀格局演變，一方面深受該區(qū)域自然環(huán)境的影響，另一方面也受政府政策、人口規(guī)模、區(qū)位條件、經(jīng)濟(jì)增長的影響。因此，在借鑒已有研究成果的基礎(chǔ)上，該文以石羊河流域為研究區(qū)域，在時間選擇上，基于遙感影像數(shù)據(jù)的可獲取性和影像質(zhì)量(如成像時間、天氣、色彩對比度)，同時為分析居民點的時空演變，最長時間僅能獲取到1987年。2000年國務(wù)院開始部署西部大開發(fā)的工作， 2001年是“十五”計劃經(jīng)濟(jì)時期，對西部大開發(fā)戰(zhàn)略進(jìn)行了具體部署。2016年是最新年份。3個時期時間間隔相等，同西部戰(zhàn)略、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計劃契合，所以該文最終選擇了1987年、2001年、2016年3個時期作為研究時期，并綜合應(yīng)用RS和GIS技術(shù)，動態(tài)監(jiān)測這一時期內(nèi)石羊河流域農(nóng)村居民點空間分布特征與時空演變趨勢，并結(jié)合現(xiàn)有人口、經(jīng)濟(jì)資料綜合分析居民點空間分布和時空演變的影響因素，以期為農(nóng)村居民點整理提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)域、數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

石羊河流域位于甘肅省河西走廊東部，祁連山北麓，地理位置介于101°22′E～104°16′E、36°29′N～39°27′N之間。該區(qū)身居大陸內(nèi)部，屬于溫帶大陸性干旱氣候，降水少，蒸發(fā)強烈，水資源匱乏。地勢南高北低，自西南向東北傾斜可分為南部祁連山地、中部走廊平原區(qū)、北部低山丘陵區(qū)及荒漠區(qū)四大地貌單元。流域總面積約4.05萬km2，行政區(qū)劃包括金昌市永昌縣及金川區(qū)全部，武威市涼州區(qū)、民勤縣、古浪縣全部及天祝藏族自治縣部分地區(qū)，張掖市肅南裕固族自治縣部分地區(qū)，共3市7縣(區(qū))，現(xiàn)轄96個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。2016年農(nóng)村居民點總個數(shù)5 679個，居民點用地總面積達(dá)572km2，流域內(nèi)總?cè)丝?93萬，其中農(nóng)牧業(yè)人口176萬，城鎮(zhèn)人口117萬，人口密度為75人/km2，國民生產(chǎn)總值633.22億元(圖1)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

該文研究數(shù)據(jù)來源于：(1)1987年、2001年、2016年石羊河流域Landsat TM、OLI影像(帶號131， 132； 行號033， 034；每期4景，共12景影像)，在ENVI 5.1環(huán)境中對影像進(jìn)行幾何校正、坐標(biāo)配準(zhǔn)、影像融合，采用目視解譯的方法提取石羊河流域農(nóng)村居民點斑塊、河流、道路等要素信息。(2)石羊河流域30m分辨率的DEM數(shù)據(jù)和坡度數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云鏡像網(wǎng)站(http：//www.gscloud.cn)。(3)社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來自于2002年的《武威市統(tǒng)計年鑒》《張掖市統(tǒng)計年鑒》《金川市統(tǒng)計年鑒》和《中國縣域統(tǒng)計年鑒》。

1.3 研究方法

1.3.1 景觀格局指數(shù)

居民點景觀是由不同規(guī)模、形狀的自然及人文斑塊組成的鑲嵌體。景觀格局指數(shù)來自于景觀生態(tài)學(xué)，是高度濃縮農(nóng)村居民點景觀格局信息，反映農(nóng)村居民點斑塊結(jié)構(gòu)組成和空間配置某些方面的特征的簡單量化指標(biāo)，并廣泛應(yīng)用于土地利用分類、居民點研究等方面[30]。借鑒已有研究，選取斑塊總面積(TA)、斑塊密度(PN)、邊緣指數(shù)(ED)、斑塊形狀指數(shù)(MSI)和平均斑塊分維數(shù)(MPFD)等指標(biāo)來研究農(nóng)村居民點的規(guī)模和形態(tài)結(jié)構(gòu)變化。使用Fragstats 4.0軟件對各指標(biāo)進(jìn)行計算。

