基于地統(tǒng)計(jì)與空間自相關(guān)的山區(qū)草地資源空間分布格局及變化特征分析

孫曉莉，袁 磊，趙 然，和萬榮，田淑靜，郭朝元

(1.云南國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院測(cè)繪地理信息學(xué)院,云南 昆明 652501; 2.云南師范大學(xué)信息學(xué)院, 云南 昆明 650500；3. 徐州工程學(xué)院管理學(xué)院，江蘇 徐州 221000)

【研究意義】草地資源是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在水土流失防治、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面起著舉足輕重的作用[1-2]。草地資源不僅是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，還具有維護(hù)生態(tài)環(huán)境的天然屏障功能[3]。近年來，受經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增加等因素影響，中國(guó)草地資源退化嚴(yán)重[4]，草地資源面積減少。但隨著退耕還草、退林還草等草地保護(hù)政策的實(shí)施，部分區(qū)域草地資源面積出現(xiàn)了增加趨勢(shì)，針對(duì)草地資源的這一變化情況，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究工作?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】主要集中在草地資源類型退化時(shí)空變化特征及其原因分析[5-8]、微生物對(duì)草地資源數(shù)量、質(zhì)量的影響[9-10]、基于遙感數(shù)據(jù)的生物量反演[11]、草地植被覆蓋變化[12]等方面，傳統(tǒng)的研究側(cè)重于草地資源類型、草地資源質(zhì)量等方面的較多?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】基于地統(tǒng)計(jì)和空間自相關(guān)模型從縣級(jí)、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))級(jí)、村級(jí)區(qū)域單元3種不同尺度定量地對(duì)山區(qū)草地資源空間分布格局及變化特征研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以云南省會(huì)澤縣為研究區(qū)域，從縣級(jí)、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))級(jí)、村級(jí)區(qū)域單元不同尺度，基于OpenGeoda、ArcGIS等軟件，從草地資源動(dòng)態(tài)變化度、草地資源集中度指數(shù)、核密度分析、空間自相關(guān)模型對(duì)2009-2016年草地資源空間分布格局及變化特征進(jìn)行分析，為草地資源清查、生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及全面深化草原生態(tài)文明體制改革提供數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

會(huì)澤縣位于云南省東北部、金沙江東岸、曲靖市西北部，東經(jīng)103°03′～103°55′、北緯25°48′～27°04′，地處滇東高原與黔西高原結(jié)合部，位于烏蒙山系主峰地段，地勢(shì)南高北低，呈階梯狀下降，境內(nèi)最高海拔大海梁子牯牛寨4017.3 m，最低海拔小江四級(jí)電站695 m，相對(duì)高差3322.3 m。境內(nèi)草地資源豐富，主要包括山地草甸類、灌木叢類等。會(huì)澤縣共有21個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，2009年土地總面積為588 912.70 hm2，其中草地資源75 928.38 hm2，占研究區(qū)土地總面積的12.89 %。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

數(shù)據(jù)來源：2009、2016年草地資源數(shù)據(jù)來源于遙感影像，圖像空間分辨率為0.5 m，主要采用目視解譯、監(jiān)督分類和外業(yè)核查的方式獲取草地資源圖斑；行政區(qū)劃等數(shù)據(jù)來源于會(huì)澤縣第二次全國(guó)土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)。文中主要基于ArcGIS10.0和OpenGeoda軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理為下文研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig.1 The location of research area

1.3 研究方法

1.3.1 草地資源動(dòng)態(tài)變化度 草地資源動(dòng)態(tài)變化度用于定量描述研究區(qū)域草地資源面積數(shù)量和空間上的變化情況以及在一定的監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)變化的劇烈程度。草地資源動(dòng)態(tài)變化度計(jì)算模型如下[13]：

