延邊朝鮮族自治州耕地破碎度變化研究

梁珍瑋，李淑杰，馬曉葳，李高行

(吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130061)

延邊朝鮮族自治州耕地破碎度變化研究

梁珍瑋，李淑杰*，馬曉葳，李高行

(吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130061)

以吉林省延邊朝鮮族自治州為研究對象，利用2010～2015年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，對研究區(qū)內(nèi)各評價單元耕地破碎綜合指數(shù)進(jìn)行評價與變化分析。結(jié)果表明：各評價單元耕地破碎化程度不斷嚴(yán)重；2015年年末，延邊朝鮮族自治州全域為Ⅱ級區(qū)或Ⅲ級區(qū)，其中，敦化市耕地破碎化程度增速最快，破碎化程度最為嚴(yán)重。

耕地；破碎度；評價;延邊朝鮮族自治州

0 引言

耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基本的生產(chǎn)資料，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的一、二、三產(chǎn)業(yè)向以第二、三產(chǎn)業(yè)為主演變，城市不斷擴張，需要大量建設(shè)用地進(jìn)行城市建設(shè)，這就導(dǎo)致大量耕地資源被消耗轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地。耕地資源的不合理利用與生態(tài)保護(hù)的不到位導(dǎo)致耕地破碎化程度不斷加深，對國家的糧食生產(chǎn)安全戰(zhàn)略構(gòu)成威脅。國內(nèi)外實踐證明，農(nóng)業(yè)規(guī)?；?jīng)營需要耕地集中連片，破碎的耕地會增加生產(chǎn)資料的使用量，阻礙先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的推廣與使用。因此，對有限的耕地資源進(jìn)行破碎化程度及變化趨勢的評價，有利于促進(jìn)耕地資源利用集約化、規(guī)模化，具有一定的理論與現(xiàn)實意義。

國外耕地經(jīng)營規(guī)模化程度高，耕地破碎化程度低，國外農(nóng)場式的經(jīng)營模式使國外學(xué)者并未對耕地破碎化的動態(tài)演變趨勢進(jìn)行研究。國內(nèi)學(xué)者利用景觀生態(tài)學(xué)的原理和方法選取相關(guān)耕地破碎化定量化指標(biāo)對耕地破碎化程度進(jìn)行了分析評價，分析區(qū)域間耕地破碎化程度的差異。同時，李建林等對耕地破碎化的原因進(jìn)行了分析，認(rèn)為家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制等形式的土地調(diào)整是加劇耕地破碎化的原因之一。本文以吉林省延邊朝鮮族自治州各縣(市)的耕地為研究對象，從耕地的分布、結(jié)構(gòu)、形狀3個方面選取6項耕地景觀破碎度指標(biāo)構(gòu)建了耕地破碎度評價模型，基于ArcGIS技術(shù)，定量評價延邊朝鮮族自治州的耕地破碎綜合指數(shù)并分析其變化趨勢，以期為延邊朝鮮族自治州日后耕地管理政策的制定和完善提供理論參考。

1 研究區(qū)概況

延邊朝鮮族自治州位于吉林省東部中朝邊境，首府為延吉市，轄區(qū)面積43474 km2，2015年年末全州戶籍總?cè)丝跒?13.6萬人。延邊州具有比較優(yōu)越的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，2015年末，延邊朝鮮族自治州農(nóng)作物播種面積達(dá)到39.2萬hm2，糧食產(chǎn)量達(dá)到142.7萬t，農(nóng)業(yè)機械總動力達(dá)到228.2萬kW。隨著延邊朝鮮族自治州社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城市擴張進(jìn)程的加快，延邊朝鮮族自治州耕地破碎化程度不斷嚴(yán)重，嚴(yán)重影響其耕地的集約規(guī)?；门c保護(hù)。

2 數(shù)據(jù)來源與處理方法

本文所有數(shù)據(jù)包括延邊朝鮮族自治州2010～2015年土地利用現(xiàn)狀矢量數(shù)據(jù)及經(jīng)濟(jì)、人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源主要為2010～2015年延邊朝鮮族自治州各縣市土地利用變更數(shù)據(jù)庫、2015年《延邊年鑒》及地方縣市統(tǒng)計年鑒。利用ArcGIS提取延邊朝鮮族自治州各縣市區(qū)的耕地數(shù)據(jù)，進(jìn)行破碎指標(biāo)的計算與分析。

