鎮域尺度土地景觀格局變化及影響因素分析?以南京市東壩鎮為例

李小迎（南京市土地整理和集體土地征收管理中心，江蘇?南京 210005）

?

鎮域尺度土地景觀格局變化及影響因素分析
以南京市東壩鎮為例

李小迎
（南京市土地整理和集體土地征收管理中心，江蘇?南京 210005）

摘 要：以2000、2005和2010年三期土地利用現狀圖為基礎，分析了南京市東壩鎮土地景觀和斑塊類型兩個水平的景觀指數時空變化特征。結果表明，耕地景觀為優勢景觀，大量城鎮斑塊以干擾斑塊散布于耕地中；耕地減少與城鎮用地增加是東壩鎮景觀格局變化最顯著、最主要的特征；城鎮化快速發展與擴張占用了大量耕地，原有城鎮的延伸擴張和新建城鎮破壞了耕地的連通性與整體性，同時加劇了城鎮用地與耕地景觀的破碎程度，發生在耕地與城鎮用地上的轉換給以耕地為基質的生態系統穩定性帶來負面影響。因此，經濟特別是工業發展是地區景觀格局發生變化的重要因素，有必要協調發展與保護的關系，促進新型城鎮化和生態文明建設。

關鍵詞：土地利用；景觀格局；鎮域尺度

城鎮擴張與耕地保護間的用地矛盾一直是我國土地利用研究所關注的焦點。近年來，耕地占用和城鎮化擴張引起的生態環境問題越來越受到重視[1]。城鎮化擴張在不可避免地改變土地景觀格局的同時[2]，對一系列的生態過程與功能產生了顯著影響[3,4]。另一方面，自20世紀80年代以來，我國實施的土地整治對于補充耕地、改善農業生產條件，發揮了重大作用[5,6]。然而，我國土地整治總體上還處于轉型發展期，未能完全進入以提高生活環境品質和土地生產質量為目的的景觀生態保護型土地整治階段[7,8]。因此，在土地整治中出現了追求耕地面積增加而忽視生態環境保護的現象，并產生了一定的負面影響[9]。

景觀空間格局變化研究是當前景觀生態學的研究熱點之一，許多研究利用景觀生態學方法對城鎮化下的景觀格局變化進行了探討[3]，分析其對生態服務的影響[10]，并建立快速城鎮化與農業景觀轉變之間的定量關系[11]，這些都為區域可持續發展提供了一定的指導意義。南京市東壩鎮作為農業大鎮和城鄉統籌發展試點鎮，面臨著快速城鎮化與農業生產在土地需求上的矛盾與壓力[12,13]。因此，對東壩鎮不同時期的土地利用特征，運用景觀生態學原理深入開展景觀格局動態變化研究，對于協調景觀類型，加強東壩土地資源與生態環境的保護，實現土地資源可持續利用，指導后續發展都有一定意義。

1　研究方法與數據來源

1.1 研究區概況

東壩鎮位于南京市高淳區東部低山丘陵區，為茅山山脈余脈，呈東北—西南走向延伸，山勢平緩，是太湖水系與水陽江、青弋江水系的分水嶺。土壤主要為青泥土、白泥土、黃泥土、馬肝土、泥骨土，旱地土壤為沙土、黃土、夜潮土等。該地區屬北亞熱帶和中亞熱帶過渡季風氣候區，四季分明，光照充足，平均降雨量1157mm，年平均氣溫15.9℃。東壩是典型的農業大鎮，農業人口約占全鎮總人口87.6%，主要種植有優質油菜、早園竹、蘑菇、經濟林果、茶葉等，是江蘇省無公害糧油和蔬菜基地。

1.2 研究方法與數據來源

研究采用景觀格局指數來表征南京市東壩鎮土地利用景觀格局特征，通過分析2000、2005及2010年景觀格局的空間特征，量化反映出土地利用景觀結構及其演變過程。本研究所采用的三期數據均來源于南京市高淳區土地利用調查數據。研究區土地利用類型分為耕地、林地、草地、水體、城鎮及居民點、園地六類，其中耕地包括水田和旱地，林地包括落葉林、闊葉林等，城鎮及居民點包括城鎮、居民點、交通用地等（以下簡稱城鎮），水體包括河渠、湖泊、坑塘和水庫等。

1.3 景觀格局指數選擇及其生態意義

景觀格局指數能夠高度概括景觀格局信息，反映景觀結構組成和空間配置特征[14]。結合區域特征及實際需要，研究從景觀面積—邊緣度量、景觀形狀度量、景觀聚集度、景觀多樣性等方面選取了11個景觀格局指數，在景觀類型和景觀格局兩個水平上對東壩鎮整體景觀格局特征進行分析。選取的景觀格局指數及其生態意義如下：