1.3.2 平均最近鄰指數(shù)

用于測度農(nóng)村居民點整體空間分布模式。

(1)

1.3.3 核密度估計

用于測度農(nóng)村居民點空間分布密度。該文借助ArcGIS 9.3軟件，以6km為搜索半徑，制作農(nóng)村居民點密度分布圖。

(2)

式(2)中，f(x，y)為位于(x，y)位置的密度估計；n為觀測數(shù)量；h為帶寬；k為核函數(shù)；di為位置距離第i個觀察位置的距離。核密度值越高，表明居民點分布密度越大。

1.3.4 全局聚類檢驗(Getis-ord General G)

用于檢測居民點規(guī)模的全局性空間分布模式，即高值集聚或低值集聚，同時引用基于GIS平臺的Getis-Ord G*來檢驗居民點規(guī)模在局部地區(qū)是否存在統(tǒng)計上顯著的高值和低值。具體計算方法見相關(guān)文獻(xiàn)[31]。

2 農(nóng)村居民點時空格局演變特征

2.1 時空分布趨勢

綜合表1和圖2， 1987～2016年研究區(qū)農(nóng)村居民點空間分布和動態(tài)演變主要呈現(xiàn)：(1)農(nóng)村居民點主要呈現(xiàn)出低海拔、小坡度、近水系集聚分布的總體空間特征，其中河流和城市周邊是農(nóng)村居民點空間集聚和擴展較明顯的區(qū)域。(2)農(nóng)村居民點斑塊數(shù)量和斑塊規(guī)模均有增長的趨勢，分別增加了867個和82.38km2。MPS增加了5 197m2，LPI增加了0.4%，表明居民點發(fā)展有集中的趨勢。(3)不同時期農(nóng)村居民點增長模式不同。1987～2001年農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)增加了455個，增長率為9.46%，斑塊面積增長了24km2，增長率為4.90%； 對比2001～2016年，農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)增長了412個，增長率為7.82%，斑塊面積增長了58km2，增長率為10.2%； 由此推斷， 1987～2001年引起整個石羊河流域農(nóng)村居民點規(guī)模擴展的原因，新建農(nóng)村居民點數(shù)量的增加相較于斑塊邊界擴展而顯著； 2001～2016年農(nóng)村居民點斑塊數(shù)量增長減緩，斑塊自身規(guī)模擴展成為主導(dǎo)研究區(qū)農(nóng)村居民點規(guī)模擴展的因素。(4)城市周邊的部分農(nóng)村居民點因城市空間擴展而逐漸被侵蝕，圖2分別為涼州市區(qū)，古浪縣城和雙城鎮(zhèn)不同等級城市的擴展占據(jù)的周邊部分農(nóng)村居民點。

表1 農(nóng)村居民點規(guī)模變化

年份NP(個)TA(km2)MPS(萬m2)LPI(%)19874812489 839 7045040 880820015267513 849 9026061 246220165679572 2210 2242221 2927

2.2 空間演變特征

表2 農(nóng)村居民點景觀格局指數(shù)統(tǒng)計

地區(qū)測度指標(biāo)1987年2001年2016年地區(qū)測度指標(biāo)1987年2001年2016年涼州區(qū)NP(個)191621392313金川區(qū)NP(個)146189201TA(km2)179 98192 01211 6TA(km2)39 6742 1453 44MPS(萬m2)9 3935288 9766259 407480MPS(萬m2)27 17123322 29639625 591184PSSD(萬m2)13 69216719 15614222 471332PSSD(萬m2)13 27518219 00230622 469315PD(1/km2)10 6511 1410 63PD(1/km2)3 684 493 91民勤縣NP(個)766805860永昌縣NP(個)724795862TA(km2)76 9478 9884 04TA(km2)72 717485 55MPS(萬m2)10 0443869 811189 539065MPS(萬m2)10 0433159 3081769 692343PSSD(萬m2)13 53628618 91019822 466976PSSD(萬m2)13 20151318 95362822 467283PD(1/km2)9 9610 1910 48PD(1/km2)9 9610 7410 31古浪縣NP(個)101610801164肅南縣NP(個)646772TA(km2)98 91101 93115 33TA(km2)3 393 894 29MPS(萬m2)9 7352369 4379639 907806MPS(萬m2)5 2968755 8059705 853961PSSD(萬m2)13 68251318 95638622 468384PSSD(萬m2)12 52093918 86453822 463112PD(1/km2)10 2710 610 09PD(1/km2)18 8817 2216 8天祝縣NP(個)180192207TA(km2)16 2316 8918 61MPS(萬m2)9 0166678 7968758 991681PSSD(萬m2)12 61790118 90440122 465619PD(1/km2)11 0911 3711 12