3 耕地破碎度評價模型構(gòu)建與方法

3.1 耕地破碎度評價指標(biāo)選取

耕地破碎度評價指標(biāo)的選取要考慮這些指標(biāo)能否量化地反映耕地結(jié)構(gòu)構(gòu)成和空間分布。本文借鑒國內(nèi)外研究成果和實踐，選取平均地塊面積(MPS)、地塊密度(PD)、邊界密度指數(shù)(ED)、面積加權(quán)形狀指數(shù)(AWMSI)、地塊數(shù)量破碎化指數(shù)(FN)及破碎化指數(shù)(FS)6個能夠反映延邊朝鮮族自治州耕地景觀實際的指標(biāo)對其耕地破碎化程度及變化趨勢進(jìn)行了評價(表1)。

表1 耕地破碎度評價指標(biāo)體系

3.2 耕地破碎度評價模型構(gòu)建

本文基于耕地破碎化程度綜合指數(shù)的內(nèi)涵及土地景觀學(xué)理論，選取耕地破碎的面積、形狀、分布3項指標(biāo)為評價一級指標(biāo)層，選取能反映這3個方面的6項指標(biāo)為二級指標(biāo)層，采用層次分析法賦予指標(biāo)權(quán)重，最終構(gòu)建延邊朝鮮族自治州耕地破碎度評價模型(表2)。

表2 綜合評價模型及權(quán)重

4 結(jié)果與分析

4.1 耕地破碎度總體情況

基于ArcGIS平臺，從2010～2015年延邊朝鮮族自治州土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫中提取耕地數(shù)據(jù)，結(jié)合耕地破碎度指標(biāo)內(nèi)涵及計算公式，計算這6年延邊朝鮮族自治州各縣市耕地破碎度6項指標(biāo)值(表3)。延邊朝鮮族自治州8個縣市的耕地破碎度指標(biāo)總體呈現(xiàn)破碎化程度加劇的變化趨勢，各個指標(biāo)的平均值變化情況反映出研究區(qū)的整體耕地破碎化程度在加劇，耕地保護(hù)形勢不容樂觀。具體來看，2010～2015年，研究區(qū)平均MPS指標(biāo)值降低0.0582，年均降速為0.38%，平均PD指標(biāo)值提高0.0005，年均增速為0.19%，破碎化程度加?。黄骄鵈D指標(biāo)值增加2.8054，年均增速為0.15%，平均AWMSI指標(biāo)值增加0.0020，年均增速0.02%，反映出研究區(qū)耕地被分割程度加??；平均FN指標(biāo)值增加0.0004，年均增速為0.35%，平均FS指標(biāo)值增加0.0015，年均增速為0.09%，反映出研究區(qū)耕地分布更加零散?？傮w而言，由于研究區(qū)內(nèi)耕地破碎化程度的加劇，耕地管理工作的開展更加困難，耕地的生態(tài)脆弱性加劇。

表3 2010～2015年延邊朝鮮族自治州各評價單元破碎指標(biāo)值計算結(jié)果

4.2 延邊朝鮮族自治州耕地破碎度時空變化分析

根據(jù)延邊朝鮮族自治州2010～2015年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，計算得到6年間各評價單元的耕地破碎度表(表4)，不同年份各地耕地破碎程度各不相同，總體而言，耕地破碎程度2015年最大，2010年最小，延邊朝鮮族自治州各縣市綜合破碎指數(shù)均呈現(xiàn)增加趨勢，耕地破碎地區(qū)分析明顯。2010～2012年，敦化市耕地破碎指數(shù)最低，和龍市、龍井市耕地破碎指數(shù)偏高，2013～2015年，敦化市耕地破碎指數(shù)最大，這可能是由于哈大線高鐵的修建破壞了敦化市原有的耕地形狀，耕地破碎化程度變大。

4.3 延邊朝鮮族自治州耕地破碎度空間變化分析

根據(jù)延邊朝鮮族自治州2010～2015年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，綜合破碎指數(shù)最大值為0.1673，最小值為0.1660，將全部耕地綜合破碎指數(shù)進(jìn)行排序，利用ArcGIS軟件中自然間斷點分級法將耕地綜合破碎指數(shù)劃分為3個級區(qū)，Ⅰ級區(qū)(0.1660～0.1664)、Ⅱ級區(qū)(0.1665～0.1668)、Ⅲ級區(qū)(0.1669～0.1673)。分級結(jié)果如圖1所示。