（1）景觀面積—邊緣度量。其主要用來描述斑塊大小與邊緣長短情況，選取的指標包括斑塊數量（NP）、景觀面積（CA）、景觀斑塊類型比（PLAND）、最大斑塊類型指數（LPI）和邊緣密度（ED）等。

（2）景觀形狀度量。其是研究景觀生態功能與過程的重要參數，對保持區域景觀的功能具有十分重要的作用，主要指標是景觀形狀指數（LSI）。

（3）景觀聚集度。其表示區域相同景觀類型在景觀格局中的分布狀況以及景觀整體之間的聚集和分散程度，主要指標包括蔓延度（CONTAG）、斑塊平均最鄰近距離（MNN）和散布與并列指數（IJI）。

（4）景觀多樣性。多樣性指標選擇反映景觀異質性的香農多樣性指數（SHDI）和可以間接度量景觀優勢度的香農均勻度指數（SHEI）。

2　結果與討論

2.1 景觀格局變化分析

（1）景觀類型水平分析

景觀類型級別分析能反映各類景觀的空間分布和空間組合特征，不同時期的景觀類型分析可揭示研究區景觀格局變化的趨勢。從圖1及圖2可以看出：耕地占東壩鎮景觀總面積77.5%以上，是東壩鎮最為重要的景觀類型和土地利用類型；其次為城鎮用地，占10%以上；其余景觀類型所占比例皆較小。2000～2010年中，耕地減少與城鎮用地增加是東壩鎮景觀格局變化最顯著的特征，期間快速城鎮化使得東壩各景觀類型指數均發生了不同程度的變化。其中，城鎮斑塊數量增加以及無序分布，分割了區域景觀類型，降低了景觀的連通性，對區域生態環境造成一定損害。

圖1　2000～2010年東壩鎮景觀組分變化特征Fig.1 Dynamic characteristics of landscape composition in Dongba Town during 2000～2010

2000年以來，東壩鎮耕地面積呈下降趨勢。耕地斑塊數量增多，最大斑塊類型指數下降，說明耕地的斑塊密度顯著上升，破碎化程度增加，此外，形狀指數顯著上升，說明耕地景觀受其他景觀元素切割嚴重，形狀逐漸復雜化，趨于不規則。邊緣密度指數的上升也表明耕地景觀的破碎化與不規則化。散布與并列指數顯著下降，景觀類型交錯分布的情況變少，其他板塊類型（主要如城鎮斑塊）以破碎的干擾斑塊存在于耕地斑塊之中。平均斑塊最鄰近距離則無明顯變化。

城鎮斑塊是東壩鎮第二優勢斑塊，其面積在2000～2010年內增加量占東壩鎮總面積的6.3%。城鎮斑塊數量、斑塊面積、邊緣密度以及斑塊形狀指數都急劇上升，說明城鎮景觀的破碎化與形狀的不規則化。然而平均最鄰近距離顯著下降，以及最大斑塊形狀指數上升，說明已有城鎮附近新形成的斑塊，以及原有城鎮延伸擴張拉近了城鎮斑塊間的距離，呈現團聚分布形式。散布與并列指數則經歷了2000～2005年的上升和2005～2010年的下降過程，說明2005年城鎮景觀較2000年而言，主要變化是將散亂分布的斑塊鏈接起來，形成連片分布的格局，增加了景觀間比鄰幾率；而2005～2010年間，城鎮景觀格局的變化以出現新的散亂分布的獨立城鎮斑塊為主。

水體景觀格局變化也比較顯著，且2000～2005年與2005～2010年兩期的景觀格局變化存在一定差異。斑塊數量、邊緣密度、景觀形狀指數都先增加后減小，同時結合斑塊面積的定量分析可知，斑塊密度也是先增大后減小，說明水體景觀經歷了破碎化、無規則化與連片整合的過程。而斑塊平均最鄰近距離指數則是先大幅度下降，再略微上升，說明2000～2005年間，在少部分原有景觀斑塊延伸拓展的同時，出現大量新的獨立水體斑塊，加劇了水體景觀的破碎度與無規則化，然而大量新的水體斑塊的出現，減小了同類型斑塊間的間隔，使得斑塊平均最鄰近距離降低。2005～2010年水體景觀的變化主要在于2005年景觀斑塊延伸拓展，呈現出成片的連續分布，使得破碎度與不規則性降低。

