分宜縣土地細(xì)碎化的中觀尺度研究

孫 雁，趙小敏

（1.浙江大學(xué)城市學(xué)院法學(xué)院，浙江杭州310015；2.南昌師范高等?？茖W(xué)校，江西南昌330029）

分宜縣土地細(xì)碎化的中觀尺度研究

孫 雁1，趙小敏2

（1.浙江大學(xué)城市學(xué)院法學(xué)院，浙江杭州310015；2.南昌師范高等?？茖W(xué)校，江西南昌330029）

研究目的：借鑒土地格局領(lǐng)域的研究思路，在中觀尺度上研究土地細(xì)碎化，以期在研究方法、數(shù)據(jù)獲取等方面尋求突破，并利用2004年分宜縣遙感影像解譯的土地利用矢量對(duì)10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用細(xì)碎化進(jìn)行研究。研究方法：文獻(xiàn)資料法，景觀格局指數(shù)法，聚類分析法。研究結(jié)果：在中觀尺度上研究土地細(xì)碎化問題，得到與微觀尺度研究截然不同的結(jié)論——低山區(qū)土地細(xì)碎化程度最低，其次是平原區(qū)，而丘陵區(qū)的土地破碎化程度最高。研究結(jié)論：分宜縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用細(xì)碎度指標(biāo)的聚類結(jié)果空間分布規(guī)律特征十分顯著。

土地利用；土地細(xì)碎化；中觀尺度；景觀格局指數(shù)；聚類分析；分宜縣

土地細(xì)碎化研究起步較早，但進(jìn)展緩慢，中國(guó)對(duì)該領(lǐng)域的研究處于起步階段。對(duì)土地細(xì)碎化問題的研究始于對(duì)土地細(xì)碎化的合理性探討，但是研究范圍難有拓展，究其原因如下：（1）細(xì)碎化概念的缺陷。主流學(xué)派對(duì)土地細(xì)碎化內(nèi)涵界定主要從土地產(chǎn)權(quán)的角度來進(jìn)行，而沒有考慮土地利用類型的不同及種植結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致的細(xì)碎化。（2）研究指標(biāo)的局限。農(nóng)戶擁有地塊數(shù)量以及平均地塊面積大小是最常采用的兩個(gè)指標(biāo)，其他指標(biāo)運(yùn)用的頻次較低。（3）研究的方法與數(shù)據(jù)來源的局限。目前對(duì)土地細(xì)碎化的研究大多運(yùn)用經(jīng)濟(jì)計(jì)量學(xué)的方法進(jìn)行定量研究，數(shù)據(jù)主要來自農(nóng)戶調(diào)研。研究方法單一，數(shù)據(jù)獲取困難，對(duì)其他學(xué)科的滲入設(shè)置門檻。（4）研究缺乏全面性。國(guó)內(nèi)外對(duì)土地細(xì)碎化的研究大部分以農(nóng)用地中旱地、水田為研究對(duì)象，鮮見對(duì)于林地、建設(shè)用地等其他用地類型的研究。

筆者認(rèn)為，導(dǎo)致上述4方面缺陷出現(xiàn)的最根本原因是：迄今為止土地細(xì)碎化研究均是微觀尺度下的研究命題，以農(nóng)戶調(diào)查為主要的資料和數(shù)據(jù)獲取途徑，研究尺度尚未突破。隨著遙感與地理信息系統(tǒng)學(xué)科的成熟，RS、GIS技術(shù)已深入用于土地利用格局的研究領(lǐng)域，進(jìn)展迅速。筆者嘗試突破土地細(xì)碎化研究的微觀尺度局限，在中觀尺度上研究細(xì)碎化，以期在研究方法、數(shù)據(jù)獲取等方面尋求突破。

1 土地細(xì)碎化研究綜述

1.1 土地細(xì)碎化的定義

土地細(xì)碎化的概念一般被描述為“農(nóng)戶所經(jīng)營(yíng)的土地被分割為零碎的、分散的、地塊大小不一的若干小塊，并且每塊的面積比較小”[1]。該定義以土地產(chǎn)權(quán)的角度概括細(xì)碎化，是微觀研究尺度下的產(chǎn)物。根據(jù)研究需要，筆者對(duì)土地細(xì)碎化的定義如下：受人為或自然條件的影響，以及土地利用類型的不同，某一土地利用類型難以成片、集中、規(guī)模經(jīng)營(yíng)，土地利用呈插花、分散、無序的狀態(tài)。這一定義反映在空間地理數(shù)據(jù)庫圖形上，即為研究區(qū)由數(shù)量繁多、形狀不一、大小不一的圖斑鑲嵌而成，每個(gè)圖斑代表不同的土地利用類型。

