敖登高娃，李躍進(jìn)，兀良哈·巴雅爾

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脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)村域尺度土地利用結(jié)構(gòu)定量分析

敖登高娃1,2，李躍進(jìn)1※，兀良哈·巴雅爾2

（1. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，呼和浩特市 010011；2. 內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，呼和浩特市 010022）

村級規(guī)劃是現(xiàn)行土地利用規(guī)劃的延伸和完善，全面揭示村域土地利用結(jié)構(gòu)特征是村級土地利用規(guī)劃編制必不可少的前提條件。該文以四子王旗中部烏蘭察布丘陵區(qū)西南8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)54個村（社區(qū)）組成的典型的脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)為研究區(qū)域，以其所轄村（社區(qū)）為分析單元，利用2013年遙感影像解譯數(shù)據(jù)，運(yùn)用計(jì)量地理方法和GIS技術(shù)，定量分析村域土地利用結(jié)構(gòu)特征，為脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)村級土地利用規(guī)劃的編制提供參考依據(jù)。結(jié)果表明：研究區(qū)土地利用多樣化指數(shù)平均值為0.71，所轄各村（社區(qū)）多樣化指數(shù)介于0～0.77之間，土地利用類型多樣化程度總體處于中等偏上水平；各村（社區(qū)）集中化指數(shù)介于-0.33～1之間，集中化程度總體呈現(xiàn)為中等偏下的狀態(tài)；土地組合類型相對較豐富，半數(shù)以上的村（社區(qū)）地類組合類型以耕地-林地-牧草地為主，37%的村（社區(qū)）以耕地-林地為主，空間分布上基本形成了一個集最單一和最齊全組合類型的中心區(qū)域和以此為中心的3條南北帶狀分布區(qū)域及最外側(cè)對稱分布的2個地段，在這些不同區(qū)域和地段內(nèi)耕地、林地和牧草地呈現(xiàn)出相間分布的特點(diǎn)；土地利用程度綜合指數(shù)平均值為243.05，各村（社區(qū)）綜合指數(shù)值介于213.83～400之間，土地利用程度總體水平較高；受地形、海拔及人類生產(chǎn)投入水平的影響，各類用地在各村（社區(qū)）的區(qū)位意義不盡相同，其中耕地和林地區(qū)位意義相對較突出，而對半干旱草原地區(qū)來說，牧草地區(qū)位意義并不突出。據(jù)此，脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)的土地利用，在完善灌叢林生態(tài)體系的同時加強(qiáng)牧草地保護(hù)和農(nóng)田基本建設(shè)是確保草原生態(tài)安全和經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的必然選擇。

土地利用，地理信息系統(tǒng)；草原；農(nóng)牧交錯區(qū)；村域；定量分析

0 引 言

中國生態(tài)脆弱區(qū)主要分布在北方干旱半干旱區(qū)、南方丘陵區(qū)、西南山地區(qū)、青藏高原區(qū)及東部沿海水陸交接地區(qū)，其中北方干旱半干旱生態(tài)脆弱區(qū)包括一定面積的農(nóng)牧交錯帶，由于開墾農(nóng)業(yè)與畜牧業(yè)2種土地利用方式的交錯分布而進(jìn)一步加劇了復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性，文中將其稱之為北方農(nóng)牧交錯生態(tài)脆弱區(qū)。主要分布于年降水量300～450 mm、干燥度1.0～2.0的北方干旱半干旱草原區(qū)，行政區(qū)域涉及內(nèi)蒙古、吉林、遼寧、河北、山西、陜西、寧夏、甘肅8個省區(qū)，由于氣候、土壤、植被等自然屬性條件較差，易受風(fēng)蝕、水蝕和人為活動的強(qiáng)烈影響，生態(tài)環(huán)境極為脆弱，重要生態(tài)系統(tǒng)類型包括典型草原、荒漠草原、疏林沙地、農(nóng)田等[1]，土地生產(chǎn)力水平比較低[2]，農(nóng)牧業(yè)基礎(chǔ)落后，第一、二生產(chǎn)力水平低而不穩(wěn)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與資源環(huán)境承載力不相適應(yīng)[3]。自1953年趙松喬先生提出“農(nóng)牧交錯帶”這一概念以來，國內(nèi)學(xué)者關(guān)于農(nóng)牧交錯帶展開了廣泛的研究[4-6]。以內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯帶為研究區(qū)域，就其土地利用也進(jìn)行了大量的研究，其內(nèi)容涉及到土地利用變化及驅(qū)動機(jī)制[7-9]、不同土地利用方式對土壤、生態(tài)環(huán)境的影響[10-12]、基于不同方法的土地利用評價[13-15]及土地利用對農(nóng)牧民生計(jì)的影響[16-17]等方面，較好地反映了內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯生態(tài)脆弱區(qū)中宏觀尺度的土地利用變化格局及土地利用所產(chǎn)生的綜合效應(yīng)，但關(guān)于土地利用結(jié)構(gòu)特征微觀尺度的定量研究較少，而微觀尺度的研究更有利于掌握和揭示土地利用的本質(zhì)特征和內(nèi)在規(guī)律[18]。村集體是農(nóng)村基層群眾性自治組織，是中國最基層的社會單元[19]，村級土地利用規(guī)劃是對旗縣和鄉(xiāng)鎮(zhèn)級土地利用總體規(guī)劃的具體化，中國第一例村級土地利用規(guī)劃2006年在常德市試行，之后在全國范圍內(nèi)陸續(xù)開展了試點(diǎn)研究[20]。內(nèi)蒙古自治區(qū)村級土地利用規(guī)劃2015年在和林格爾縣試行，這些試點(diǎn)研究始終沒有形成統(tǒng)一的編制程序和內(nèi)容，只針對個案進(jìn)行[20]，但是查清土地利用現(xiàn)狀是各個試點(diǎn)村域進(jìn)行土地利用規(guī)劃的共同內(nèi)容之一。因此，基于定量分析法，全面揭示村域土地利用結(jié)構(gòu)特征是村級土地利用規(guī)劃編制必不可少的前提條件，尤其是在干旱脆弱的內(nèi)蒙古草原農(nóng)牧交錯區(qū)，在生態(tài)環(huán)境保護(hù)及土地可持續(xù)利用與管理方面具有重要意義。本文以四子王旗中部烏蘭察布丘陵區(qū)西南的8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)54個行政村（社區(qū)）組成的脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)為研究區(qū)域，以其所轄村（社區(qū)）為分析單元，運(yùn)用計(jì)量地理模型和GIS技術(shù)，定量分析土地利用結(jié)構(gòu)特征，為脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)村域土地利用規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