式中：K為草地資源動(dòng)態(tài)變化度，Sb為某區(qū)域監(jiān)測(cè)結(jié)束時(shí)期的草地資源面積，Sa為某區(qū)域監(jiān)測(cè)開始時(shí)期草地資源面積，T為監(jiān)測(cè)時(shí)間段。

1.3.2 草地資源集中度指數(shù) 草地資源集中度指數(shù)的概念來源于地理集中度指數(shù)[14]，是指草地資源在研究區(qū)域空間地域上集中程度的測(cè)算指標(biāo)，主要用來分析草地資源在地域空間上的分布情況。草地資源集中度指數(shù)計(jì)算模型如下[15-16]：

式中：G為草地資源集中度指數(shù)，xi為空間區(qū)域草地資源分布面積，T為研究區(qū)草地資源總面積，n為研究區(qū)空間區(qū)域個(gè)數(shù)。

1.3.3 核密度分析 核密度分析屬于一種非參數(shù)密度估計(jì)的統(tǒng)計(jì)方法，其是熱點(diǎn)和冷區(qū)識(shí)別與分析的一種有益的探測(cè)性方法[17]。在草地資源空間分布格局及變化特征分析中，核密度分析主要是通過輸入研究區(qū)域的草地資源數(shù)據(jù)來測(cè)算整個(gè)研究區(qū)域草地資源圖斑的集聚情況。假定x1,x2,x3.....xn為獨(dú)立同分布f的n個(gè)樣本，設(shè)其概率密度函數(shù)為f，則核密度分析的計(jì)算模型如下[18]：

式中：fn為草地資源地塊核密度計(jì)算值，n為觀測(cè)草地資源地塊的數(shù)量，k為核密度函數(shù)，x～xi為測(cè)算草地資源地塊x到樣本草地資源地塊xi處的距離，h為核密度計(jì)算帶寬或平滑參數(shù)。

1.3.4 空間自相關(guān) 空間自相關(guān)是指一些變量在同一個(gè)分布區(qū)內(nèi)的觀測(cè)數(shù)據(jù)之間潛在的相互依賴性。而Moran’sI是衡量空間自相關(guān)集聚程度的基本測(cè)度，其包括全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)，在進(jìn)行空間自相關(guān)分析時(shí)應(yīng)首先確定空間權(quán)重矩陣。

(1)全局空間自相關(guān)：全局空間自相關(guān)(Global Moran’sI)是全面測(cè)度研究區(qū)域地理要素屬性值聚集或離散的程度。Global Moran’sI計(jì)算模型如下[14]：

標(biāo)準(zhǔn)化Z值經(jīng)常用于檢查全局空間自相關(guān)指數(shù)的顯著性水平，其計(jì)算模型如下：

式中：E(I)為自相關(guān)性的期望值，VAR(I)為方差，Zscore表示標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)量的閾值。

主要選取Global Moran’sI來測(cè)算各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例(即草地資源面積占所在村級(jí)區(qū)域單元面積的比例)的全局空間自相關(guān)程度。

(2)局部空間自相關(guān)：局部空間自相關(guān)(Local Moran’sI)指數(shù)可以更好的分析研究區(qū)域內(nèi)各村級(jí)區(qū)域單元在空間位置上與各自鄰近單元屬性的相關(guān)性，其可以使用圖形的形式更直觀地表示研究區(qū)域各村級(jí)區(qū)域單元的空間集聚情況，并根據(jù)LISA聚集圖分析研究區(qū)域村級(jí)區(qū)域單元的聚集或離散的空間位置分布，LISA圖的結(jié)果常分為HH(高-高型)、LL(低-低型)、HL(高-低型)、LH(低-高型)以及NN(非顯著相關(guān)型)，其中HH和LL型均表現(xiàn)為空間正相關(guān)類型，HL和LH型均表現(xiàn)為空間負(fù)相關(guān)型，NN則表示無明顯的聚集或離散特征。局部空間自相關(guān)計(jì)算模型如下[19-20]：