2.2.1 規(guī)模擴展特征

根據(jù)從1987年、2001年和2016年3期遙感影像中目視解譯提取的石羊河流域農(nóng)村居民點斑塊信息，分別計算涼州區(qū)、民勤縣、古浪縣、天?？h、金川區(qū)、永昌縣和肅南縣農(nóng)村居民點的斑塊數(shù)量、斑塊面積、平均斑塊面積、斑塊面積標(biāo)準(zhǔn)差和斑塊密度(表2)，由表2 可以看出，石羊河流域農(nóng)村居民點斑塊規(guī)模演變呈現(xiàn)特征：(1)石羊河流域農(nóng)村居民點規(guī)模整體呈擴張趨勢。1987～2016年石羊河流域農(nóng)村居民點斑塊數(shù)量增加了867個，斑塊面積增長了82.38km2，其中涼州區(qū)增長最為顯著，其居民點斑塊數(shù)量397個和斑塊面積分別增長了37.63km2。(2)不同時期農(nóng)村居民點增長模式不同， 1987～2001年農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)增加了455個，增長率為9.46%，斑塊面積增長了24km2，增長率為4.90%，PSSD增長率為2.98%，MPS增長率2.01%； 對比2001～2016年，農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)增長了412個，增長率為7.82%，斑塊面積增長了58km2，增長率為10.2%，PSSD增長率為1.56%，MPS增長率3.15%，由此推斷， 1987～2001年引起整個石羊河流域農(nóng)村居民點規(guī)模擴展的原因，新建農(nóng)村居民點數(shù)量的增加相較于斑塊邊界擴展而顯著； 2001～2016年農(nóng)村居民點斑塊數(shù)量增長減緩，斑塊自身規(guī)模擴展成為主導(dǎo)研究區(qū)農(nóng)村居民點規(guī)模擴展的因素。(3)居民點斑塊規(guī)模擴展方式呈現(xiàn)出明顯的空間差異特征。1987～2016年，研究區(qū)域不同地區(qū)的PSSD、PD和MPS呈現(xiàn)出不同的變化趨勢，其中涼州區(qū)和金川區(qū)PD表現(xiàn)出明顯的先增大后減小的趨勢，PSSD逐漸增大，MPS先減小后增大，而民勤縣PD逐漸增大，MPS先減小后增大，PSSD逐漸增大，這表明居民研究區(qū)農(nóng)村居民點規(guī)模擴展方式存在空間差異。

由此可見，石羊河流域農(nóng)村居民點斑塊規(guī)模擴展特征差異顯著，大體可分為兩種，第一種是在原有基礎(chǔ)上向四周蔓延的形式擴展，第二種是新增斑塊與原有斑塊無空間鄰接。在整個石羊河流域居民點斑塊擴展過程中兩種方式并存，但在不同的階段主導(dǎo)擴展特征不同， 2001年之前以第二種擴展特征為主， 2001之后擴展特征主要表現(xiàn)為在原有基礎(chǔ)上向四周蔓延的形式擴展。

2.2.2 空間分布特征

表3 石羊河流域農(nóng)村居民點ANN分析

年份ANNZp19870 476114-66 4805230 00000020010 477461-70 4595870 00000020160 477313-73 3779670 000000

根據(jù)ANN指數(shù)(表3)，其值3年均小于1，表明1987年、2001年和2016年石羊河流域農(nóng)村居民點呈現(xiàn)空間聚集分布特征。