其余景觀類型變化不大，如林地主要分布在東壩鎮的北部以及南部等鎮域邊緣地帶（見圖2）。草地景觀面積最小，分布于東壩鎮南邊。園地則主要分布在東壩鎮東北部。三種景觀類型在2000～2010年間皆比較穩定（圖1）。

圖2　2000～2010年東壩鎮土地利用圖Fig.2 Land use maps of Dongba Town during 2000～2010

（2）景觀格局水平分析

景觀格局水平分析能反映景觀總體時空分布特征。基于Fragstats 3.3計算了東壩鎮的斑塊數量、形狀指數、集聚度指數，以及多樣性指數等，結果見表1。由表1可見，東壩鎮2000～2010年的景觀格局變化相對平穩，但就景觀多樣性以及斑塊平均最鄰近距離而言，2000～2005的變化幅度要比2005～2010稍大。兩個階段內景觀斑塊數量顯著增加，與此相伴生的是景觀斑塊平均面積大幅下降，斑塊密度上升，說明整體上景觀破碎化程度加大。景觀形狀指數在兩個階段都有上升，說明整體景觀斑塊呈現不規則化。散步與并列指數顯著降低，說明景觀斑塊間的比鄰概率趨于不均等，景觀交錯分布的情況有減少趨勢。

表1　2000～2010年東壩鎮景觀格局指數特征Table 1 Landscape index characteristics in Dongba Town during 2000～2010

東壩鎮景觀蔓延指數在兩個階段內分別下降3.32和2.12，盡管由于耕地處于優勢景觀類型，占東壩面積73%以上，然而由于城鎮化擴張，對原本該優勢景觀斑塊的良好連通性產生了顯著影響，整體連通性降低，景觀趨于破碎化。斑塊平均最鄰近距離的減小說明增加的景觀斑塊拉近了同類型斑塊間的距離，呈現出一定的團聚分布形式。

景觀多樣性方面，香農多樣性指數上升，一定程度上印證了破碎化程度加劇，結合香農均勻度增加以及最大斑塊類型指數的降低可知，各斑塊類型在景觀中的分布趨于均衡化，景觀異質性程度加強，景觀類型有單一化向多樣化發展的趨勢，主要由于耕地面積減少與城鎮面積增加，而林地、園地、草地并未有顯著的變化。

2.2 驅動力分析

土地利用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[15]。土地利用/覆被變化與景觀格局的轉變緊密相關[16～20]，東壩鎮土地利用變化決定了該地區景觀格局變化的特征。從2000～2005和2005～2010年兩期土地利用轉移矩陣分析（表2、表3），東壩鎮土地利用變化比較平穩。其中，耕地持續流失并轉化為城鎮用地，兩個階段中，由耕地轉向城鎮用地的面積分別為281.11 hm2、287.78 hm2，分別占耕地轉出總面積的75.3%、86.7%。而同時期轉入耕地的面積分別僅占轉出面積的3.0%、13.1%，說明東壩城鎮擴張過程中，占用了大量耕地。

表2　2000～2005年東壩鎮土地利用轉移矩陣 (hm2)Table 2 Land use transfer matrix in Dongba Town during 2000～2005

表3　2005～2010年東壩鎮土地利用轉移矩陣 (hm2)Table 3 Land use transfer matrix in Dongba Town during 2005～2010

東壩城鎮用地擴張與耕地減少有以下幾個方面的原因：一是近年來東壩經濟的快速發展。地區生產總值從2004年的6.49億元增加到2010年的18.39億元，其中，第二產業的增長最為顯著，產值從3.64億元增加到12.55億元。工業的快速發展，必然要求廠房建設，周邊配套基礎設施完善，從而占用耕地。二是政府政策驅動，東壩鎮政府以建設“工業強鎮、經濟重鎮、歷史名鎮”為目標，突出工業主體地位，全力推進園區和集鎮建設來推動全鎮發展。如2002年啟動的東壩工業園區建設，至2009年已初步形成機械制造、服裝加工、橡塑制造等三大產業類型。此外，政府不斷加大基礎設施建設，都成為東壩鎮土地利用轉變，繼而影響景觀格局的重要因素。

從圖2可以看出，東壩中部與西北部的城鎮面積擴張明顯，并且2010年出現了許多散布的城鎮用地斑塊。此外，中部與南部的交通用地增加，切割了耕地景觀，加劇了其破碎化程度。為進一步分析城鎮用地擴張給耕地帶來的影響，利用ArcGIS 9.3中的Raster To Point模塊，分別提取2000、2005、2010年耕地斑塊中心點，采用kernel方法生成東壩鎮耕地空間分布密度圖（圖3）。從圖3可以看出，2010年耕地整體密度顯著下降，中部、西北部城鎮化擴張十分明顯，中部、南部交通用地發展，以及城鎮化后的連片分布對于耕地景觀的切割越來越徹底。同時，受水體的侵占，東壩西側耕地分布也逐漸東退。

