寧夏原州區(qū)生態(tài)移民村生境景觀連接度變化及其驅(qū)動(dòng)因素

王亞娟,張小紅,溫勝強(qiáng),劉小鵬

〔1.寧夏大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,寧夏 銀川 750021;2.寧夏大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,寧夏 銀川 750021;3.蘇交科集團(tuán)(甘肅)交通規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司,甘肅 蘭州 730030〕

自20世紀(jì)80年代初以來，寧夏回族自治區(qū)先后實(shí)施了“吊莊移民”、“1236工程”移民、易地扶貧搬遷移民、中部干旱帶縣內(nèi)生態(tài)移民和“十二五”以來生態(tài)移民共5個(gè)階段的生態(tài)移民工程[1]，是中國較早實(shí)施生態(tài)移民工程的省區(qū)。原州區(qū)自然資源匱乏、生態(tài)環(huán)境惡劣、通過實(shí)施生態(tài)移民，促進(jìn)遷出區(qū)資源節(jié)約、環(huán)境友好，可以緩解當(dāng)?shù)氐馁Y源環(huán)境壓力，促進(jìn)區(qū)域之間協(xié)調(diào)發(fā)展。但同時(shí)，遷入?yún)^(qū)(安置區(qū))人口密度增大、生產(chǎn)生活方式改變、土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致景觀格局的改變，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)。生態(tài)移民村是脫貧攻堅(jiān)與鄉(xiāng)村振興的一類特殊的鄉(xiāng)村類型，其建設(shè)過程實(shí)質(zhì)上是鄉(xiāng)村地域空間格局集中性、規(guī)模性重構(gòu)過程，這個(gè)過程必然快速改變其承載體—土地的利用格局[2]。由于生態(tài)移民安置區(qū)多分布于生態(tài)脆弱地區(qū)，隨著人口壓力向該地區(qū)的轉(zhuǎn)移和土地利用格局的重構(gòu)，客觀上對安置區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能、安全和健康產(chǎn)生顯著作用，對景觀格局及生態(tài)過程的完整性和連續(xù)性產(chǎn)生較大影響，存在隱性或顯性的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和空間沖突。近年來，生態(tài)移民對生態(tài)環(huán)境影響研究取得了積極進(jìn)展，主要開展了生態(tài)移民安置區(qū)土地利用系統(tǒng)健康評價(jià)[2]，生態(tài)移民工程的生態(tài)環(huán)境影響評價(jià)[3-4]，生態(tài)移民工程與生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展[3，5]，生態(tài)移民區(qū)環(huán)境福利問題[6-7]，生態(tài)移民安置區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)識別[8-9]，生態(tài)移民土地利用對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響[3]等相關(guān)研究。特別是在鄉(xiāng)村振興背景下，生態(tài)移民空間重構(gòu)過程是如何反映景觀功能和生物多樣性保護(hù)，以及為安置區(qū)調(diào)整生態(tài)用地結(jié)構(gòu)提供依據(jù)和實(shí)現(xiàn)生態(tài)宜居是今后一個(gè)重要的研究課題。為此，本文以寧夏南部山區(qū)原州區(qū)“十二五”時(shí)期4個(gè)典型生態(tài)移民村為例，基于景觀連接度的理論與方法[13-14]，科學(xué)判斷微觀尺度生態(tài)移民土地利用過程中生境景觀的完整性和連續(xù)性及其驅(qū)動(dòng)力，為生態(tài)移民生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理和可持續(xù)生態(tài)移民提供科學(xué)依據(jù)、理論支撐和實(shí)踐借鑒。

