关键词：城镇化综合水平 耕地 协调性 新疆
中图分类号：F207 文献标识码：A
文章编号：1004-4914（2015）12-173-04
一、引言
城镇化是农村人口向城镇转移、生产方式、社会结构转变的一个过程，城镇化的主体是已经在城镇长期就业和居住的外来农民工。随着城镇化的推进必然会使得部分耕地非农化，耕地资源的变化可以反映一定的社会经济发展规律，与此同时，我国人均耕地面积在世界排名126名以后，耕地总面积仅占世界9%，却要供养着占世界22%的人口，处理好这一问题一直是国民经济首要考虑的关键点。因此，研究城镇化发展与耕地资源相关关系逐渐成为人们研究的热点。
新疆地处西北干旱区，具有“非灌不植”的地理特殊性，总面积166万平方公里占全国领土的1/6，而绿洲面积只占4.7%，沿河流、呈斑块状分布，因此新疆的城市具有典型的绿洲特色，而绿洲又是受干旱区自然和人文因素双重影响的脆弱型生态系统，同时，它也是城镇化进展的物质基础，耕地是绿洲中人类生产生活的重要组成部分，具有不可再生性，耕地资源的保护更关系到保障粮食安全。在以往研究中，研究新疆人口-耕地-粮食相关分析、动态变化分析、动力机制分析的研究较多，而新疆耕地与城镇化发展的协调性研究相对较少。同时，近年来新疆在国际大环境以及国家各项政策支持下，城镇化发展迅速，也是西部各省区发展较快、后备耕地资源丰富，具有广阔的增粮发展空间，是中国最具潜力的粮食生产接替区，因此，对新疆耕地资源与城镇化协调发展研究有着重要意义。
二、新疆城镇化综合水平、耕地资源变化情况
（一）城镇化综合水平情况
城镇化水平是衡量一个地区经济发达程度的重要标志，新型城镇化不仅是人口的城镇化，而且体现在经济、产业结构、社会公共生活的优化上，新型城镇化新在以人为核心的城镇化，要均衡城镇化中的基本公共服务和保障，是城镇化发展新的评价标准，它更能反映城镇化发展的质量水平。因此，原来以人口计算的城镇化水平不能全面地反映一个地区或者国家城镇化发展的质量，故笔者采用综合指数评价的方法对新疆城镇化发展现状进行综合评价，综合指标主要包含四个指标层：C1人口城镇化；C2经济城镇化；C3社会公共生活；C4城乡一体化。通过这四个层面以及其包含的19个指标进行具体分析和评价。利用软件SPSS19.0分析，具体结果如下（表1）：
从表2和图1可以看出，城镇化综合水平总体上是持续增长的，2009年到2010年出现大幅度发展，出现这一情况主要是因为：C3在2009年至2010年有显著变动，主要是因为政府对于城市公共福利投入增大从而使其变化显著。在人口城镇化、经济城镇化、社会公共生活、城乡一体化四个方面中，人口城镇化与城乡一体化变动幅度不大，而经济城镇化水平、社会公共生活水平呈现增长趋势，导致上述现象的原因是：新疆人口基数相对不大，因而人口城镇化水平C1增长的变动幅度不大；新疆总的经济发展水平相对东部省区滞后，同时在财力、人才、管理水平等有限，因而对于城乡一体化C4的推进相对缓慢；自改革开放以来，党和国家对于新疆发展进行大力支持，在西部大开发、对口援疆、引进投资等政策支撑下，新疆经济城镇化水平C2呈现持续增长态势；在经济发展的同时，政府也相对扩大社会公共福利力量投入，在就业、医疗、医保方面做了相应的改善，因而，社会公共生活水平C3不断增长。
（二）耕地资源变动情况
新疆自建国以来耕地面积呈现缓慢增长趋势（图2），从1949年至2013年65年间耕地面积增加了291.49万公顷，年均增加耕地面积4.48万公顷；而人均耕地面积由1949年的0.279公顷/人增长到1960年达到最大值0.45825公顷/人，从1960年开始持续下降，到2013年减少到0.182公顷/人。