主要選取局部 Moran’sI來測(cè)算各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例(即草地資源面積占所在村級(jí)區(qū)域單元面積的比例)的局部空間自相關(guān)程度。若Moran’sI>0,則說明草地分布存在空間集聚，差異較??；反之，若Moran’sI<0,則說明草地分布存在空間顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 草地資源區(qū)域分布及變化特征

2.1.1 草地資源面積變化分析 會(huì)澤縣草地資源

圖2 研究區(qū)草地資源集中度指數(shù)雷達(dá)圖Fig.2 Radar map of the research area grassland resources concentration index

動(dòng)態(tài)變化度在2009-2016年全縣草地資源數(shù)量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，草地資源動(dòng)態(tài)變化度為3.98 %，共增加21 134.51 hm2。研究區(qū)域各個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))草地資源動(dòng)態(tài)變化度最高是田壩鄉(xiāng)為20.01 %、其次是雨碌鄉(xiāng)(14.24 %)、新街鄉(xiāng)(13.41 %)、紙廠鄉(xiāng)(12.09 %)、大井鎮(zhèn)(11.31 %)。全縣21個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))中，2009-2016年間草地資源增加的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))有16個(gè)，減少的有5個(gè)，減少的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))中動(dòng)態(tài)變化度較大的是馬路鄉(xiāng)(-2.93 %)、礦山鎮(zhèn)(-2.18 %)和老廠鄉(xiāng)(-1.85 %)。各個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))草地資源面積的變化有一定的差異。

2.1.2 草地資源空間分布變化特征 2009年草地資源分布較多的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))為中西部的大海鄉(xiāng)、待補(bǔ)鎮(zhèn)、金鐘鎮(zhèn)，北部的迤車鎮(zhèn)和火紅鄉(xiāng)，南部的田壩鄉(xiāng)，而中部的者海鎮(zhèn)、大井鎮(zhèn)、新街鄉(xiāng)則分布的較少，整體呈現(xiàn)出“南北兩端高、中間低”的空間分布特征。2016年草地資源分布較多的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))為大海鄉(xiāng)、待補(bǔ)鎮(zhèn)、田壩鄉(xiāng)、金鐘鎮(zhèn)等，而位于研究區(qū)域中上方的老廠鄉(xiāng)、大橋鄉(xiāng)、樂業(yè)鎮(zhèn)、礦山鎮(zhèn)則分布較少，與2009年相比，整體呈現(xiàn)“南北兩端高、中間低”的空間分布特征更為明顯。

如圖2所示，全縣草地資源集中度2009年為7.70，2016年為7.98，2009-2016年增加了0.28。2016與2009年相比大多數(shù)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))草地資源集中度指數(shù)變動(dòng)幅度較小，其中增加較明顯的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))主要有田壩鄉(xiāng)、老廠鄉(xiāng)、礦山鎮(zhèn)和娜姑鎮(zhèn)等；減少較為明顯的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))主要有駕車鄉(xiāng)、者海鎮(zhèn)、馬路鄉(xiāng)和五星鄉(xiāng)等。從2009和2016年草地資源集中度指數(shù)空間分布來看，高值區(qū)主要集中在北部的紙廠鄉(xiāng)、西北部的五星鄉(xiāng)和大橋鄉(xiāng)、中部的新街鄉(xiāng)、東南部的魯納鄉(xiāng)以及東北部的礦山鎮(zhèn)區(qū)域，整體上呈現(xiàn)出“西北、中東部區(qū)域高，其他區(qū)域稍低”的空間分布特征。

