銀川城郊農業景觀格局變化分析

石云　何文秀　耿莎　孫佳慧

摘要：以地處銀川市郊區的掌政鎮為研究對象，2008-2012年QuickBird遙感影像為基礎數據，目視判讀解譯掌政鎮景觀數據，在Fragstats景觀格局軟件中，計算相應的景觀指數，通過研究期內掌政鎮農業景觀轉移矩陣，分析掌政鎮景觀格局的變化與空間分布，并對其農業景觀變化的驅動力進行分析。結果顯示，掌政鎮土地利用/覆蓋中耕地占有絕對優勢，形成了耕地、草地、建設用地交織的城鄉交錯帶景觀；2008-2012年間，掌政鎮耕地和建設用地的面積變化最大。景觀變化總面積308.49 hm2，建設用地面積增長迅速，共計轉入192.83 hm2，增長率18.04%，主要由耕地、草地轉入127.65 hm2和25.50 hm2。同時，道路面積增長了9.81%，面積達14.38 hm2；數據顯示2008-2012年間，掌政鎮的景觀中耕地、水域、園地、草地面積減少，景觀斑塊數量，斑塊密度，景觀破碎度，景觀分離度以及景觀聚合度等景觀指數都有所增加。說明研究區景觀中斑塊趨向復雜，景觀類型更加豐富，增加區域景觀多樣性以及景觀結構的復雜性。從驅動力角度出發，銀川城市化進程的推進，濱河新區的規劃建設是掌政鎮農業景觀格局變化的主要驅動力。

關鍵詞：掌政鎮；城郊；農業景觀；景觀指數；濱河新區

中圖分類號：P901 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）22-5588-05

Abstract：Taking the Zhangzheng town in suburb of Yinchuan as a study object. Taking QuickBird remote sensing image in 2008 and 2012 as basic data， to obtain the landscape data in Zhangzheng by building-up visual interpretation， computing the corresponding landscape index in the Fragstats landscape pattern software. Analysing the landscape pattern change and distribution and driving force of agricultural landscape change， through studying the agricultural landscape transition matrix in Zhangzheng town. The results showed that，the cultivated land had absolute superiority of land use/cover in Zhangzheng town， and formed the cultivated land， grassland and construction land of urban-rural ecotone landscape. The change of cultivated land and construction land were the largest from 2008 to 2012 in Zhangzheng town. The total area of landscape change was 308.49 hm2 in Zhangzheng town， the construction land area increased rapidly， in all 192.83 hm2，the growth rate was 18.04%，the mainly composed of cultivated land and grassland， were 127.65 hm2 and 25.50 hm2. At the same time， the road area increased by 9.81%， the area up to 14.38 hm2. According to the data from 2008 to 2012， the landscape area reduced， such as cultivated land， water， garden， and grassland. the landscape patch number， patch density， landscape fragmentation and landscape isolation and contagion index are increased， etc. It showed that landscape plaques tend to be complex in the study area， landscape type was more rich， the complexity of the regional landscape diversity and landscape structure increased. From the Angle of the driving force， the main driving force that agricultural landscape pattern change in Zhangzheng town was the urbanization advancement in Yinchuan and the planning and construction of Binhe new district.

Key words： Zhangzheng town；suburb；agricultural landscape；landscape index；Binhe new district