三、新疆城镇化综合水平与耕地面积的计量分析
（一）相关性分析
新疆城镇化的不断发展，必然会引起土地城镇化，而土地城镇化中最重要的影响之一便是耕地资源，而新型城镇化又包括人口、经济、社会公共生活和城乡一体化四个层面，将2001年―2013年城镇化综合水平C以及人口城镇化C1、经济城镇化C2、社会公共生活C3、城乡一体化C4分别与耕地面积Y做相关性分析，根据相关系数r的大小来确定城镇化综合水平以及相关四个层面对耕地资源变动的影响方向和影响大小。
运用Eviews软件做Spearman相关性分析，得到城镇化综合水平C、人口城镇化C1、经济城镇化C2、社会公共生活C3、城乡一体化C4与耕地资源Y的相关系数r分别为0.816，0.146， 0.677，0.723，0.824。
从上可知，新疆的城镇化综合水平与耕地之间是高度相关，与此同时，与新型城镇化相关的人口、经济、社会公共生活、城乡一体化与耕地之间都是有一定的关联，城镇化综合水平的变化会对耕地资源产生一定的影响。从图1可知，2001―2013年新疆城镇化综合水平呈平稳增长趋势，城镇化发展必然会产生城市用地扩张，新城区、城郊、城乡结合部等区域会产生占用耕地的不可避免，城镇化发展刺激政府扩大开发土地，同时，通过耕地“占补平衡”政策又通过土地复垦、扩大开发等手段填补占用耕地资源，从而使耕地资源增加，使城镇化综合水平与耕地资源呈现一定相互促进的正相关发展趋势。
新疆城镇化发展有自身的特点，总体上人均密度不高，因而人口城镇化相比东部省区对于耕地资源变化的相关程度不高，而经济发展、社会公共福利加大、城乡一体化推进都会增加城市用地的扩张，从而占用部分耕地，同时，在国家政策的干预下，通过“占补”等相关方式又使得耕地资源呈现正向增长的趋势。
（二）协调性分析
1.城镇化与耕地资源协调度分析。协调度是度量系统之间或系统内部要素之间协调状况好坏定量指标，是一个时间概念，表现为某一状态的值。
耕地资源与城镇化水平的协调度就是定量描述区域一定的城镇化水平阶段，耕地资源承载力与区域发展水平之间的耦合程度。
借鉴经济与环境协调度以及前人的研究，建立城市化与耕地资源的协调度模型为：
CXY=（X+Y）/√（X2+Y2）
式中：x代表城镇化水平的提高速度；y代表耕地资源的变化速率；CXY为城镇化与耕地资源的协调度-1.414≤CXY≤1.414。协调度的类型和特征如下表3：
2.协调度计算结果和分析。根据计量分析，从以上表中可以看出，新疆城镇化综合发展水平与耕地资源的协调度，从2001年不协调，到2005年协调，然后再从2006年的不协调一直发展到2013年的基本协调状态。
第一阶段：从2002年到2005年，从不协调状态一直发展为基本协调状态。分析原因：
2002年、2003年新疆总的耕地面积从3364.66千公顷减少到3319.99千公顷，达到这一时期最低值，说明城镇化发展呈粗放型，城镇扩展占用部分耕地资源，使城镇化发展与耕地资源呈“不协调”状态。
第二阶段：从2006年不协调状态到2007年的基本协调状态，并且一直平稳持续到2010年。分析原因：城镇化综合水平从2005年40.8%下降至2006年的37.3%，城镇化综合水平的降低使得其协调度较低。