圖3　2000～2010年東壩鎮耕地空間密度比較Fig.3 Spatial density comparison of cultivated land in Dongba Town during 2000～2010

3　結論

景觀格局變化研究不僅可以揭示生態環境存在的問題，促進景觀結構優化，指明產業結構調整方向，而且為創立和推行區域可持續利用模式提供了可能。本文以2000、2005和2010年三期土地利用現狀圖為基礎，利用一系列景觀指數分析了南京市東壩鎮土地景觀格局的時空變化特征。結果表明：（1）東壩鎮2000～2005年與2005～2010年景觀格局變化較為相似，變化幅度比較平穩，耕地減少與城鎮用地增加是景觀格局變化最顯著、最主要的特征。（2）耕地是東壩鎮最大優勢景觀類型，許多城鎮斑塊以干擾斑塊散布于耕地景觀基質中，但城鎮化的快速發展與擴張占用了大量耕地，導致耕地面積呈下降趨勢。（3）城鎮景觀變化以原有城鎮延伸擴張以及新建城鎮用地的散落分布為主，破壞了耕地連通性與整體性，同時加劇了城鎮用地與耕地景觀破碎程度，給以耕地為基質的生態系統穩定性帶來負面影響。（4）地區經濟特別是工業的發展，以及政府政策是東壩景觀格局發生變化的重要因素，需結合城鄉一體發展，加大土地綜合整治力度，挖掘存量用地潛力，轉變土地利用方式，以協調城鎮化與傳統農耕、生態建設的用地矛盾。

參考文獻(References)

[1] Batisani N,Yarnal B.Urban expansion in Centre County,Pennsylvania:Spatial dynamics and landscape transformations[J].Applied Geography,2009,29(2):235-249.

[2] Shrestha M K,York A M,Boone C G,et al.Land fragmentation due to rapid urbanization in the Phoenix Metropolitan Area:Analyzing the spatiotemporal patterns and drivers[J].Applied Geography,2012,32(2):522-531.

[3] Weng Y C.Spatiotemporal changes of landscape pattern in response to urbanization[J].Landscape and Urban Planning,2007,81(4):341-353.

[4] 張鳳榮.基本農田的生態功能與土地資源持續利用[J].上海國土資源,2013,34(2):1-5.Zhang F R.Ecological functions of basic farmland and sustainable utilization of land resources[J].Shanghai Land &Resources,2013,34(2):1-5.

[5] 劉彥隨.科學推進中國農村土地整治戰略[J].中國土地科學,2011,25(4):3-8.Liu Y S.Scientifically promoting the strategy of reclamation and readjustment of rural land in China[J].China Land Science,2011,25(4):3-8.

[6] 鄖文聚.我國土地整治的實踐創新與理論進步[J].上海國土資源,2012,33(4):1-6.Yun W J.Progress and innovation in the theory and practice of land consolidation and rehabilitation in China[J].Shanghai Land &Resources,2012,33(4):1-6.

[7] 嚴金明,夏方舟,李強.中國土地綜合整治戰略頂層設計[J].農業工程學報,2012,28(14):1-9.Yan J M,Xia F Z,Li Q.Top strategy design of comprehensive land consolidation in China[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2012,28(14):1-9.

[8] 鄖文聚,宇振榮.中國農村土地整治生態景觀建設策略[J].農業工程學報,2011,27(4):1-6.Yun W J,Yu Z R.Ecological landscaping strategy of rural land consolidation in China[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2011,27(4):1-6.

[9] 張正峰,楊紅,谷曉坤.土地整治對平原區及丘陵區田塊利用的影響[J].農業工程學報,2013,29(3):1-8.Zhang Z F,Yang H,Gu X K.Effects of land consolidation in plains and hills on plots use[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2013,29(3):1-8.

[10] Su S L,Xiao R,Jiang Z L,et al.Characterizing landscape pattern and ecosystem service value changes for urbanization impacts at an eco-regional scale[J].Applied Geography,2012,34:295-305.

[11] Su S L,Jiang Z L,Zhang Q,et al.Transformation of agricultural landscapes under rapid urbanization:A threat to sustainability in Hang-Jia-Hu region,China[J].Applied Geography,2011,31(2):439-449.