四子王旗位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，地理坐標(biāo)為41°10′～43°22′N，110°20′～113°E，從南至北由陰山山脈北緣、烏蘭察布丘陵和烏蘭察布高平原3部分組成。研究區(qū)則位于烏蘭察布丘陵西南部半干旱草原帶，氣候?qū)僦袦貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均氣溫1～4 ℃，氣溫平均日較差13～14 ℃，年平均降水量250～350 mm。地勢東南高西北低，海拔高度在1 350～2 100 m之間，相對高差750 m。自然植被為半干旱草原，植物群落以克氏針茅為建群種的少雜草類植被，植被覆蓋度在30%以下。土壤以栗鈣土為主并分布有灰褐土、草甸土和鹽土。依據(jù)2000年行政區(qū)劃，研究區(qū)包括吉生太鄉(xiāng)、巨巾號鄉(xiāng)、庫倫圖鄉(xiāng)、大黑河鄉(xiāng)、烏蘭花鎮(zhèn)、活佛灘鄉(xiāng)、忽雞圖鄉(xiāng)和朝克文都鄉(xiāng)8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，轄54個村（社區(qū)）（圖1），土地總面積218 961.38 hm2，長期以來受降水制約，草地和耕地之間頻繁轉(zhuǎn)換，土地利用結(jié)構(gòu)較不穩(wěn)定，其北側(cè)緊挨著內(nèi)蒙古荒漠草原，為典型的脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分別為研究區(qū)2013年Landsat/OLI影像和應(yīng)用該影像所獲取的研究區(qū)2013年土地利用數(shù)據(jù)。從地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站（http：//www.gscloud.cn/）分別下載2013年9月6日和29日的兩景Landsat8/OLI影像，經(jīng)過直方圖規(guī)定化等相關(guān)預(yù)處理后通過拼接、裁切和對比度拉伸等步驟獲得了研究區(qū)2013年Landsat/OLI標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成影像，以其作為研究區(qū)2013年土地利用目視解譯的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（Environmental Systems Research Institute，ESRI）的ArcInfo地理信息系統(tǒng)軟件完成了上述遙感影像的土地利用目視解譯，最終獲得具有正確空間拓?fù)潢P(guān)系的研究區(qū)2013年土地利用現(xiàn)狀Shape格式矢量數(shù)據(jù)，以其作為本文研究工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。土地利用類型在參考《土地利用現(xiàn)狀分類》國家標(biāo)準(zhǔn)[21]的基礎(chǔ)上，根據(jù)研究區(qū)具體情況及實(shí)際工作的需要，共劃分耕地、林地、牧草地、居民點(diǎn)用地、工礦倉儲用地、水域及水利設(shè)施用地和未利用土地7個類型，其中林地包括有林地和灌木林地2個二級類，居民點(diǎn)用地包括了城鎮(zhèn)居民點(diǎn)用地和農(nóng)村居民點(diǎn)用地2個二級類，未利用土地包括了鹽堿地、沙地、裸土地和裸巖4個二級類。研究區(qū)2013年土地利用結(jié)構(gòu)和分布狀況如表1和圖2所示。在土地利用類型的解譯過程中通過野外實(shí)地調(diào)查建立了各地類在Landsat/OLI標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成影像上的解譯標(biāo)志，初步目視解譯結(jié)束后，通過再次前往研究區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查的方式，進(jìn)行了所有疑難圖斑土地利用類型的最終確認(rèn)，因此在30 m遙感影像空間分辨率水準(zhǔn)上達(dá)到了較高的定位定性分類精度。