第三阶段：从2011年不协调，逐步发展2013年基本协调状态。分析原因：2011年、2012年新疆总的耕地面积虽然未发生变化，由于复垦耕地资源包含其中所以总的耕地面积未发生变化，但实际原来的耕地资源必然是下降的，同时，城镇化综合水平在减少，因而协调度较低，从2012年到2013年通过加大招商引资、基础公共设施投入，城镇化综合水平提高，协调度上升到基本协调状态。
（三）基于VAR模型的动态计量分析
1.研究方法。VAR模型由2011年诺贝尔奖得主Sim’s于1980年提出，促进了对经济系统动态分析的广泛应用，是当今世界主流模型之一，主要用于预测和分析随机扰动项对系统的动态冲击，冲击的大小、正负及持续的时间。
2.脉冲响应结果和分析。（1）对耕地资源Y与城镇化综合水平X、人口城镇化水平X1、经济城镇化水平X、社会公共生活X3、城乡一体化X4做平稳性检验，建立VARYX、VARYX1、VARYX2、VARYX3、VARYX4模型；（2）通过eviews操作，进行AR根检验，VARYX、VARYX1、VARYX3、VARYX4均平稳，单位根均在单位圆内，其次，对Y、X2分别取自然对数得lnY、lnX2，再对lnX2做差分，建立VAR模型，检验平稳；（3）通过检验，以上各模型均平稳，所以可以进行脉冲响应分析，为便于对研究内容的分析，笔者只选取了相应的Y对X、X1、X2、X3、X4的脉冲响函数，得到图3和图4，由图3可知，在短时期内，给城镇化综合水平X一个单位的标准误差项的冲击，耕地面积Y变化在第3期正向影响37个单位达到最大值，冲击作用持续，从第7期响应逐渐趋于0。呈现正向稳定效应收敛趋向。说明短时期内耕地面积变动受城镇化综合水平变动的影响，并且在一定范围内呈现正向响应关系。从图4可以看出，给X1一个单位的标准误差项冲击，Y的变化在第3期响应达到最大107个单位，方向是正向收敛的；给X2一个单位的标准误差项冲击，Y的变动情况是在第5期达到最大值0.019，正向响应；从左下角图可以判断，给X3一个单位的冲击，Y的增长变动方向是负向的，在第3期达到-12，然后逐渐趋向于零；给X4一个单位的标准误差项冲击，Y在第3期达到的最大响应94个单位，然后逐渐下降并且在第9期开始向负向发展。综上可以得出：当给人口城镇化增长率一个正向冲击，对耕地资源在短期内是正向影响，说明人口向城镇转移、经济水平的聚集以及城乡一体化发展引起城市占用耕地，而“占补平衡”使得耕地资源同样也是增长的；而社会公共生活水平增长对耕地资源的增长是较小的负影响，城市公共生活水平推进对于城市用地的扩展影响较小，进而不存在“占补”的过程，耕地资源变动不会增加，同时在原有基础上由于新疆特殊的生态脆弱型因素反而呈减少趋势。
四、结论与建议
（一）结论
1.新疆处在城镇化发展阶段，城镇化综合水平提升的同时，虽总的耕地资源未减少，但人口数量是持续增长的，因而人均耕地面积呈显著减少趋势。
2.2002年-2013年新疆城镇化综合水平与耕地资源之间是呈现正向发展关系，城镇化综合水平持续增长，耕地资源缓慢增加并且从2008年开始保持不变。说明城镇化发展到一定时期，城镇扩展，土地开发机会增多，导致耕地资源增长停滞。
3.新疆城镇化综合水平与耕地资源的协调度从2002年至2013年，由“不协调-基本协调-不协调-基本协调”的变化，协调度不高，说明新疆城镇化发展相对较粗放，需要进一步加强科学合理规划、统筹发展。
4.脉冲响应是短期影响，通过分析，可知，在一定的周期内，高质量的城镇化发展对新疆耕地资源是正向影响的关系，而城镇化综合质量又包含人口城镇化、经济城镇化、社会公共生活、城乡一体化，其中耕地资源对于人口城镇化、经济城镇化、城乡一体化一个单位的标准误差项冲击的响应为正向的，社会公共生活影响不显著。