1 研究區(qū)概況

原州區(qū)地處寧夏南部黃土高原丘陵區(qū)中部和六盤山山地東北部，隸屬寧夏固原市，國土總面積3 520 km2。該區(qū)氣候?qū)倥瘻貛О敫珊祬^(qū)，年降水量350～650 mm，年均氣溫6 ℃，年均日照時(shí)數(shù)2 518.2 h，地表水包括清水河系、涇河系和渭河系，是寧夏南部山區(qū)地表水資源最匱乏的地區(qū)，土壤分8個(gè)土類，20個(gè)亞類，37個(gè)土屬，119個(gè)土種。原州區(qū)是六盤山連片特困地區(qū)國定貧困縣之一?！笆濉逼陂g，原州區(qū)生態(tài)移民涉及11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)99個(gè)行政村335個(gè)自然村，5 a間共移民11 441戶46 615人，其中縣內(nèi)生態(tài)移民安置區(qū)主要集中在原州區(qū)的4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)9個(gè)行政村。根據(jù)生態(tài)移民遷移方向和安置方式，可將生態(tài)移民安置區(qū)分為鑲嵌型、楔型和跳躍型等不同地理空間結(jié)構(gòu)類型[15]，隨機(jī)抽取泉港村、和潤村、金輪村和豐澤村4個(gè)不同地理空間結(jié)構(gòu)類型的生態(tài)移民村作為研究樣本村。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 地形數(shù)據(jù)

本文所用地形數(shù)據(jù)為原州區(qū)1∶5萬DEM數(shù)字高程模型，通過對全部等高線、控制點(diǎn)、高程點(diǎn)，以及靜止水體范圍線、河流等地形特征要素矢量化和ArcGIS空間插值，生成數(shù)字高程模型。

2.2 土地利用數(shù)據(jù)

考慮小尺度研究對遙感影像精度的要求，本文采用2016年高分二號遙感影像，分辨率為1 m×1 m，接收日期為2016年4月3日，波段為4，共14幅，總面積為4 603.122 686 hm2，圖像幾乎沒有云量，滿足高精度要求。同時(shí)參考移民前谷歌地球2010年數(shù)據(jù)和第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)(2010年)，并通過野外GPS校驗(yàn)最終確定4個(gè)生態(tài)移民村土地利用數(shù)據(jù)。

2.3 遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理與解譯

利用ENVI5.1軟件對遙感影像進(jìn)行預(yù)處理，包括幾何校正、圖像鑲嵌與裁剪、圖像增強(qiáng)和圖像增強(qiáng)。根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)(GB/T21010-2017)》以及研究區(qū)的影像光譜特征，結(jié)合GPS野外調(diào)查和相關(guān)資料研究，確定解譯標(biāo)志，進(jìn)行解譯。參考已有文獻(xiàn)[15-21]，確定研究區(qū)主要生態(tài)功能區(qū)包括生態(tài)區(qū)、建成區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)和過渡區(qū)。其中，生態(tài)區(qū)主要指林地、草地和灌木林等，具有環(huán)境調(diào)節(jié)功能；建成區(qū)主要指村莊、公路用地、采礦用地等；農(nóng)業(yè)區(qū)主要指能夠?yàn)槿祟惿鐣?huì)提供各種食物的耕地和水域，主要是生產(chǎn)功能；過渡區(qū)包括園地和未利用地，主要功能是調(diào)和不同生態(tài)類型之間相互作用[15-20]。參照“二調(diào)”數(shù)據(jù)，首先將解譯結(jié)果中的小圖斑進(jìn)行相鄰歸并，然后對土地類型進(jìn)行判別，識別出各移民村的生態(tài)功能區(qū)。

2.4 障礙影響指數(shù)計(jì)算

若某區(qū)域的生態(tài)結(jié)構(gòu)越合理，生態(tài)功能越完善最小，則物質(zhì)在該區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力越小，障礙影響也越小，最小耗費(fèi)距離模型即以圖論法為基礎(chǔ)，計(jì)算不同柵格單元通過“源”的運(yùn)動(dòng)過程中所消耗的最小阻力值[22，23]，使用該模型計(jì)算障礙影響指數(shù)，首先確定“源”、及障礙系數(shù)[19-25]?！霸础笔谴龠M(jìn)物種運(yùn)動(dòng)或生態(tài)過程發(fā)展的景觀類型[23]，“源”主要選取對生境影響較大的斑塊，在本文主要指城建、交通用地，以及風(fēng)景、特殊用地等[23]。然后確定合理的障礙系數(shù)，利用ArcGIS軟件計(jì)算最小累積成本距離，得到障礙影響指數(shù)。公式具體如下[22-27]：

(1)

