分宜縣土地細碎化的中觀尺度研究

孫 雁，趙小敏

（1.浙江大學城市學院法學院，浙江杭州310015；2.南昌師范高等專科學校，江西南昌330029）

分宜縣土地細碎化的中觀尺度研究

孫 雁1，趙小敏2

（1.浙江大學城市學院法學院，浙江杭州310015；2.南昌師范高等專科學校，江西南昌330029）

研究目的：借鑒土地格局領域的研究思路，在中觀尺度上研究土地細碎化，以期在研究方法、數據獲取等方面尋求突破，并利用2004年分宜縣遙感影像解譯的土地利用矢量對10個鄉鎮土地利用細碎化進行研究。研究方法：文獻資料法，景觀格局指數法，聚類分析法。研究結果：在中觀尺度上研究土地細碎化問題，得到與微觀尺度研究截然不同的結論——低山區土地細碎化程度最低，其次是平原區，而丘陵區的土地破碎化程度最高。研究結論：分宜縣各鄉鎮土地利用細碎度指標的聚類結果空間分布規律特征十分顯著。

土地利用；土地細碎化；中觀尺度；景觀格局指數；聚類分析；分宜縣

土地細碎化研究起步較早，但進展緩慢，中國對該領域的研究處于起步階段。對土地細碎化問題的研究始于對土地細碎化的合理性探討，但是研究范圍難有拓展，究其原因如下：（1）細碎化概念的缺陷。主流學派對土地細碎化內涵界定主要從土地產權的角度來進行，而沒有考慮土地利用類型的不同及種植結構的不同導致的細碎化。（2）研究指標的局限。農戶擁有地塊數量以及平均地塊面積大小是最常采用的兩個指標，其他指標運用的頻次較低。（3）研究的方法與數據來源的局限。目前對土地細碎化的研究大多運用經濟計量學的方法進行定量研究，數據主要來自農戶調研。研究方法單一，數據獲取困難，對其他學科的滲入設置門檻。（4）研究缺乏全面性。國內外對土地細碎化的研究大部分以農用地中旱地、水田為研究對象，鮮見對于林地、建設用地等其他用地類型的研究。

筆者認為，導致上述4方面缺陷出現的最根本原因是：迄今為止土地細碎化研究均是微觀尺度下的研究命題，以農戶調查為主要的資料和數據獲取途徑，研究尺度尚未突破。隨著遙感與地理信息系統學科的成熟，RS、GIS技術已深入用于土地利用格局的研究領域，進展迅速。筆者嘗試突破土地細碎化研究的微觀尺度局限，在中觀尺度上研究細碎化，以期在研究方法、數據獲取等方面尋求突破。

1 土地細碎化研究綜述

1.1 土地細碎化的定義

土地細碎化的概念一般被描述為“農戶所經營的土地被分割為零碎的、分散的、地塊大小不一的若干小塊，并且每塊的面積比較小”[1]。該定義以土地產權的角度概括細碎化，是微觀研究尺度下的產物。根據研究需要，筆者對土地細碎化的定義如下：受人為或自然條件的影響，以及土地利用類型的不同，某一土地利用類型難以成片、集中、規模經營，土地利用呈插花、分散、無序的狀態。這一定義反映在空間地理數據庫圖形上，即為研究區由數量繁多、形狀不一、大小不一的圖斑鑲嵌而成，每個圖斑代表不同的土地利用類型。

1.2 土地細碎化的衡量

對于土地細碎化的衡量沒有一個權威、標準、統一的指標，根據國內外學者的研究，可以把衡量土地細碎化的方法歸為單維指標法與綜合指標法兩類。用單維指標衡量土地細碎化的研究如Rembold提出三個衡量細碎化的指標：土地所有者數量、土地使用者數量、既是土地所有者又是土地使用者的數量[2]。Dovring利用農戶擁有地塊數量與面積的比例來衡量“過度”細碎化。他指出，如果一個農民擁有地塊的總數大于以公頃計量的面積數，則存在過度細碎化問題[3]。大部分學者使用兩個較為簡單的指標來衡量土地細碎化程度：每個農場所擁有的地塊數量和平均每個農場的面積大小[4]。綜合指標法就是把單維指標所反映的信息綜合在一起，最常見的三個反映土地細碎化的綜合指標是J指數、S指數、I指數[5]。

