基于SPSS與ArcGIS的重點產(chǎn)茶區(qū)土地利用功能分區(qū)

李海燕，劉玉茹，李云輝,季 翔

(1.福建船政交通職業(yè)學(xué)院建筑工程系 福建福州 350007;2.福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 福建福州 350007)

土地利用功能分區(qū)是基于行政區(qū)域內(nèi)土地利用結(jié)構(gòu)、土地利用社會經(jīng)濟屬性和土地利用環(huán)境條件的分析，因地制宜開發(fā)利用區(qū)域土地資源，形成合理的土地利用結(jié)構(gòu)[1]。土地利用功能分區(qū)是土地利用區(qū)域差異性的客觀反映，也是實行土地用途管制的重要手段，對科學(xué)制定土地利用方向、合理確定土地利用結(jié)構(gòu)、提高土地集約利用程度、促進區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義[2]。近年來，我國茶葉產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，面積和產(chǎn)量位居世界第一。茶葉產(chǎn)業(yè)已成為主產(chǎn)區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在促進農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、增加農(nóng)民收入、擴大就業(yè)和建設(shè)社會主義新農(nóng)村等方面發(fā)揮著重要的作用。值得關(guān)注的是，新一輪茶園墾殖熱潮下，新墾茶園缺乏合理規(guī)劃，資源開發(fā)無序，也引發(fā)一系列土地利用問題。茶園無序擴張，擠占耕地,砍伐林木植被，不同程度造成生態(tài)環(huán)境破壞與土壤侵蝕。因此有必要通過劃分土地利用功能區(qū)，引導(dǎo)并規(guī)范區(qū)域土地合理利用。

1 研究區(qū)域概況

感德鎮(zhèn)位于福建省安溪縣的西北部，北緯25°18′，東經(jīng)117°51′，距安溪縣城68km。屬于亞熱帶氣候，年均溫為18℃～21℃，溫和濕潤，降水充沛。其境內(nèi)峰巒重疊，環(huán)繞起伏，優(yōu)越的環(huán)境非常適合茶葉的種植。感德鎮(zhèn)享有“福建省產(chǎn)茶明星鄉(xiāng)鎮(zhèn)”和“中國茶葉第一鎮(zhèn)”等稱號[3-4],茶產(chǎn)業(yè)為當?shù)氐奶厣鲗?dǎo)產(chǎn)業(yè)。近年來，以茶葉生產(chǎn)為主的農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)工程不斷發(fā)展，茶基地和大茶廠的建設(shè)大大提高了感德鎮(zhèn)茶葉的知名度。茶園面積逐年增加，截至2014年茶園面積達5673 hm2，占全鎮(zhèn)土地面積的24.62%。

2 研究內(nèi)容與方法

本研究基于對感德鎮(zhèn)的自然條件、社會經(jīng)濟狀況、茶葉生產(chǎn)技術(shù)水平等方面的全面調(diào)研，結(jié)合不同區(qū)域的發(fā)展要求，充分考慮資源環(huán)境的承載能力，將該鎮(zhèn)劃分為若干個功能區(qū)，對各分區(qū)實行差別化的區(qū)域管理機制，促進各區(qū)資源優(yōu)勢有效發(fā)揮，以提高各區(qū)土地的利用效率。首先運用ArcGIS10.2空間分析方法，對感德鎮(zhèn)2014年土地利用現(xiàn)狀圖(圖1)進行分析，在此基礎(chǔ)上結(jié)合研究區(qū)的自然條件與社會經(jīng)濟水平，選定分區(qū)指標。運用SPSS Statistics17.0聚類分析法，對數(shù)據(jù)進行標準化處理，歸類相似性樣本，通過樣本數(shù)據(jù)之間的相似性程度劃分功能區(qū)。

圖1 2014年感德鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀圖

3 土地利用功能分區(qū)

3.1 指標的選取

土地利用功能分區(qū)應(yīng)遵循土地利用結(jié)構(gòu)和方式的主導(dǎo)性原則、土地利用地域相似性和差異性原則、行政區(qū)域完整性原則、土地利用的自然條件和社會經(jīng)濟相一致的原則等[5-7]。土地利用功能分區(qū)指標的選擇還必須具有可操作性和指導(dǎo)性，應(yīng)在定量和定性相結(jié)合的基礎(chǔ)上進行。根據(jù)感德鎮(zhèn)的自然條件和土地資源利用的特征和屬性，以及數(shù)據(jù)的完整程度、可操作性，并結(jié)合以上選取原則，本次研究從土地利用結(jié)構(gòu)、社會經(jīng)濟水平以及土地開發(fā)環(huán)境支撐條件等3個方面[8-10]選取了7個指標：林地面積占比、土地墾殖率、土壤侵蝕面積占比、茶園面積占比、人口密度、道路網(wǎng)密度和河流徑流面積。