式中：BEI表示“源”到空間某處的路徑中最小耗費(fèi)的距離，即生態(tài)移民村的障礙影響指數(shù)；Dij表示“源”區(qū)域物質(zhì)或能量從單元i運(yùn)動(dòng)到單元j所耗費(fèi)的距離；Ri為“源”在i運(yùn)動(dòng)單元中的障礙系數(shù)。

2.5 生境景觀連接度指數(shù)計(jì)算

生境景觀連接度指數(shù)反映各生態(tài)功能區(qū)之間有機(jī)聯(lián)系的程度[27]，計(jì)算公式[22-27]為：

(2)

式中：ECI表示生態(tài)移民村的景觀連接度指數(shù)；∑BEI表示“源”區(qū)域像元到各生態(tài)功能區(qū)域的總耗費(fèi)的距離；∑BEImax表示∑BEI中的最大值。

3 結(jié)果分析

3.1 生態(tài)功能區(qū)變化

將4個(gè)生態(tài)移民村2010年(移民前)和2016年景觀類型圖里的小圖斑進(jìn)行相鄰歸并，對屬性相近的土地類型進(jìn)行判別，識別出生態(tài)功能區(qū)變化情況(見表1)。從表1中可以看出從2010—2016年泉港和豐澤村的生態(tài)區(qū)所占比例較高，和潤村和金輪村所占比例較低，除和潤村呈下降趨勢外，其余村都呈現(xiàn)上升趨勢；建成區(qū)面積所占比例除豐澤村增長幅度較小，其余村增長幅度均較大；而農(nóng)業(yè)區(qū)面積比較均呈下降趨勢；過渡區(qū)面積除和潤村基本不變外，其余移民村均減少。

表1 各生態(tài)移民村的生態(tài)功能分區(qū)

3.2 障礙影響指數(shù)變化

參考陳國平、王淼等研究成果[24-27]，將生態(tài)服務(wù)價(jià)值最高的生態(tài)區(qū)的障礙系數(shù)設(shè)定為10，農(nóng)業(yè)區(qū)為50，過渡區(qū)為60，生態(tài)服務(wù)價(jià)值最低的建成區(qū)的其障礙系數(shù)設(shè)定為100[24-27]。利用ArcGIS中的cost-distance功能，計(jì)算出2010和2016年的各生態(tài)功能區(qū)障礙影響指數(shù)，再利用ARCGIS中的Gridmodule模塊等間距劃分障礙影響指數(shù)，將各生態(tài)功能區(qū)的障礙影響指數(shù)劃分成極高、高、中、低、無共5種類型(見圖1)。

圖1 生態(tài)移民村障礙影響指數(shù)(BEI)類型分布

3.3 生境景觀連接度變化

利用ArcGIS柵格計(jì)算器功能，計(jì)算出生態(tài)移民村各生態(tài)功能區(qū)的生境景觀連接度指數(shù)。將計(jì)算結(jié)果通過ArcGIS中的Reclassify功能，進(jìn)行等間距劃分，結(jié)合已有研究成果[15-21]，將生態(tài)移民村的生境景觀連接度等距劃分為5個(gè)等級(見表2)。根據(jù)該判別標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)各移民村不同等級的景觀連接度數(shù)值及比例(表3)，反映出移民村景觀連接度的差異(見圖2)。

圖2 生態(tài)移民村生境景觀連接度等級(ECI)分布

表2 生態(tài)移民村生境景觀連接度判別標(biāo)準(zhǔn)

表3 生態(tài)移民村生境景觀連接度評價(jià)結(jié)果

總體而言，各移民村的生境景觀連接度分異比較明顯，各移民村極高連接度所占比例卻都很小，金輪村2010年最高，也僅為2.83%，最低的豐澤村在2016年僅為0.63%。雖然高連接度所占比例相比極高連接度有所增加，但是所占比重仍然較小，最高的和潤村在2010年也僅為6.41%，而且從2010—2016這4個(gè)移民村極高連接度、高連接度均呈下降趨勢，且下降趨勢明顯。各移民村的中連接度所占比例較低且波動(dòng)較小，低連接度所占比例較高，變化趨勢除金輪村低略有下降外，其余三個(gè)村都明顯增加。2010和2016年景觀連接度中無連接度所占比重較大，均超過50%，但是相比2010年，2016年的無連接度所占比例又明顯下降。