同樣，傳統的衡量土地細碎化的指標均以微觀尺度為視角，導致數據獲取困難、研究進展緩慢。部分學者選取農場規模、地塊數量、平均地塊規模、地塊粒度分布、地塊的空間分布以及地塊形狀特征6個景觀格局指標衡量細碎化程度[6-9]，為土地細碎化在中觀尺度的研究拓寬了思路。

1.3 土地細碎化與景觀生態學研究的關聯度

（1）景觀生態學理論是土地可持續利用研究領域的重要基礎理論。一方面，景觀與土地都有“地域綜合體”的含義，兩者在概念的外延上相近。并且，土地與景觀生態學的研究對象在空間實體上具有相似性，土地利用涉及景觀生態學的研究內容，景觀生態學原理可以應用于土地可持續利用研究。另一方面，從景觀生態學的發展更可以看出，景觀生態學就是關于土地的研究[10]。在現代地理學與生態學結合下產生的景觀生態學，屬于宏觀尺度研究范疇，既強調空間格局分析，又考慮生態關聯，有助于實現區域土地可持續利用時空尺度上的綜合分析、評價與管理，為土地可持續利用研究提供了一條新的途徑。

（2）相對成熟的景觀破碎度研究體系為土地細碎化研究提供了方法論。土地細碎化與景觀破碎化雖為兩個不同的概念，分屬于土地利用變化與景觀格局兩個研究領域，但是，當把土地利用的地塊作為構成景觀的基本單元，在研究土地細碎化的問題時，撇開土地產權的考慮，土地細碎化與景觀破碎化的研究目標、內容基本一致。

因此，本研究借鑒景觀格局的指數來衡量土地細碎化。把土地利用的斑塊作為構成景觀的基本單元，就可以用景觀生態學的綜合整體思路和一系列新的研究方法為土地利用的空間分布規律定量分析提供借鑒，同時也為掌握土地資源的特點，分析其形成機制提供新的視點[11]。

2 中觀尺度下土地細碎化指標的選取

借鑒景觀生態學的研究思路，根據筆者對中觀尺度土地細碎化內涵的理解，本研究從地塊面積、地塊形狀、土地利用程度、地塊聚集度、地塊空間離散度、優勢度與均勻度、破碎度7個方面對土地細碎化進行研究，并選取適當指標反映中觀尺度下土地細碎化的特征。

2.1 地塊面積指標

地塊面積是衡量土地細碎化最基本的指標。單幅地塊以及同一利用類型平均地塊面積縮小，標志著土地細碎化的程度提高，即土地利用地塊面積規模與細碎化程度呈反比。研究區地塊數量、地塊大小與地塊密度是描述土地利用細碎度的重要指標，但3個指標之間的關聯性較強，本研究選取平均地塊大小指標分析土地利用的細碎化程度，其公式為：

式1中，Ai表示用地類型i土地總面積；ni表示用地類型i地塊總數量。

2.2 土地利用程度指數

反應土地利用程度的指標較多，如未利用地比例、土地利用率、土地農業利用率、墾殖指數、林地指數、園地指數、城鎮化指數等，但它們都間接地從某一個側面反映土地利用程度，難以綜合反映一個區域土地利用的綜合特征，而且不同區域之間也無法橫向比較，進行其區域差異的分析。在《西藏土地利用》中，劉紀遠等提出了一套新的數量化土地利用程度分析方法，即將土地利用程度按照土地自然綜合體在社會因素影響下自然平衡保持狀態分為4級，并分級賦予指數，從而給出土地利用程度的定量表達[12-13]，公式為：

式2中，La為土地利用程度指數；Ai為第i級的土地利用程度分級賦值；Ci為第i級土地程度分級面積百分比。土地利用程度指數——威弗（Weaver）指數[14]，各類土地利用類型的分級賦值見表1。

表1 土地利用程度分級指數賦值表Tab.1 Valuation for the grading indices of land-use degree

2.3 地塊形狀分析指標

由于地塊形狀較為復雜多變，其特征也難定量描述[15]，通常采用各種指標來表征，但目前仍無普遍接受的指標，本研究選取地塊形狀指數來分析地塊形狀性質及其特征，公式為：