根據(jù)安溪縣感德鎮(zhèn)2014年土地利用現(xiàn)狀圖、2014年安溪縣感德鎮(zhèn)的經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒以及2014年感德鎮(zhèn)政府工作報告獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，借助ArcGIS10.2的空間疊加分析功能，進行各類別指標的數(shù)據(jù)篩選整理以及與村界圖的疊加分析，遵循相應(yīng)的計算原則和方法，分別進行各類指標的占比計算，具體指標明細如表1所示。

表1 2014年感德鎮(zhèn)經(jīng)濟水平和各類用地表

3.2 數(shù)據(jù)的標準化處理

在進行SPSS Statistics17.0軟件作聚類分析的時候，各指標的量綱不同或數(shù)量集相差很大。為了消除差距，更好地進行不同變量之間的比較，常常需要對數(shù)據(jù)進行標準化處理[9]。本文采用“Z-Scores”進行標準化處理。

y(i,j)=[x(i,j)-x(j)]/s(j).

(1)

其中，y(i,j)為標準化后i地區(qū)j類指標數(shù)據(jù)；x(i,j)為i地區(qū)j類指標原始數(shù)據(jù)；x(j)為j類指標平均值；s(j)為j類指標標準差。

3.3 相似性計算

相似性計算是指根據(jù)相似程度來劃分土地利用區(qū)域。本次研究采用歐氏距離法計算各變量間的相似性系數(shù)，將兩個距離最近的樣本合并為一類，然后系統(tǒng)自動找出合并而成的這一類和其它存在的樣本之間的最短距離，再次進行合并，這樣層層相套，最后生成聚類分析樹形圖[12-13]。

(2)

其中，R(i,k)為i區(qū)域與k區(qū)域土地利用相似性系數(shù)；x(i,j)為i區(qū)域的j指標標準化值；x(k,j)為k區(qū)域j指標標準化值；n為研究區(qū)指標總數(shù)。

3.4 分析結(jié)果

感德鎮(zhèn)是安溪縣的主力城鎮(zhèn)。在保證該鎮(zhèn)22個行政村面積完整的情況下，借助ArcGIS10.2的空間疊加分析功能，進行各類別指標的數(shù)據(jù)篩選以及與村界圖的疊加分析，并進行各類指標的占比計算，據(jù)此構(gòu)建分區(qū)指標體系，通過數(shù)據(jù)標準化、相似性計算等得出聚類分析樹狀圖(圖2)。

圖2 聚類分析樹狀圖

3.5 土地利用功能區(qū)的劃分

根據(jù)圖2，結(jié)合感德鎮(zhèn)的社會經(jīng)濟發(fā)展實際需要，將感德鎮(zhèn)的22個行政村劃分為5個土地利用功能區(qū)。分區(qū)結(jié)果及其空間分布如圖3所示。

圖3 安溪縣感德鎮(zhèn)土地利用功能分區(qū)圖

3.5.1 城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展區(qū)

城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展區(qū)主要包括10個行政村，分別為槐東村、霞庭村、霞春村、潘田村、槐川村、五甲村、霞云村、華地村、洋山村、槐楊村，集中分布在感德鎮(zhèn)的中部和東南部地區(qū)。該區(qū)域人口總量多，林地面積小，土壤侵蝕率低，資源環(huán)境的承載能力強，生態(tài)環(huán)境破壞小，發(fā)展?jié)摿Υ?。相對于其他幾個功能區(qū)而言，該地區(qū)資源條件優(yōu)越，適合發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。

3.5.2 茶葉適宜種植區(qū)

茶葉適宜種植區(qū)的自然和社會經(jīng)濟條件與茶葉生產(chǎn)所需要條件相一致，在該區(qū)域種植茶葉能獲得最高的產(chǎn)出效益。該區(qū)主要包括5個行政村，分別為槐植村、石門村、岐陽村、霞中村、洪佑村，主要分布在感德鎮(zhèn)的東南部區(qū)域。區(qū)域內(nèi)茶園面積占土地總面積的40.12%，其中以洪佑村和槐植村的茶園為主，其余村落茶園零星分布。區(qū)內(nèi)河流水面占土地總面積的比重相比其它區(qū)占據(jù)顯著的優(yōu)勢，這也使得當?shù)卣筒柁r(nóng)更加重視整個區(qū)內(nèi)的山、林、水、路的規(guī)劃布局。

