黃河故道土地整理景觀效應(yīng)分析

樊雷

摘 要：土地整理可能對(duì)區(qū)域景觀格局產(chǎn)生重要影響，黃河故道地區(qū)是河南省重要的土地整理開(kāi)發(fā)區(qū)域。以河南省南樂(lè)縣寺莊土地開(kāi)發(fā)整理項(xiàng)目為例，通過(guò)GIS手段，應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)方法，分析項(xiàng)目區(qū)土地整理前后的土地利用結(jié)構(gòu)和景觀格局變化。結(jié)果表明：土地整理實(shí)施后，在土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化的同時(shí)，景觀破碎化程度與景觀多樣性顯著降低?；邳S河故道地區(qū)的生態(tài)特征，提出了該區(qū)域土地整理景觀效應(yīng)分析的常用指標(biāo)，并建議在今后的土地整理活動(dòng)中引入景觀生態(tài)設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益與其他效益的有機(jī)結(jié)合。

關(guān)鍵詞：土地整理；景觀生態(tài)學(xué)；景觀效應(yīng)指標(biāo)；黃河故道；GIS

中圖分類(lèi)號(hào)：F301.21 Q149 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.引言

土地整理是在一定區(qū)域內(nèi)，按照土地利用總體規(guī)劃或城市規(guī)劃確定的目標(biāo)和用途，采取行政、經(jīng)濟(jì)、法律和工程手段，對(duì)土地利用狀況進(jìn)行調(diào)整改造、綜合整治，提高土地利用率和產(chǎn)出率，改善生產(chǎn)、生活條件和生態(tài)環(huán)境的過(guò)程[1]。因此，土地整理是一個(gè)對(duì)土地資源及其利用方式進(jìn)行再組織和再優(yōu)化的過(guò)程，不僅要遵循社會(huì)經(jīng)濟(jì)法則，還要遵循自然生態(tài)原理[2]。土地整理特別是農(nóng)地整理的過(guò)程也是一個(gè)區(qū)域景觀格局改變的過(guò)程，通過(guò)一定的工程技術(shù)措施和生物措施，改變區(qū)域內(nèi)景觀格局和原位狀態(tài)，從而會(huì)對(duì)該區(qū)域內(nèi)的土壤、水資源、植被、生物等環(huán)境要素及其生態(tài)過(guò)程產(chǎn)生直接或間接、有利或有害的影響[3]。土地整理過(guò)程中的工程措施不同程度地改變了地表微地貌和土地生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)景觀生態(tài)效應(yīng)和生態(tài)過(guò)程產(chǎn)生了影響。土地整理的景觀效應(yīng)研究尚未得到足夠的重視，尚缺乏系統(tǒng)的研究，應(yīng)是今后土地整理研究的重點(diǎn)方向之一[4]。

以2001年國(guó)土資源部實(shí)施第一批國(guó)家重點(diǎn)土地整理項(xiàng)目為標(biāo)志，我國(guó)土地整理開(kāi)始步入政府主導(dǎo)的快速發(fā)展道路。黃河故道地區(qū)主要分布在黃河中下游地區(qū)河南、河北、山東、江蘇四個(gè)省，在黃河兩岸造成了大片的沙化、鹽堿化土地，嚴(yán)重制約著區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。黃河故道地區(qū)作為我國(guó)重要的耕地后備資源區(qū)域，被列入《全國(guó)土地開(kāi)發(fā)整理規(guī)劃（2001-2010）》確定的重點(diǎn)區(qū)域，開(kāi)展了大范圍的土地開(kāi)發(fā)整理，實(shí)施了一批土地開(kāi)發(fā)整理項(xiàng)目。在黃河故道地區(qū)大力推行土地開(kāi)發(fā)整理，建設(shè)節(jié)水型生態(tài)農(nóng)業(yè)，對(duì)改善生態(tài)防護(hù)效能，提升農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，構(gòu)建社會(huì)注意和諧社會(huì)，促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，保障國(guó)家糧食安全都具有十分重要的意義。