式3中，LSIi是用地類型i的形狀指數，其計算式是以正方形為標準的形狀指數；Ei表示用地類型i地塊周長；Ai表示用地類型i土地總面積。

2.4 聚集度

表示土地利用格局中不同利用類型的團聚程度。其公式為：

式4中，RC為聚集度（%）；C為復雜性指數；Cmax是C的最大可能值；Pij是景觀i與景觀類型j的相鄰概率；m為研究區土地利用類型總數。RC的值越大，表示土地類型由少數團聚的大地塊組成，聚集度較大。

2.5 空間離散性

地塊離散度評價指標通常有最小距離指數、地塊分離度和類斑散度[16-17]。其中最小距離指數能夠較好地分析和說明地塊隨機分布的程度，但是由于最小距離指數只考慮與最近相鄰地塊的距離，用來評價一個較大區域內的地塊離散程度存在局限性，其評價結果與視覺上的分離程度的判斷相差甚遠[18]。因此本研究選取分離度作為反映地塊空間離散度的指標，其公式為：

式5和式6中，Fi表示土地利用類型i的分離度；Si表示土地利用類型i的面積指數；A為區域的總面積；Ai表示土地利用類型i的總面積；Di是土地利用類型i的距離指數；di表示土地利用類型i的地塊密度。分離度考慮了土地利用地塊的面積、地塊個數來計算各地塊在整個區域的分散程度，即在一定的總面積下，地塊數量越多，面積越小，則其離散度越大。

2.6 優勢度與均勻度

優勢度指數Do是用于測度土地利用結構是否受一種或幾種類型支配的程度，公式為：

均勻度E與優勢度呈負相關，其公式為：

式7和式8中，H表示Shannon多樣性指數；Hmax表示最大多樣性指數，Hmax=ln（n）；Pi表示土地利用類型i在研究區域出現的概率，通常以該地類在區域中面積比例來估算；當Do值小時，說明土地格局是由多個比例大致相等的類型組成；Do較大，則表示受一個或少數幾個類型所支配；在完全同質的土地格局中（即n=1），Do的值為0。

2.7 破碎度

表示區域破碎化程度，其公式為：

式9中，N表示地塊數；A表示研究區土地總面積，即單位面積上的地塊數。

3 實證研究

3.1 研究區概況

分宜縣位于江西省西部袁河中游，羅霄山脈北端邊緣，武功山東側余脈。全縣土地面積1388 km2，縣域內人口密度220人/km2，距離江西省省會南昌市187 km。2003年行政區調整之后，分宜縣共有10個鄉鎮，其中建制鎮5個。分宜縣主要由低山和丘陵地貌組成，南北高而中部低，袁河自西向東橫穿縣境中部，分割形成南北兩個部分。南部多崇山峻嶺，茂林修竹；北部多低崗丘陵，地勢開闊。分宜縣經濟以農業為主，全縣土地面積1388 km2，其中耕地18258 hm2，林地72947 hm2，林地是分宜縣最主要土地利用類型。

3.2 數據來源

研究的原始數據來自2004年分宜縣1∶10000土地利用現狀圖，在ArcGIS支持下進行數字化及屬性數據的錄入，形成1∶10000土地利用標準矢量圖。分宜縣除下屬10個鄉鎮外，境內分布著8個國營林場、1個畜牧良種場、1個界墾場以及鈐陽（鈐陽湖區）管理處，這些林場及鈐陽湖區由于境內土地利用類型單一、地塊規整，未列入本文研究范圍。

3.3 結果與分析

在地理信息系統的支持下，利用Fragstat 3.3軟件，對分宜縣2004年遙感影像解譯的土地利用矢量圖進行計算。具體的過程是：首先遙感分類結果在ArcGIS中轉化為Grid格式，然后再計算相關指數，其結果見表2。

表2中分宜縣各鄉鎮排序基本按照由北往南的方向，所在鄉鎮的地勢地貌基本上為由南部低山區向中部平原區再向北部丘陵區的過渡。從各土地細碎化指標的計算結果的縱覽大致分析得出以下結論：分宜縣土地利用細碎化程度北部丘陵區＞中部平原區＞南部低山區的特征明顯。

表2 分宜縣土地細碎化指標計算結果Tab.2 Calculation results of land fragmentation indices in Fenyi County