2.2 研究方法

為了從多角度分析區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)特征，本文主要選擇多樣化分析、集中化分析、組合類型分析、區(qū)位意義分析、土地利用程度分析5種較為普遍的方法，以村為分析單元，闡明脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)特征。

2.2.1 土地利用多樣化分析

為揭示區(qū)域內(nèi)不同土地利用類型的齊全程度，本文采用吉布斯-馬丁多樣化指數(shù)[22]對其進(jìn)行分析，計(jì)算公式為

式中為多樣化指數(shù)，其理論最大值為(?1)/；為土地利用類型數(shù)；x為第類土地面積或百分比。當(dāng)=1時，該地區(qū)只有1種土地類型，此時=0，多樣化指數(shù)最小，如果一個地區(qū)土地利用類型越多樣，則越大，越接近1。

利用表1數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算可獲得研究區(qū)及所轄各村（社區(qū)）土地利用多樣化指數(shù)（表3），運(yùn)用ArcInfo的自然間斷點(diǎn)分級法，對土地利用多樣化指數(shù)進(jìn)行分級歸類，>0.68為高多樣化區(qū)、∈(0.62,0.68]為中高多樣化區(qū)、∈(0,0.62]為中低多樣化區(qū)和≤0為低多樣化區(qū)4個等級。

表1 2013年研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)

注：CL, WL, GL, RA, IM, WF, UL分別指耕地，林地，牧草地，居民點(diǎn)用地，工礦倉儲用地，水域及水利設(shè)施用地，未利用土地；下同。

Note: CL, WL, GL, RA, IM, WF, UL refer to cultivated land,woodland,grassland,residential land,land for industry ,mining and warehouse, water area and land for water conservancy facilities , unutilized land, respectively. The same below.

2.2.2 土地利用集中化分析

為了更精確地度量土地利用的集中程度，可利用集中化指數(shù)對其進(jìn)行分析，土地利用集中化指數(shù)計(jì)算公式[22]為

式中I為第個區(qū)域土地利用的集中化指數(shù)；A為第個區(qū)域各地類累計(jì)面積百分比；為土地集中分布時累計(jì)面積百分比之和；為高層次區(qū)域各土地利用類型的累計(jì)面積百分比之和，以作為衡量集中化程度的基準(zhǔn)。本研究中以選取的8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)組成的研究區(qū)域作為高層次區(qū)域，研究區(qū)地類為7種，則值為700，經(jīng)計(jì)算值為588.15（以研究區(qū)2013年土地利用結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得出）。集中化指數(shù)越大說明土地利用的集中化程度和專門化程度越高；反之，集中化指數(shù)越小，說明土地利用的集中化程度越低，即越均衡。利用表1數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算獲得研究區(qū)所轄各村（社區(qū)）土地利用集中化指數(shù)（表3），運(yùn)用ArcInfo的自然間斷點(diǎn)分級法，對土地利用集中化指數(shù)進(jìn)行分級歸類(圖3b)，I=1為高集中化區(qū)、I∈(0.22,1)為中高集中化區(qū)、I∈(0, 0.22]為中低集中化區(qū)和I≤0為低集中化區(qū)4個等級。

2.2.3 土地利用組合類型分析

區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)組合特征可反映區(qū)域土地整體功能的強(qiáng)弱。本文采用威弗-托馬斯組合系數(shù)法[22-23]確定區(qū)域土地利用組合類型。該方法基本原理是把土地的實(shí)際分布（實(shí)際相對面積百分比）與假設(shè)分布（假設(shè)相對面積百分比）相比較，逐步逼近實(shí)際分布，得到最接近實(shí)際分布的土地利用組合類型。運(yùn)用該方法，利用表1數(shù)據(jù)，可計(jì)算出研究區(qū)土地利用組合系數(shù)，并由此確定土地利用組合類型及土地利用組合類型數(shù)（表3），以土地利用組合類型數(shù)為依據(jù)獲得研究區(qū)土地利用空間格局組合類型圖（圖3c）。