2.2 草地資源核密度空間分布及變化特征

借助ArcGIS10.0軟件，首先將2009和2016年的草地資源圖斑通過“要素轉(zhuǎn)點(diǎn)”工具，將草地資源圖斑(面數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)換為點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后使用“核密度分析”功能進(jìn)行草地資源核密度分析，并將結(jié)果采用自然間距分類法劃分為不同的區(qū)間，如圖3所示。2009年草地資源地塊核密度計(jì)算結(jié)果，共劃分了0～2、2～4、4～6.52塊/km23個(gè)不同的等級(jí)區(qū)間。2016年草地資源地塊核密度計(jì)算結(jié)果，共分為了0～2、2～4、4～5.11塊/km23個(gè)不同的等級(jí)區(qū)間。2009、2016年研究區(qū)草地資源空間分布核密度測(cè)算最大值分別為6.52和5.11塊/km2。從核密度計(jì)算結(jié)果來看，部分區(qū)域在2009-2016年期間草地資源地塊空間分布數(shù)量呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。2009年核密度計(jì)算結(jié)果高值區(qū)域集中在大橋鄉(xiāng)的中西部、五星鄉(xiāng)的東部、雨碌鄉(xiāng)的西南部以及魯納鄉(xiāng)的西部，2016年高值區(qū)域則集中在五星鄉(xiāng)的東部。2009-2016年核密度計(jì)算高值區(qū)域發(fā)生明顯的減少；研究區(qū)域草地資源核密度分析中值區(qū)域(2～4塊/km2)：2009年主要分布在除研究區(qū)兩側(cè)區(qū)域外的其他區(qū)域，主要集中在西北部的大橋鄉(xiāng)、五星鄉(xiāng)、樂業(yè)鎮(zhèn)，中部區(qū)域的新街鄉(xiāng)、雨碌鄉(xiāng)和魯納鄉(xiāng)，南部區(qū)域的田壩鄉(xiāng)等區(qū)域；2016年主要集中在五星鄉(xiāng)的竹箐村、鉛廠村、大坪子村、紅石巖村、野豬沖村、干松林村、石龍村，少量分布在紙廠鄉(xiāng)的紙廠村、燈草塘村和渾水塘村，魯納鄉(xiāng)的窩坡村和哈克村，田壩鄉(xiāng)的白巖村、田壩村等區(qū)域。中值區(qū)域，除五星鄉(xiāng)和田壩鄉(xiāng)變化不大外，大橋鄉(xiāng)、樂業(yè)鎮(zhèn)、雨碌鄉(xiāng)、新街鄉(xiāng)、上村鄉(xiāng)等發(fā)生了不同程度的減少；低值區(qū)域(0～2塊/km2)，2009-2016年出現(xiàn)了由外圍向中心擴(kuò)張的趨勢(shì)，但整體變化不太明顯。

圖3 研究區(qū)草地資源核密度計(jì)算空間分布Fig.3 Spatial distribution of grassland resources kernel density of reseatch area

2016與2009年相比草地資源地塊分布密度較為分散，除五星鄉(xiāng)外，無明顯集中區(qū)域，且研究區(qū)兩側(cè)草地資源核密度明顯低于其他區(qū)域，整體呈現(xiàn)出以五星鄉(xiāng)為中心的西北部區(qū)域較集中，其他區(qū)域較分散的情況。從草地資源圖斑分布情況來看，2009-2016年期間草地資源面積增加一部分來源于退耕還草和退林還草，空間分布相對(duì)較為分散，且增加的草地資源圖斑約45 %分布于坡度25°以上的區(qū)域；草地資源面積增加僅僅是單個(gè)圖斑面積增加，草地圖斑數(shù)量卻在減少，導(dǎo)致2009-2016年草地資源核密度測(cè)算值出現(xiàn)了減少的情況。