1.2 土地細(xì)碎化的衡量

對(duì)于土地細(xì)碎化的衡量沒有一個(gè)權(quán)威、標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的指標(biāo)，根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究，可以把衡量土地細(xì)碎化的方法歸為單維指標(biāo)法與綜合指標(biāo)法兩類。用單維指標(biāo)衡量土地細(xì)碎化的研究如Rembold提出三個(gè)衡量細(xì)碎化的指標(biāo)：土地所有者數(shù)量、土地使用者數(shù)量、既是土地所有者又是土地使用者的數(shù)量[2]。Dovring利用農(nóng)戶擁有地塊數(shù)量與面積的比例來衡量“過度”細(xì)碎化。他指出，如果一個(gè)農(nóng)民擁有地塊的總數(shù)大于以公頃計(jì)量的面積數(shù)，則存在過度細(xì)碎化問題[3]。大部分學(xué)者使用兩個(gè)較為簡(jiǎn)單的指標(biāo)來衡量土地細(xì)碎化程度：每個(gè)農(nóng)場(chǎng)所擁有的地塊數(shù)量和平均每個(gè)農(nóng)場(chǎng)的面積大小[4]。綜合指標(biāo)法就是把單維指標(biāo)所反映的信息綜合在一起，最常見的三個(gè)反映土地細(xì)碎化的綜合指標(biāo)是J指數(shù)、S指數(shù)、I指數(shù)[5]。

同樣，傳統(tǒng)的衡量土地細(xì)碎化的指標(biāo)均以微觀尺度為視角，導(dǎo)致數(shù)據(jù)獲取困難、研究進(jìn)展緩慢。部分學(xué)者選取農(nóng)場(chǎng)規(guī)模、地塊數(shù)量、平均地塊規(guī)模、地塊粒度分布、地塊的空間分布以及地塊形狀特征6個(gè)景觀格局指標(biāo)衡量細(xì)碎化程度[6-9]，為土地細(xì)碎化在中觀尺度的研究拓寬了思路。

1.3 土地細(xì)碎化與景觀生態(tài)學(xué)研究的關(guān)聯(lián)度

（1）景觀生態(tài)學(xué)理論是土地可持續(xù)利用研究領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)理論。一方面，景觀與土地都有“地域綜合體”的含義，兩者在概念的外延上相近。并且，土地與景觀生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象在空間實(shí)體上具有相似性，土地利用涉及景觀生態(tài)學(xué)的研究?jī)?nèi)容，景觀生態(tài)學(xué)原理可以應(yīng)用于土地可持續(xù)利用研究。另一方面，從景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展更可以看出，景觀生態(tài)學(xué)就是關(guān)于土地的研究[10]。在現(xiàn)代地理學(xué)與生態(tài)學(xué)結(jié)合下產(chǎn)生的景觀生態(tài)學(xué)，屬于宏觀尺度研究范疇，既強(qiáng)調(diào)空間格局分析，又考慮生態(tài)關(guān)聯(lián)，有助于實(shí)現(xiàn)區(qū)域土地可持續(xù)利用時(shí)空尺度上的綜合分析、評(píng)價(jià)與管理，為土地可持續(xù)利用研究提供了一條新的途徑。

（2）相對(duì)成熟的景觀破碎度研究體系為土地細(xì)碎化研究提供了方法論。土地細(xì)碎化與景觀破碎化雖為兩個(gè)不同的概念，分屬于土地利用變化與景觀格局兩個(gè)研究領(lǐng)域，但是，當(dāng)把土地利用的地塊作為構(gòu)成景觀的基本單元，在研究土地細(xì)碎化的問題時(shí)，撇開土地產(chǎn)權(quán)的考慮，土地細(xì)碎化與景觀破碎化的研究目標(biāo)、內(nèi)容基本一致。

因此，本研究借鑒景觀格局的指數(shù)來衡量土地細(xì)碎化。把土地利用的斑塊作為構(gòu)成景觀的基本單元，就可以用景觀生態(tài)學(xué)的綜合整體思路和一系列新的研究方法為土地利用的空間分布規(guī)律定量分析提供借鑒，同時(shí)也為掌握土地資源的特點(diǎn)，分析其形成機(jī)制提供新的視點(diǎn)[11]。

2 中觀尺度下土地細(xì)碎化指標(biāo)的選取

借鑒景觀生態(tài)學(xué)的研究思路，根據(jù)筆者對(duì)中觀尺度土地細(xì)碎化內(nèi)涵的理解，本研究從地塊面積、地塊形狀、土地利用程度、地塊聚集度、地塊空間離散度、優(yōu)勢(shì)度與均勻度、破碎度7個(gè)方面對(duì)土地細(xì)碎化進(jìn)行研究，并選取適當(dāng)指標(biāo)反映中觀尺度下土地細(xì)碎化的特征。