2.2.4 土地數(shù)量結(jié)構(gòu)區(qū)位意義分析

土地利用區(qū)位指數(shù)可反映某個區(qū)域土地利用類型在高層次區(qū)域內(nèi)的相對集聚程度，其計(jì)算公式[24-25]為

式中Q為區(qū)位指數(shù)，f是區(qū)域內(nèi)第種土地利用類型的面積，hm2；F是高層次區(qū)域第種土地利用類型面積，hm2。如果區(qū)位指數(shù)Q>1則說明區(qū)域內(nèi)該類土地利用類型的區(qū)位意義比較明顯；Q<1，則說明區(qū)域內(nèi)該土地利用類型不具備區(qū)位意義。本研究中以選取的8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)組成的研究區(qū)域作為高層次區(qū)域。

2.2.5 土地利用程度綜合分析

土地利用程度（land use degree，LUD）是土地利用類型構(gòu)成的綜合反映，本文采用LUD綜合分析法，將LUD按照土地自然綜合體在社會因素影響下的自然平衡狀態(tài)分為若干等級并賦予分級指數(shù)[26]，本研究中共分為4級并賦予分級指數(shù)（表2），計(jì)算公式為

式中L為某區(qū)域LUD綜合指數(shù)，介于100～400之間；B為研究區(qū)內(nèi)第級LUD分級指數(shù)；C為研究區(qū)第級LUD分級面積百分比，%（分級指數(shù)對應(yīng)的土地利用類型面積所占總面積的百分比，%），為LUD分級數(shù)。

表2 土地利用程度分級與對應(yīng)指數(shù)

3 結(jié)果與分析

土地利用結(jié)構(gòu)研究可優(yōu)化國民經(jīng)濟(jì)各部門占地比例及實(shí)現(xiàn)土地利用效率最大化問題[27]，因此定量表征土地利用結(jié)構(gòu)，有利于分析掌握區(qū)域土地利用的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效應(yīng)的變化情況。

3.1 土地利用總體組合特征分析

不同土地利用類型，彼此之間相互聯(lián)系，共同組合形成一定的布局形式，其集中程度及多樣化狀況在自然和社會經(jīng)濟(jì)條件的共同作用下具有不同的格局。

3.1.1 土地利用多樣化分析

研究區(qū)土地利用多樣化指數(shù)平均值為0.71，所轄各村（社區(qū)）多樣化指數(shù)值分布范圍較廣，介于0～0.77之間（表3），其中高多樣化區(qū)的村（社區(qū)）包括16個，占研究區(qū)村（社區(qū)）總數(shù)的30%；中高多樣化區(qū)的村（社區(qū)）包括25個，占46%；中低多樣化區(qū)的村（社區(qū)）包括11個，占20%；低多樣化區(qū)的村（社區(qū)）包括2個，占4%，這說明研究區(qū)各村（社區(qū)）多樣化指數(shù)之間具有較大的差異性（圖3a），土地利用類型多樣化程度總體處于中等偏上的狀態(tài)。

3.1.2 土地利用集中化分析

研究區(qū)各村（社區(qū)）集中化指數(shù)分布范圍廣，介于?0.33～1之間，其中低集中化區(qū)的村（社區(qū)）包括8個，占研究區(qū)村（社區(qū)）總數(shù)的15%，中低集中化區(qū)的村（社區(qū)）包括24個，占44%，中高集中化區(qū)的村（社區(qū)）包括20個，占37%，集中化指數(shù)最大的高集中化區(qū)的村（社區(qū)）有2個，占4%（圖3b），說明研究區(qū)各村（社區(qū)）土地利用集中化程度存在較大差異，集中化程度總體上呈現(xiàn)為中等偏下的狀態(tài)。

3.1.3 地類組合類型分析

研究區(qū)土地組合類型數(shù)為3，包括耕地、林地和牧草地等地類（表3）。從單個村（社區(qū)）情況來看，團(tuán)結(jié)路社區(qū)和文北路社區(qū)土地利用組合類型數(shù)最小僅為1，只有居民點(diǎn)用地，土地利用類型齊全度最低；文南路社區(qū)、南梁路社區(qū)、解放路社區(qū)和和平路社區(qū)土地利用組合類型數(shù)為4且最多，但4個社區(qū)土地利用的組合類型不盡相同，其中文南路社區(qū)和南梁路社區(qū)土地利用組合類型構(gòu)成包括耕地、牧草地、居民點(diǎn)用地和林地，和平路社區(qū)包括林地、水域、耕地和牧草地，解放路社區(qū)包括耕地、林地、居民點(diǎn)用地和未利用土地，土地利用類型齊全度最高。研究區(qū)37%（20個村（社區(qū)））的村（社區(qū)）組合類型數(shù)為2，其中楊油房、席邊河、吉生太和堂村村4個村為耕地和牧草地組合；烏蘭路、衛(wèi)井路2個社區(qū)為耕地和居民點(diǎn)用地組合；廣場路社區(qū)為居民點(diǎn)用地和林地組合，其他的均為耕地和林地組合類型；52%（28個村（社區(qū)））的村（社區(qū)）組合類型數(shù)為3，其中除王府路社區(qū)和體育路社區(qū)地類組合類型為林地、耕地和居民點(diǎn)用地外，其他村（社區(qū)）地類組合類型均為耕地、林地和牧草地。