2.3 草地資源分布空間關(guān)聯(lián)性分析

2.3.1 全局空間自相關(guān) 借助ArcGIS10.0軟件，首先計(jì)算出各個(gè)村級(jí)區(qū)域單元的草地資源面積比例，然后再基于相同字段使用空間連接進(jìn)行關(guān)聯(lián)，分別得出2009和2016年草地資源面積比例圖層數(shù)據(jù)；然后再使用OpenGeoda軟件對(duì)研究區(qū)2009和2016年各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例值進(jìn)行全局Moran’sI指數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。2009和2016年研究區(qū)各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例值全局Moran’sI指數(shù)均>0且對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)化Zscore(2.58)與顯著水平的臨界值，2009和2016年的Zscore分別為13.63、12.88，均明顯大于檢驗(yàn)臨界值，并通過了顯著性水平a=0.05的檢驗(yàn)，充分說明研究區(qū)域各村級(jí)區(qū)域單元的草地資源面積比例值呈現(xiàn)出顯著的空間自相關(guān)性，表現(xiàn)出顯著的集聚分布情況，即研究區(qū)各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例值高的村級(jí)區(qū)域單元其周圍區(qū)域草地資源面積比例值也高，反之，各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例值低的村級(jí)區(qū)域單元其周圍區(qū)域草地資源面積比例值也低。

表1 研究區(qū)2009和2016年各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例值全局Moran’s I指數(shù)Table 1 Global Moran's I index of proportion of grassland resources area at village level in 2009 and 2016

圖4 2009和2016年各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例值局部Moran’s I散點(diǎn)圖Fig.4 Scatter-plots of local Moran’s I for the proportion of grassland resources area at village level in 2009 and 2016

2.3.2 局部空間自相關(guān) 研究區(qū)各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例值的全局空間自相關(guān)分析結(jié)果顯示2009和2016年草地資源雖然在空間分布上呈現(xiàn)出集聚狀態(tài)，但卻出現(xiàn)了減弱的趨勢(shì)。從草地資源動(dòng)態(tài)變化度、草地資源集中度指數(shù)、草地資源核密度等空間分布情況來看，各個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))內(nèi)部存在較大的差異性。因此，通過局部空間自相關(guān)分析來研究區(qū)域內(nèi)516個(gè)村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例的空間自相關(guān)水平的差異性顯得尤為重要。

首先利用OpenGeoda軟件獲取研究區(qū)2009和2016年各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例的局部Moran’sI指數(shù)，然后以其為橫軸，各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例的局部Moran’sI指數(shù)相對(duì)應(yīng)的空間滯后向量值為縱軸，繪制出研究區(qū)2009和2016年各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例觀測(cè)值的局部Moran’sI指數(shù)散點(diǎn)圖，如圖4所示。

從圖4可以得出，如果橫坐標(biāo)>0，則說明空間單元為草地資源面積比例觀測(cè)值較高的村級(jí)區(qū)域單元，反之則為較低的村級(jí)區(qū)域單元；如果縱坐標(biāo)>0，則空間單元的鄰近單元為草地資源面積比例觀測(cè)值較高的村級(jí)區(qū)域單元，反之則為較低的村級(jí)區(qū)域單元。根據(jù)圖4的局部Moran’sI散點(diǎn)圖結(jié)果，將其劃分為四個(gè)象限。其中第I象限為正相關(guān)的“高-高”類型區(qū)、第Ⅱ象限為負(fù)相關(guān)的“低-高”類型區(qū)、第Ⅲ象限為正相關(guān)的“低-低”類型區(qū)、第Ⅳ象限為負(fù)相關(guān)的“高-低”類型區(qū)。