2.1 地塊面積指標(biāo)

地塊面積是衡量土地細(xì)碎化最基本的指標(biāo)。單幅地塊以及同一利用類型平均地塊面積縮小，標(biāo)志著土地細(xì)碎化的程度提高，即土地利用地塊面積規(guī)模與細(xì)碎化程度呈反比。研究區(qū)地塊數(shù)量、地塊大小與地塊密度是描述土地利用細(xì)碎度的重要指標(biāo)，但3個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，本研究選取平均地塊大小指標(biāo)分析土地利用的細(xì)碎化程度，其公式為：

式1中，Ai表示用地類型i土地總面積；ni表示用地類型i地塊總數(shù)量。

2.2 土地利用程度指數(shù)

反應(yīng)土地利用程度的指標(biāo)較多，如未利用地比例、土地利用率、土地農(nóng)業(yè)利用率、墾殖指數(shù)、林地指數(shù)、園地指數(shù)、城鎮(zhèn)化指數(shù)等，但它們都間接地從某一個(gè)側(cè)面反映土地利用程度，難以綜合反映一個(gè)區(qū)域土地利用的綜合特征，而且不同區(qū)域之間也無法橫向比較，進(jìn)行其區(qū)域差異的分析。在《西藏土地利用》中，劉紀(jì)遠(yuǎn)等提出了一套新的數(shù)量化土地利用程度分析方法，即將土地利用程度按照土地自然綜合體在社會(huì)因素影響下自然平衡保持狀態(tài)分為4級(jí)，并分級(jí)賦予指數(shù)，從而給出土地利用程度的定量表達(dá)[12-13]，公式為：

式2中，La為土地利用程度指數(shù)；Ai為第i級(jí)的土地利用程度分級(jí)賦值；Ci為第i級(jí)土地程度分級(jí)面積百分比。土地利用程度指數(shù)——威弗（Weaver）指數(shù)[14]，各類土地利用類型的分級(jí)賦值見表1。

表1 土地利用程度分級(jí)指數(shù)賦值表Tab.1 Valuation for the grading indices of land-use degree

2.3 地塊形狀分析指標(biāo)

由于地塊形狀較為復(fù)雜多變，其特征也難定量描述[15]，通常采用各種指標(biāo)來表征，但目前仍無普遍接受的指標(biāo)，本研究選取地塊形狀指數(shù)來分析地塊形狀性質(zhì)及其特征，公式為：

式3中，LSIi是用地類型i的形狀指數(shù)，其計(jì)算式是以正方形為標(biāo)準(zhǔn)的形狀指數(shù)；Ei表示用地類型i地塊周長(zhǎng)；Ai表示用地類型i土地總面積。

2.4 聚集度

表示土地利用格局中不同利用類型的團(tuán)聚程度。其公式為：

式4中，RC為聚集度（%）；C為復(fù)雜性指數(shù)；Cmax是C的最大可能值；Pij是景觀i與景觀類型j的相鄰概率；m為研究區(qū)土地利用類型總數(shù)。RC的值越大，表示土地類型由少數(shù)團(tuán)聚的大地塊組成，聚集度較大。

2.5 空間離散性

地塊離散度評(píng)價(jià)指標(biāo)通常有最小距離指數(shù)、地塊分離度和類斑散度[16-17]。其中最小距離指數(shù)能夠較好地分析和說明地塊隨機(jī)分布的程度，但是由于最小距離指數(shù)只考慮與最近相鄰地塊的距離，用來評(píng)價(jià)一個(gè)較大區(qū)域內(nèi)的地塊離散程度存在局限性，其評(píng)價(jià)結(jié)果與視覺上的分離程度的判斷相差甚遠(yuǎn)[18]。因此本研究選取分離度作為反映地塊空間離散度的指標(biāo)，其公式為：

式5和式6中，F(xiàn)i表示土地利用類型i的分離度；Si表示土地利用類型i的面積指數(shù)；A為區(qū)域的總面積；Ai表示土地利用類型i的總面積；Di是土地利用類型i的距離指數(shù)；di表示土地利用類型i的地塊密度。分離度考慮了土地利用地塊的面積、地塊個(gè)數(shù)來計(jì)算各地塊在整個(gè)區(qū)域的分散程度，即在一定的總面積下，地塊數(shù)量越多，面積越小，則其離散度越大。