從土地利用的二級地類結(jié)構(gòu)看林地主要以灌木林為主，灌木林地約占林地總面積的90%以上（圖2）。空間分布上，旗政府所在地烏蘭花鎮(zhèn)所轄的文北路和團(tuán)結(jié)路社區(qū)及南梁路、文南路、和平路和解放路社區(qū)分別集中了最單一和最齊全的土地利用組合類型，以此為中心向南和向北延伸分布的村（社區(qū)）基本形成了中部2種地類組合類型區(qū)域，由此向東西分別對稱分布了南北向延伸的2個條帶狀3種地類組合類型區(qū)域，該區(qū)域外側(cè)又呈現(xiàn)出對稱分布的2種地類組合類型區(qū)域（圖3c）。

表3 研究區(qū)各行政村（社區(qū)）土地利用定量指數(shù)表

3.1.4 土地利用總體組合特征

研究區(qū)土地利用高多樣化區(qū)內(nèi)，多樣化指數(shù)大于等于研究區(qū)平均水平的村（社區(qū)）有和平路社區(qū)、南梁路社區(qū)、解放路社區(qū)、中號村、文南路社區(qū)、東卜子村、英土村和吉生太村，其多樣化指數(shù)依次為0.77、0.76、0.75、0.72、0.72、0.71、0.71和0.71，而這8個村（社區(qū)）中除英土村（0.02）之外，其他7個村（社區(qū)）土地利用集中化指數(shù)較小，小于或等于0，依次為?0.33、?0.26、?0.17、?0.08、0、?0.01和?0.01，屬于低集中化區(qū)；多樣化指數(shù)小于研究區(qū)平均水平的村（社區(qū)）主要有公合成村、哈拉圪那村、閃丹村、毛獨(dú)亥村、鄭家灘村、大黑河村、土城子村和生蓋營村，其土地利用集中化指數(shù)較小，小于或等于0.11，屬于中低集中化區(qū)。相應(yīng)的高多樣化區(qū)內(nèi)土地利用組合類型數(shù)除吉生太村和土城子村外，主要為4或3；屬于旗政府所在地烏蘭花鎮(zhèn)的團(tuán)結(jié)路社區(qū)和文北路社區(qū)土地利用多樣化指數(shù)最小為0，為低多樣化區(qū)，相應(yīng)的土地利用集中化指數(shù)卻最大，為高集中化區(qū)，只有居民點(diǎn)用地1種土地利用類型；其余村（社區(qū)）分屬于中高、中低多樣化區(qū)和中低、中高集中化區(qū)，土地利用組合類型數(shù)為2或3（圖3a～c）。

3.2 土地利用程度分析

土地利用程度主要反映土地利用的廣度和深度，它不僅反映自然條件對土地利用的制約，同時也反映了人類活動對土地生態(tài)系統(tǒng)的影響程度。研究區(qū)土地利用程度最高的是團(tuán)結(jié)路社區(qū)和文北路社區(qū)，綜合指數(shù)值為400，土地利用類型只有居民點(diǎn)用地一種地類且全部為城鎮(zhèn)居民點(diǎn)用地；其次為衛(wèi)井路社區(qū)、廣場路社區(qū)、烏蘭路社區(qū)和體育路社區(qū)，土地利用程度綜合指數(shù)依次為326.9、318.74、305.2和295.3，從土地利用二級地類分析，烏蘭路社區(qū)、衛(wèi)井路社區(qū)和體育路社區(qū)土地用途以耕地和城鎮(zhèn)居民點(diǎn)用地為主、廣場路社區(qū)以灌木林用地和城鎮(zhèn)居民點(diǎn)用地為主，這些社區(qū)由于位于四子王旗政府所在地烏蘭花鎮(zhèn)，土地開發(fā)利用及對土地的投入水平較高，所以土地集約利用程度也相對較高。研究區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)平均值為243.05，各村（社區(qū)）綜合指數(shù)值介于213.83～400之間（表3），65%的村（社區(qū)）土地利用程度綜合指數(shù)大于研究區(qū)平均水平，說明該區(qū)土地利用程度總體水平較高，這與所選擇的研究區(qū)域?yàn)樵撈熘饕霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)的現(xiàn)狀相吻合。

