喀斯特土地利用結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演變研究——以廣西都安瑤族自治縣為例

蘇廣實(shí)

(1．廣西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院貿(mào)易經(jīng)濟(jì)系，廣西南寧530007;2．中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所環(huán)境地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽(yáng)550002)

土地利用結(jié)構(gòu)是某一區(qū)域內(nèi)各種土地利用類(lèi)型的組成、對(duì)比關(guān)系以及空間格局［1］，是區(qū)域自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和科學(xué)技術(shù)諸條件的綜合表現(xiàn)［2］。由于自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等條件的地區(qū)差異性以及人們對(duì)土地利用目的和方式不同，便形成了不同的土地利用結(jié)構(gòu)［3］。因此，通過(guò)研究土地利用結(jié)構(gòu)變化可以具體把握區(qū)域土地利用現(xiàn)狀［4］、土地資源的特點(diǎn)和優(yōu)劣勢(shì)［5］以及土地利用的合理性，對(duì)于優(yōu)化配置土地資源、實(shí)現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用具有指導(dǎo)意義。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)不少學(xué)者對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)開(kāi)展了比較廣泛的研究［6-10］，但對(duì)喀斯特地區(qū)的研究較少。我國(guó)西南喀斯特地區(qū)是少數(shù)民族聚居的貧困區(qū)，長(zhǎng)期以來(lái)，隨著人口急劇增加，過(guò)墾、濫伐等不合理的土地利用方式造成了喀斯特地區(qū)石漠化、水土流失、水質(zhì)污染、土壤退化以及生物多樣性減少等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題［11-12］。因此，分析和探討西南喀斯特地區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演變，對(duì)于當(dāng)?shù)赝恋刭Y源的合理開(kāi)發(fā)和保護(hù)、石漠化綜合治理和土地資源可持續(xù)利用有著重要的指導(dǎo)意義。鑒于此，筆者運(yùn)用信息熵和洛倫茲曲線(xiàn)-基尼系數(shù)分析方法，分析了喀斯特典

型縣域——廣西都安瑤族自治縣(下稱(chēng)“都安縣”)1977～2005年土地利用結(jié)構(gòu)信息熵時(shí)空演變特征和空間差異規(guī)律，以期為其他類(lèi)似喀斯特地區(qū)土地資源合理利用和喀斯特石漠化綜合治理政策的制定提供參考。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來(lái)源

1．1 研究區(qū)概況 都安縣位于廣西中部偏西，地理位置為107°46′～108°31′E、23°48′～24°35′N(xiāo)，地處云貴高原向廣西盆地過(guò)渡的斜坡地帶，都陽(yáng)山脈東段，是廣西典型的喀斯特大石山區(qū)。全境以喀斯特石山為主，地形復(fù)雜，巖石裸露，山高谷深，洼地遍布，只有少數(shù)地帶有土山丘陵分布。山地、丘陵、臺(tái)地和谷地平原分別占全縣面積的77．9%、13．2%和8．9%，難利用面積占很大比例。氣候?yàn)橹衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候與南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)的過(guò)渡地帶，年均氣溫18．2～21．7℃，年降雨量1 200～1 900 mm。雨量集中于夏季，約占年降雨量的68．3%，且以暴雨形式降落，常造成洪澇災(zāi)害。地表水系不發(fā)育，地下水豐富，但埋藏深，水量、水位動(dòng)態(tài)不穩(wěn)，春、秋干旱，水土流失日趨嚴(yán)重。

1．2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理 數(shù)據(jù)來(lái)源包括1977年航片數(shù)據(jù)、1988和1999年TM影像數(shù)據(jù)、2005年SPOT-2/4影像數(shù)據(jù)。利用1∶50 000的地形圖對(duì)2005年SPOT-2/4影像進(jìn)行幾何校正，在此基礎(chǔ)上對(duì)1988與1999年的影像進(jìn)行配準(zhǔn)，配準(zhǔn)誤差控制在0．5個(gè)像元以?xún)?nèi)。綜合考慮都安喀斯特土地利用特點(diǎn)及其相關(guān)數(shù)據(jù)源的科學(xué)性、可獲取性、可操作性與可比性等，對(duì)都安喀斯特土地利用進(jìn)行分類(lèi)，分類(lèi)結(jié)果包括有林地、灌叢地、疏林地、草地、溝谷耕地、坡耕地、水域(河流、塘、庫(kù))、建設(shè)用地和裸巖地。按1∶10萬(wàn)的比例尺對(duì)各期影像數(shù)據(jù)進(jìn)行人工目視解譯，得出1988、1999和2005年土地利用類(lèi)型圖。經(jīng)檢驗(yàn)，解譯精度符合要求。采用1977年航片進(jìn)行矢量化得出1977年1∶10萬(wàn)的土地利用類(lèi)型圖。經(jīng)統(tǒng)計(jì)得到1977、1988、1999和2005年都安縣及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)各類(lèi)用地構(gòu)成數(shù)據(jù)。由于受地形地貌等自然條件的限制，水域面積比例很小，研究時(shí)段內(nèi)，其空間分布和面積基本不變，因此，該研究不對(duì)水域進(jìn)行分析。

