基于GIS的亞熱帶丘陵區果園景觀分布格局及影響因素分析——以韶關市始興縣為例

陳秀玲,江海斌, 陳世發

(1.韶關市國土資源技術中心，廣東 韶關 512026；2.韶關學院旅游與地理學院,廣東 韶關 512005)

果園是種植果樹的園地，屬于土地利用-土地覆被的主要類型之一。果園種植具有投資小，產值大的特征，特別是針對廣大農村地區的丘陵地帶的未利用地、荒草地的果園種植，既充分對土地進行了利用，又可以提供農戶收益，是農戶最受歡迎的土地利用類型之一。

果園的分布格局受諸多因素影響，水源、光熱、土壤、地形、交通、勞動力等均是影響果園分布格局的重要因素。張起明[1]等學者利用遙感和GIS技術，分析贛南地區柑橘果園分布與地形因子及交通的關系；李函洋[2]等采用景觀格局指數，分析漢源縣觀光果園景觀格局及變化特征；陳雅琳[3]等選取果園總面積、斑塊數、形狀指數和斑塊凝聚度等景觀指標, 對煙臺市典型流域的果園分布格局進行了分析, 揭示了各流域的果園景觀的總體特征。胡錦景[4]以贛州市信豐縣作為研究對象，運用 GIS 空間分析技術及多元回歸分析模型分析2009-2016 年柑橘果園面積動態變化情況。戴文遠[5]等研究坡地果園景觀類型及景觀空間分布特征，并針對景觀格局不合理的，提出對策與建議。陳稚琳[6]等利用主要景觀格局指數分析煙臺市果園景觀結構特征，果園所占面積比重小，但果園斑塊數量最多，分布破碎。胡佩敏等[7]采用遙感反演確定果園(柑橘園)面積及空間分布。也有學者從果園的產業格局視角分析果園布局及演化特征[8]。目前相關研究主要集中于某類果園景觀的格局特征，而對果園景觀格局演變及影響因素的研究相對較少。

本文在ArcGIS和Fragstats4.2軟件的支持下，以亞熱帶丘陵區的韶關市始興縣為例，通過人工交互式目視解譯以及四喜驗證提取韶關市始興縣果園的空間分布信息，并結合始興縣地形、道路網分布特征，研究始興縣2006-2016年果園景觀格局及演變特征，并分析影響果園景觀格局及演變的因素。研究通過亞熱帶丘陵區果園的景觀格局及影響因素，以期為亞熱帶丘陵區果園的規模種植、果園的產業化發展等提供參考。

圖1研究區地理位置圖

1 研究區概況

始興縣位于廣東省北部，韶關市東部，西與仁化縣、曲江區相鄰；北挨南雄市；南靠翁源縣，東鄰江西省全南縣(圖1)。始興地處南嶺山脈南麓，地勢四周高中間低，呈盆地狀，以丘陵為主。全縣總面積2 174 km2，主要河流有湞江、墨江、澄江，地處中亞熱帶季風氣候區，年平均氣溫20.6 ℃，無霜期約350 d，年降水量1 695 mm。以水稻、黃煙、蠶桑、蔬菜、水果等特色農業產業為主，是全國商品糧生產基地縣、國家級蠶桑農業標準化示范區、全國無公害蔬菜生產示范基地縣、省級“菜籃子”基地縣、中國枇杷之鄉和中國楊梅之鄉，同時，始興沙梨也是歷史傳統特產，曾馳名全省和港澳地區，是嶺南佳果之一。有林面積1 693 km2，森林覆蓋率達75.6%，2016年，全縣年末戶籍總人口為25.89萬人，農村戶籍人口18.32萬人，占總人口的70.8%。

本研究使用的數據資料包括韶關市始興縣行政區劃矢量數據、遙感影像數據(分辨率2.5 m)和土地利用現狀數據庫，利用GIS軟件追蹤等高線進行矢量化形成區域等高線，再將其轉化為DEM圖，以DEM圖為基礎，提取出研究區坡度、坡向、高度的數據。始興縣果園土地利用的提取，以2006年和2016年遙感影像圖為基礎，對遙感影像圖進行處理，目視解譯始興縣果園的分布，并結合實地野外調查得出始興縣果園分布圖。