[12] 陸效平,王靜,金志豐.江蘇省建設用地擴展類型及對經濟增長的貢獻研究[J].上海國土資源,2014,35(3):43-46.Lu X P,Wang J,Jin Z F.Construction land expansion types and their contribution to economic growth in Jiangsu province[J].Shanghai Land &Resources,2014,35(3):43-46.

[13] 楊紅,徐銀東,鄖文聚.長江經濟帶城市城鎮土地等別與經濟發展關系[J].上海國土資源,2015,36(4):5-9.Yang H,Xu Y D,Yun W J.Relationship between urban land grading and economic development in cities of the Yangtze River economic zone[J].Shanghai Land &Resources,2015,36(4):5-9.

[14] 鄔建國.景觀生態學:格局、過程、尺度與等級[M].北京:高等教育出版社,2007.Wu J G.Landscape ecology:pattern,process,scale and grade[M].Beijing:Higher Education Press,2007.

[15] 崔曉偉,張磊,朱亮,等.三峽庫區開縣蓄水前后景觀格局變化特征[J].農業工程學報,2012,28(4):227-234.Cui X W,Zhang L,Zhu L,et al.Changes of landscape pattern and its characteristics in Kaixian county before and after impoundment of Three Gorges Dam Project[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2012,28(4):227-234.

[16] 岳德鵬,王計平,劉永兵,等.京郊西北地區農地利用與景觀格局時空特征[J].農業工程學報,2008,24(6):89-95.Yue D P,Wang J P,Liu Y B,et al.Spatial and temporal characteristics of agricultural land-use and landscape pattern changes in northwest of Beijing[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2008,24(6):89-95.

[17] 崔許鋒.中低山區耕地數量安全:現狀、問題與保護[J].上海國土資源,2014,35(1):32-36.Cui X F.Arable land quantity security in mid-low mountainous areas:present situation,problems,and protection[J].Shanghai Land &Resources,2014,35(1):32-36.

[18] 張飛,塔西甫拉提?特依拜,丁建麗,等.干旱區綠洲土地利用/覆被及景觀格局變化特征[J].生態學報,2009,29(3):1251-1263.Zhang F,Tashpolat Tiyip,Ding J L,et al.The change of land use/cover and characteristics of land scape pattern in arid areas oasis[J].Acta Ecologica Sinica,2009,29(3):1251-1263.

[19] 潘竟虎,蘇有才,黃永生,等.近30年玉門市土地利用與景觀格局變化及其驅動力[J].地理研究,2012,31(9):1631-1639.Pan J H,Su Y C,Huang Y S,et al.Land use &landscape pattern change and its driving forces in Yumen City[J].Geographical Research,2012,31(9):1631-1639.

[20] 韓璐,徐保根,朱錦尉.耕地質量保護和建設區域的優選方法與實證研究[J].上海國土資源,2015,36(1):20-25.Han L,Xu B G,Zhu J W.Optimization of farmland quality protection in construction areas[J].Shanghai Land &Resources,2015,36(1):20-25.

Analysis of the change of landscape pattern and the factors influencing it at the township scale:A case study of Dongba Town,Nanjing City

LI Xiao-Ying
(Nanjing Center of Land Consolidation and Collectiνe Land Expropriation Management,Jiangsu Nanjing 210005,China)

Abstract:Based on land use maps from 2000,2005,and 2010,the spatio-temporal dynamic patterns of landscape and the type of patches have been analyzed for Dongba Town,Nanjing City.Results show that cultivated land was the dominant type of landscape,with a large number of urban patches embedded in it.In addition,the decrease of cultivated land and the increase of urban land were the most significant and primary characteristics of the change in landscape pattern in Dongba Town.With rapid urbanization,much of the cultivated land has been occupied.Meanwhile,the urban establishment in the past,and the expansion at present,have not only destroyed the connectivity and the integrity of the cultivated landscape,but have also intensified the disconnect between the urban land and the cultivated landscape.As a result,the conversion from cultivated land to urban land has triggered a negative impact on the stability of the ecosystem that was primarily dependent on cultivated land.As urban development is an important factor in the change of regional landscape patterns,it is necessary to harmonize the relationship between urban development and environmental protection,by promoting the new concept of urbanization based on ecological civilization construction.

Key words:land use;landscape pattern;township scale

基金項目:江蘇省國土資源廳科研項目

作者簡介:李小迎(1969-),女,經濟師,主要從事土地綜合整治及征地管理.

修訂日期:2015-11-30

收稿日期:2015-11-05

doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2016.01.006

中圖分類號：F301.24

文獻標志碼：A

文章編號：2095-1329(2016)01-0024-05

電子郵箱:41391430@qq.com

聯系電話:025-58282328