樊雷

摘 要：土地整理可能對區(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發(fā)區(qū)域。以河南省南樂縣寺莊土地開發(fā)整理項目為例，通過GIS手段，應(yīng)用景觀生態(tài)學方法，分析項目區(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：土地整理實施后，在土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化的同時，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，并建議在今后的土地整理活動中引入景觀生態(tài)設(shè)計理念，實現(xiàn)生態(tài)效益與其他效益的有機結(jié)合。

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

中圖分類號：F301.21 Q149 文獻標識碼：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)劃確定的目標和用途，采取行政、經(jīng)濟、法律和工程手段，對土地利用狀況進行調(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)境的過程[1]。因此，土地整理是一個對土地資源及其利用方式進行再組織和再優(yōu)化的過程，不僅要遵循社會經(jīng)濟法則，還要遵循自然生態(tài)原理[2]。土地整理特別是農(nóng)地整理的過程也是一個區(qū)域景觀格局改變的過程，通過一定的工程技術(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)，從而會對該區(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)過程產(chǎn)生直接或間接、有利或有害的影響[3]。土地整理過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)，對景觀生態(tài)效應(yīng)和生態(tài)過程產(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方向之一[4]。

以2001年國土資源部實施第一批國家重點土地整理項目為標志，我國土地整理開始步入政府主導的快速發(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、江蘇四個省，在黃河兩岸造成了大片的沙化、鹽堿化土地，嚴重制約著區(qū)域經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。黃河故道地區(qū)作為我國重要的耕地后備資源區(qū)域，被列入《全國土地開發(fā)整理規(guī)劃（2001-2010）》確定的重點區(qū)域，開展了大范圍的土地開發(fā)整理，實施了一批土地開發(fā)整理項目。在黃河故道地區(qū)大力推行土地開發(fā)整理，建設(shè)節(jié)水型生態(tài)農(nóng)業(yè)，對改善生態(tài)防護效能，提升農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，構(gòu)建社會注意和諧社會，促進社會主義新農(nóng)村建設(shè)，保障國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)學方法，從土地整理項目區(qū)角度，以南樂縣寺莊土地整理項目為例，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)計和生態(tài)環(huán)境影響評價工作提供科學依據(jù)。

2.研究區(qū)域概況

南樂縣屬河南省濮陽市管轄，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個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。轄區(qū)面積624 km2，2005年末全縣總?cè)丝?8.23萬人，其中農(nóng)業(yè)人口44.52萬人，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。南樂縣地處黃河下游沖積平原，地勢平坦，屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，年平均氣溫13.4℃，年平均降水量640.1mm，全年無霜期207d。

南樂縣寺莊土地整理項目是南樂縣2003年申報的國家土地整理重點項目。項目區(qū)位于南樂縣北部的寺莊鄉(xiāng)境內(nèi)，總面積651.74hm2，項目區(qū)地處黃河故道區(qū)，地勢呈西南高東北低，局部略有起伏，平均坡降為1/5000～1/6000，海拔高度在44～52 m。項目區(qū)土壤屬風砂土土類，土壤養(yǎng)分含量低，滲透性強，抗旱、保水性能差。共涉及8個行政村，涉及總?cè)丝跒?5310人，項目區(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)

為排除項目區(qū)基礎(chǔ)圖件與實地狀況的差異，本研究所用圖件包括項目區(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），均為實地測量成圖。項目區(qū)有關(guān)社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來自南樂縣統(tǒng)計年鑒及寺莊鄉(xiāng)2004年度統(tǒng)計報告。

3.2研究方法

對項目區(qū)整理前后土地利用圖件利用GIS軟件 Arc/INFO進行處理，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俄勒岡大學的FRAGSTSTS景觀指標程序包進行。

3.3景觀分析指標選取

結(jié)合有關(guān)景觀生態(tài)學理論和研究成果，本研究選取的景觀生態(tài)學指標包括斑塊水平、斑塊類型水平和景觀水平三個層次，重點從斑塊類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)，斑塊類型豐富度指數(shù)，Shannon和Simpson多樣性與均勻度指數(shù)進行分析[5-7]。