為了驗證上述結論，本研究采用SPSS分析軟件，分別以上述細碎化指數為研究指標，對分宜縣10個鄉鎮進行系統聚類分析，研究它們的親疏關系（圖1）。

從圖1可以直接地看出2004年分宜縣各鄉鎮土地利用細碎度的親疏關系，根據親疏關系可以分為4類，第1類為鈐山鎮；第2類包括的對象有洋江鄉、鳳陽鄉以及湖澤鎮；第3類包括的對象有洞村鄉、雙林鎮、分宜鎮以及高嵐鄉；第4類包括的對象有操場鄉與楊橋鄉。除縣城所在的分宜鎮外，各鄉鎮土地利用細碎度指標的聚類結果空間分布規律特征十分顯著，地處南部低山區的鈐山鎮屬于第1類，細碎度明顯最低，土地利用的優勢度最高；處同一緯度的洋江鄉、鳳陽鄉以及湖澤鎮同屬第2類，其位置處于分宜縣中段，土地利用細碎程度同樣處于較低水平；北部5鄉鎮中，地處東北方向的洞村鄉、雙林鎮以及高嵐鄉三鄉鎮同屬第3類，細碎度明顯低于地處同緯度西北方向的操場鄉與楊橋鄉。分宜鎮由于是縣城所在地，土地利用受社會、經濟以及人為的影響更為劇烈，其土地利用的細碎度明顯高于周邊鄉鎮，并歸為第3類。

4 結論與討論

對于土地細碎化的研究，隨著研究尺度的轉變，研究結論相應發生改變。學者對土地細碎化微觀尺度的研究得出的一般結論為：平原區土地利用的細碎化程度最低，其次是丘陵區，而山區的細碎化程度則最高。然而在本研究中，中觀尺度細碎化的研究結果表明：低山區土地細碎化程度最低，其次是平原區，而丘陵區的破碎化程度最高。究其原因，有以下三點：

一是山區特殊的地貌特征使得水土流失及土壤養分等土地利用的問題尤為突出，土地不適宜用作農業生產，尤其是地勢坡度的存在使耕地的面積分布十分有限，但是山區為植樹造林提供了良好的場地，例如在分宜縣南部低山區的鈐山鎮，林地所占面積超過該鎮土地總面積的60%，林地分布廣泛且密集，景觀破碎度及土地利用的細碎度均偏低，使得該區域土地利用整體的細碎度偏低。

二是在平原地區，水網分布其間，尤其在中國南方地區，水網密集、縱橫交錯的現象十分普遍，分宜縣平原區由于袁河及其支流縱橫交錯，形成天然的廊道，分割了土地，造成在中觀尺度上的研究得出細碎度偏高這一結論。

三是丘陵區，高低不平的地形卻為農業生產、耕地的利用增加了困難，并且在丘陵地區棄耕還林的做法并不現實，部分地勢偏低、坡度較小的地區仍可以進行農業生產，而地勢偏高、坡度較大的地區選擇種植林業，達到土地合理利用與經濟效益、糧食安全雙收的目的。因此，丘陵區土地利用的細碎度最高。

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Research on Land Fragmentation of Fenyi County on Meso-level

SUN Yan1，ZHAO Xiao-min2
（1.College of Laws,Zhejiang University City College,Hangzhou 310015,China;2.Nanchang Teachers College,Nanchang 330029,China）

The purposes of this paper are firstly to examine land fragmentation on meso-level in order to achieve some new findings in research methods and data acquisition,which is referred from the idea of land pattern,and secondly to study the land fragmentation problems of ten townships in Fenyi County via the land-use vector interpreted from the remote sensing images in 2004.Methods of documentary data,landscape pattern index and cluster analysis are employed.The results indicate that there is an entirely different assessment result between the meso-level and the micro-scale on the issues of land fragmentation,i.e.,on meso-level the land fragmentation degree of low mountain area is the lowest,the plain area is the second lowest,and the hilly area is the highest.It is concluded that the characteristics with spatial distribution trend from the cluster results of the land-use fragmentation indices in every township in Fenyi County are extremely remarkable.

land use;land fragmentation;meso-level;landscape pattern index;cluster analysis;Fenyi County

F301.2

A

1001-8158（2010）04-0025-07

2009-11-23

2010-01-20

孫雁（1981-），女，安徽渦陽人，博士，講師。主要研究方向為土地資源可持續利用。E-mail:sunyan@zucc.edu.cn