2 都安喀斯特土地利用結(jié)構(gòu)演變信息熵、均衡度和優(yōu)勢(shì)度

2．1 信息熵、均衡度和優(yōu)勢(shì)度 土地利用本身就是一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)和功能的有序性特征。人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用土地資源直接影響著土地利用系統(tǒng)的時(shí)空演變過(guò)程，進(jìn)而對(duì)土地利用系統(tǒng)的有序程度產(chǎn)生影響。土地利用系統(tǒng)的有序程度可以用信息熵來(lái)描述和刻畫(huà)［13］。

假定一個(gè)區(qū)域的土地總面積為A，該區(qū)域的土地利用類(lèi)型可分成n種，每種類(lèi)型的面積為Ai(i=1，2，…，n)，則第i種土地利用類(lèi)型的面積占該區(qū)域土地總面積的比例為Pi=Ai/A。顯然，Pi具有歸一性。Pi是第i種土地利用類(lèi)型在該區(qū)域土地中出現(xiàn)的可能性，相當(dāng)于信息熵中事件發(fā)生的概率，因而可以依照Shannon熵公式定義土地利用結(jié)構(gòu)的信息熵(H)［14-15］:

信息熵的高低可以反映土地利用結(jié)構(gòu)的有序程度，熵值越高，表明區(qū)域土地利用的職能類(lèi)型越多，各職能類(lèi)型的面積相差越小，土地分布越均衡。當(dāng)各用地類(lèi)型的面積相等時(shí)，即P1=P2=P3=…=Pi=1/n，熵值達(dá)到最大，Hm=ln n，表明該區(qū)域土地利用達(dá)到了均衡狀態(tài)。

由于同一區(qū)域的不同發(fā)展階段或不同的區(qū)域可能出現(xiàn)不同的土地職能數(shù)，土地利用結(jié)構(gòu)的信息熵會(huì)缺乏可比性，因此根據(jù)信息熵又引申出2個(gè)相關(guān)概念:均衡度和優(yōu)勢(shì)度［16］。均衡度(E)表示實(shí)際熵值和最大熵值的比值，反映一個(gè)區(qū)域土地利用的均衡程度，E值越大，土地利用的均質(zhì)性就越強(qiáng)，其公式為:

優(yōu)勢(shì)度(D)反映區(qū)域內(nèi)1種或幾種土地利用類(lèi)型支配該區(qū)域土地類(lèi)型的程度，與均衡度的意義相反，其公式為:

2．2 都安縣土地利用結(jié)構(gòu)信息熵動(dòng)態(tài)演變分析 利用信息熵、均衡度和優(yōu)勢(shì)度計(jì)算公式和經(jīng)解譯統(tǒng)計(jì)得到1977、1988、1999、2005年都安縣及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)各類(lèi)用地構(gòu)成數(shù)據(jù)，計(jì)算出其土地利用結(jié)構(gòu)信息熵(表1)。