本文基于GIS手段，應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)方法，從土地整理項(xiàng)目區(qū)角度，以南樂(lè)縣寺莊土地整理項(xiàng)目為例，分析了土地整理前后的景觀格局變化，探討了景觀格局變化后的格局效應(yīng)，以期為土地整理的規(guī)劃設(shè)計(jì)和生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作提供科學(xué)依據(jù)。

2.研究區(qū)域概況

南樂(lè)縣屬河南省濮陽(yáng)市管轄，地處河南省東北隅，冀魯豫三省交界處。介于北緯35°58'55″～36°22'6″，東經(jīng)115°0'42″～115°28'40″之間。下轄12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。轄區(qū)面積624 km2，2005年末全縣總?cè)丝?8.23萬(wàn)人，其中農(nóng)業(yè)人口44.52萬(wàn)人，占全縣總?cè)丝诘?2.31%。耕地面積34830hm2，人均耕地僅0.07hm2，是河南省人多地少的縣份之一。南樂(lè)縣地處黃河下游沖積平原，地勢(shì)平坦，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，年平均氣溫13.4℃，年平均降水量640.1mm，全年無(wú)霜期207d。

南樂(lè)縣寺莊土地整理項(xiàng)目是南樂(lè)縣2003年申報(bào)的國(guó)家土地整理重點(diǎn)項(xiàng)目。項(xiàng)目區(qū)位于南樂(lè)縣北部的寺莊鄉(xiāng)境內(nèi)，總面積651.74hm2，項(xiàng)目區(qū)地處黃河故道區(qū)，地勢(shì)呈西南高東北低，局部略有起伏，平均坡降為1/5000～1/6000，海拔高度在44～52 m。項(xiàng)目區(qū)土壤屬風(fēng)砂土土類(lèi)，土壤養(yǎng)分含量低，滲透性強(qiáng)，抗旱、保水性能差。共涉及8個(gè)行政村，涉及總?cè)丝跒?5310人，項(xiàng)目區(qū)人均耕地0.06hm2，農(nóng)民人均收入1475元。

3.研究數(shù)據(jù)與方法

3.1研究數(shù)據(jù)

為排除項(xiàng)目區(qū)基礎(chǔ)圖件與實(shí)地狀況的差異，本研究所用圖件包括項(xiàng)目區(qū)整理前土地利用現(xiàn)狀圖（1：2000），整理后土地利用圖（竣工圖）（1：2000），均為實(shí)地測(cè)量成圖。項(xiàng)目區(qū)有關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)自南樂(lè)縣統(tǒng)計(jì)年鑒及寺莊鄉(xiāng)2004年度統(tǒng)計(jì)報(bào)告。

3.2研究方法

對(duì)項(xiàng)目區(qū)整理前后土地利用圖件利用GIS軟件 Arc/INFO進(jìn)行處理，提取土地利用信息。土地整理前后的景觀格局分析利用美國(guó)俄勒岡大學(xué)的FRAGSTSTS景觀指標(biāo)程序包進(jìn)行。

3.3景觀分析指標(biāo)選取

結(jié)合有關(guān)景觀生態(tài)學(xué)理論和研究成果，本研究選取的景觀生態(tài)學(xué)指標(biāo)包括斑塊水平、斑塊類(lèi)型水平和景觀水平三個(gè)層次，重點(diǎn)從斑塊類(lèi)型水平和景觀水平上選取了斑塊密度、景觀形狀指數(shù)、分維數(shù)、分離度指數(shù)，聚集度指數(shù)，斑塊類(lèi)型豐富度指數(shù)，Shannon和Simpson多樣性與均勻度指數(shù)進(jìn)行分析[5-7]。

4.結(jié)果與分析

4.1土地整理對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)的影響

土地整理前，項(xiàng)目區(qū)有五種土地利用類(lèi)型，其中占比例最大的是耕地，占57.90%；其次是沙地，占39.84%；交通用地（2.01%），居民點(diǎn)和工礦用地（0.15%），水域最少（0.11%）。整理前各土地利用類(lèi)型在項(xiàng)目區(qū)中的分布和比重見(jiàn)圖1，表1。