城郊農業用地是城市地區的一種重要的景觀類型，起著重要的生態服務功能，包括改善和調控城市生態、凈化空氣、調節氣候、保持水土、美化環境等。景觀是由多個生態系統構成的異質性地域或不同土地覆被方式的鑲嵌體[1]，農業景觀是由相互作用的斑塊以一定的規律組成的，具有高度空間異質性的、世界上分布最為廣泛的景觀類型[2]。由于干擾作用機制的綜合性、復雜性和區域性，農業景觀較自然景觀更具變異性，直接影響和制約著不同尺度地理單元的生態過程[3]，同時，也可通過經濟調節與政策約束等保護區域林地、園地、水域等關鍵景觀類型[3，4]。景觀格局通常是指景觀的空間分布特征，包括景觀組成單元的類型、數目以及空間分布與配置[5]，同時土地覆被變化直接或間接地改變著景觀生態系統的結構和功能，進而影響地表各種景觀過程[6，7]。近年來國內外對景觀生態學在農業發展中的應用研究越來越重視，特別是對城郊農業景觀演變與農業發展的研究、郊區土地利用的特點等的探討[8，9]。張保華等[10]運用景觀生態學的理論，借助于遙感和地理信息系統技術，分析了1975-2004年城市化過程中開封市郊區農業景觀變化過程。結果顯示，景觀變化與城市化發展和引黃灌溉等因素密切相關，景觀變化深受人類活動的影響。王云等[11]研究城市化對都市農業景觀的影響，隨著城市化的發展，長安區耕地面積減少，而園地面積增加，斑塊形狀趨于復雜，園地在城市中面積增加但分布零散，需要在城市規劃工作中引起重視。黃濤等[12]認為城市化過程中農業用地面積不斷減小，特別在城市及鄉鎮周圍成為減少熱點。以上研究都反映了城市化對區域景觀格局特別是農業景觀的影響，耕地面積減少，景觀多樣性、破碎度增加，景觀結構趨于復雜，社會發展是景觀變化的主要影響因素，人們對生態與經濟利益追求的傾向影響城市景觀的變化的方向與規模。

以上的研究都是關于城市化對區域農業景觀的影響方面，尤其對大城市景觀格局的研究較多，對介于城市與鄉村之間的小城鎮、城郊景觀格局的研究相對較少。小城鎮是“城市之尾，農村之首”，是城鄉之間的一個“中間體”。選擇銀川市興慶區的掌政鎮作為研究區，以鄉鎮尺度研究城郊農業景觀格局變化， 小城鎮建設和濱河新區規劃為背景，選擇2008-2012年掌政鎮農業景觀格局變化，揭示城市化和銀川濱河新區建設對掌政鎮農業格局變化的影響，為掌政鎮在濱河新區建設背景下的土地資源的合理利用，促進鄉村城鎮化健康發展提供依據。

1 研究區概況

銀川市掌政鎮屬于銀川市興慶區，位于寧夏回族自治區首府銀川市以東9 km處，是城鄉過渡性地帶和農業用地與非農用地的復合區，總面積122 km2，地形以黃河沖積平原為主，耕地廣布，是銀川市主要的設施農業基地。境內地下水和地表水豐富，黃河自東南向西北流經該區域，氣候以中溫帶干旱性大陸氣候為主，年平均氣溫為8.5 ℃，其中1月份平均氣溫為-9.0 ℃，7月平均氣溫為23.4 ℃，平均年降水在203 mm左右，土壤以鈣土、潮土、灌於土為主，主要農作物為水稻、玉米，是銀川市副食品基地。掌政鎮下轄茂盛、孔雀、春林、五渡橋、洼路、掌政、堿富橋等12個行政村，總人口3萬人，其中農業人口1萬人。銀古高速、銀橫公路等穿越境內，交通便利。

銀川市濱河新區規劃建設中，掌政鎮被規劃到濱河新區核心區域建設范圍內，如圖1所示。新區全力打造國家向西開放的“橋頭堡”和西北新的經濟“增長極”，把濱河新區建成寧夏“內陸開放經濟先行區”、西北地區特色制造業基地及創新承接國內外產業、資本轉移示范區。由此引領、帶動銀川成為全國具有重要影響力、西部具有強大集聚和輻射帶動力的區域中心城市。掌政鎮一半面積地處濱河新區核心區，憑借濱河新區建設的國家政策，優越的地理位置，便捷的交通條件，新區的建設勢必改變掌政鎮的農業景觀格局。

2 數據處理

2.1 數據來源與處理

以銀川市掌政鎮2008年9月、2012年10月QuickBird遙感影像圖、寧夏回族自治區行政區劃圖和土地利用圖等相關資料為基礎，經過實際調查，建立目視解譯判讀標志，對遙感數據進行目視判讀矢量化，建立2008年和2012年掌政鎮土地利用數據庫。在此基礎上，結合Fragstats、ArcGIS軟件，獲得掌政鎮農業景觀格局基礎數據，制作掌政鎮農業景觀類型轉移矩陣，對2008-2012年掌政鎮農業景觀格局變化從空間分布和各景觀類型的變化進行分析。