2.6 優(yōu)勢(shì)度與均勻度

優(yōu)勢(shì)度指數(shù)Do是用于測(cè)度土地利用結(jié)構(gòu)是否受一種或幾種類型支配的程度，公式為：

均勻度E與優(yōu)勢(shì)度呈負(fù)相關(guān)，其公式為：

式7和式8中，H表示Shannon多樣性指數(shù)；Hmax表示最大多樣性指數(shù)，Hmax=ln（n）；Pi表示土地利用類型i在研究區(qū)域出現(xiàn)的概率，通常以該地類在區(qū)域中面積比例來估算；當(dāng)Do值小時(shí)，說明土地格局是由多個(gè)比例大致相等的類型組成；Do較大，則表示受一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)類型所支配；在完全同質(zhì)的土地格局中（即n=1），Do的值為0。

2.7 破碎度

表示區(qū)域破碎化程度，其公式為：

式9中，N表示地塊數(shù)；A表示研究區(qū)土地總面積，即單位面積上的地塊數(shù)。

3 實(shí)證研究

3.1 研究區(qū)概況

分宜縣位于江西省西部袁河中游，羅霄山脈北端邊緣，武功山東側(cè)余脈。全縣土地面積1388 km2，縣域內(nèi)人口密度220人/km2，距離江西省省會(huì)南昌市187 km。2003年行政區(qū)調(diào)整之后，分宜縣共有10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中建制鎮(zhèn)5個(gè)。分宜縣主要由低山和丘陵地貌組成，南北高而中部低，袁河自西向東橫穿縣境中部，分割形成南北兩個(gè)部分。南部多崇山峻嶺，茂林修竹；北部多低崗丘陵，地勢(shì)開闊。分宜縣經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)為主，全縣土地面積1388 km2，其中耕地18258 hm2，林地72947 hm2，林地是分宜縣最主要土地利用類型。

3.2 數(shù)據(jù)來源

研究的原始數(shù)據(jù)來自2004年分宜縣1∶10000土地利用現(xiàn)狀圖，在ArcGIS支持下進(jìn)行數(shù)字化及屬性數(shù)據(jù)的錄入，形成1∶10000土地利用標(biāo)準(zhǔn)矢量圖。分宜縣除下屬10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)外，境內(nèi)分布著8個(gè)國(guó)營(yíng)林場(chǎng)、1個(gè)畜牧良種場(chǎng)、1個(gè)界墾場(chǎng)以及鈐陽（鈐陽湖區(qū)）管理處，這些林場(chǎng)及鈐陽湖區(qū)由于境內(nèi)土地利用類型單一、地塊規(guī)整，未列入本文研究范圍。

3.3 結(jié)果與分析

在地理信息系統(tǒng)的支持下，利用Fragstat 3.3軟件，對(duì)分宜縣2004年遙感影像解譯的土地利用矢量圖進(jìn)行計(jì)算。具體的過程是：首先遙感分類結(jié)果在ArcGIS中轉(zhuǎn)化為Grid格式，然后再計(jì)算相關(guān)指數(shù)，其結(jié)果見表2。

表2中分宜縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)排序基本按照由北往南的方向，所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地勢(shì)地貌基本上為由南部低山區(qū)向中部平原區(qū)再向北部丘陵區(qū)的過渡。從各土地細(xì)碎化指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果的縱覽大致分析得出以下結(jié)論：分宜縣土地利用細(xì)碎化程度北部丘陵區(qū)＞中部平原區(qū)＞南部低山區(qū)的特征明顯。

表2 分宜縣土地細(xì)碎化指標(biāo)計(jì)算結(jié)果Tab.2 Calculation results of land fragmentation indices in Fenyi County

為了驗(yàn)證上述結(jié)論，本研究采用SPSS分析軟件，分別以上述細(xì)碎化指數(shù)為研究指標(biāo)，對(duì)分宜縣10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，研究它們的親疏關(guān)系（圖1）。