3.5.3 茶廠加工區(qū)

茶廠加工區(qū)選址最重要的一個條件就是交通通達，再者是距離茶葉種植區(qū)近。龍通村位于感德鎮(zhèn)的東北方向，屬于鎮(zhèn)與鎮(zhèn)的交界處，土地面積3.22萬畝，其交通通達度較高，道路面積占土地總面積的0.36%，居該鎮(zhèn)22個行政村之首。南部為茶園密集種植區(qū)，原料運輸路程較短，村內(nèi)交通網(wǎng)發(fā)達，十分適合大型茶廠的選址。區(qū)內(nèi)目前已有溯茗源茶廠、源珍茶廠等多家大型茶廠。

3.5.4 林木適宜種植區(qū)

林木種植區(qū)是林地面積在各行政村中占較大的區(qū)域，該區(qū)域不適合其它的土地利用方式，區(qū)內(nèi)地形以山地丘陵為主，地勢較高，土壤侵蝕嚴重，土地墾殖率低，容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害[9]。該區(qū)主要包括5個行政村，分別為大坂村、大格村、福德村、嶺西村、爐地村，分布于該鎮(zhèn)的西部和北部地勢較高的區(qū)域。林地面積約占土地總面積的70.51%，區(qū)域森林覆蓋率高，應(yīng)強化林木資源的保護，預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

3.5.5 自然風(fēng)景生態(tài)旅游區(qū)

該區(qū)域只包括尾厝村，位于該鎮(zhèn)的西北方向，該區(qū)域河流面積為全鎮(zhèn)之首，水源涵養(yǎng)度高，生物種類多。目前，感德鎮(zhèn)在大力推進旅游產(chǎn)業(yè)的建設(shè)，充分利用現(xiàn)有的水資源、茶園資源和生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢，著力打造精品小市鎮(zhèn)，大力發(fā)展養(yǎng)生旅游，以茶文化帶動當?shù)芈糜螛I(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

4 結(jié)論與建議

土地利用功能區(qū)的劃分為制定科學(xué)合理的土地利用規(guī)劃體系提供了依據(jù)，保證重點產(chǎn)茶區(qū)在有限的區(qū)域范圍內(nèi)實現(xiàn)自然資源和社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展，促進土地利用方式規(guī)范化、合理化，引導(dǎo)茶產(chǎn)業(yè)合理布局，對土地集約利用具有重要意義。本研究以感德鎮(zhèn)為例，在土地利用現(xiàn)狀和社會經(jīng)濟發(fā)展等有關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過相關(guān)土地利用圖的疊加分析選出指標形成體系，最終劃分出城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展區(qū)、茶葉適宜種植區(qū)、茶廠加工區(qū)、林木適宜種植區(qū)、自然風(fēng)景生態(tài)旅游區(qū)等5個土地利用功能區(qū)。各功能區(qū)內(nèi)因地制宜，制定嚴格的管制措施控制土地的利用方式。

基于感德鎮(zhèn)的實際，本文對各功能區(qū)的土地利用情況提出以下建議：城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展區(qū)應(yīng)當在遵循土地可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，提高現(xiàn)有空地和建設(shè)用地的利用率，真正做到集約利用土地；茶葉適宜種植區(qū)應(yīng)當及時改造低產(chǎn)、低效、較為零星分散的茶園，優(yōu)化茶葉品種結(jié)構(gòu)，提高茶農(nóng)環(huán)保意識，減少農(nóng)藥的使用，增施有機肥，提高茶葉品質(zhì)，擴大感德茶的市場占有率；茶廠加工區(qū)應(yīng)當創(chuàng)新理念，引進國內(nèi)外先進的加工技術(shù)，加快產(chǎn)業(yè)升級，以工業(yè)化推動城鎮(zhèn)化，支撐感德鎮(zhèn)經(jīng)濟增長；林木適宜種植區(qū)應(yīng)當從源頭上控制區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地占用林地的現(xiàn)象，禁止毀林開墾，改革管理體制和經(jīng)營創(chuàng)新，發(fā)展綠色經(jīng)濟；自然風(fēng)景生態(tài)旅游區(qū)應(yīng)當充分考慮生態(tài)環(huán)境的承載力，完善旅游地區(qū)的規(guī)劃設(shè)計方案，因地制宜，防止過度開發(fā)旅游資源造成的生態(tài)環(huán)境破壞，同時借助當?shù)靥厣璁a(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，開發(fā)與茶相關(guān)的旅游產(chǎn)品。

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