貴州典型峰叢洼地區域近50年村落演變規律及驅動機制

李陽兵,李睿康,羅光杰,謝 靜,徐 倩

1 重慶師范大學地理與旅游學院,重慶 401331 2 貴州師范大學地理與環境科學學院,貴陽 550001 3 貴州師范學院地理與旅游學院,貴陽 550018

國內鄉村聚落環境的復雜多樣性導致鄉村聚落演變發展過程的復雜多樣性,在不同環境背景影響下,不同類型地區和不同尺度鄉村聚落的演變路徑也存在較多差異性[1];受其相關基礎地理因素綜合影響,農村聚落空間分布上呈現出一定交通指向、中心地指向、耕地資源稟賦指向、宜居地域指向[2]。在干旱區內陸河流域,水-土-人系統存在著高度的相互依存性和共生性[3];在經濟發達地區,鄉村聚落由單一的居住生活功能向居住—工業生產—休閑旅游復合功能轉變[4];在旅游區,傳統村落的空間演化格局代表了傳統村落在不同階段的旅游化空間特性[5];而山區形成的空心村規模小、分布零散、自然條件欠缺,其形成更多屬于是隨著社會經濟發展自然演化過程,在山區中心村鎮更值得關注[6]。同時,政府主導推進城鎮化快速發展的過程中,尊重自然、延續歷史,充分考慮對幾千年來形成的人居環境和農村聚落格局的承繼非常重要[7]。鄉村聚落演變過程中,受自然環境、社會經濟、政策制度等驅動因素綜合作用,導致鄉村聚落演變模式呈現自然演變、加速演變和劇烈演變等模式[8],我國社會發展和地理環境的較大區域差異性,使得研究具有長期居住歷史地區的聚落演變特征,弄清不同經濟條件、不同地形環境、不同類型鄉村聚落變化中的內部規律及其形成機理,識別農村空間多元化模式及類型[9],并提出相應的發展調控模式等具有重要意義。

關于巖溶山地聚落格局的研究比較多[10- 11],但當前仍缺乏對巖溶山地鄉村聚落演變普遍規律的把握,缺乏對多種因素驅動下聚落演變模式與功能轉型的地域差異對比研究,不能對巖溶山地當前鄉村聚落布局優化和鄉村聚落建設起到重要的參考作用。峰叢洼地區是典型的巖溶地貌區域,土地承載力低,生態環境存在不同程度的退化,因此本文立足于揭示典型峰叢洼地區域近50年村落演變規律及驅動機制這一目標,通過長時間序列的高清影像數據,并結合實地調查,研究巖溶山區尤其是峰叢洼地區在不同自然和社會經濟條件下,近50年來,尤其最近10年,鄉村聚落格局在多重驅動背景下的演變特征、內在機制及其地域差異,系統、全面地反映其空間格局的動態變化過程,從而揭示巖溶山區鄉村聚落變化的一般規律和特殊性,從鄉村聚落演變的角度回答巖溶山區人地關系的變化。

1 研究區概況

在貴州典型巖溶區域選擇了四周平壩環繞型峰叢洼地群區-普定縣后寨河地區 、開口型峰叢洼地-清鎮市王家寨地區、連續性峰叢洼地、谷地-荔波茂蘭自然保護區及其外圍、巖溶峰叢洼地-峽谷型貞豐花江峽谷區等不同的地貌、土地資源組合格局區域作為研究對象(圖1)。后寨河地區位于黔中高原普定縣境內,面積為62.7km2,其西部為峰林-盆地、中部為峰叢-洼地、東南部為峰林-谷地、東北部為丘陵-洼地;王家寨地處貴陽市清鎮市境內西部簸籮村等,面積20.9km2,為峰叢洼地地貌;茂蘭地區位于貴州省荔波縣境內,面積為148.4km2,其西南部是世界自然遺產地—喀斯特原始森林核心區;花江地區為于黔西南關嶺和貞豐交界的北盤江峽谷,面積為30.9km2,區內石漠化程度嚴重[12]。4個研究區在社會經濟方面包括了城鎮帶動(王家寨)、縣鄉經濟輻射(后寨河)、政策性扶貧開發(花江)、自然保護區影響(茂蘭)等不同經濟發展類型,道路通達度也有很大差異。以上研究區基本涵蓋了我國西南巖溶地區主要自然和社會經濟背景類型,是我國西南巖溶山地的典型區域。