從研究區(qū)2009-2016年間草地資源面積比例局部Moran’sI指數(shù)散點(diǎn)圖中可以得出：①2009和2016年位于第I象限的“高-高”類型區(qū)、第Ⅲ象限“低-低”類型區(qū)的村級(jí)區(qū)域單元占比較重，其中2009和2016年的個(gè)數(shù)分別為370、357個(gè)，即位于這2個(gè)象限的草地資源面積比例較高(或較低)的區(qū)域呈現(xiàn)出較明顯的空間集聚分布特征，且位于“低-低”類型區(qū)的村級(jí)區(qū)域單元個(gè)數(shù)高于“高-高”類型區(qū)的個(gè)數(shù)；2009和2016年位于第Ⅱ象限的“低-高”類型區(qū)、第Ⅳ象限“高-低”類型區(qū)的村級(jí)區(qū)域單元占比較輕，其中2009和2016年的個(gè)數(shù)分別為146、159個(gè)，且位于“低-高”類型區(qū)的村級(jí)區(qū)域單元個(gè)數(shù)高于“高-低”類型區(qū)的個(gè)數(shù)。②2016與2009年相比，位于各個(gè)類型區(qū)的村級(jí)區(qū)域單元發(fā)生了不同程度的變化，其中“高-高”、“低-低”類型區(qū)的個(gè)數(shù)有所減少，說明呈現(xiàn)空間集聚分布的空間單元在減少，呈現(xiàn)空間分散特征的空間單元在增加。2016與2009年相比位于第I象限的“高-高”類型區(qū)單元減少了7個(gè)，但是從空間分布情況來看，除大海鄉(xiāng)附近空間集聚分布情況未發(fā)生較大變化外，其他區(qū)域的空間分布發(fā)生了較大的變化，由研究區(qū)域的東北部轉(zhuǎn)變?yōu)榱酥袞|部和南部區(qū)域；2016與2009年相比位于第Ⅱ象限的“低-高”類型區(qū)單元增加了8個(gè)，從空間分布情況來看除增加了研究區(qū)的南部區(qū)域外，其余區(qū)域未發(fā)生較大的變化；2016與2009年相比位于第Ⅲ象限“低-低”類型區(qū)單元減少了6個(gè)，空間分布未發(fā)生較大的變化；2016與2009年相比位于第Ⅳ象限“高-低”類型區(qū)增加了6個(gè)，空間分布增加了北部區(qū)域，其他區(qū)域未發(fā)生較大變化。③從整體來看，研究區(qū)域2016與2009年相比，盡管位于第I和Ⅲ象限的村級(jí)區(qū)域單元個(gè)數(shù)在減少，整體上呈現(xiàn)集聚分布的趨勢(shì)在減弱，但總體變化不太大。

為了更好、更加直觀的表示研究區(qū)域各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例自相關(guān)水平差異程度以及變化趨勢(shì)等，在a=0.05的顯著性水平下，使用OpenGeoda軟件，并借助于ArcGIS10.0軟件獲得研究區(qū)各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例LISA集聚圖，如圖5所示。以期更好的表示空間單元與相鄰單元同質(zhì)和異質(zhì)的局部特征變化及其地理分布情況。

從LISA集聚圖中可以看出“高-高”、“低-低”、“高-低”、“低-高”類型區(qū)所表現(xiàn)的特征主要有如下。

(1)“高-高”類型區(qū)：該類型區(qū)是指其自身屬于草地資源面積比例高的村級(jí)區(qū)域單元，周圍相鄰單元也是草地資源面積比例高的村級(jí)區(qū)域單元，屬于局部均質(zhì)分布的高值集聚區(qū)。2009和2016年“高-高”類型區(qū)的村級(jí)區(qū)域單元數(shù)量分別為52、40個(gè)。2009年主要分布于大海鄉(xiāng)，娜姑鎮(zhèn)的東南部，金鐘鎮(zhèn)的西部，待補(bǔ)鎮(zhèn)的中東部、中西部，駕車鄉(xiāng)的西北部，上村鄉(xiāng)的中部，迤車鎮(zhèn)中東部，馬路鄉(xiāng)的西南部，火紅鄉(xiāng)東部，礦山鎮(zhèn)北部等區(qū)域；2016年主要分布于大海鄉(xiāng)、娜姑鎮(zhèn)東南部、待補(bǔ)鎮(zhèn)西南部、駕車鄉(xiāng)西北部、大井鎮(zhèn)的中西部和西南部、者海鎮(zhèn)南部、雨碌鄉(xiāng)中部、田壩鄉(xiāng)東南部等區(qū)域。2016與2009年相比，大海鄉(xiāng)周邊區(qū)域仍保持“高-高”集聚區(qū)不變，主要是由于大海草山旅游景區(qū)一定程度上促進(jìn)了草地資源保護(hù)，該區(qū)域地勢(shì)平緩，草地集中連片，且草地資源十分豐富。而其他區(qū)域呈現(xiàn)出由研究區(qū)東北部(迤車鎮(zhèn)、礦山鎮(zhèn)等)向中東部(大井鎮(zhèn)、雨碌鄉(xiāng)等)以及南部(田壩鄉(xiāng))偏移的趨勢(shì)。另外，受到退草還林以及退草還耕等因素的影響，也使得2009-2016年期間出現(xiàn)“高-高”集聚區(qū)的變化中既有增加也有減少(縮減)情況的出現(xiàn)。