高連接度區(qū)域的土地利用類型主要為林地、草地和耕地，分布在距離各移民村居民點(diǎn)較遠(yuǎn)的地方，而移民村的建設(shè)主要占用耕地、草地，園地，導(dǎo)致極高和高連接度占比下降；而低連接度和無連接度區(qū)域的土地利用類型主要為公共設(shè)施、道路交通、居民點(diǎn)等建設(shè)用地，近幾年移民村規(guī)模擴(kuò)大、人口增加和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建設(shè)用地增加導(dǎo)致景觀進(jìn)一步破碎化，但在移民村內(nèi)部由于大力實(shí)施綠化工程，加強(qiáng)道路及公共活動(dòng)場地的綠化，提高村內(nèi)綠化覆蓋率等措施提高了景觀連接度比例，使無連接度的比例有一定程度降低。

3.4 生景觀連接度變化驅(qū)動(dòng)力

生境景觀驅(qū)動(dòng)力分為人為驅(qū)動(dòng)力和自然驅(qū)動(dòng)力兩個(gè)方面[28-32]。人為驅(qū)動(dòng)力主要是指國家及地方政策、技術(shù)、人口以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等人文因素對景觀格局的干擾；自然驅(qū)動(dòng)力主要是指風(fēng)力侵蝕、降水、氣候變化等自然因素在較大的時(shí)間和空間尺度上對景觀的作用。本研究對象是生態(tài)移民前后遷入地生境景觀分異，自然驅(qū)動(dòng)力對生境景觀分異影響可忽略不計(jì)。

3.4.1 建設(shè)用地的變化 從2010—2016年，4個(gè)移民村的建設(shè)用地面積增加顯著(見圖3)。建設(shè)用地面積增加幅度最大的為泉港村，年均增長率高達(dá)27.49%，其次是和潤村，年均增長率為21.28%。金輪村和豐澤村建設(shè)用地年均增長率分別為7.91%和6.31%。豐澤村增加的建設(shè)用地主要是原有果園，果園轉(zhuǎn)換成建設(shè)用地的比例為51.85%，其余三個(gè)村主要都是耕地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地，金輪村、和潤村和泉港村轉(zhuǎn)換比例分別為26.35%，15.59%和和12.4%。四個(gè)移民村的耕地、園地等被建設(shè)用地占用，呈現(xiàn)出破碎化和孤島化狀態(tài)，導(dǎo)致高景觀連接度降低。另一方面，這四個(gè)移民安置村后備土地資源嚴(yán)重匱乏，除豐澤村尚有未利用地12.75 hm2，其余三個(gè)村都沒有可供開發(fā)的后備土地資源。

3.4.2 生態(tài)移民村人口變化 個(gè)移民村總?cè)丝趶?010年的2 076戶7 991人增加到2016年的3 982戶14 734人，增長接近一倍，人口密度顯著增加(見圖3)。其中，和潤村人口密度從2010年的176人/km2增長到2016年的418人/km2，年均增長率達(dá)到22.92%，其他依次是金輪村、豐澤村和泉港村，人口密度年均增長率分別為14.54%，7.14%和11.94%。人口快速增長，人口密度加大，建設(shè)用地需求增加，占用耕地和園地普遍，導(dǎo)致景觀連接度降低，生境景觀不穩(wěn)定。

3.4.3 生態(tài)移民村收入變化 移民前(2010年)，4個(gè)移民村平均人均可支配收入為4 112元，低于同期全縣農(nóng)村居民人均可支配收入4 138元的水平。但移民后(2016年)，4個(gè)移民村平均人均可支配收入達(dá)到8 664元，超過同期全縣農(nóng)村居民人均可支配收入8 070元的水平(圖3)。但移民收入來源主要是非農(nóng)產(chǎn)業(yè)和進(jìn)程務(wù)工，占到可支配收入的60%以上，而家庭經(jīng)營性收入明顯偏低，農(nóng)業(yè)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)大收入低，年輕勞動(dòng)力進(jìn)城務(wù)工，生態(tài)移民村出現(xiàn)“空心化”，耕地撂荒，嚴(yán)重影響了生境景觀穩(wěn)定性。