由農(nóng)村居民點空間集聚分布圖可看出(圖3)：(1)1987～2016年農(nóng)村居民點總體空間分布格局變化不大，仍保持沿河流和城市周邊集聚分布的空間特征。(2)1987～2016年核密度高值區(qū)個數(shù)增加，出現(xiàn)了以永昌縣河西堡鎮(zhèn)為中心的新高核區(qū)； 核的規(guī)模逐漸擴大，以涼州區(qū)為中心，其南北兩側(cè)核密度高值區(qū)規(guī)模擴展最為顯著，并沿涼州市區(qū)逐漸連接到一起，這主要受城鎮(zhèn)化的影響以及城市的輻射吸引作用，使農(nóng)村居民點不斷向城市周邊集聚。涼州區(qū)北部以雙城鎮(zhèn)為中心的高值區(qū)也有明顯擴大，主要因受國家政策影響，雙城鎮(zhèn)1995年被國家建設(shè)部批準(zhǔn)為全國500家小城鎮(zhèn)建設(shè)試點鎮(zhèn)， 2002年被省鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)局確定為省級鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)示范區(qū)。(3)部分地區(qū)核密度值由高變低，或由低變高。其中由高變低區(qū)分布于涼州市區(qū)、金川市區(qū)、永昌縣城、民勤縣城和古浪縣城周邊的地區(qū)，主要因城鎮(zhèn)擴展使周圍部分農(nóng)村居民點轉(zhuǎn)化為城市建設(shè)用地； 分布于民勤縣境內(nèi)湖區(qū)周圍以及古浪縣和天?？h境內(nèi)高海拔區(qū)，主要有紅沙梁、東湖鎮(zhèn)、西渠鎮(zhèn)，古浪縣境內(nèi)新堡、干城、橫梁，天祝縣境內(nèi)的祁連、旦馬、哈溪、大紅溝、毛藏等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這些地區(qū)核密度值由高變低主要原因為生態(tài)移民，由于生態(tài)移民出現(xiàn)農(nóng)村居民點大量減少的情況，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)甚至整村消失。由低變高的區(qū)域一部分分布于民勤縣境內(nèi)的夾河鄉(xiāng)以及古浪境內(nèi)景電二期工程建設(shè)中開發(fā)的北部荒漠區(qū)，如民勤縣的夾河鄉(xiāng)、昌寧、蔡旗以及古浪縣的黃花灘、馬路灘等，這些地區(qū)主要為生態(tài)移民安置點。另一部主要分布地區(qū)有涼州區(qū)武南鎮(zhèn)、黃羊鎮(zhèn)以及古浪縣的土門鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這些地區(qū)核密度值有低變高的主要原因為現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)村居民點擴展迅速。(4)核密度值未發(fā)生明顯變化的區(qū)域，主要為金川區(qū)。1987～2016年金川區(qū)核密度值未發(fā)生明顯變化，其主要原因為，一方面金川地勢相對平坦，河網(wǎng)密度不大，早起形成了規(guī)模較大的居民點斑塊，隨著近來城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，居民點斑塊在原有基礎(chǔ)上不斷擴展，新增斑塊相對較少。另一方面，金川區(qū)人口城鎮(zhèn)化率較高，農(nóng)村居民點增長相對緩慢。

2.2.3 斑塊形態(tài)特征

表4 1987～2016年石羊河流域農(nóng)村居民點形態(tài)特征變化

年份MPS(萬m2)PSSD(萬m2)MSIMPFDED(m/m2)19879 704504113 275181512 73411 03029433620019 902606018 963942752 7184811 029466291201610 224222022 467689002 7215351 029406262

農(nóng)村居民點斑塊形態(tài)特征包括斑塊自身形態(tài)與居民點類型整體形態(tài)，以MSI、MPFD和ED表征農(nóng)村居民點斑塊自身形態(tài)，以PSSD和MPS測度居民點類型整體形態(tài)。由表4可以看出， 1987～2016年間，MSI、MPFD和ED均有明顯下降趨勢，表明農(nóng)村居民點斑塊的復(fù)雜性在減弱，破碎度降低，斑塊形態(tài)趨于規(guī)則； PSSD增加了9.192 507萬m2，表明農(nóng)村居民點有兩極擴展的趨勢，其LPI增加，表明引起農(nóng)村居民點兩極擴展的主要原因為大斑塊面積的不斷增加； 同時MPS和LPI增加，表明石羊河流域農(nóng)村居民點有聚集發(fā)展的趨勢。