表1 都安縣1977～2005年喀斯特土地利用結(jié)構(gòu)及信息熵、均衡度和優(yōu)勢(shì)度

結(jié)果表明，都安縣土地利用結(jié)構(gòu)信息熵總體上表現(xiàn)為先升高后下降再升高的變化趨勢(shì)。根據(jù)信息熵描述刻畫(huà)土地利用系統(tǒng)功能的原理，28年間都安縣土地利用系統(tǒng)處于不穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程，其演變過(guò)程表現(xiàn)為無(wú)序度先升高后下降再升高、有序度先下降后升高再下降的變化趨勢(shì)。信息熵的變化過(guò)程經(jīng)歷了3個(gè)階段:①1977～1988年信息熵呈升高趨勢(shì)，增長(zhǎng)了0．020 2，總體變化幅度較小，年均增長(zhǎng)幅度為0．12%，1988年熵值為1．612 8，熵值達(dá)到最高值;②1988～1999年信息熵呈下降趨勢(shì)，減少了0．040 6，下降幅度增大，年均下降幅度為0．23%，1999年熵值為1．572 2，熵值為最低值;③1999～2005年信息熵呈升高趨勢(shì)，上升了0．027 3，與前2個(gè)時(shí)段相比，增長(zhǎng)幅度較大，年均上升幅度為0．29%。均衡度變化趨勢(shì)與信息熵類(lèi)似，優(yōu)勢(shì)度則相反。都安縣土地利用結(jié)構(gòu)信息熵的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程與外界輸入土地利用系統(tǒng)的負(fù)熵流有關(guān)，所謂的負(fù)熵流即人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)的影響程度，與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、區(qū)域開(kāi)發(fā)模式以及人類(lèi)生態(tài)環(huán)境建設(shè)對(duì)區(qū)域土地資源系統(tǒng)的保護(hù)水平有著密切關(guān)聯(lián)，在土地系統(tǒng)中則具體表現(xiàn)為土地利用的結(jié)構(gòu)［17］。

先天脆弱的喀斯特地質(zhì)-生態(tài)背景導(dǎo)致了都安縣土地利用系統(tǒng)抗干擾能力低，系統(tǒng)穩(wěn)定性差;而經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)和政策等因素直接影響其熵值的時(shí)序變化。1977～1988年正處于改革開(kāi)放頭十年，廣大農(nóng)村實(shí)行了聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制，由于實(shí)施計(jì)劃生育處于起步階段，人口快速增長(zhǎng)，同時(shí)缺乏生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，農(nóng)民群眾為了擺脫貧困，大量毀林毀草，陡坡開(kāi)墾，灌叢地、疏林地、草地等急劇減少，水土流失加劇，巖石裸露;相應(yīng)地，坡耕地和裸巖地面積增加。與此同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建設(shè)用地占用溝谷耕地較嚴(yán)重。因此，該階段土地利用結(jié)構(gòu)信息熵升高，土地利用系統(tǒng)向無(wú)序方向發(fā)展。1988～1999年，由于實(shí)行嚴(yán)格的計(jì)劃生育政策，都安縣人口快速增長(zhǎng)勢(shì)頭得到了一定程度的遏制，人地矛盾有所緩解但依然嚴(yán)峻。期間，政府重視農(nóng)業(yè)科技投入，耕作效率和糧食單產(chǎn)明顯提高，優(yōu)質(zhì)的溝谷耕地面積有所增加，坡耕地、建設(shè)用地和裸巖地面積增速緩慢，因此，1988～1999年土地利用結(jié)構(gòu)信息熵下降，土地利用系統(tǒng)向有序化方向發(fā)展，但毀林毀草現(xiàn)象仍然嚴(yán)重。1999年開(kāi)始，隨著退耕還林還草政策和石漠化綜合治理的逐步實(shí)施，林草面積減少趨勢(shì)得到逐步遏制，生態(tài)環(huán)境有所改善，為都安土地利用系統(tǒng)匯入了一定的負(fù)熵流。但隨著西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，都安縣土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，濫墾濫發(fā)現(xiàn)象依然屢禁不止，盡管實(shí)行嚴(yán)厲的耕地保護(hù)政策，建設(shè)用地占用溝谷耕地仍比較嚴(yán)重，匯入土地系統(tǒng)的正熵流依然較大，1999～2005年土地利用結(jié)構(gòu)信息熵呈上升趨勢(shì)?？傮w而言，在脆弱地質(zhì)-生態(tài)環(huán)境背景、土地資源保護(hù)以及人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)等綜合作用下，1977～2005年的28年間都安喀斯特地區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)信息熵呈升高趨勢(shì)。

2．3 都安縣土地利用結(jié)構(gòu)信息熵空間分布分析 通過(guò)計(jì)算可得1977、1988、1999、2005年都安縣及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用結(jié)構(gòu)信息熵，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，將熵值分成 ＜1．0、1．0 ～1．2、1．2 ～1．3、1．3～1．4、＞1．4 共5個(gè)等級(jí)，并將熵值 ＜1．0的區(qū)域列為信息熵低值區(qū)，熵值＞1．4的區(qū)域列為信息熵高值區(qū)(圖1)。