從圖1可以直接地看出2004年分宜縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用細(xì)碎度的親疏關(guān)系，根據(jù)親疏關(guān)系可以分為4類，第1類為鈐山鎮(zhèn)；第2類包括的對(duì)象有洋江鄉(xiāng)、鳳陽鄉(xiāng)以及湖澤鎮(zhèn)；第3類包括的對(duì)象有洞村鄉(xiāng)、雙林鎮(zhèn)、分宜鎮(zhèn)以及高嵐鄉(xiāng)；第4類包括的對(duì)象有操場(chǎng)鄉(xiāng)與楊橋鄉(xiāng)。除縣城所在的分宜鎮(zhèn)外，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用細(xì)碎度指標(biāo)的聚類結(jié)果空間分布規(guī)律特征十分顯著，地處南部低山區(qū)的鈐山鎮(zhèn)屬于第1類，細(xì)碎度明顯最低，土地利用的優(yōu)勢(shì)度最高；處同一緯度的洋江鄉(xiāng)、鳳陽鄉(xiāng)以及湖澤鎮(zhèn)同屬第2類，其位置處于分宜縣中段，土地利用細(xì)碎程度同樣處于較低水平；北部5鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，地處東北方向的洞村鄉(xiāng)、雙林鎮(zhèn)以及高嵐鄉(xiāng)三鄉(xiāng)鎮(zhèn)同屬第3類，細(xì)碎度明顯低于地處同緯度西北方向的操場(chǎng)鄉(xiāng)與楊橋鄉(xiāng)。分宜鎮(zhèn)由于是縣城所在地，土地利用受社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及人為的影響更為劇烈，其土地利用的細(xì)碎度明顯高于周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)，并歸為第3類。

4 結(jié)論與討論

對(duì)于土地細(xì)碎化的研究，隨著研究尺度的轉(zhuǎn)變，研究結(jié)論相應(yīng)發(fā)生改變。學(xué)者對(duì)土地細(xì)碎化微觀尺度的研究得出的一般結(jié)論為：平原區(qū)土地利用的細(xì)碎化程度最低，其次是丘陵區(qū)，而山區(qū)的細(xì)碎化程度則最高。然而在本研究中，中觀尺度細(xì)碎化的研究結(jié)果表明：低山區(qū)土地細(xì)碎化程度最低，其次是平原區(qū)，而丘陵區(qū)的破碎化程度最高。究其原因，有以下三點(diǎn)：

一是山區(qū)特殊的地貌特征使得水土流失及土壤養(yǎng)分等土地利用的問題尤為突出，土地不適宜用作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是地勢(shì)坡度的存在使耕地的面積分布十分有限，但是山區(qū)為植樹造林提供了良好的場(chǎng)地，例如在分宜縣南部低山區(qū)的鈐山鎮(zhèn)，林地所占面積超過該鎮(zhèn)土地總面積的60%，林地分布廣泛且密集，景觀破碎度及土地利用的細(xì)碎度均偏低，使得該區(qū)域土地利用整體的細(xì)碎度偏低。

二是在平原地區(qū)，水網(wǎng)分布其間，尤其在中國(guó)南方地區(qū)，水網(wǎng)密集、縱橫交錯(cuò)的現(xiàn)象十分普遍，分宜縣平原區(qū)由于袁河及其支流縱橫交錯(cuò)，形成天然的廊道，分割了土地，造成在中觀尺度上的研究得出細(xì)碎度偏高這一結(jié)論。

三是丘陵區(qū)，高低不平的地形卻為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、耕地的利用增加了困難，并且在丘陵地區(qū)棄耕還林的做法并不現(xiàn)實(shí)，部分地勢(shì)偏低、坡度較小的地區(qū)仍可以進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而地勢(shì)偏高、坡度較大的地區(qū)選擇種植林業(yè)，達(dá)到土地合理利用與經(jīng)濟(jì)效益、糧食安全雙收的目的。因此，丘陵區(qū)土地利用的細(xì)碎度最高。

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Research on Land Fragmentation of Fenyi County on Meso-level

SUN Yan1，ZHAO Xiao-min2
（1.College of Laws,Zhejiang University City College,Hangzhou 310015,China;2.Nanchang Teachers College,Nanchang 330029,China）

The purposes of this paper are firstly to examine land fragmentation on meso-level in order to achieve some new findings in research methods and data acquisition,which is referred from the idea of land pattern,and secondly to study the land fragmentation problems of ten townships in Fenyi County via the land-use vector interpreted from the remote sensing images in 2004.Methods of documentary data,landscape pattern index and cluster analysis are employed.The results indicate that there is an entirely different assessment result between the meso-level and the micro-scale on the issues of land fragmentation,i.e.,on meso-level the land fragmentation degree of low mountain area is the lowest,the plain area is the second lowest,and the hilly area is the highest.It is concluded that the characteristics with spatial distribution trend from the cluster results of the land-use fragmentation indices in every township in Fenyi County are extremely remarkable.

land use;land fragmentation;meso-level;landscape pattern index;cluster analysis;Fenyi County

F301.2

A

1001-8158（2010）04-0025-07

2009-11-23

2010-01-20

孫雁（1981-），女，安徽渦陽人，博士，講師。主要研究方向?yàn)橥恋刭Y源可持續(xù)利用。E-mail:sunyan@zucc.edu.cn