2.2.4 規(guī)模分異特征

利用Getis-ord General G分析農(nóng)村居民點規(guī)模全局集聚特征。1987年、2001年和2016年的Z得分分別為-6.615 956(p=0.000 000)、-3.322 854(p=0.000 891)和-8.095 178(p=0.000 000)，表明1987年、2001年、2016年石羊河流域農(nóng)村居民點在全局上呈低值集聚的特征。利用Getis-Ord G*分析研究區(qū)農(nóng)村居民點局部的規(guī)模分異特征，以面積為屬性制作1987年、2001年和2016年石羊河流域農(nóng)村居民點的規(guī)模分布“熱點圖”(圖4)。分析得出：(1)1987～2016年間，石羊河流域農(nóng)村居民點斑塊規(guī)模分異明顯，但基本格局未發(fā)生明顯變化。(2)熱點區(qū)主要分布于金川區(qū)和古浪縣北部地區(qū)，主要是金川區(qū)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，人口城鎮(zhèn)化率較高，古浪縣北部為景電二期工程建設(shè)中開發(fā)的移民安置區(qū)域，受國家政策和規(guī)劃的影響。冷點區(qū)主要位于涼州區(qū)境內(nèi)， 1987～2016年因受地形因素的限制，熱點區(qū)面積未發(fā)生明顯擴張，而冷點區(qū)因其居民點斑塊自身規(guī)模的不斷擴展，面積則明顯減少，尤其是2001年之后，冷點區(qū)面積收縮最為顯著。(3)對比1987年、2001年和2016年的石羊河流域農(nóng)村居民點核密度圖和熱點探測圖，發(fā)現(xiàn)其存在明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即石羊河流域農(nóng)村居民點存在著低密度大規(guī)模分布和高密度小規(guī)模分布的空間關(guān)系特征，其中金川區(qū)為低密度大規(guī)模分布，涼州區(qū)為高密度小規(guī)模分布的負(fù)相關(guān)關(guān)系最顯著的區(qū)域。

圖1 研究區(qū)域

圖2 1987～2016年農(nóng)村居民點空間分布及動態(tài)演化

3 農(nóng)村居民點景觀演變成因分析

3.1 自然因素

自然因素是農(nóng)村居民點分布和發(fā)展演變的基礎(chǔ)，其中地形為居民點的形成與發(fā)展提供了空間，同時又限制著農(nóng)村居民點的擴展，河流是干旱區(qū)居民的主要水源地，因此，以河流、高程和坡度3個因子來探討自然因素對農(nóng)村居民點分布演變的影響。

以1 000m為間隔做河流緩沖區(qū)分析(表5)。發(fā)現(xiàn)隨著河流緩沖區(qū)距離的增加， 1987年、2001年和2016年農(nóng)村居民點斑塊總面積和斑塊個數(shù)均呈顯著減小趨勢； 3個年份中農(nóng)村居民點隨河流緩沖區(qū)距離變化的分布特征一致，但在不同緩沖區(qū)內(nèi)的分布表現(xiàn)出明顯的差異性，農(nóng)村居民點集中分布于河流緩沖區(qū)距離小于2 000m的范圍內(nèi)，其中在1 000m以內(nèi)，斑塊面積和斑塊個數(shù)分別占到斑塊總面積和斑塊總個數(shù)的42%和37%以上； 1987～2016年農(nóng)村居民點在河流各級緩沖區(qū)內(nèi)的變化呈現(xiàn)出明顯差異，其變化率分別為0.26， 0.17和0.10。這些特征表明石羊河流域農(nóng)村居民點的分布變化呈現(xiàn)出明顯的河流指向性，河流對農(nóng)村居民點分布變化具有顯著的影響，主要原因為石羊河流域地處西北干旱內(nèi)陸區(qū)，其特殊的地理位置和氣候環(huán)境使河流成為干旱區(qū)居民的主要水源地。一方面，灌溉農(nóng)業(yè)作為石羊河流域主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式之一，需要大量的灌溉水源； 另一方面，耕地多集中分布與河谷階地及地勢較平坦的地區(qū)，受水源條件限制，耕作半徑相對較小，農(nóng)民為方便生產(chǎn)生活用水，居民點多集中分布于接近耕地的河流兩側(cè)。