圖1 研究區地貌Fig.1 The topography of the study area

2 研究方法

2.1 數據來源

本文收集了 4個研究點較長時期的高清影像和地形圖(表1),并以此作為提取研究區不同時期聚落的基本數據源。對航片進行了正射處理,以1∶10000地形圖進行精校正,利用ArcMap軟件進行目視解譯,依據5期高分辨率影像(圖2),結合實地調查,得到研究區不同時期鄉村聚落的空間分布數據。通過野外實地調查驗證,數據解譯精度達到了96%以上。

2.2 計算指標

2.2.1 反映研究區聚落數量演變的指標

采用各研究點不同時期聚落總面積占比變化、聚落平均斑塊面積和聚落年均擴張強度指數來反映研究區聚落數量的演變。其中,聚落年均擴張強度指數Ki計算公式如下：

表1 研究區不同時期聚落數據源

(1)

式中,ΔUi為某一時段聚落擴展數量,Δt為某一時段的時間跨度,TLA為研究單元土地總面積。

2.2.2 反映各研究點不同時期聚落格局變化的指標

Ripley K 函數是點格局分析的常用方法, 最大優勢在于多尺度的空間格局分析,其公式如下[13]:

(2)

(3)

式中,A是研究區面積;N是居民點個數;dij是居民點i與居民點j間的距離;h是空間尺度大小;Ih是指示函數,如果dij0 表示景觀類型有空間聚集分布的趨勢;L(h)<0 表示景觀類型有空間均勻分布的趨勢;L(h)=0 表示景觀類型呈完全隨機的空間分布。

2.2.3 反映聚落演變模式的指標

(4)

3 結果分析

3.1 研究區聚落空間分布熱點

圖2 后寨河研究區聚落變化熱點Fig.2 Hot spots mapping of rural settlement growth pattern at Houzhaihe area

以鄉村聚落用地的斑塊面積為分析變量,采用空間熱點探測(Hotspot Analysis),生成鄉村聚落規模分布格局的熱點圖。從1963年到2015年,規模分布熱點區主要集中在后寨河西部的平壩緩丘區,且主要沿縣城至馬官、余官一線的道路分布,且逐漸由點狀形成帶狀;冷點區主要集中在研究區的東北峰叢區(圖2)。2015年呈冷點區的聚落如打油寨,次冷區的聚落如王家灣等因農戶搬離而空心化嚴重。

圖3 王家寨研究區聚落變化熱點Fig.3 Hot spots mapping of rural settlement growth pattern at Wangjiazhai area

清鎮市王家寨地區屬于開口型峰叢洼地,聚落主要分布在研究區東部開口一側的淺丘平壩和西部的河谷丘陵,聚落不斷向鄰近聚落附近的道路擴展。聚落演變熱點在1963年、1982年和2005年集中于區內的幾個較大規模聚落,到2010年則集中于研究區的東部,到2015年則形成東部的王家寨和西部的駱家橋兩個熱點,次熱區主要分布于東部(圖3)。

花江研究區屬于巖溶峰叢洼地-峽谷,其峰叢洼地、溝谷等負地形的耕地資源影響著聚落的分布。1978年,聚落熱點區、次熱區主要分布于研究區南部的較大的峰叢洼地,如者鬧、冗號和納墮等;2005年在研究區東北形成熱點區,2010年沿研究區西部的國道和縣道,熱點區和次熱區明顯增加,2015年則繼續保持此態勢(圖4)。同時,從2005年開始,沿研究區的村道衍生出較多的聚落,但規模小,形成冷點區。

圖4 花江研究區聚落變化熱點Fig.4 Hot spots mapping of rural settlement growth pattern at Huajiang area

茂蘭研究區屬于連續性峰叢洼地、谷地,1963年、1978年聚落規模分布熱點區集中在研究區西北的自然保護區外圍太吉寨、北部的洞塘、東南板寨和板老,2000年以后,保護區加強了道路建設,并注重發展生態旅游,繼續加強了本區聚落這一變遷熱點格局,本區南部屬茂蘭自然保護區的核心區,聚落數量少,一直為冷點區(圖5)。

圖5 茂蘭研究區聚落變化熱點Fig.5 Hot spots mapping of rural settlement growth pattern at Maolan area