（二）建议
1.合理调控新疆耕地资源与城镇化的发展，确保土地的集约利用和合理开发。新疆的耕地资源相对东部省区丰富，但是受管理水平、撂荒、水资源稀缺、土地沙漠化盐渍化影响，耕地资源也会存在浪费和不合理利用情况，为使土地资源高效集约利用，相关部门应预先做好调控工作，避免资源的浪费。
2.健全耕地流转保护法律政策，确保耕地资源的安全有效的动态平衡管理。这样不仅能够缓解城镇化发展带来的占用耕地压力，而且可以减少违法占用，缓解各利益方矛盾。
3.合理推进城镇化的高质量发展，避免盲目发展带来的资源浪费和后续问题。新型城镇化重在提高城镇化的综合水平，而不是简单的人口增多、城区扩大，更应该合理考虑转移人口后的生存发展、公共福利问题以及资源的合理高效利用，这样才能使城镇化带来的收获利益均等化，城乡差距缩小、各地区统筹协调发展。
4.创新土地管理模式，实现行政管理水平的高效和优化。通过对土地流转、复垦、承包等政策调整，例如可以对复垦耕地进行补贴、低等级土地和废弃土地再利用等创造良好的激励机制，从而促进耕地资源增加和土地利用结构优化；通过数字化、智慧土地管理，可以高效地对耕地资源进行监控管理；相关土地信息公开化，以减少不合理利益倾向的耕地流转，进而促进土地流转市场公平健康运行。
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（作者单位：崔建瑛，新疆师范大学地理科学与旅游学院；安瓦尔・买买提明，新疆师范大学，新疆城镇化发展研究中心 新疆乌鲁木齐0830054）
1土地利用状况与农户生计状况
1.1土地利用结构分析退耕还林工程通过补贴等政策激励农户参与工程实施，促使农户坡耕地或沙化耕地还林还草并推进荒山造林，土地利用结构从而发生重大变化(图1)。河北省涞水县在2002年退耕工程实施以后耕地与其他土地面积分别减少5.97%和2.59%，同时耕地、林地和园地面积分别增加9.37%、23.91%和0.66%。而在退耕后期(2008～2010年)耕地面积出现上涨，较2008年增加8.81%，草地面积也上涨46.94%，林地面积与其他土地面积分别下降15.06%和4.82%。在统计期(1999～2010年)内建设用地面积保持持续上涨，城镇村及工矿用地和交通运输用地分别上涨31.32%和57.51%。产生此结果的原因为:一是在退耕工程第二阶段，由于退耕补助的发放标准降低或发放不及时，加之国家政策对种植业的鼓励，部分退耕地发生复耕;二是生态林地由于管护不力，发生树木死亡，退化为荒草地;三是社会经济的飞速发展，建设用地需求增多，占用农用地。
1.2农户生计状况分析退耕还林工程的实施使耕地面积大幅减少林地面积大幅增多，直接导致了农村大量剩余劳动力向第二、三产业转移，农村劳动力的就业结构改变，致使涞水县各产业结构发生变化(图2)。在2002年退耕工程实施后第一产业产值下降，至2003年产值下降25.31%，其中种植业产值下降幅度较大，达到47.23%，林业与牧渔业平稳增长;二三产业在退耕工程实施后均保持持续增长的势头，至2010年较退耕前(1999年)分别增长2.66倍和2.69倍;农户人均纯收入在退耕后保持持续增长由退耕前的2142元增长至2010年的3769元，增长75.96%。
2数据来源与研究方法
2.1数据来源涞水县土地利用状况与农户生计耦合度分析的基础数据来源于2001～2010年统计年鉴、涞水县土地利用总体规划、涞水县第二次土地利用调查及土地利用变更调查数据等。