總體上看，1977、1988、1999和2005年都安縣土地利用結(jié)構(gòu)信息熵分布大體相似，東部和北部為信息熵高值區(qū)，東南部和西南部為低值區(qū)，其他區(qū)域熵值居中。具體而言，1977年，澄江、高嶺、下坳、板嶺、百旺5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為信息熵高值區(qū)，低值區(qū)僅有古山和三弄2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。1988年信息熵列入高值區(qū)和低值區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分別增加了3個(gè)，安陽(yáng)、拉仁和加貴列入高值區(qū)，五竹、龍灣和菁盛列入低值區(qū)，因此，1988年全縣土地利用結(jié)構(gòu)信息熵總體水平較高。與1998年相比，1999年?yáng)|廟鄉(xiāng)列入信息熵低值區(qū)，高值區(qū)則減少了2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(安陽(yáng)和澄江)，1999年全縣土地利用結(jié)構(gòu)信息熵總體水平較低。2005年信息熵空間分布情況與1999年基本相似，1999～2005年全縣土地利用結(jié)構(gòu)信息熵略有升高但變幅不大。

地形地貌、水文地質(zhì)等自然因素以及區(qū)位條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的綜合作用是導(dǎo)致都安土地利用結(jié)構(gòu)信息熵空間差異的重要原因。下坳、板嶺、百旺等鄉(xiāng)鎮(zhèn)自然條件相對(duì)優(yōu)越，谷地、土山丘陵分布廣，裸巖地面積在上述3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中分別僅占35．01%、35．82%和24．00%，為全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中最小。刁江穿境而過(guò)，土地資源開(kāi)發(fā)條件較好，因此，各類(lèi)用地齊全。此外，上述鄉(xiāng)鎮(zhèn)交通便利，與經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的河池市金城江區(qū)和宜州市交界，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，人口密度大，對(duì)土地系統(tǒng)干擾強(qiáng)度大，導(dǎo)致土地利用結(jié)構(gòu)信息熵相對(duì)較高。古山、三弄、龍灣等鄉(xiāng)鎮(zhèn)石山廣布，石漠化嚴(yán)重，巖石裸露面積在上述3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中分別占到75．86%、77．22%和75．37%，為全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中占比最高。與此同時(shí)，地表水缺乏，土層薄，土地資源開(kāi)發(fā)利用難度大，因而土地利用類(lèi)型單一。又由于上述區(qū)域內(nèi)山高谷深，交通閉塞，受外界干擾小，因此，土地利用結(jié)構(gòu)信息熵低。

3 都安喀斯特土地利用結(jié)構(gòu)演變的洛倫茲曲線(xiàn)和基尼系數(shù)

3．1 都安縣各土地利用類(lèi)型洛倫茲曲線(xiàn)的繪制 根據(jù)洛倫茲曲線(xiàn)的基本原理，利用都安縣1997、1988、1999和2005年各地類(lèi)土地利用類(lèi)型面積的原始數(shù)據(jù)，分別求出上述4個(gè)時(shí)段各鄉(xiāng)鎮(zhèn)某地類(lèi)的區(qū)位商，區(qū)位熵又稱(chēng)為專(zhuān)門(mén)化率，指某一地區(qū)某土地利用類(lèi)型面積占區(qū)域該土地類(lèi)型總面積的比值與該地區(qū)土地總面積占區(qū)域土地總面積之比。其計(jì)算公式為:

式中，Q為區(qū)位熵;A1為某鄉(xiāng)鎮(zhèn)某種土地利用類(lèi)型的面積;A2為都安縣某土地利用類(lèi)型總面積;A3為某鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地總面積;A4為都安縣土地總面積。

然后按區(qū)位熵大小依次列出各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的區(qū)位熵，并計(jì)算該類(lèi)土地利用面積的累計(jì)百分比和土地總面積的累計(jì)百分比。最后以總土地面積累計(jì)百分比為橫坐標(biāo)，以該地類(lèi)面積累計(jì)百分比為縱坐標(biāo)，各取100長(zhǎng)度，繪出坐標(biāo)圖。以各累計(jì)數(shù)繪制坐標(biāo)點(diǎn)，得到的曲線(xiàn)與絕對(duì)均勻線(xiàn)的離差就是該地類(lèi)實(shí)際分布與在全縣均勻分布的差異測(cè)度。依照上述方法和數(shù)據(jù)繪制成都安縣1997、1988、1999和2005年各地類(lèi)土地利用類(lèi)型的洛倫茲曲線(xiàn)(圖2)。