2 研究方法

2.1 GIS與RS技術方法

利用韶關市始興縣行政區界，果園分布圖、水系圖、路網分布圖、居民點分布圖以及研究區DEM圖等數據，利用GIS空間分析技術提取研究區的高程等地形因子，綜合研究果園分布與高程之間的關系。同時以始興縣遙感影像圖為基礎，勾繪出果園分布情況，運用空間查詢與空間疊置等方法，結合緩沖區分析，分析始興縣果園分布與道路、居民點和水域的關系。

2.2 果園景觀格局指數及含義

果園景觀格局一般是指果園空間格局，即果園大小、形狀各異的景觀要素在空間上的排列和組合，包括果園景觀組成單元的類型、果園斑塊數目及空間分布與配置，比如果園景觀的斑塊可在空間上呈隨機型、均勻型或聚集型分布。

將韶關市始興縣果園作為一種景觀，利用景觀格局分析的方法分析果園分布格局。韶關市始興縣果園的景觀格局指數采用景觀格局分析軟件Fragstats 4.2進行。斑塊數量(NP)反映始興縣果園的斑塊總數、斑塊總面積(TA)為所有始興縣果園面積之和，而平均斑塊密度(MPS)則揭示果園平均斑塊面積，這三個指數反映始興縣果園景觀格局破碎化程度。最大斑塊指數(LPI)為始興縣果園最大斑塊面積比例，可以反映始興縣果園景觀形態的優勢度，一般取值為0～100之間；景觀形狀指數(LSI)反映始興縣果園景觀斑塊類型分布的復雜程度(≥1)。

平均斑塊粘合度(CONTIG-MN)是反映果園之間的連通性，粘合度越大，連通性越好。蔓延度指數(CONTAG)為景觀水平指數，反映果園分散與集中程度，分散度低，則具有較高的蔓延度。散布與并列指數(IJI)表示各果園斑塊的鄰接程度。聚合度(AI)為斑塊類型的聚集程度，取值為0～100之間。分割度(DIVISION)反映果園被分割的破碎程度。分離度(SPLIT)反映始興縣果園的個體分布的分離程度，在普遍運用面積比率的同時還考慮了果園景觀斑塊數量。香農多樣性指數(SHDI)為始興縣果園斑塊在大塘鎮出現的頻率，香農均勻度指數(SHEI)反映始興縣果園分布均勻程度的指標，分布極其均勻時，其指數為1，辛普森多樣性指數與均勻度指數也能反映始興縣果園斑塊的多樣性和均勻性狀況。

3 結果與分析

3.1 始興縣果園面積動態變化特征

從時間動態變化來看：2006年始興縣果園面積為37.14 km2，占始興縣土地總面積比重的1.34%，而2016年果園面積略有降低，其總面積為34.54 km2，占始興縣土地總面積比重的1.25%，較2006年降低了2.6 km2，比重降低了0.09%。這與社會經濟迅速發展，始興縣外出珠三角務工人員增加，從事果園種植的農戶相對降低，使果園的面積降低；同時，農戶將果園效益較低的果園改造為林地等其他土地利用類型，這也是造成果園面積略有降低的原因。

從果園分布的空間動態來看：2006年和2016年兩期果園主要集中于始興縣中部，而在始興縣北部、南部分布相對較少。同時，對比分析2006年和2016年始興縣果園分布可以看出，始興縣2016年果園分布較2006年更為集中，南部的果園分布面積減少，而中部偏西的果園略有增加。雖然2016年果園面積更集中于中部偏西的區域，但2016年果園斑塊總數量略有增加，從2006年的675個增加至2016年681個，最大果園斑塊占果園面積比例比重也從2006年的4.82%降低至3.97%，果園的平均斑塊面積也從2006年5.50 hm2降低至2016年5.01 hm2。

3.2 始興縣果園景觀格局分布特征

利用Fragstats 4.2運行始興縣2006年和2016年果園景觀格局，得到相關景觀指標運行結果，其結果見表1。

表1 2006年與2016年始興縣果園景觀格局指數

從表1可以看出：2016年的景觀形狀指數/LSI(24.484)略低于2006年(24.711)，表明始興縣果園分布形狀更為規則；2016年的周長-面積分維數/PAFRAC(1.424)較2006年(1.398)大，表明2016年景觀形狀指數相對簡單。這兩形狀指數表明，2016年始興縣果園景觀分布形狀較2006年簡單。