3.2 研究區聚落演變的熱點區

從聚落面積和聚落斑塊增長2個方面進行聚落空間演變熱點分析。首先把研究區分成500m×500m的網格,計算了研究區各網格單元研究起始時段和2015年的聚落用地比例,并以此2個時段各網格單元的聚落用地變化來測度聚落擴展“熱點區” 演化與遷移(圖6)。后寨河地區近50年聚落面積增長熱點主要集中在西南的平壩緩丘和東北的白旗堡一帶,中部峰叢洼地是面積增長的冷點區。王家寨地區近50年聚落面積增長熱點主要集中在自然條件和社會經濟條件均有利于聚落擴展的東部一帶;茂蘭研究區近50年聚落面積增長熱點主要集中在北部,即保護區的外圍,在保護區的東南即板寨形成聚落增長的次熱區;花江研究區近40年聚落面積增長熱點主要集中在研究區北部的,其余地區形成聚落面積增長的冷點區。

圖6 研究區聚落面積變化熱點Fig.6 Hot spots mapping of changed area of rural settlement

第二,仍把研究區分成500m×500m的網格,計算了研究區各網格單元研究起始時段和2015年的聚落斑塊密度,并以此2個時段各網格單元的聚落斑塊密度變化來測度新增聚落斑塊“熱點區” 演化與遷移(圖7)。后寨河地區聚落面積和聚落斑塊變化熱點區基本一致;但在王家寨地區聚落面積和聚落斑塊變化熱點區差異較大,在其西部形成了聚落斑塊增長的熱點區和次熱區;茂蘭研究區聚落斑塊增長的熱點區集中北部,南部是冷點區;花江研究區聚落斑塊增長的熱點區主要集中在北部。

圖7 研究區聚落斑塊密度變化熱點Fig.7 Hot spots mapping of density change of rural settlement patch

根據研究區聚落面積增長熱點和聚落斑塊增長熱點的耦合關系,可將其劃分為3種類型：(1)聚落面積增長熱點和聚落斑塊增長熱點分布在同一區域,說明聚落演變可能同時存在聚落自身擴展合并和聚落新生為主,后寨河地區和茂蘭研究區北部即為此演化模式;(2)聚落面積增長熱點和聚落斑塊增長熱點分布在不同區域,其中聚落面積增長熱點和聚落斑塊增長冷點的組合說明聚落演變以自身擴展為主,聚落面積增長冷點和聚落斑塊增長熱點的組合說明聚落演變以新生斑塊為主,王家寨和花江地區北部聚落以此演變模式為主;(3)聚落面積增長冷點和聚落斑塊增長冷點分布在同一區域,說明此區域的聚落演變以消退為主,茂蘭研究區南部和花江研究區南部即為此演化模式。

3.3 研究區聚落空間集聚演變

由圖8可知,各研究區聚落在本文所有研究尺度下均呈顯著的聚集空間格局(圖8)。花江研究區聚落的特征空間尺度為8km,且隨時間推進略有變大的趨勢,超過此特征空間尺度,則聚落的空間分布均勻程度越來越高,空間集聚分布的特征減弱;后寨河研究區聚落的特征空間尺度為8km,超過此特征空間尺度后在相同空間尺度(d) 上的L(h)值不斷增大,且大于花江研究區,說明其聚落分布較花江研究區變得更加不均勻,一些聚落在演變過程中擴展較快;茂蘭研究區的特征空間尺度超過14km,其聚落的空間集聚程度以1982年最高、2015年次之、2010年和2005年最低,說明其聚落的空間分布集聚經歷了較集聚、集聚減弱再到集聚增加的過程;王家寨研究區的特征空間尺度為7km,且聚落的分布集聚隨時間減弱,趨于均勻分布,與后寨河聚落的空間變化相反,是聚落空間上均勻擴展的結果。

圖8 各研究區聚落的 Ripley L(h)指數分析Fig.8 The Ripley L(h) functions for the rural settlements

進一步比較不同研究區在同一時間的K函數差異,1963年,茂蘭地區>后寨河地區>王家寨,1978年到2015年,仍為茂蘭地區>后寨河地區>花江地區>王家寨,說明,茂蘭研究區聚落空間分布的集聚性最強,其次是后寨河區域,而花江和王家寨聚落空間分布的均勻性較強(圖9)。4個研究區聚落演變過程的空間集聚特征差異,與4個研究區的地形特征有關系,也與其聚落規模的差異擴展有關,與3.1、3.2的分析結果是一致的。

圖9 各研究區不同時間段的聚落Ripley L(h)指數比較Fig.9 The comparison of Ripley L(h) functions for the rural settlements during different times