3．2 基尼系數(shù)的計(jì)算 為了進(jìn)一步定量地描述某種土地利用類(lèi)型在全縣空間分布的差異(或不均勻)的程度，引入基尼系數(shù)來(lái)描述土地利用類(lèi)型的分布情況?；嵯禂?shù)也稱(chēng)為洛倫茲系數(shù)，在洛倫茲曲線(xiàn)圖上，其反映的幾何意義是曲線(xiàn)與絕對(duì)均勻線(xiàn)之間面積和絕對(duì)均勻線(xiàn)以下的三角形面積之比。其計(jì)算公式為:

式中，G為基尼系數(shù);Mi為某鄉(xiāng)鎮(zhèn)某一土地利用類(lèi)型面積累計(jì)百分比;Qi為鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地在全縣土地面積的累計(jì)百分比。都安縣包括22個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，因此，i的取值范圍是0＜i＜23，i為整數(shù)?；嵯禂?shù)的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

3．3 都安土地利用結(jié)構(gòu)洛倫茲曲線(xiàn)和基尼系數(shù)結(jié)果分析 由圖2和表2可知，1977、1988、1999、2005年都安縣土地利用結(jié)構(gòu)洛倫茲曲線(xiàn)和基尼系數(shù)有很高的一致性?？傮w上看，坡耕地、裸巖地、建設(shè)用地、灌叢地與絕對(duì)均勻線(xiàn)距離較近，基尼系數(shù)較小，均小于0．383，說(shuō)明這幾種土地利用類(lèi)型在都安縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布較分散，即分布在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的面積比例大致相等。其中，坡耕地和裸巖地與絕對(duì)均勻線(xiàn)距離最近，基尼系數(shù)最小，表明該2種土地利用類(lèi)型在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布比建設(shè)用地和灌叢地更均衡。疏林地、有林地、草地、溝谷耕地與絕對(duì)均勻線(xiàn)距離較遠(yuǎn)，基尼系數(shù)較大，這幾種土地利用類(lèi)型主要集中分布在少數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布不均衡;但與草地和溝谷耕地相比，疏林地和有林地分布的不均衡性尤為突出。

從動(dòng)態(tài)變化特征看，草地、溝谷耕地和灌叢地呈現(xiàn)遠(yuǎn)離絕對(duì)均勻線(xiàn)、基尼系數(shù)漸增的變化趨勢(shì)，反映了該3種土地利用類(lèi)型面積不斷減少且朝著相對(duì)集中分布的方向發(fā)展，同時(shí)也說(shuō)明，陡坡開(kāi)墾導(dǎo)致草地和灌叢地受毀以及優(yōu)質(zhì)溝谷耕地被占用的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。坡耕地、裸巖地、疏林地、有林地和建設(shè)用地呈現(xiàn)靠近絕對(duì)均勻線(xiàn)、基尼系數(shù)逐漸減少的趨勢(shì)，表明這幾種土地利用類(lèi)型面積不斷增大，向各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均勻分布的方向發(fā)展。坡耕地面積增加的主因是隨著人口的增加，陡坡毀林(主要是灌木林)毀草所致;而建設(shè)用地的擴(kuò)張主要是占用優(yōu)質(zhì)的溝谷耕地;毀林毀草的結(jié)果導(dǎo)致大面積巖石裸露，土地石漠化問(wèn)題日益嚴(yán)重;疏林地面積擴(kuò)大與落實(shí)國(guó)家退耕還林還草政策以及園地面積的增加有關(guān);由于喀斯特山區(qū)有林地大多分布于地形險(xiǎn)峻區(qū)域，認(rèn)為干擾少，當(dāng)?shù)卣訌?qiáng)對(duì)有林地的保護(hù)，使其分布面積逐漸擴(kuò)大。從各時(shí)段各土地利用類(lèi)型洛倫茲曲線(xiàn)和基尼系數(shù)的變化情況看，草地、灌叢地、疏林地、有林地和溝谷耕地在各用地類(lèi)型中變化幅度較大，是決定都安縣土地利用結(jié)構(gòu)空間差異的主要土地利用類(lèi)型。同時(shí)，也進(jìn)一步印證了由于地形地貌、巖性、土壤、水文等自然因素以及濫墾、濫伐、濫牧、濫樵等人為因素的干擾，是造成都安縣土地利用結(jié)構(gòu)演變空間差異的主要原因。尤其是林草損毀嚴(yán)重，僅集中分布在少數(shù)幾個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn);而