圖3 1987～2016年農(nóng)村居民點空間集聚趨勢

圖4 1987～2016年石羊河流域農(nóng)村居民點規(guī)模熱點分布

表5 1987～2016年距離河流不同范圍內(nèi)農(nóng)村居民點分布特征

距河流距離(m)斑塊斑數(shù)(個)斑塊面積(m2)1987200120161987200120160～1000206322362401181 97200 34219 381000～2000107311771292111 17118 50130 452000～300057562766676 7054 7884 12≥3000110112271320120140 22138 27

根據(jù)石羊河流域高程圖，將石羊河流域高程分為4級，并計算不同級別高程上農(nóng)村居民點的發(fā)展變化情況(表6)。發(fā)現(xiàn)1987～2016年石羊河流域農(nóng)村居民點隨高程增加，斑塊總面積和斑塊個數(shù)均減少，其中在高程小于1 750m的高度范圍內(nèi)， 1987年、2001年、2016年3個年份中農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)分別占總斑塊個數(shù)的65.11%、65.05%和65.45，斑塊面積占總斑塊面積的63.95%、63.37%和63.20%。1987～2016年農(nóng)村居民點的變化在各級高程內(nèi)具有明顯的差異， 1987～2001年，在高程小于1 750m的范圍內(nèi)，農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)和斑塊面積變化分別占總斑塊個數(shù)和總斑塊面積變化的64.40%和61.47%。2001～2016分別占63.96%和57.56%，兩個階段研究區(qū)農(nóng)村居民點的分布變化均集中發(fā)生在高程小于1 750m的高度范圍內(nèi)，說明高程對研究區(qū)農(nóng)村居民點的分布變化具有重要的影響。

將石羊河流域坡度分為5級，分析不同區(qū)間內(nèi)農(nóng)村居民點的分布變化情況(表7)。結(jié)果表明， 3個年份農(nóng)村居民點隨坡度變化的分布特征與隨高程變化的分布特征相似，隨坡度增加，農(nóng)村居民點總斑塊個數(shù)和總斑塊面積均減??； 農(nóng)村居民點集中分布于坡度小于3°的區(qū)域內(nèi)。1987～2016年農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)和斑塊面積變化也主要發(fā)生在坡度小于3°的地區(qū)，其中1987～2001農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)和斑塊面積的變化分別占總斑塊個數(shù)和總斑塊面積變化的97.36%和99.88%， 2001～2016分別占97.33%和99.93%。這表明研究區(qū)農(nóng)村居民點的分布變化與坡度具有較高的相關(guān)性。

根據(jù)這些特征，石羊河流域農(nóng)村居民點隨高程和坡度增加，斑塊總面積和斑塊個數(shù)均減少，位于海拔1 250～2 250m，坡度0°～3°范圍，為河谷階地及中部走廊平原分割的南北盆地，即北盆地大靖盆地、武威盆地和永昌盆地以及南盆地民勤盆地和金川—昌寧盆地的主要分布區(qū)域，由于其形相對平坦，耕地資源豐富，土壤相對肥沃，接近水源，交通條件較好，這一區(qū)域布局了大約40的農(nóng)村居民點，這主要為一方面石羊河流域復(fù)雜的地形特征影響控制著居民點的空間分布，同時又限制著農(nóng)村居民點的擴展。另一方面，影響著農(nóng)村居民點氣候及耕地適宜性、用水及交通便利性，進(jìn)而影響農(nóng)村居民點的空間分布變化。

表6 1987～2016年不同高程范圍內(nèi)農(nóng)村居民點分布特征

高程(m)斑塊個數(shù)(個)斑塊面積(m2)1987200120161987200120161254～1750313334263717313 26328 02361 621750～2250107312121316119 61128 55149 662250～275051453455050 5650 9254 50≥27509295966 406 356 42

表7 1987～2016年不同坡度范圍農(nóng)村居民點分布特征

坡度斑塊個數(shù)(個)斑塊面積(m2)1987200120161987200120160°～3°439048335234455 70479 44537 783°～6°15015816413 2013 9714 86°～9°10199998 477 017 569°～12°6261656 604 124 71≥12°7578784 564 554 7