土地整理后，土地利用類(lèi)型發(fā)生顯著變化，比例最大的依然是耕地，占96.57%，增加比例達(dá)38.68%；其次是交通用地，占2.74%；水域占0.68%，居民點(diǎn)和工礦用地與沙地全部轉(zhuǎn)變?yōu)楦?、交通用地、水域等其他土地利用?lèi)型。整理后各土地利用類(lèi)型在項(xiàng)目區(qū)中的分布和比重見(jiàn)圖2，表1。各土地利用類(lèi)型變化情況見(jiàn)表2。

由表2分析，土地整理后，原有耕地中的99.61%仍然保留耕地，其他新增耕地主要來(lái)源于沙地。交通用地和水域用地相對(duì)變化不大，而沙地與居民點(diǎn)和工礦用地全部消失，轉(zhuǎn)變?yōu)楦?、交通用地和水域?/p>

4.2土地整理對(duì)土地利用斑塊布局的影響

由表3可知，土地整理后，由于對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)土地利用進(jìn)行了重新布局，土地利用類(lèi)型以耕地占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。各種土地利用的斑塊數(shù)量、斑塊密度和斑塊變異系數(shù)均表現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，而平均斑塊面積增加1.45hm2，最大斑塊面積和最小斑塊面積則有所減少，與整理前相比，整理后斑塊大小變得相對(duì)均勻，斑塊的變異系數(shù)降低了1.24%。

整理后，項(xiàng)目區(qū)未利用土地（沙地）全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋乩妙?lèi)型；耕地不僅其斑塊數(shù)量（66個(gè)）和斑塊密度（10.12個(gè)/hm2）最高，而且其總面積（629.40hm2）、斑塊平均面積（9.54hm2）、最大斑塊面積（12.44hm2）、比例（96.57%）也都最大，在景觀中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

4.3土地整理對(duì)景觀格局的影響

景觀指數(shù)能夠高度濃縮景觀格局信息，定量反應(yīng)其結(jié)構(gòu)組成和空間配置方面的特征。由表4可知，土地整理實(shí)施后，有關(guān)土地利用類(lèi)型的空間分布特征發(fā)生了顯著變化。耕地的邊緣密度、景觀形狀指數(shù)和分離度指數(shù)都明顯降低，而聚集度指數(shù)略有升高，說(shuō)明耕地在土地整理過(guò)程中的斑塊形狀、面積和空間分布變化較大，耕地形狀趨于規(guī)則，面積增大，分布趨于集中，體現(xiàn)了所謂的“田成方”。交通用地和水域面積有一定增加，但由于其分布有一定間隔，因此邊緣密度、景觀形狀指數(shù)均有所降低或基本不變；由于整理后田間道路和溝渠按照“路成網(wǎng)、渠相連” 布置，聚集度指數(shù)略有較低，分離度升高。

由表5可知，對(duì)項(xiàng)目區(qū)的整個(gè)景觀而言，土地整理后，景觀邊緣密度、形狀指數(shù)和分離度指數(shù)明顯降低，降幅超過(guò)29%，分維數(shù)略有降低（-4.13%），而聚集度（0.21）略有升高，說(shuō)明景觀中各個(gè)斑塊形狀趨于規(guī)則，從空間配置上看，景觀由許多小斑塊組成轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨贁?shù)大斑塊為主或同一類(lèi)型斑塊高度連接為主。

