重慶市低山丘陵區(qū)農(nóng)村居民點分布格局及其影響因素

張 霞，魏朝富，倪九派，殷 帥

(西南大學三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室，西南大學資源環(huán)境學院，重慶 400715)

農(nóng)村居民點作為農(nóng)村人地關(guān)系的表現(xiàn)核心，是農(nóng)村居民生產(chǎn)和生活的承載體，是社會經(jīng)濟發(fā)展到一定歷史階段的產(chǎn)物［1］;作為農(nóng)村社會的基本地域單元，農(nóng)村居民點既是社會主義新農(nóng)村建設的重要物質(zhì)載體，也是城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展的助推器［2］。農(nóng)村居民點分布格局是在一定自然、經(jīng)濟和社會發(fā)展環(huán)境下農(nóng)村居民居住活動在其分布地區(qū)的反映，是居民點體系職能類型結(jié)構(gòu)和規(guī)模序列結(jié)構(gòu)在區(qū)域內(nèi)的空間組合表現(xiàn)形式［3，4］。因此，在當前我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和城鎮(zhèn)化不斷加速的背景下，研究區(qū)域自然環(huán)境影響下的農(nóng)村居民點分布格局，能準確地掌握農(nóng)村居民點的用地狀況及分布格局，對制定農(nóng)村居民點整理規(guī)劃具有重要的實踐指導意義。

目前，我國對農(nóng)村居民點的研究，主要是以縣域或更大的尺度為研究對象，運用GIS空間分析技術(shù)或GIS與RS技術(shù)相結(jié)合，以探討農(nóng)村居民點空間分布特征、格局及變化規(guī)律［4-7］。為此，該文以GIS為技術(shù)支撐，綜合運用景觀分析軟件Fragstats3.3，選取表征農(nóng)村居民點用地、規(guī)模、形狀和分布的11個景觀指數(shù)指標，以重慶市“一圈兩翼”代表區(qū)內(nèi)的合川區(qū)大石鎮(zhèn)柿子等4個村 (以下簡稱合川區(qū)大石鎮(zhèn))、忠縣拔山鎮(zhèn)拔山等3個村(以下簡稱忠縣拔山鎮(zhèn))和秀山土家族苗族自治縣梅江鎮(zhèn)新營等2個村 (以下簡稱秀山縣梅江鎮(zhèn))為研究對象，分析了低山丘陵區(qū)農(nóng)村居民點分布與海拔、坡度和坡向的關(guān)系，并對自然環(huán)境影響下農(nóng)村居民點的分布格局進行了整體分析和探討，以期為合理利用土地資源、制定村莊發(fā)展建設規(guī)劃和農(nóng)村居民點規(guī)劃提供科學決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

合川區(qū)大石鎮(zhèn)位于重慶市合川區(qū)西南部，地處以主城區(qū)為核心、以大約1小時通勤距離為半徑范圍的城市經(jīng)濟區(qū)內(nèi) (即 “一圈”)，地理位置介于 106°10＇24″～106°12＇45″E，30°04＇06″～30°06＇35″N 之間，涉及合川區(qū)大石鎮(zhèn)竹山村、懣井村、高川村和柿子村4個行政村;忠縣拔山鎮(zhèn)位于重慶市忠縣西北部、長江北岸，地處以萬州區(qū)為中心的三峽庫區(qū)城鎮(zhèn)群 (即 “渝東北翼”)，地理位置介于107°43＇48″～107°46＇42″E，30°18＇15″～30°20＇24″N之間，涉及忠縣拔山鎮(zhèn)拔山村、石聯(lián)村和蘇家村3個行政村;秀山縣梅江鎮(zhèn)位于重慶市秀山土家族苗族自治縣東南部，地處以黔江區(qū)為中心的武陵山區(qū)城鎮(zhèn)群 (即“渝東南翼”)，地理位置介于 109°00＇31″～109°05＇04″E，北緯 28°14＇47″～28°16＇35″N 之間，涉及秀山土家族苗族自治縣梅江鎮(zhèn)新營村和邑中居委會兩個行政村。