3.2 區(qū)位因素

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，區(qū)位成為農(nóng)村居民點選址考慮越來越多的因素，交通區(qū)位對農(nóng)村居民點的分布和發(fā)展有一定的影響，研究區(qū)位于西北內(nèi)陸經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展相對落后，因此交通線對農(nóng)村居民點的影響作用并不顯著。城鎮(zhèn)對農(nóng)村居民點的影響主要體現(xiàn)在城市擴展對周圍農(nóng)村居民點的侵蝕以及城市的輻射作用吸引農(nóng)村居民點不斷向近城郊區(qū)集聚。

以1 000m為半徑做城鎮(zhèn)緩沖區(qū)分析(表8)，結(jié)果表明，在1 000m內(nèi)3個年份農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)和斑塊面積基本未發(fā)生變化，這是因為新增的斑塊與城市擴展侵蝕的農(nóng)村居民點相互抵消； 在1 000～3 000m范圍內(nèi)農(nóng)村居民點斑塊面積擴展和斑塊數(shù)量增加明顯，源于城郊現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，聚落擴展迅速； 而在大于3 000m的區(qū)域農(nóng)村居民點變化未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，主要因為距城市較遠(yuǎn)，城市的輻射作用較小，這些特征表明農(nóng)村居民點的分布變化與城市有一定的關(guān)系。

表8 1987～2016年距離城鎮(zhèn)不同范圍內(nèi)農(nóng)村居民點分布特征

距城鎮(zhèn)距離(m)斑塊個數(shù)(個)斑塊面積(m2)1987200120161987200120160～10001121061088 227 896 061000～20001341611789 0811 1311 732000～300014517219812 1013 0614 2

3.3 社會經(jīng)濟(jì)因素

農(nóng)村居民點分布演變受社會經(jīng)濟(jì)因素的影響，其中總?cè)丝跀?shù)、人口城鎮(zhèn)化率、經(jīng)濟(jì)、政策對研究區(qū)農(nóng)村居民點分布變化的影響作用最為顯著。以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為研究尺度，分別作石羊河流域農(nóng)村居民點斑塊面積變化與農(nóng)村人口增長數(shù)量、人口城鎮(zhèn)化率、人均GDP的相關(guān)性分析，其相關(guān)系數(shù)分別為0.626 1(p=0.01)、0.432 1(p=0.01)、0.483 2(p=0.01)，表明人口增長是石羊河流域農(nóng)村居民點擴張的直接內(nèi)部推動力，經(jīng)濟(jì)的增長是農(nóng)村居民點變化的外部動力，人口城鎮(zhèn)化率對農(nóng)村居民點演化的影響在不同的區(qū)域表現(xiàn)出明顯差異性，其中金川區(qū)城鎮(zhèn)化率對農(nóng)村居民點的變化的影響表現(xiàn)最為突出。

政策因素是農(nóng)村居民點變化的外部控制力，石羊河流域農(nóng)村居民點的變化與該區(qū)域政府政策有密切關(guān)系。2001年古浪縣景電二期工程建設(shè)中開發(fā)耕地2萬hm2，搬遷定居人口12.45萬； 2003年古浪縣為積極響應(yīng)下山入川、下山進(jìn)鎮(zhèn)的政策開展易地扶貧搬遷試點工程，建立黃花灘生、馬路灘、金灘等生態(tài)移民示范區(qū)，搬遷安置南部高山區(qū)群眾； 1995～2004年民勤縣湖區(qū)生態(tài)移民以及天?？h下山入川的生態(tài)移民等，這些由政府主導(dǎo)的生態(tài)移民、工程移民、扶貧移民、教育移民以及新農(nóng)村建設(shè)中的遷村并鎮(zhèn)、土地整理以及相關(guān)農(nóng)村宅基地使用制度等對農(nóng)村居民點的整體布局、規(guī)模形態(tài)和分布演變有重要的影響。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