(2)“低-低”類型區(qū)：該類型區(qū)是指其自身屬于草地資源面積比例低的村級(jí)區(qū)域單元，周圍相鄰單元也是草地資源面積比例低的村級(jí)區(qū)域單元，屬于局部性空間差異較小的低值集聚區(qū)。2009和2016年“低-低”類型區(qū)的村級(jí)區(qū)域單元數(shù)量分別為44、42個(gè)。2009和2016年“低-低”類型區(qū)主要分布于者海鎮(zhèn)、新街鄉(xiāng)和金鐘鎮(zhèn)3個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的交界處、樂業(yè)鎮(zhèn)和礦山鎮(zhèn)的交界處以及大橋鄉(xiāng)的西北部等區(qū)域。2016與2009年相比，雖然“低-低”類型區(qū)總體位置分布差異不大，但較為明顯的出現(xiàn)了縮減和擴(kuò)大，主要表現(xiàn)為者海鎮(zhèn)、新街鄉(xiāng)和金鐘鎮(zhèn)3個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))交界處出現(xiàn)了縮減情況，新街鄉(xiāng)不再有“低-低”類型區(qū)，者海鎮(zhèn)也出現(xiàn)了一定的縮減；擴(kuò)大情況出現(xiàn)在以樂業(yè)鎮(zhèn)東側(cè)為邊界，向樂業(yè)鎮(zhèn)東北部以及礦山鎮(zhèn)的西部進(jìn)行擴(kuò)大，其他區(qū)域變化不大。研究區(qū)“低-低”類型區(qū)出現(xiàn)縮減和擴(kuò)大的原因主要是：影像判讀時(shí)，當(dāng)種植的樹木較小時(shí)，影像判讀為草地；隨著樹木的生長(zhǎng)，茂密的林地遮擋了草地，便判讀為了林地，這樣便出現(xiàn)了部分區(qū)域草地資源面積的增加和減少，從而影響了研究區(qū)“低-低”類型區(qū)的縮減和擴(kuò)大情況。

(3)“高-低”類型區(qū)：該類型區(qū)是指其自身屬于草地資源面積比例高的村級(jí)區(qū)域單元，周圍相鄰單元是草地資源面積比例低的村級(jí)區(qū)域單元，呈現(xiàn)空間負(fù)相關(guān)性，空間異質(zhì)性較強(qiáng)。2009和2016年“高-低”類型區(qū)的村級(jí)區(qū)域單元數(shù)量分別為2、0個(gè)。該類型區(qū)分布較少，2009年主要分布在大井鎮(zhèn)的井田村和金鐘鎮(zhèn)的仙龍社區(qū)，2016年研究區(qū)沒有該類型區(qū)的分布。該區(qū)域出現(xiàn)縮減的原因主要是出現(xiàn)了村莊及建制鎮(zhèn)的占用情況導(dǎo)致該區(qū)域草地資源面積減少，而鄰近單元草地資源面積出現(xiàn)了增加，使得彼此草地資源面積比例對(duì)比不再明顯。