果園景觀的平均斑塊粘合度與相似鄰近百分比均在2006年較高，2016年較低，同時，2006年果園景觀的蔓延度指數(72.543)稍高于2016年(72.438)，表明2006年果園的連通度較2016年稍高，破碎化程度略低。2016年果園景觀的散布與并列指數高于2006年，果園散布的概率更高。果園景觀的整體性指數在2016年(29.017)低于2006年(23.783)，表明2016年果園景觀類型的空間連通性較2006高，而果園的分割度與分離度均在2016年較高，2006年較低。2016年果園景觀的聚合度(30.866)低于2006年(36.328)，果園分布更為分散，這與2016年果園面積稍有降低相關。

2016年始興縣果園的香農多樣性指數與辛普森多樣性指數均高于2006年，表示果園景觀異質性增強；而2016年果園景觀的香農均勻性指數與辛普森均勻性指數也略高于2006年，表示果園景觀均較為均勻，且均具有較強的多樣性。

3.3 始興縣果園分布的影響因素

果園的生長需要水源，果園的分布往往距離水域的分布較近；果園的生長過程中，需要勞動力進行病蟲害防治與防護，需要一定的勞動力才能維持，為了果園管理的需要，果園的分布距離農村居民點較近。且在盛行果園采摘的情況下，果園的分布也需要距離道路較近，海拔不太高的，以方便進行果實的采摘。為此，將韶關市始興縣果園與公路、水域、居民點和高程進行疊置(圖2和圖3)，以分析影響始興縣果園分布的因素。

圖2 始興縣果園與水域、居民點及公路分布

從圖2可以看出：始興縣果園的分布均位于水域兩側，主要分布于距離水域2 km緩沖區范圍之內，特別是在湞江河兩側，始興縣的果園分布最為集中，而在南部的水域分布較少，果園面積也相對較少。同時，果園的分布與道路的分布也呈現類似的特征，始興縣以丘陵為主的地形，其道路的分布往往沿山谷、沿河流的分布，為滿足廣大游客對果園的采摘以及果園管理的需要，始興縣果園的分布也主要位于道路兩側，從圖2可以看出，基本上大部分的果園均集中分布于道路兩側(2 km緩沖區范圍內)。果園的培土、開溝、養護等，均需要農戶投入一定的勞動力，為此果園的分布也集中于居民點附近，人口密度大，勞動力充足，消費市場也較廣，利于果園的種植與果園的消費。

從圖3可以看出，始興縣果園的分布主要集中于海拔550 m以下的區域，特別是在海拔150～450 m的區域，果園分布面積最廣，而在海拔550 m以上的區域僅僅有零星的分布，而在海拔150 m以下的區域，果園分布面積也相對較少。這與在150 m以下的區域，是始興縣農業主要集中區域，而此區域，往往以水稻種植為主，且均屬于基本農田保護區，嚴禁進行果園開發，為此，果園在海拔150 m以下的區域分布面積較少。而在海拔550 m以上的區域，由于山高坡陡，水源以天然降雨為主，果園所需的水源得不到保證，同時海拔高，果園采摘與防護的難度大，為此多以林地為主，較少進行果園的開發與利用。為此，始興縣果園主要集中于150～450 m的區域。

圖3 始興縣果園與高程分布

4 結論

4.1 始興縣果園面積35 km2左右，2016年較2006年稍有降低；始興縣果園主要集中于始興縣中部，而在南部和北部分布相對較少。

4.2 始興縣果園景觀形狀指數在2016年較2006年簡單，但2016年果園景觀破碎化程度略高，連通度略低，景觀多樣性指數與均勻性指數也均較高。

4.3 道路、居民點與水域是影響果園分布的重要因素，果園大多位于道路、居民點與水域2 km的緩沖區范圍內。

4.4 果園的分布與海拔密切相關，始興縣果園分布主要集中于海拔150～450 m海拔范圍內，在此海拔范圍之外，果園分布面積較小。