2010～2015年，延邊朝鮮族自治州耕地破碎化格局變化的主要特征為：Ⅰ級區(qū)由4個減少到0個，Ⅲ級區(qū)由0個增加到3個，耕地破碎化程度不斷加重。具體而言，2010年延吉市、琿春市、安圖縣及敦化市為Ⅰ級區(qū)，但隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，延吉市、敦化市及琿春市由Ⅰ級區(qū)惡化至Ⅲ級區(qū)，敦化市破碎化情況最嚴(yán)重，安圖縣破碎化情況較輕微，由Ⅰ級區(qū)演變?yōu)棰蚣墔^(qū)，敦化市、琿春市、延吉市及安圖縣的耕地破碎度年平均增速分別為0.13%、0.07%、0.06%及0.04%。圖們市、汪清縣、和龍市及龍井市雖然始終為Ⅱ級區(qū)，但耕地破碎化指數(shù)呈現(xiàn)增長趨勢，年平均增速分別為0.02%、0.03%、0.02%、0.01%，形式也不容樂觀。

表4 2010～2015年延邊朝鮮族自治州各評價單元破碎度

圖1 延邊朝鮮族自治州耕地綜合破碎度分級圖

2010～2015年，延邊州朝鮮族自治州經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，2015年全州地區(qū)生產(chǎn)總值實現(xiàn)887億元，與2010年全州地區(qū)生產(chǎn)總值相比，增加了342億元，同時，延邊朝鮮族自治州經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，由2010年的9.7∶47.9∶42.4變化為2015年的8.5∶49.9∶41.6，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的第一產(chǎn)業(yè)收入在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中所占比例下降。雖然耕地保護(hù)政策對耕地利用起到一定的保護(hù)作用，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城鎮(zhèn)化進(jìn)程中建設(shè)對耕地的占用仍不斷加劇耕地破碎化程度，人地矛盾加劇，耕地保護(hù)形勢嚴(yán)峻。

5 結(jié)論

本文以ArcGIS為研究平臺，基于土地景觀學(xué)理論，以2010～2015年延邊朝鮮族自治州土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，以延邊朝鮮族自治州耕地為研究對象，評價分析其耕地破碎化程度及變化趨勢，結(jié)果顯示：(1)2010～2015年，延邊州朝鮮族自治州耕地破碎度總體不斷增加，全市耕地破碎度指數(shù)評價增加0.0005。(2)市域耕地破碎度增速最大的城市為敦化市，延吉市、琿春市及敦化市耕地破碎化程度變化最顯著，圖們市、汪清縣、和龍市及龍井市耕地破碎化程度變化速度緩慢，但發(fā)展趨勢仍呈現(xiàn)為耕地破碎化程度加劇的狀態(tài)。

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(責(zé)任編輯：管珊紅)

Research on Change in Fragmentation Degree of Cultivated Land in Yanbian Korean Autonomous Prefecture

LIANG Zhen-wei, LI Shu-jie*, MA Xiao-wei, LI Gao-hang

(School of Earth Science, Jilin University, Changchun 130061, China)

In this paper, all cultivated lands in Yanbian Korean Autonomous Prefecture were taken as the research objects. By using the data of land use from 2010 to 2015, we evaluated and analyzed the fragmentation comprehensive index of cultivated land in all evaluation units in the researched area. The results showed that the degree of cultivated land fragmentation in all evaluation units became more and more serious. The fragmentation degree of all cultivated land in Yanbian Korean Autonomous Prefecture reached grade Ⅱ or grade Ⅲ at the end of 2015. In the researched area, the fragmentation degree of cultivated land in Dunhua city was the most serious, and its growth rate was the fastest. Therefore, the cultivated land protection at present is necessary in Yanbian Korean Autonomous Prefecture.

Cultivated land; Fragmentation degree; Yanbian Korean Autonomous Prefecture

2017-03-25

國家自然科學(xué)基金項目(71303006)。

梁珍瑋(1993—)，女，山東威海人，碩士研究生，研究方向：土地利用。*通訊作者：李淑杰。

F301.21

A

1001-8581(2017)07-0126-05