3.3 土地利用結(jié)構(gòu)區(qū)位意義分析

通過區(qū)位指數(shù)可綜合反映各種土地利用類型的相對聚集程度。研究區(qū)各類用地在各村（社區(qū)）的區(qū)位意義不盡相同（表3）。耕地區(qū)位意義顯著的村（社區(qū)）共有27個，其中麻黃洼村、蘇木加力格村、大青河村、阿力善圖村、烏蘭路社區(qū)、四十頃地村、巨巾號村、韭菜灘村、海卜子村、大新地村、巨龍?zhí)搴土４宓?2個村（社區(qū)）區(qū)位意義最顯著，區(qū)位指數(shù)大于等于1.33，耕地所占比例大于50%以上（表1）；其他15個村（社區(qū)）區(qū)位意義較顯著，耕地比例在38%～50%之間（表1）；林地具有區(qū)位意義的村（社區(qū)）共27個，區(qū)位指數(shù)大于1，占到研究區(qū)村（社區(qū)）總數(shù)的50%，另有9個村（社區(qū)）的區(qū)位指數(shù)介于0.9～1之間，林地主要以旗政府所在地烏蘭花鎮(zhèn)為中心向東南、東北、西南和西北延伸分布（圖2），林地構(gòu)成以灌木林為主，這與該旗從2000年開始實(shí)施大面積退耕還林工程的過程中，主要以種植檸條等灌木樹種有關(guān)；牧草地具有區(qū)位意義的村（社區(qū)）共有14個，其中堂村村、活福灘村、席邊河村、糖坊卜子村、三合泉村、吉生太村、哈拉圪那村、東玻璃村、毛獨(dú)亥村牧草地所占比例相對較大，牧草地比例在35%～65%之間；居民點(diǎn)用地在32個村（社區(qū)）具有區(qū)位意義，其中富強(qiáng)路社區(qū)、解放路社區(qū)、文南路社區(qū)、王府路社區(qū)、南梁路社區(qū)、烏蘭路社區(qū)、體育路社區(qū)、衛(wèi)井路社區(qū)、廣場路社區(qū)、文北路社和團(tuán)結(jié)路社區(qū)的居民點(diǎn)用地區(qū)位意義最顯著，區(qū)位指數(shù)均大于2且居民點(diǎn)用地所占比例均超過10%，這與這11個社區(qū)位于四子王旗旗政府所在地烏蘭花鎮(zhèn)而具有較優(yōu)越的區(qū)位條件有關(guān)；水利設(shè)施用地區(qū)位意義最顯著的是和平路社區(qū)，因?yàn)跆m花水庫的存在而水域及水利設(shè)施用地所占比例最高，區(qū)位意義較顯著的有腮忽洞村、土城子村、英土村、大新地村、東卜子村和活福灘村；楊油房村和席邊河村工礦倉儲用地區(qū)位意義最顯著，這與近些年來不規(guī)范開采的小型工礦用地逐年增加有關(guān)；未利用土地具有區(qū)位意義的村（社區(qū)）共有17個，由于土地鹽堿化較嚴(yán)重，解放路社區(qū)未利用土地區(qū)位指數(shù)最大，達(dá)到了6.33，區(qū)位意義最突出，其次吉生太村和堂村村區(qū)位指數(shù)分別為3.51和2.98，區(qū)位意義也較突出，主要與這2個村裸巖、裸土地和鹽堿地所占比例相對較大有關(guān)，其余14個村（社區(qū)）也具有一定的區(qū)位意義，有一定的開發(fā)利用潛力。