根據研究區自然景觀特征及研究農業景觀格局的要求，將掌政鎮景觀類型劃分為草地、林地、園地、道路、水域、建設用地、溝渠、耕地、設施農用地和其他共計10類[8]，并根據實際調查結合掌政鎮遙感影像，以及掌政鎮遙感影像判讀標志判讀解譯區域農業景觀數據庫。

2.2 景觀指數的選取

景觀特征指數用來定量描述和監測景觀結構特征隨時間的變化，能將復雜景觀分類到簡單且易識別的景觀格局[3]。根據掌政鎮農業景觀格局分析內容，從景觀斑塊類型和景觀水平上選擇了斑塊數量（NP）、斑塊面積（CA）、斑塊密度（PD）、景觀百分率（Pi）、景觀破碎度（Ci）、景觀分離度（Fi）、聚合度（AI）、多樣性（H）、均勻度（EI）、優勢度（D）、豐富度（PRD）等景觀格局指數，景觀格局特征指標及其生態學意義參考文獻[1-4]，反映該地區農業景觀格局變化狀況。

3 結果與分析

3.1 掌政鎮農業景觀格局動態變化

運用ArcGIS10軟件平臺，結合研究區土地利用等相關資料，目視判讀得到2008年、2012年掌政鎮土地利用覆蓋數據。根據農業景觀分類2008年、2012年掌政鎮農業景觀格局分布圖，如圖2、圖3所示。通過對兩期農業景觀圖分析得到2008年、2012年掌政鎮農業景觀類型轉移矩陣（表1），矩陣中的數據表示從2008-2012年相應農業景觀類型的轉換面積。

由圖2和圖3可知，①掌政鎮土地利用/覆蓋中農田占有絕對優勢，形成了耕地、草地、建設用地交織的城鄉交錯帶景觀。其景觀格局主要是以耕地為主的農業景觀，耕地形狀規則，建設用地主要沿交通線呈帶狀分布，且分布相對集中于掌政鎮掌政村地區，體現掌政鎮是銀川市的城鄉過渡性地帶的景觀特征；②在景觀類類型中水域的景觀面積也很大；③林草地資源豐富，雖表現出帶狀分布規律，但破碎化程度有擴大趨勢；④地表水資源豐富，溝渠縱橫灌溉方便；④掌政鎮橫城村是全鎮草地覆蓋最大的行政村，4年間草地面積減少，濱河大道附近的永固村和堿富橋村建筑用地面積增加，且趨向于更加集中。

從2008年轉入到2012年的各類農業景觀類型轉入其他類型的面積如表1所示。由表1可知，掌政鎮景觀變化總面積308.49 hm2，建設用地面積增長迅速，共計轉入192.83 hm2，增長率為18.04%，分別由耕地、草地轉入127.65 hm2和25.50 hm2，此外還有設施農用地、園地等。同時，掌政鎮的道路面積增長了9.81%，面積達14.38 hm2，主要是由耕地和水域轉化而來。其他的景觀類型面積也發生了相應的變化。分析表明，掌政鎮4年間土地利用/覆蓋變化中，建設用地轉化面積最大，顯示了其處于銀川城郊快速城市化的發展階段。