3.4 研究區聚落數量格局演變

圖10反映了各研究區聚落總面積占研究區土地總面積百分比的變化,各研究區因所處自然條件和社會經濟條件不同,聚落占地百分比差異明顯,但其變化趨勢是一致的。4個研究區聚落占比變化可分為3種類型,其中王家寨河、后寨河5屬于1類,聚落占比較高且變化較大,分別從1963年的1.89%、1.23%增加到2015年的4.31%和5.58%;茂蘭保護區地處偏遠,人口稀少,且在1988年被確定為國家級自然保護區,因此聚落占比一直低于1%,只是在2010年后,因世界自然遺產地的獲批效應在緩沖區等外圍發展生態旅游,緩沖區等的聚落擴展較快,才使2015年的聚落占比達到了0.85%;花江研究區生態環境差,石漠化嚴重,其聚落占比相對較低,但屬于聚耕比高、土地壓力大的類型[15]。

在聚落總面積增加的過程中,各研究區聚落斑塊平均面積的變化較復雜,仍可分為3種類型(圖10)。王家寨河、后寨河研究區聚落斑塊平均面積呈總體下降的波動變化,在20世紀60年代農戶局限于幾個形成時間較長、規模較大的傳統寨子,因此聚落平均斑塊面積較大,其后農戶不斷向這些聚落周邊和道路沿線遷建,形成新聚落,因此,盡管在聚落演變的過程中形成了一些較大的中心聚落[16],但因聚落斑塊總數增多,聚落斑塊規模總體呈下降趨勢。茂蘭保護區聚落分散,但因核心區的聚落不斷遷出,而在緩沖區的聚落有所擴展,因此其聚落盡管平均斑塊面積較小,但呈增加趨勢。花江研究區聚落因自然條件所限,十分分散,無中心聚落,所以其聚落規模是4個研究區最低的。

圖10 研究區聚落數量演變Fig.10 The quantity change of rural settlement in the study area

4個研究區聚落擴展強度的階段性和地域差異也十分明顯(圖10)。各研究區聚落在1963—1978(1982)年期間變化緩慢,各研究區的聚落擴展強度都非常低;在1978—2005年期間后寨河和王家寨的聚落擴展相對較快;在2005—2010年期間花江的聚落擴展快于另外3個研究區;在2010—2015年期間后寨河聚落擴展較快,其次是王家寨和茂蘭,花江最低。但從1963年到2015年聚落的擴展強度來看,后寨河最快,明顯高于其余三個研究區,其次是王家寨和花江,茂蘭明顯低于其他3個研究區。

4 討論

4.1 喀斯特山區聚落演變的一般性規律

通過對研究區聚落的數量格局演變、空間集聚變化和演變熱點分析,研究發現盡管存在自然條件和社會經濟條件的差異,喀斯特山區聚落在演變過程中仍然表現出一些共同特征。但也因為喀斯特山區聚落自然條件和社會經濟條件往往存在較大的差異,喀斯特山區聚落在演變過程中除展現出一些共同特征外,又具有各自的差異性。

(1)聚落的規模：4個研究地區聚落的集聚與均勻分布差異受自然環境尤其是地貌的明顯影響,從而影響到聚落的規模。從4個地點聚落近50年演變來看,在喀斯特山區自然條件相對較好的區域如王家寨研究區聚落演變朝空間均勻化方向發展;在自然條件特別差的地方如花江峽谷聚落規模小,在空間上也是呈近于均勻分布;而在自然環境變化較大的地點如后寨河、茂蘭,聚落空間上呈集聚分布,分布于條件相對較好的地點。

(2)演變階段：根據各研究區聚落總面積和聚落擴展強度的變化,結合對研究區房屋建筑時間的實地調查,可把各研究區鄉村聚落的演變大致分為4個階段(圖11)。1978年前,4個研究區聚落的變化無明顯差異,變化均十分緩慢。1978年后,受當時的社會經濟背景影響,研究區鄉村聚落呈波動式變化。改革開放至20世紀80年代中期,研究區存在第一波住房建設,20世紀90年代中后期,又呈現第2波住房建設,但農村的這2波住房建設都是以原地修建為主,聚落擴張不明顯。2010年后,研究區發生了明顯的第3波住房建設,大部分聚落有明顯的向外擴張。