表1 研究區(qū)概況比較

圖1 研究區(qū)位置示意

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

該文數(shù)據(jù)來源包括:研究區(qū)1∶2000土地利用現(xiàn)狀圖、1∶2000地形圖以及行政區(qū)劃圖。在Arc-GIS9.3的支持下，首先將農(nóng)村居民點用地信息從土地利用現(xiàn)狀圖中提取出來，然后利用GIS的3D analysis功能，生成研究區(qū)的DEM圖、坡度圖和坡向圖，并將其分級，再將提取出的農(nóng)村居民點分布圖分別與分級后的DEM圖、坡度圖和坡向圖進行疊加和空間分析與計算;最后運用景觀分析軟件Fragstats3.3進一步處理上述數(shù)據(jù)，最終計算出所需的11種景觀格局指數(shù)，以分析農(nóng)村居民點分布與海拔、坡度和坡向等自然要素間的關(guān)系。

1.3 研究方法

聚居斑塊是當今地球上最明顯且又普遍存在的景觀成分之一，農(nóng)村居民點聚居斑塊是由不同大小、形狀和組合的自然及人文斑塊組成的鑲嵌體，是表征農(nóng)村居民點空間分布的重要指標［8］。因此，現(xiàn)有研究中都主要采用農(nóng)村居住用地斑塊來反映農(nóng)村居民點分布格局。景觀指數(shù)是指能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置等方面特征的簡單定量指標［9］，景觀指數(shù)之間是相輔相成的，沒有一個景觀指數(shù)能夠充分反映某一景觀的所有特征。為此，研究中常常是幾個指標組合使用，以最大限度地減少信息冗余和盡量全面地反映景觀特征。綜合學者們對景觀格局指數(shù)的研究結(jié)果［10-13］，該文選取以下11個景觀指數(shù)來分析農(nóng)村居民點分布格局，主要指標計算公式及代表含義見表2。

表2 農(nóng)村居民點景觀格局特征指標及含義

2 結(jié)果分析

2.1 農(nóng)村居民點用地比重分析

為更好地反映農(nóng)村居民點分布的區(qū)域差異以及不同區(qū)域的農(nóng)村居民點疏密程度，田光進等［14］將農(nóng)村居民點用地比重 (PLAND=TA/A*100%)分為5級，分級值為S1;當PLAND＜0.001%時，S1=1，為極稀疏區(qū);0.001%≤PLAND＜1%，S1=2，為稀疏區(qū);1%≤PLAND＜5%，S1=3，為較稀疏區(qū);5%≤PLAND＜10%，S1=4，為較密集區(qū);當PLAND≥10%，S1=5，為密集區(qū)。據(jù)圖2分析，在居民點用地上，合川區(qū)大石鎮(zhèn)TA=117.06hm2＞秀山縣梅江鎮(zhèn)TA=41.85hm2＞忠縣拔山鎮(zhèn)TA=18.83hm2，合川區(qū)大石鎮(zhèn)農(nóng)村居民點用地比重PLAND為11.82%、忠縣拔山鎮(zhèn)為1.95%、秀山縣梅江鎮(zhèn)為3.65%，分析表明合川區(qū)大石鎮(zhèn)農(nóng)村居民點用地比重最高，為5級，其原因在于，該研究區(qū)位于重慶市“一圈兩翼”中的“一圈”內(nèi)，且合川區(qū)地處重慶市北大門，是重慶北部區(qū)域性中心城市，再加上大石鎮(zhèn)位于城郊，受城市輻射的影響，經(jīng)濟發(fā)展迅速，居民點分布密集;而忠縣拔山鎮(zhèn)和秀山縣梅江鎮(zhèn)地處經(jīng)濟發(fā)展水平相對較弱的“兩翼”內(nèi)，農(nóng)村居民點分布相對分散，其用地比重相對比“一圈”內(nèi)低，均為3級?？傮w來看，在農(nóng)村居民點用地比重上，合川區(qū)大石鎮(zhèn)＞秀山縣梅江鎮(zhèn)＞忠縣拔山鎮(zhèn)，但都屬于農(nóng)村居民點分布比較集中的地區(qū)，這和重慶“大農(nóng)村”的市情有著密切聯(lián)系。