3.2 掌政鎮農業景觀格局變化分析

3.2.1 基于斑塊類型水平的農業景觀格局分析 在景觀格局分析軟件Fragstats3.3中，分別計算掌政鎮2008年、2012年的土地利用景觀格局指數，計算結果如表2和表3所示。表2和表3數據所示，研究區2008年和2012年農業景觀類型在斑塊類型水平上的景觀格局變化：①農業景觀斑塊數量和斑塊密度等發生了相應變化。從2008年到2012年景觀斑塊數量由1 482塊增至1 494塊，斑塊密度由10.786 4增至10.871 3。各景觀類型斑塊數量變化中，草地變化較大，草地的斑塊密度由0.909 8變化為0.960 5，斑塊數量由125塊變化為132塊。②研究區景觀破碎度由517.449增至520.693，破碎度增加反映了該區斑塊破碎化程度加深，連片的斑塊分割，成為其他類型的小斑塊，土地利用類型發生轉換。其中草地景觀破碎度由22.568變化為25.152。掌政鎮景觀分離度由9.958 5變化為9.962 0，草地的變化較大，景觀分離度由0.989 5變化為0.999 6， 4年間掌政鎮農業景觀向分散方向發展。③斑塊密度、斑塊數量、景觀破碎度和景觀分離度主要反映了景觀的破碎化程度增大， 由于銀川城市化和濱河新區的建設等因素，橫城村的整體規劃，水域、濕地的保護等用地類型的置換等都對本研究區的農業景觀格局產生著影響，本研究數據采集時間為2008-2012年，從景觀指數的變化顯示銀川城市化建設的推進對研究區農業景觀格局的影響，也體現濱河新區建設對掌政鎮農業景觀的初步影響。

3.2.2 基于景觀水平的農業格局分析 為了在景觀水平上進一步了解掌政鎮農業景觀格局，選擇了豐富度、景觀破碎度、景觀均勻度、景觀多樣性、分離度及聚合度6種景觀指數對其進行描述，結果如表4所示。由表4可知，2008-2012年間掌政鎮農業景觀的豐富度指數由0.072 8變化為0.073 0，景觀多樣性指數由1.760 8變化為1.770 2，從景觀格局來看，隨著中心城鎮建設及濱河新區建設，掌政鎮建筑用地增加，橫城古渡等旅游資源被開發，周邊農家樂、商業街等場所增加等風景名勝，掌政鎮的農業景觀中斑塊趨向復雜，景觀類型更加豐富，更加多樣性；景觀均勻度指數由0.764 7變化為0.774 4，景觀分離度指數由0.958 5變化為0.958 8，分離度是指景觀類型空間分布的集散程度，說明掌政鎮農業景觀分布趨于分散，向均勻化方向發展。破碎度指數由517.449變化為520.693，破碎度指數是直接反映景觀破碎化程度的指數，直接說明濱河新區規劃建設進程的推進使得掌政鎮的農業景觀格局破碎化程度加深。

4 小結

掌政鎮地處銀川市郊區，作為銀川市最主要的農業設施基地之一，受銀川市城市化和濱河新區建設的影響。從農業景觀格局角度出發分析，選擇了景觀破碎度等相應指標，切合城市郊區發展的具體情況，得到了位于城市郊區過渡地帶掌政鎮農業景觀的分布特點和農業景觀格局變化基本情況，結論如下：

1）掌政鎮作為城市邊緣區，是城鄉過渡性地帶和農業用地與非農用地的復合區，其土地利用類型多樣，結構復雜，以耕地、園地設施農用地等為主農業景觀，具備典型的城市邊緣區土地利用特點，體現了該區域作為銀川市最主要的農業設施基地的基本情況。此外，其草地面積較大，可為未來同城化和濱河新區建設提供可用土地。

2）2008-2012年數據顯示大量的農田被開發利用，居民建設的景觀面積迅速增加，農業景觀各類型的面積中園地、草地由于村莊的遷移，園地草地被整體規劃為建筑用地，水體減少，橫城村草地景觀類型變化大，濱河大道附近居民地增加顯著。濱河新區基礎設施建設，道路景觀面積增加。土地開發利用程度逐年提高，農業景觀面積大幅度減小，而其余的景觀面積迅速增加，這是城市化驅動下景觀變化的典型特征。

3）2008-2012年，農業景觀的豐富度指數、多樣性指數、均勻度指數、分離度指數、破碎度指數等從斑塊水平和景觀水平上相應農業景觀指數均有所升高，這表明當異質性的城市景觀進入以農業景觀為基質的掌政鎮時，景觀的多樣性和均勻度逐漸增加，景觀被分割導致區域破碎度增加，斑塊數量多而面積較小，農業景觀斑塊空間分布不斷分散和破碎化，分離度和均勻度指標增加，農業景觀向著多樣化和均勻化方向發展。