1987～2016年石羊河流域農(nóng)村居民點斑塊數(shù)來分別增加了867個和82.38km2，平均斑塊面積增長了5 197m2。石羊河流域農(nóng)村居民點斑塊規(guī)模擴展模式大體可分為兩種，第一種是在原有基礎(chǔ)上向四周蔓延的形式擴展，第二種是新增斑塊與原有斑塊無空間鄰接。但不同時期主導(dǎo)農(nóng)村居民點規(guī)模增長的擴展模式不同， 1987～2001年引起整個石羊河流域農(nóng)村居民點規(guī)模擴展的原因，新建農(nóng)村居民點數(shù)量的增加相較于斑塊邊界擴展而顯著； 2001～2016年農(nóng)村居民點斑塊數(shù)量增長減緩，斑塊自身規(guī)模擴展成為主導(dǎo)研究區(qū)農(nóng)村居民點規(guī)模擴展的因素。農(nóng)村居民點斑塊規(guī)模擴展呈現(xiàn)明顯的空間分異特征，涼州區(qū)規(guī)模增長最為顯著。斑塊規(guī)模與斑塊數(shù)量在部分區(qū)域存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，中金川區(qū)為低密度大規(guī)模分布，涼州區(qū)為高密度小規(guī)模分布的負(fù)相關(guān)關(guān)系最顯著的區(qū)域。與1987～2001年相比， 2001～2016年由于蔓延引起的居民點斑塊規(guī)模兩極分化趨勢加劇。1987～2016年石羊河流域農(nóng)村居民點主要分布變化主要集中于距離河流2 000m，海拔在1 254～2 250m，坡度小于3°的范圍。30年來研究區(qū)農(nóng)村居民點景觀復(fù)雜性減弱，破碎度逐漸降低，斑塊形態(tài)趨于規(guī)則。石羊河流域總面積約4.05km2，境內(nèi)自然條件差異較大，農(nóng)村居民點趨向于海拔較低、坡度較小、距水源較近和交通比較便利的地區(qū)布局，因此石羊河流域農(nóng)村居民點斑塊占景觀面積比例較小，但斑塊密度相對較高。石羊河流域地處西北干旱內(nèi)陸區(qū)，其特殊的地理位置和氣候環(huán)境以及復(fù)雜的地形特征，使得自然因素中的河流和地形成為影響和控制農(nóng)村居民點時空分布演變及規(guī)模擴展的主要因素，區(qū)位因素對農(nóng)村居民點的影響主要體現(xiàn)在城市擴展對周圍農(nóng)村居民點的侵蝕以及城市的輻射作用吸引農(nóng)村居民點不斷向近城郊區(qū)集聚。社會經(jīng)濟(jì)因素中人口城鎮(zhèn)化率在不同區(qū)域?qū)r(nóng)村居民點擴展的作用不同。政策因素對石羊河流域農(nóng)村居民點分布變化具有顯著的影響。

4.2 討論

(1)石羊河流域地處西北內(nèi)陸干旱區(qū)，南部為祁連山地，北部被巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠包圍，生態(tài)環(huán)境脆弱，石羊河是該區(qū)域唯一的水源，在農(nóng)村居民點擴展過程中，為防止下游綠洲萎縮，生態(tài)環(huán)境破壞，政府規(guī)劃與調(diào)控農(nóng)村居民點的合理布局在該區(qū)域顯得尤為重要。(2)影響農(nóng)村居民點發(fā)展演變的因素錯綜復(fù)雜，在農(nóng)村居民點發(fā)展演變過程中，各因素之間的耦合關(guān)系以及主導(dǎo)因素不盡相同，在今后的研究中，除了解影響農(nóng)村居民點時空分布及演變的各因素外，還需詳細(xì)探討各影響因素與農(nóng)村居民點發(fā)展演變之間的定量化關(guān)系。(3)隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，農(nóng)村剩余勞動力大規(guī)模轉(zhuǎn)移，一方面在一定程度上使農(nóng)村居民點空間擴展有所減緩，另一方面，由于我國社會保障體系尚不健全，轉(zhuǎn)移的農(nóng)村勞動力大多并未完全從農(nóng)村土地關(guān)系中解放出來，隨著經(jīng)濟(jì)收入水平的增加，為改善住宿條件而開始新一輪的宅院擴建，這使得農(nóng)村空廢化問題加劇。(4)長期以來受城市中心偏向思想的影響，村莊發(fā)展疏于引導(dǎo)管理，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，缺少資金投入。新時期，隨著統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展，城鄉(xiāng)一體化與新農(nóng)村建設(shè)戰(zhàn)略的實施，政府科學(xué)規(guī)劃城鄉(xiāng)建設(shè)與發(fā)展，加大農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施的投入，因地制宜，積極推進(jìn)農(nóng)村居民點可持續(xù)發(fā)展。

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