圖3 生態(tài)移民村建設(shè)用地面積、人口和人口密度、人均純收入變化

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

在實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下，作為一種特殊的鄉(xiāng)村類型，注重生態(tài)移民村空間重構(gòu)和土地利用生境景觀優(yōu)化，實(shí)施生態(tài)建設(shè)，是生態(tài)移民村全面振興的基礎(chǔ)。生境景觀連接度與土地利用的關(guān)系密切，兩者相互進(jìn)行影響且協(xié)調(diào)一致發(fā)展，通過分析不同土地利用作用下生境景觀連接度的變化，不僅有助于實(shí)現(xiàn)景觀優(yōu)化，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用。由于方法的局限性，在生態(tài)功能區(qū)判別和障礙系數(shù)確定時(shí)，本文借鑒相關(guān)研究成果，而對于移民村的生態(tài)環(huán)境狀況考慮存在欠缺，具有一定的主觀性，今后在這方面應(yīng)進(jìn)一步深入探討，以提高評價(jià)的準(zhǔn)確性。本研究僅對原州區(qū)4個(gè)生態(tài)移民村進(jìn)行評價(jià)分析，為微觀尺度，由于數(shù)據(jù)獲取的局限性，忽略了周邊相鄰區(qū)域的影響，今后若能在多尺度視角下，進(jìn)一步考慮相鄰區(qū)域的影響，則評價(jià)結(jié)果更精確。

4.2 結(jié) 論

(1) 生態(tài)移民村生境景觀變化明顯。2010—2016年原州區(qū)4個(gè)生態(tài)移民村的生境景觀連接度差異明顯，景觀破碎化加劇。4個(gè)生態(tài)移民村極高連接度和高連接度的比例都很小，從2010—2016年，各村的極高連接度和高連接度比例都在下降；各移民村的中連接度所占比例較低且波動(dòng)較小，低連接度所占比例較高，變化趨勢除金輪村低略有下降外，其余3個(gè)村都明顯增加；各移民村2010年和2016年的無連接度比例均超過50%，但2016年相比2010年的無連接度比例又表現(xiàn)出明顯下降趨勢。

(2) 生態(tài)移民村生境景觀變化的人為驅(qū)動(dòng)力明顯。首先是建設(shè)用地占用耕地、園地普遍，其中泉港村和和潤村建設(shè)用地面積年均增長率分別高達(dá)27.49%和21.28%，生境景觀呈現(xiàn)出破碎化和孤島化狀態(tài)，同時(shí)金輪村、和潤村、泉港村無后備土地資源，生態(tài)壓力突出。同時(shí)，生態(tài)移民村(遷入?yún)^(qū))人口密度的快速增大和移民的非農(nóng)活動(dòng)，造成生態(tài)壓力增大和生境景觀的不穩(wěn)定。

依據(jù)最終評價(jià)結(jié)果并結(jié)合安置區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，為構(gòu)建景觀結(jié)構(gòu)合理、人地關(guān)系和諧的生態(tài)移民安置村，本文提出以下措施建議：①在后期發(fā)展中，要嚴(yán)格控制建設(shè)用地?cái)U(kuò)張規(guī)模，合理進(jìn)行空間配置，避免新的開發(fā)活動(dòng)對區(qū)域生態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響；②要合理控制人口規(guī)模，落實(shí)人口制度，加大職業(yè)技能培訓(xùn)，使移民都有一技之長，積極拓寬就業(yè)渠道，通過勞務(wù)輸出引導(dǎo)人口外出務(wù)工，進(jìn)一步降低對區(qū)域景觀的壓力，提高土地資源承載力。③在無連接區(qū)域內(nèi)充分利用各種殘存的景觀友好要素，輔助以必要的保護(hù)、恢復(fù)和建設(shè)工作來改善景觀結(jié)構(gòu)，充分利用空地、荒地和半閑置土地進(jìn)行人工連接度構(gòu)建。提高全區(qū)域的整體連接性水平。最后，在移民村內(nèi)部，依托院落和安置區(qū)周邊，鼓勵(lì)家庭園地的綠化工程，通過發(fā)展院落經(jīng)濟(jì)，一方面可增加收入，增加土地的附加值，另一方面可有效改善移民村內(nèi)部的景觀連接水平，有效兼顧區(qū)域美化和生態(tài)安全維護(hù)。