2.2 農(nóng)村居民點分布與海拔的關(guān)系

在眾多自然因素中，海拔對農(nóng)村居民點分布具有重要影響。一般來說，越是海拔高的地區(qū)，農(nóng)村居民點分布得越少［15］。由表3知，在居民點用地上，隨著海拔的升高，農(nóng)村居民點用地面積呈現(xiàn)出垂直遞減規(guī)律;規(guī)模上，無論是NP、MPS，還是PSSD、LPI，都并未隨海拔的變化而表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，而是表現(xiàn)為合川區(qū)大石鎮(zhèn)的MPS和PSSD最大、NP和LPI最小，忠縣拔山鎮(zhèn)的MPS和PSSD最小、NP最大，這是因為合川區(qū)大石鎮(zhèn)地處淺丘區(qū)，地勢相對平坦，農(nóng)村居住用地相對集中，呈現(xiàn)出較為明顯的中心集聚特征，而忠縣拔山鎮(zhèn)地處由丘陵向低山過渡區(qū)，微地勢通常起伏不定，因而農(nóng)村居民點表現(xiàn)出斑塊數(shù)目明顯增多，但平均斑塊面積和斑塊面積標準差都很小，農(nóng)村居住用地集中度較低;形狀上，隨著海拔的不斷增加，表征農(nóng)村居民點邊界曲折度的平均斑塊形狀指數(shù) (MSI)和面積加權(quán)平均斑塊分維數(shù) (AWMPFD)都有所減小，結(jié)合具體情況分析:在地勢相對平坦的地區(qū)，農(nóng)村居民點分布規(guī)模較大，農(nóng)戶住宅建設長時期的不規(guī)則布局通常使居民點邊界曲折度增加，而對于分布在較高海拔地區(qū)的農(nóng)村居民點而言，農(nóng)村居民點的平均面積較小，但農(nóng)戶居住空間卻相對緊湊，這也從整體上減弱了居民點斑塊形狀的不規(guī)則程度;分布上，忠縣拔山鎮(zhèn)和秀山縣梅江鎮(zhèn)的低山區(qū)農(nóng)村居民點斑塊密度 (PD)、平均最鄰近距離 (MNND)相對較高和蔓延度指數(shù) (CONTAG)相對較低的情況，則反映出地形過渡地帶和低山區(qū)農(nóng)戶居住空間不集中，農(nóng)村居民點空間分布相對分散。

圖2 研究區(qū)農(nóng)村居民點用地比重

表3 研究區(qū)不同高程帶農(nóng)村居民點分布格局

2.3 農(nóng)村居民點分布與坡度的關(guān)系

坡度是農(nóng)村居民點空間分布的宏觀地理背景，直接關(guān)系到農(nóng)村居民點的分布格局。為研究需要，首先將研究區(qū)的坡度分成4個坡度級:0°～5°為平地、5°～15°為緩坡、15°～25°為中坡、＞25°為陡坡。從地形坡度來看，適宜或較適宜于人類居住的是坡度≤15°的地帶，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最理想的坡度帶。由表4可知，合川區(qū)大石鎮(zhèn)、忠縣拔山鎮(zhèn)、秀山縣梅江鎮(zhèn)分布在0°～15°的平地、緩坡地上的居民點面積各占區(qū)內(nèi)農(nóng)村居民點總面積的93.45%、85.82%和74.03%，這說明農(nóng)村居民對居住地的選擇，傾向于選擇自然位置和農(nóng)業(yè)耕作條件較好的區(qū)域;另外，隨著坡度的不斷增加，農(nóng)村居民點用地面積、規(guī)模和分布比重基本上呈逐漸遞減的趨勢，居民點的形狀也越來越不規(guī)則，空間分布也相對分散，這進一步證明了坡度變化對農(nóng)村居民點空間分布有著明顯的影響。