4 討 論

脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)地表沙質(zhì)沉積物的疏松性和年降雨量的不穩(wěn)定性，使得該系統(tǒng)對外界干擾較為敏感，因此草原開墾為耕地以后，過度的土地利用極易導(dǎo)致地表風(fēng)蝕粗化[28]。從研究區(qū)土地利用特點(diǎn)來看，耕地、林地（主要為灌木林地）和牧草地等面積比例相對較大的3種主要用地類型，在地類組合類型為2的區(qū)域，以耕地-灌木林地或耕地-牧草地的空間格局相間分布，在地類組合類型為3的區(qū)域主要以耕地-灌木林地-牧草地的空間格局相間分布，基本上呈現(xiàn)出不同大小的耕地外圍分布有灌木林地或草地，耕地少有大片相連的情況（圖2和圖3c）。面積比例相對較大的3種主要用地類型中牧草地區(qū)位意義并不顯著，這與近年來各類用地的擴(kuò)張如居民點(diǎn)用地及林地面積的增加，除去一部分退耕還林地之外，大部分以牧草地作為主要增加的來源有關(guān)；而林地區(qū)位意義相對較突出且主要以灌木林地占絕對優(yōu)勢，說明在四子王旗，隨著國家“三北”防護(hù)林工程、退耕還林工程和治沙工程的實(shí)施以及“生態(tài)立旗”可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹落實(shí)，通過人工造林和封山育林等措施所重建的灌叢林生態(tài)系統(tǒng)對增加地表綠地覆蓋度和減少草原生態(tài)系統(tǒng)非生產(chǎn)性輸出方面產(chǎn)生了一定的成效。但在脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)草地生態(tài)意義更突出，因此草原生態(tài)環(huán)境的破壞（如草地開墾、坡地開荒、棄耕撂荒及化肥大量使用）和生態(tài)系統(tǒng)的人工重建2個相反的過程同時并存的情況下，只注重林地覆蓋率的提高而忽視牧草地的保護(hù)，還很難從根本上對脆弱草原生態(tài)系統(tǒng)起到恢復(fù)作用。所以，在不斷完善森林生態(tài)建設(shè)的同時如何加強(qiáng)牧草地的保護(hù)是脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)土地利用中更值得探究的問題。而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，在考慮地形地貌等自然條件的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)農(nóng)田基本建設(shè)和提高集約化水平是進(jìn)一步提高土地利用綜合效益的必然選擇。

研究區(qū)土地利用類型多樣化程度總體處于中等偏上水平，集中化程度總體呈現(xiàn)為中等偏下的狀態(tài)。土地資源供給來源的多樣性和多元性是地區(qū)土地資源安全及有效供給的保障之一，對于生態(tài)環(huán)境較脆弱的脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)，資源供給的多樣性顯得更為重要，因此集中化程度低而多樣化程度偏高的土地利用結(jié)構(gòu)特征既符合穩(wěn)定系統(tǒng)多樣性的特點(diǎn)，也是脆弱草原帶農(nóng)牧交錯區(qū)土地可持續(xù)利用的必然趨勢。在縣市等中宏觀尺度的土地利用結(jié)構(gòu)定量研究中，多樣化指數(shù)、集中化指數(shù)與地類組合類型數(shù)之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性，其中土地利用多樣化程度高的區(qū)域，集中化程度較低，地類組合類型數(shù)較大，反之亦然[29-30]。從本文研究結(jié)果來看，在微觀尺度以村為單位的土地利用結(jié)構(gòu)特征研究中，這些定量指標(biāo)相互之間也具有較好的相關(guān)性，起到相互補(bǔ)充驗(yàn)證的作用，使得研究結(jié)果更具有科學(xué)性，能夠準(zhǔn)確反映土地利用的實(shí)際情況。在微觀尺度上村域土地利用結(jié)構(gòu)的定量表征，不僅有利于在各村（社區(qū)）之間，從土地利用特征和土地利用內(nèi)在規(guī)律進(jìn)行比較，還可對具有相似土地利用結(jié)構(gòu)特征的村（社區(qū)）進(jìn)行歸類，為后續(xù)的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整及土地利用管理方面可否采取相同的措施等提供參考依據(jù)。

近年來隨著坡地退耕等農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，耕地有了較大幅度的減少，但在土地利用整體結(jié)構(gòu)中耕地比例仍較高，占土地總面積的38%，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)居民點(diǎn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)用地及工礦倉儲用地也有了較大幅度的增加，在這些因素共同作用下，研究區(qū)土地利用程度總體水平相對較高。

土地利用研究涉及不同的時空尺度，不同尺度只能回答不同的問題，要實(shí)施土地資源合理利用措施，必須依據(jù)村級基層單位的微觀尺度研究結(jié)果[31]。土地利用結(jié)構(gòu)的形成和變化與研究區(qū)所處的自然地理特點(diǎn)和社會經(jīng)濟(jì)條件有密切聯(lián)系，其中地形地貌和河網(wǎng)布局等自然地理因素是形成土地利用結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，而人口變化、村莊建設(shè)、產(chǎn)業(yè)布局和土地利用政策等社會經(jīng)濟(jì)因素是導(dǎo)致土地利用變化的主要原因[32]。本文只涉及到2013年1個時期土地利用結(jié)構(gòu)特征定量研究，而不同時期土地利用社會經(jīng)濟(jì)因素與對應(yīng)時段土地利用特征深入研究，對于揭示土地利用變化內(nèi)在規(guī)律及驅(qū)動機(jī)制的掌握具有重要意義。基于此，筆者認(rèn)為從土地利用微觀角度出發(fā)，探討村域尺度土地利用變化規(guī)律及影響因素是下一步研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