大面積陡坡開(kāi)墾導(dǎo)致了坡耕地均衡分布于各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，裸巖地面 積擴(kuò)大，石漠化加劇，生態(tài)環(huán)境惡化。

表2 都安縣1997、1988、1999和2005年各地類(lèi)土地利用類(lèi)型基尼系數(shù)

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)喀斯特典型縣域——廣西都安縣土地利用結(jié)構(gòu)演變的信息熵和洛倫茲曲線(xiàn)-基尼系數(shù)分析，得到以下結(jié)論:

(1)1977～2005年28年間都安縣土地利用系統(tǒng)演變過(guò)程表現(xiàn)為無(wú)序度先升高后下降再升高、有序度先下降后升高再下降的變化趨勢(shì)。1977～1988年信息熵呈升高趨勢(shì)，增長(zhǎng)了0．020 2，總體變化幅度較小，年均增長(zhǎng)幅度為0．12%;1988～1999年信息熵呈下降趨勢(shì)，減少了0．040 6，下降幅度增大，年均下降幅度為0．23%;1999～2005年信息熵呈升高趨勢(shì)，上升了0．027 3，與前2個(gè)時(shí)段相比，增長(zhǎng)幅度較大，年均上升幅度為0．29%。

(2)1977～2005年都安縣土地利用結(jié)構(gòu)信息熵空間分布情況大體相似，東部和北部為信息熵高值區(qū)，東南部和西南部為低值區(qū)。1977年，有5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為信息熵高值區(qū)，低值區(qū)僅2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn);1988年信息熵列入高值區(qū)和低值區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分別增加了3個(gè)，1988年全縣信息熵總體水平較高;1999年信息熵低值區(qū)增加了1個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，高值區(qū)減少了2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，1999年全縣信息熵總體水平較1988年低;2005年信息熵空間分布情況與1999年基本相似，1999～2005年全縣熵值略有升高但變幅不大。地形地貌、水文地質(zhì)等自然因素以及區(qū)位條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的綜合作用是導(dǎo)致都安土地利用結(jié)構(gòu)信息熵空間差異的重要原因。

(3)1977～2005年都安縣土地利用結(jié)構(gòu)洛倫茲曲線(xiàn)和基尼系數(shù)有很高的一致性。坡耕地、裸巖地、建設(shè)用地、灌叢地與絕對(duì)均勻線(xiàn)距離較近，基尼系數(shù)較小，在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布較分散;疏林地、有林地、草地、溝谷耕地與絕對(duì)均勻線(xiàn)距離較遠(yuǎn)，基尼系數(shù)較大，主要集中分布在少數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

(4)從動(dòng)態(tài)變化特征看，草地、溝谷耕地和灌叢地呈現(xiàn)遠(yuǎn)離絕對(duì)均勻線(xiàn)、基尼系數(shù)漸增的變化趨勢(shì);而坡耕地、裸巖地、疏林地、有林地和建設(shè)用地呈現(xiàn)靠近絕對(duì)均勻線(xiàn)、基尼系數(shù)逐漸減少的趨勢(shì)。從各時(shí)段變化情況看，草地、灌叢地、疏林地、有林地和溝谷耕地在各用地類(lèi)型中變化幅度較大，是決定都安縣土地利用結(jié)構(gòu)空間差異的主要土地利用類(lèi)型。

(5)信息熵和洛倫茲曲線(xiàn)-基尼系數(shù)的有機(jī)結(jié)合為刻畫(huà)區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)和形態(tài)提供了簡(jiǎn)單而有效的研究途徑［18］。與以往的研究手段與方法相比，該研究運(yùn)用信息熵和洛倫茲曲線(xiàn)-基尼系數(shù)簡(jiǎn)明地揭示了都安各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地開(kāi)發(fā)利用程度、各土地利用類(lèi)型在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的配置及其對(duì)比關(guān)系和變化趨勢(shì)，為喀斯特山區(qū)土地合理開(kāi)發(fā)利用和石漠化綜合防治決策提供了參考。然而，利用信息熵研究土地利用結(jié)構(gòu)時(shí)，需進(jìn)一步對(duì)區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)合理性的臨界值進(jìn)行研究，將土地利用信息熵作為衡量土地利用結(jié)構(gòu)合理程度的尺度［19］。此外，導(dǎo)致信息熵和洛倫茲曲線(xiàn)-基尼系數(shù)變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制定量分析也有待進(jìn)一步研究。

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