土地整理后，原有的沙地和居民點(diǎn)與工礦用地全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋乩妙?lèi)型，斑塊類(lèi)型由原來(lái)的5類(lèi)轉(zhuǎn)變?yōu)?類(lèi)，土地利用斑塊數(shù)量也減少，故斑塊類(lèi)型豐富度指數(shù)由原來(lái)的0.76降低至0.46。多樣性和均勻度指數(shù)的大小取決于斑塊類(lèi)型的多少和斑塊類(lèi)型在面積上分布的均勻程度，其值越大，說(shuō)明景觀結(jié)構(gòu)組成的復(fù)雜性越大，空間分布越均勻。Shannon和Simpson的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)的降幅超過(guò)29%，一方面由于未利用土地轉(zhuǎn)換為其他土地利用類(lèi)型，斑塊類(lèi)型數(shù)量減少，另一方面土地整理使原來(lái)破碎的小斑塊合并為較大的斑塊，斑塊類(lèi)型在空間上分布趨于集中。

5.結(jié)論與討論

我國(guó)土地整理的主要目的是增加耕地面積、提高土地利用率，改善生產(chǎn)、生活條件和生態(tài)環(huán)境，而追求經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益的綜合效益最大化是土地整理的最終目標(biāo)。隨著土地整理的逐步深入，土地整理生態(tài)效益的重要性日益顯現(xiàn)，因此在土地整理中加強(qiáng)景觀生態(tài)建設(shè)顯得愈加重要。

從南樂(lè)縣寺莊土地整理項(xiàng)目可以看到，土地整理實(shí)施后，其他土地利用類(lèi)型多轉(zhuǎn)變?yōu)楦?，其中，沙地和居民點(diǎn)與工礦用地幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)楦?，耕地的有效面積增加，項(xiàng)目區(qū)超過(guò)95%的面積變成耕地。同時(shí)，土地整理改變了景觀的斑塊特征，景觀的破碎化程度和各個(gè)景觀斑塊的被分割的程度降低，土地利用的斑塊呈現(xiàn)出數(shù)量減少，面積增大，大小變異不顯著的特點(diǎn)。土地整理使景觀中的原有的離散小斑塊轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨贁?shù)大斑塊為主或同一類(lèi)型的斑塊相互連接引起整個(gè)景觀的邊緣密度、景觀形狀指數(shù)和分離度指數(shù)降低；也造成景觀多樣性和均勻度指數(shù)降低，說(shuō)明土地整理在減輕景觀破碎化的同時(shí)也降低了景觀多樣性。所以，土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)融入景觀生態(tài)設(shè)計(jì)的思想，盡可能改善生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生態(tài)系統(tǒng)脆弱的狀況，注意景觀多樣性的設(shè)計(jì)，改善景觀系統(tǒng)的多樣性和穩(wěn)定性。而未來(lái)的土地整理景觀生態(tài)研究重點(diǎn)圍繞土地整理的景觀生態(tài)設(shè)計(jì)，土地整理對(duì)區(qū)域景觀生態(tài)與土地質(zhì)量的影響以及土地整理的生態(tài)效應(yīng)分析等方面展開(kāi)。為了保證土地資源的可持續(xù)利用，改善土地整理項(xiàng)目區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的狀況，應(yīng)當(dāng)在土地整理項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段融入景觀生態(tài)設(shè)計(jì)思想，以景觀生態(tài)為指導(dǎo)，提高項(xiàng)目區(qū)的景觀多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

本文結(jié)合景觀格局指標(biāo)研究進(jìn)展和土地開(kāi)發(fā)整理規(guī)劃對(duì)景觀格局的影響，選取了土地整理景觀效應(yīng)分析的常用指標(biāo)，包括斑塊水平和景觀水平上6類(lèi)11種指標(biāo)。在斑塊水平上可選用斑塊密度、斑塊大?。ǜ鱾€(gè)景觀類(lèi)型面積、最大和最小斑塊面積、平均斑塊面積）；在景觀水平上可選取鑲嵌度指數(shù)（聚集度指數(shù)），生境破碎化指數(shù)（分離度指數(shù)）和多樣性指數(shù)（Shannon多樣性和均勻度指數(shù)）。

利用景觀生態(tài)學(xué)方法研究黃河故道地區(qū)土地整理前后景觀格局的變化，將為該地區(qū)土地整理規(guī)劃設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也可以為其他地區(qū)的土地整理提供一定的借鑒。

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