圖11 研究區聚落演變階段Fig.11 The evolving stage of rural settlement

圖12 研究區聚落演變模式圖Fig.12 The evolving model of rural settlement

(3)演變模式：4個研究區落擴展新生與消亡并存,但以擴展新生為主。聚落的演變模式體現在3個方面,一是自峰叢洼地遷出的生態環境指向,由峰叢洼地遷往谷地、緩丘、平壩等;二是聚落擴展新生沿道路集聚[17];三是內部改造。其中后寨河以前兩種方式為主,聚落由中間峰叢洼地向四周遷移,形成道路指向,且內部改造少,造成聚落新舊分異明顯;王家寨以內部改造為主,沿道路集聚不明顯;花江以前兩種方式為主,北部峽谷區聚落沿道路擴展迅速,南部高原峰叢區聚落破舊、空心化嚴重,以衰退為主,形成低地指向和道路指向;茂蘭研究區從保護區核心區到緩沖區再到外圍,聚落呈梯度變化,南部聚落自峰叢洼地遷出,北部位于保護區的緩沖區和外圍,以內部改造為主,聚落功能發生轉變,形成新型生態旅游聚落(圖12)。正是因為巖溶山區聚落的多種演化模式,導致了巖溶山區聚落面積增長熱點和聚落斑塊增長熱點分布的空間差異。

圖13 研究區聚落演變的驅動力Fig.13 The driving force of rural settlement

4.2 喀斯特山區聚落演變驅動因素

聚落空間演化的六大基本動力是低地指向、經濟指向、中心地指向、交通/河流指向、文化指向及功能指向[18],可以認為農村居民點變化是一個由其自然資源條件、區位可達性及社會經濟基礎條件綜合影響下的區位擇優過程[19]。社會經濟因素,包括政府調控、經濟條件、城鎮化、工業化和交通發展等[20],深刻改變了鄉村聚落景觀空間格局的內在本質[21],隨著時間的發展,其應是農村居民點演化的最重要的動力[22]。從微觀尺度看,鄉村人居環境的演變實質上是農戶居住空間行為、消費空間行為、就業空間行為和社會交往空間行為等作用的外在表現[23];具體位置、地形、房屋形式、人口以及土地等,都對農村住房面積有影響[24]。

從20世紀改革開放前到目前,中國農村農戶對住房的需求經歷了從擁有住房、翻修老房子到建設大房子(樓房)的變化[25];1978—1988年間因農戶新建房屋少,鄉村聚落擴展緩慢,這種現象在偏遠地區更為明顯[26]。西部地區除少數經濟發達區或城郊區農村聚居演變已進入發展階段外,主要處于過渡階段,個別落后村落依然處于初期階段[27]。在自然條件限制相對較強、社會經濟相對不發達的西南巖溶山地,近幾十年來鄉村聚落的演變過程和結果體現了聚落對自然環境和社會經濟適應和相互影響[28]。從4個研究區聚落格局和擴展模式演變來看,外部因素和聚落農戶的自我調適是演化的主要驅動力(圖13)。一方面,研究區農戶的住房需求已從擁有住房到改善老房子、建設大房子;但另一方面,各研究區地形地貌、土地資源條件、道路可達性及社會經濟基礎條件存在差異,二者綜合作用形成了喀斯特山區聚落演變的共同性和差異性特征,外部條件較好的聚落功能逐漸多樣化,形成新型聚落,外部條件差的如峰叢區的聚落用地則逐漸閑置廢棄和衰落。

4.3 巖溶山區聚落演變的生態意義

4個研究區聚落演變的共同特征之一表現為聚落自峰叢洼地的遷出,盡管其主導原因可能存在差異,但總體來說,一方面反映了當地農戶最求更好的生存和居住環境,另一方面,客觀上減輕了人口承載力小的峰叢洼地區的土地壓力,間接反映了巖溶山區石漠化正在發生的轉型,對峰叢洼地區的石漠化土地治理和生態恢復有著積極的意義。

5 結論

本文以長時間序列的高清影像數據為數據源,并結合實地調查,通過對喀斯特山區鄉村聚落的相關指標測度,揭示了喀斯特山區鄉村聚落空間格局特征和演變模式,初步探討巖溶山區鄉村聚落變化的一般規律和特殊性:(1)研究區聚落特征和演變的階段性地域差異十分明顯,聚落演變有生態環境指向、沿道路集聚和內部改造等3種模式;(2)聚落格局演變存在集聚與均勻分布兩種趨勢;(3)聚落面積增長熱點和聚落斑塊增長熱點的耦合關系存在區域差異;(4)喀斯特山區聚落演變既存在一些共同性的特征,又有各自的差異性。各研究區地形地貌、土地資源條件、道路可達性及社會經濟基礎條件決定了聚落演變的差異。

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