4）驅動力分析方面，2008-2012年，掌政鎮土地利用景觀格局變化的原因主要是由于地處城市邊緣區和規劃在濱河新區建設的核心區，其農業景觀格局變化同時受到銀川市城市發展， 人口不斷積聚， 城市用地面積迅速擴大以及濱河新區建設對土地需求的影響。一方面，在銀川市中心城的強輻射下，地處銀川中心城區實施一體化戰略的先行試驗區的掌政鎮，以局部同城化推動區域一體化。在銀川市中心城的強輻射下在小城鎮和中心村建設方面，掌政小城鎮安置區三期、河灘中心村二期、強家廟中心村二期等建設工程的實施，土地開發利用程度逐年提高，城鎮化水平提高。另一方面，2012年濱河新區規劃建設啟動，地處濱河新區建設核心區域的掌政鎮土地利用變化需求更為迅速，橫城村規劃為濱河新區的國際現代商貿區，建設面積達10 km2的橫城小鎮的規劃建設、橫城古渡旅游開發，沿濱河大道鄉鎮的發展，作為濱河新區的國際現代商貿區規劃的橫城國際小鎮的建設及周邊道路規劃建設，掌政鎮建設用地區位意義越來越明顯，對研究區農業景觀格局變化強烈，濱河新區建設更為掌政鎮發展提供新的契機。

隨著銀川市城市規模的不斷擴大和濱河新區建設的需要，更多的目光將聚集到掌政鎮。各種相關的政策及招商引資的有利條件，土地利用成本的增加，掌政鎮成為未來銀川市發展的重點區域之一，分析其農業景觀格局，為了解城鄉過渡性地帶和農業用地與非農用地的復合區域的農業景觀格局現狀和發展趨勢提供了有力的依據。隨著濱河新區發展的要求，地區經濟發展迅速，人口增多，掌政鎮的農業景觀格局將繼續發生巨大的改變。如何結合新區發展規劃，繼續發揮本區域農業的優勢，特別是發展生態農業的優勢將是掌政鎮經濟建設發展的重點，發展生態農業，使經濟效益、社會效益和生態效益達到最大是必然的選擇。

參考文獻：

[1] 傅伯杰，等.景觀生態學原理及應用[M].北京：科學出版社，2011.

[2] 傅伯杰，呂一河，陳利頂，等.國際景觀生態學研究新進展[J].生態學報，2008，28（2）：798-804.

[3] 胡巍巍，王根緒，鄧 偉，等.景觀格局與生態過程相互關系研究進展[J].地理科學進展，2008，27（1）：18-24.

[4] 鄭新奇，付梅臣.景觀格局空間分析技術及其應用[M].北京：科學出版社，2010.

[5] 趙志剛，王凱榮，向開成，等.冀東平原農業景觀格局與生態服務價值研究-以灤縣為例[J].水土保持研究，2012，19（3）：221-226.

[6] 李衛鋒，王仰麟，彭 建，等.深圳市景觀格局演變及其驅動因素分析[J].應用生態學報，2004，15（8）：1403-1410.

[7] 姚 婧.基于RS&GIS的三峽庫區森林植被景觀分類及其分布格局研究[D].武漢：華中農業大學，2008.

[8] KURUCU Y， CHIRISTINA N K. Monitoring the impacts of urbanization and industrialization on the agricultural land and environment of the Torbali， Izmir region， Turkey[J]. Environmental Monitoring and Assessment，2008，136：289-297.

[9] 梁國付，田 莉，丁圣彥. 城市化過程中開封市郊區農業景觀變化過程分析[J]. 地理科學進展，2010，29（1）：117-122.

[10] 張保華，谷艷芳，丁圣彥，等.農業景觀格局演變及其生態效應研究進展[J].地理科學進展，2007，25（1）：114-122.

[11] 王 云，周忠學，等.城市化對都市農業景觀的影響-以西安市長安區為例[J].中國生態農業學報，2014，22（5）：610-617.

[12] 黃 濤，劉茂松，徐 馳，等.無錫市農業用地變化的景觀驅動機制及其演變[J].生態學雜志，2012，31（5）：1257-1264.

（責任編輯 韓 雪）