(4)“低-高”類型區(qū)：該類型區(qū)是指其自身屬于草地資源面積比例低的村級(jí)區(qū)域單元，周圍相鄰單元是草地資源面積比例高的村級(jí)區(qū)域單元，呈現(xiàn)空間負(fù)相關(guān)性，空間異質(zhì)性較強(qiáng)。2009和2016年“低-高”類型區(qū)的村級(jí)區(qū)域單元數(shù)量分別為10、16個(gè)。“低-高”類型區(qū)在空間上分布較為分散，2016與2009年相比，“低-高”類型區(qū)出現(xiàn)了不同程度的縮減和擴(kuò)大變化。

3 討 論

許多學(xué)者以縣域?yàn)檠芯砍叨?，從不同草地資源類型的植被特征來研究草地資源空間分布特征[6]、草地資源退化時(shí)空分布特征[21]等，對(duì)空間分布關(guān)聯(lián)性研究較少。但近年來隨著GIS技術(shù)的快速發(fā)展[22]，運(yùn)用GIS和相關(guān)地統(tǒng)計(jì)模型對(duì)草地資源空間分布格局進(jìn)行研究成為一種可能，從不同尺度[縣、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村級(jí)區(qū)域單元]、不同角度(宏觀和微觀)對(duì)研究區(qū)草地資源動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行定量分析，突出了草地資源空間分布的動(dòng)態(tài)變化及其空間分布的關(guān)聯(lián)性，不僅對(duì)開展草地資源空間分布及變化特征研究具有重要的借鑒意義，而且對(duì)傳統(tǒng)研究中缺乏草地資源動(dòng)態(tài)變化及其空間分布關(guān)聯(lián)性進(jìn)行了補(bǔ)充。

本文從數(shù)量和空間上對(duì)草地資源空間分布格局及變化特征進(jìn)行研究，但草地資源動(dòng)態(tài)變化是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，空間分布特征及其關(guān)聯(lián)性往往受研究區(qū)溫度、降雨量、地形條件、耕作半徑等因素影響。為了更加精細(xì)化、定量化、動(dòng)態(tài)化的表達(dá)草地資源的動(dòng)態(tài)變化特征，下一步將基于遙感影像建立實(shí)時(shí)的草地資源動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)體系[23]，進(jìn)一步探討影響草地資源退化/恢復(fù)的驅(qū)動(dòng)力因子，不斷促進(jìn)草地資源的可持續(xù)利用。

圖5 各村級(jí)區(qū)域單元草地資源面積比例值LISA集聚圖Fig.5 LISA plots for the proportion of grassland resources area at village level

4 結(jié) 論

從縣級(jí)、鄉(xiāng)(鎮(zhèn))級(jí)、村級(jí)區(qū)域單元3種不同的尺度，借助于地統(tǒng)計(jì)與空間自相關(guān)模型對(duì)研究區(qū)2009-2016年草地資源在宏觀、中觀和微觀不同層次的空間集聚和差異性特征進(jìn)行定量分析，揭示了研究區(qū)在2009-2016年期間草地資源數(shù)量和空間上的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明草地資源動(dòng)態(tài)變化度較大的為田壩鄉(xiāng)，草地資源相對(duì)較為穩(wěn)定的區(qū)域?yàn)榇蠛｀l(xiāng)、娜姑鎮(zhèn)及待補(bǔ)鎮(zhèn)，與當(dāng)?shù)赝ㄟ^草原生態(tài)獎(jiǎng)補(bǔ)機(jī)制項(xiàng)目的貫徹落實(shí)加快該區(qū)域草原生態(tài)恢復(fù)、防止草原退化以及與多部門聯(lián)合執(zhí)法杜絕破壞草原現(xiàn)象發(fā)生等舉措具有密切關(guān)系。此外，研究結(jié)果可作為當(dāng)?shù)夭莸刭Y源保護(hù)區(qū)劃分以及為今后生態(tài)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展等提供重要依據(jù)。