表4 研究區(qū)不同坡度帶農(nóng)村居民點分布格局

2.4 農(nóng)村居民點分布與坡向的關(guān)系

坡向是重要的地貌因子，坡向的不同導致環(huán)境中光、熱、水等自然條件產(chǎn)生差異?！吧侥纤敝^之陽”，即山的南面，水 (山谷)的北面是陽坡，反之則是陰坡。我國位于北半球，因此“山南水北”的方位，日照都比較充足;再加上研究區(qū)內(nèi)的山脈大都為東西走向。為此，該文將坡向為東向、東南向、南向和西南向的確定為陽坡，將坡向為北向、東北向、西向和西北向的確定為陰坡。從表5知，在居民點用地上，3個研究區(qū)中，無論是居民點的面積 (TA)，還是居民點的個數(shù) (NP)，分布在陽坡上的總大于陰坡，這是因為坡向直接影響光照強度，在陽坡上的房屋采光性會更好;規(guī)模上，合川區(qū)大石鎮(zhèn)的居民點平均斑塊面積 (MPS)，分布在陽坡上的小于陰坡，這表明在淺丘區(qū)，居住在陰坡上的人們通過擴大房屋建筑面積來滿足房屋采光需要;形狀上，3個研究區(qū)的居民點平均斑塊形狀指數(shù) (MSI)和面積加權(quán)平均斑塊分維數(shù) (AWMPFD)，分布在陽坡上的大于陰坡，說明分布在陽坡上的居民點的邊界曲折度、不規(guī)則程度和破碎程度都更大;分布上，除合川區(qū)大石鎮(zhèn)外，其余兩個研究區(qū)的居民點分布在陽坡上的更密集。

表5 研究區(qū)不同坡向農(nóng)村居民點分布格局

3 結(jié)論與討論

3.1 自然環(huán)境、地理區(qū)位影響農(nóng)村居民點分布格局

該文的分析表明，(1)農(nóng)村居民點分布格局受海拔、坡度、坡向等因素的影響，其用地規(guī)模、形態(tài)和分布模式反映了這些因素的綜合作用:①用地上，隨著海拔的升高或坡度的增加，農(nóng)村居民點用地面積呈減少趨勢，且受坡向的影響，分布在陽坡上的居民點也多于陰坡;②規(guī)模上，合川區(qū)大石鎮(zhèn)＞秀山縣梅江鎮(zhèn)＞忠縣拔山鎮(zhèn)，分布在平地、緩坡的＞中坡、陡坡的，陽坡的＞陰坡的;③形狀上，隨著海拔的升高，農(nóng)村居民點形狀越來越規(guī)則，而隨著坡度的增加，其形狀的不規(guī)則程度和邊界曲折度也隨之增加，從坡向來說，分布在陰坡上的農(nóng)村居民點形狀比陽坡上的規(guī)則;④分布上，隨著海拔、坡度的增加，農(nóng)村居民點的密集程度呈減小趨勢，分布在陽坡上的也比陰坡上的密集。(2)因自然環(huán)境和地理區(qū)位的差異，農(nóng)村居民點分布格局表現(xiàn)出不同的區(qū)域特征:丘陵區(qū)農(nóng)村居民點平均斑塊面積大、分布密度小，其空間分布相對集中;由丘陵向低山過渡區(qū)由于微地勢起伏不定，農(nóng)村居民點數(shù)量多、單個居民點規(guī)模小，其空間分布集中度較低;低山區(qū)農(nóng)村居民點分布仍比較零碎，并表現(xiàn)出明顯的地帶性特征。上述研究成果與同類研究具有一致性，如通過對山東省平邑縣農(nóng)村居民點的空間布局研究，得出該縣農(nóng)村居民點主要分布在坡度變化平緩、高程變化不大的地區(qū)［16］;低山丘陵地帶的農(nóng)村居民點分布在海拔相對較低的區(qū)域和陽坡上［4，17］。上述研究綜合表明，地形地貌是構(gòu)成農(nóng)村居民點分布格局的基礎框架，制約著農(nóng)村居民點的用地、規(guī)模、形狀和分布特征。