5 結(jié) 論

1）研究區(qū)土地利用類型多樣化程度總體處于中等偏上水平，集中化程度呈現(xiàn)為中等偏下的狀態(tài)。土地組合類型相對較豐富，基本形成了一個集最單一和最齊全組合類型的中心區(qū)域和以此為中心的3條南北帶狀分布區(qū)域及最外側(cè)對稱分布的2個地段，在這些不同區(qū)域和地段內(nèi)耕地、灌木林地和牧草地呈現(xiàn)出相間分布的特點(diǎn)。

2）研究區(qū)土地利用程度總體水平較高。受地形、海拔及人類生產(chǎn)投入水平的影響，各類用地在各村（社區(qū)）的區(qū)位意義不盡相同，其中耕地和林地區(qū)位意義相對較突出。

3）在土地利用結(jié)構(gòu)定量研究中，適用于中宏觀尺度的土地利用定量分析指標(biāo)，也能較好地反映微觀尺度的土地利用結(jié)構(gòu)特征。

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Quantitative analysis on land use structure at village level in farming-pastoral fragile steppe zone

Aodenggaowa1,2, Li Yuejin1※, Wuliangha Bayaer2

(1.010011;2.010022)

Ecological fragile zone is also called the ecological ecotone, and refers to the transition area between the 2 different types of ecological systems. Ecological fragile areas in China are mainly distributed in the northern arid or semi-arid region, southern hilly region, southwest mountainous region, the Tibetan Plateau and the eastern coastal land-water interactive region. The northern farming-pastoral ecological fragile areas are mainly distributed in the northern arid or semi-arid steppe region, where the annual rainfall is 300-450 mm, the dry degree is 1.0-2.0, and the administrative areas involve Inner Mongolia, Jilin, Liaoning, Hebei, Shanxi, Shaanxi, Ningxia and Gansu, totally 8 autonomous regions or provinces of China. Village level planning is the extension and improvement of the current land use planning, and fully disclosing the village domain characteristics of land use structure is one of the essential premise conditions for village level land use plan. This article took the farming-pastoral fragile steppe zone as study area, which consists of 8 townships and 54 villages, and is distributed in middle part of Siziwang Banner and southwestern part of Wulanchabu hilly region. The characteristics of land use structure at village level were quantitatively analyzed through quantitative geographical method such as Gibbs-Martin diversity index model, centralization index, Weaver-Thomas combination coefficient method, comprehensive index of land use degree and location index model, and GIS (geographical information system) technique such as ArcGIS. Finally we got the following findings: Mean value of land use diversity index was 0.71 in study area, and land use diversity indices of all of the administrative villages were from 0 to 0.77, which had obvious difference, and land use diversity degree was in the level from medium to high; simultaneously the centralization index had wide distribution range that was from -0.33 to 1 for all of the administrative villages, and overall the centralization level was from medium to low. Combination of land use types was relatively abundant; the first major land use combination was cropland-woodland-pasture that occurred in above 50% of administrative villages in study area, and then the second major land use combination was cropland-woodland that occurred in 37% of administrative villages. A central region comprising the most single and the most complete combinations was basically formed, and it also had 5 north-south zonal areas with this central region as the center; cropland, woodland and pasture were alternately distributed in the above different combination zones of land use types. Mean value of comprehensive index of land use degree was 243.05, and comprehensive indices of land use degree of all of the administrative villages in study area were from 213.83 to 400, indicating that the study area had a high land use degree overall. And due to the terrain, altitude and human production input level, land use types had different location meaning in the administrative villages of study area, among them the cropland and woodland had relatively outstanding location meaning, but the pasture did not have corresponding prominent location meaning although our study area was located in a fragile steppe zone. According to the above result, we put forward the following suggestions: We should not only build a perfect shrub ecological system on the ecological environment recovery, but also protect the existing grassland and gradually stabilize the grassland net primary productivity, which aims to ensure the grassland ecological security, stability and economic development; in the farming-pastoral fragile steppe zone, to strengthen the construction of basic farmland and to raise the level of land use intensity are necessary choices to further improve the comprehensive benefit of land use on the basis of fully considering topography and other nature conditions.

land use; geographic information systems; grassland; farming-pastoral ecotone; village level; quantitative analysis

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.06.029

F301.2

A

1002-6819(2017)-06-0222-10

2016-08-09

2016-12-13

全國高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金聯(lián)合資助項(xiàng)目（20131515110005）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41161014）

敖登高娃，副教授，博士生，主要從事土壤地理與土地利用管理研究。呼和浩特 內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，010022。Email：adgw_90@126.com

李躍進(jìn)，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事土壤資源利用改良及鹽堿土改良技術(shù)的研究。呼和浩特 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，010011。Email：liyuejin2005@126.com