4.結(jié)果與分析

4.1土地整理對土地利用結(jié)構(gòu)的影響

土地整理前，項目區(qū)有五種土地利用類型，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%），居民點和工礦用地（0.15%），水域最少（0.11%）。整理前各土地利用類型在項目區(qū)中的分布和比重見圖1，表1。

土地整理后，土地利用類型發(fā)生顯著變化，比例最大的依然是耕地，占96.57%，增加比例達38.68%；其次是交通用地，占2.74%；水域占0.68%，居民點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類型。整理后各土地利用類型在項目區(qū)中的分布和比重見圖2，表1。各土地利用類型變化情況見表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源于沙地。交通用地和水域用地相對變化不大，而沙地與居民點和工礦用地全部消失，轉(zhuǎn)變?yōu)楦?、交通用地和水域?/p>

4.2土地整理對土地利用斑塊布局的影響

由表3可知，土地整理后，由于對項目區(qū)內(nèi)土地利用進行了重新布局，土地利用類型以耕地占絕對優(yōu)勢。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，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均勻，斑塊的變異系數(shù)降低了1.24%。

整理后，項目區(qū)未利用土地（沙地）全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋乩妙愋?；耕地不僅其斑塊數(shù)量（66個）和斑塊密度（10.12個/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)絕對優(yōu)勢。

4.3土地整理對景觀格局的影響

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，土地整理實施后，有關(guān)土地利用類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，說明耕地在土地整理過程中的斑塊形狀、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，對項目區(qū)的整個景觀而言，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29%，分維數(shù)略有降低（-4.13%），而聚集度（0.21）略有升高，說明景觀中各個斑塊形狀趨于規(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型斑塊高度連接為主。

土地整理后，原有的沙地和居民點與工礦用地全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋乩妙愋?，斑塊類型由原來的5類轉(zhuǎn)變?yōu)?類，土地利用斑塊數(shù)量也減少，故斑塊類型豐富度指數(shù)由原來的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型的多少和斑塊類型在面積上分布的均勻程度，其值越大，說明景觀結(jié)構(gòu)組成的復雜性越大，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29%，一方面由于未利用土地轉(zhuǎn)換為其他土地利用類型，斑塊類型數(shù)量減少，另一方面土地整理使原來破碎的小斑塊合并為較大的斑塊，斑塊類型在空間上分布趨于集中。

5.結(jié)論與討論

我國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)濟效益、生態(tài)效益和社會效益的綜合效益最大化是土地整理的最終目標。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景觀生態(tài)建設(shè)顯得愈加重要。

從南樂縣寺莊土地整理項目可以看到，土地整理實施后，其他土地利用類型多轉(zhuǎn)變?yōu)楦?，其中，沙地和居民點與工礦用地幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)楦?，耕地的有效面積增加，項目區(qū)超過95%的面積變成耕地。同時，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。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型的斑塊相互連接引起整個景觀的邊緣密度、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，說明土地整理在減輕景觀破碎化的同時也降低了景觀多樣性。所以，土地整理規(guī)劃設(shè)計時應(yīng)融入景觀生態(tài)設(shè)計的思想，盡可能改善生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，生態(tài)系統(tǒng)脆弱的狀況，注意景觀多樣性的設(shè)計，改善景觀系統(tǒng)的多樣性和穩(wěn)定性。而未來的土地整理景觀生態(tài)研究重點圍繞土地整理的景觀生態(tài)設(shè)計，土地整理對區(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。為了保證土地資源的可持續(xù)利用，改善土地整理項目區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單的狀況，應(yīng)當在土地整理項目的規(guī)劃設(shè)計階段融入景觀生態(tài)設(shè)計思想，以景觀生態(tài)為指導，提高項目區(qū)的景觀多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

本文結(jié)合景觀格局指標研究進展和土地開發(fā)整理規(guī)劃對景觀格局的影響，選取了土地整理景觀效應(yīng)分析的常用指標，包括斑塊水平和景觀水平上6類11種指標。在斑塊水平上可選用斑塊密度、斑塊大?。ǜ鱾€景觀類型面積、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)計提供科學依據(jù)，同時也可以為其他地區(qū)的土地整理提供一定的借鑒。

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