3.2 小尺度下居民點分布的研究宜采用GIS與Fragstats相結(jié)合

居民點是社會生產(chǎn)發(fā)展的產(chǎn)物，它既是人們生活居住的區(qū)域，又是從事生產(chǎn)和其他活動的場所。目前，在研究居民點分布的相關(guān)文獻中，學者們的研究區(qū)域集中在東部或中部城郊地區(qū)，研究尺度為縣級及以上尺度，研究方法多采用RS、GIS或SDA［4-7］。但由于我國農(nóng)村居民點規(guī)模小、數(shù)量多、分布零散、斑塊大小各異且形狀復雜，特別像西南丘陵山區(qū)這種復雜的地形，難于用單一指標或方法表示其分布、大小及形狀特征，因此對西南低山丘陵區(qū)農(nóng)村居民點分布格局的研究，宜采用多個定量指標共同描述;而對于村級尺度下農(nóng)村居民點分布格局的研究，運用景觀生態(tài)學方法和GIS空間分析方法的有效結(jié)合，可以較好地描述農(nóng)村居民點斑塊的用地、規(guī)模、形狀和分布狀況，進而更好地反映農(nóng)村居民點的分布格局。

［1］姜廣輝，張鳳榮，秦靜，等.北京山區(qū)農(nóng)村居民點分布變化及其與環(huán)境的關(guān)系.農(nóng)業(yè)工程學報，2006，22(11):85～92

［2］文楓，魯春陽，楊慶媛，等.重慶市農(nóng)村居民點用地空間分異研究.水土保持研究，2010，17(4):222～227

［3］李君，李小健.綜合區(qū)域環(huán)境影響下的農(nóng)村居民點空間分布變化及影響因素分析——以河南鞏義市為例.資源科學，2009，31(7):1195～1204

［4］范紅梅，王秋兵，邊振興.基于GIS技術(shù)的寬甸縣居民點空間分布特征分析.西南師范大學學報 (自然科學版)，2008，33(2):99～103

［5］孫華生，黃敬峰，金艷，等.基于GIS技術(shù)的縣域居民點空間分布特征分析及其優(yōu)化布局.浙江大學學報:農(nóng)業(yè)與生命科學版，2007，33(3):348～354

［6］陳振杰，李滿春，劉永學.基于GIS的桐廬縣農(nóng)村居民點空間研究.長江流域資源與環(huán)境，2008，17(2):180～184

［7］朱雪欣，王紅梅，袁秀杰，等.基于GIS的農(nóng)村居民點區(qū)位評價與空間格局優(yōu)化.農(nóng)業(yè)工程學報，2010，26(6):326～333

［8］龔碧凱.盆西山地農(nóng)村居民點動態(tài)變化及分布特征研究——以雅安市雨城區(qū)為例.四川:四川農(nóng)業(yè)大學，2009:14～15

［9］傅伯杰，陳利頂，馬克明，等.景觀生態(tài)學原理及應用.北京:科學出版社，2001:202～206

［10］王銳，王仰麟，李衛(wèi)鋒.半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)景觀演變研究——以河北壩上康?？h為例.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2002，23(3):38～42

［11］角媛梅，肖篤寧，馬明國.綠洲景觀中居民地空間分布特征及其影響因子分析.生態(tài)學報，2003，23(10):50～54

［12］邵曉梅.基于GIS與景觀生態(tài)學的土壤資源格局分析——以魯西北地區(qū)為例.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2004，25(6):1～16

［13］Zhang Panpan，Hu Yuanman，Yin Jie.Landscape Pattern of Karst Depression in Puding County，China.Resources and Environment in the Yangtze Basin，2011，20(2):185～190

［14］Tian Guangjin，Yang Zhifeng，Zhang Yaoqi.The Spatio-Temporal Dynamic Pattern of Rural Residential Land in China in the 1990s Using Landsat TM Images and GIS.Environment Manage，2007，40:803～813

［15］楊恒喜，沈樹梅，史正濤.基于GIS的獨龍族居民點的空間分布.林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2010，35(2):14～19

［16］車明亮，聶益民，姜曙千，等.平邑山區(qū)農(nóng)村居民點分形特征及影響因素.農(nóng)業(yè)工程學報，2010，26(Supp.2):360～365

［17］胡燕，胡玉福，鄧良基，等.基于GIS的石角鎮(zhèn)農(nóng)村居民點空間分布特征分析.中國農(nóng)學通報，2010，26(16):315～320