2.2耦合模型构建
2.2.1建立评价指标体系构建评价指标体系在遵循动态性、整体性、层次性和科学性的基础之上，同时考虑土地的利用目的与类型特点［5］，选取针对性的指标体系评价退耕还林后土地利用状况与农户生计状况的耦合关系。构建涞水县土地利用与农户生计耦合关系的评价指标体系是选取土地利用状况和农户生计状况两类一级指标。选取耕地保有量、林草地保有量、土地投入程度3个二级指标来反映退耕前后土地利用状况，选取农户人力资本水平、自然资本水平、农业产出水平、非农产出水平4个二级指标来反映农户生计状况(表1)。
2.2.2数据的标准化利用极差标准化法，对原始值进行标准化处理，统一指标量纲并缩小指标数量级差异，避免变量的量纲不同造成的影响。。正效应指标效益与其值呈正相关关系，负效应指标相反。除化肥的投入指标为负效应外，其他均为正效应指标。表达式如下:
2.2.3确定指标权重熵值法确定各指标权重基本步骤如下［9］:第一，对评价指标标准化值进行综合标准化，计算第j指标第i年比重。
2.2.4建立土地利用状况与农户生计状况耦合关系模型设Q1=(X1，X2，…，Xi，…，Xn)T为描述土地利用状况的n个指标，Q2=(Y1，Y2，…，Yj，…，Ym)T为描述农户生计状况的m个指标。土地利用状况(Q1)与农户生计状况(Q2)的一般函数为:式中xi、yj为两系统各指标因素，ai、bj为各指标因素的权重。可计算出Q1和Q2在各年份的值，而土地利用状况与农户生计状况都是连续变化的，设它们都是时间t的函数，则可表示为:式中A和B分别为土地利用状况系统和农户生计状况系统的演化状态，A和B的变化由Q1和Q2变化引发;反之亦然。A和B通常是t的非线性函数。在求得Q1和Q2各年份值后，绘制其曲线图，对曲线进行非线性拟合。对拟合函数求导可得子系统的演化速度，如下:整个系统的演化速度V可以看作两个子系统的演化速度VA与VB的函数，即V=f(VA，VB);可设VA与VB为控制变量，V的变化来体现了两个子系统之间的耦合关系。土地利用状况与农户生计状况系统的演化发展为S型［11］，两系统之间的动态耦合关系可假设为呈周期性变化，则两个系统之间的耦合度可以用VA与VB的正切夹角α来度量，即:正切夹角α的变化，体现了土地利用状况和农户生计状况协调发展的耦合度。系统经历了低级共生(－90o＜α≤0o)、协调发展(0o＜α≤90o)、极限发展(90o＜α≤180o)、再生发展(180o＜α≤270o)的周期演化，表现了再生、循环、停滞与倒退［12］四种模式。
3涞水县土地利用状况与农户生计状况耦合评价
3.1评价指标体系构建和权重分析采用熵值法确定评价指标的权重如表1所示。
3.2耦合评价结果分析
3.2.1评价结果通过数据标准化和熵值法确定权重(公式1～5)，求得2001～2010年涞水县的土地利用状况评价分值A、农户生计状况评价分值B(图3)。从总体来看，涞水县土地利用状况和农户生计状况在2002年退耕还林工程实施以后均出现下降趋势，在2003年均跌至谷值，分别为0.212和0.130;2003年后随着涞水县的产业结构和农业结构的调整对土地的利用结构进行了优化，土地利用状况值出现短暂升高，2004年后其值保持下降至2008年的最低值0.165，农户的从业方式在退耕后由以农为主逐渐转变为以非农为主，农户生计状况分值持续升高;2007年后，随着农户生计结构的优化，农户生计状况分值超过了土地利用状况分值保持持续升高，同时带动土地利用结构的优化，2008年后土地利用状况分值开始升高。分别将图3中土地利用状况和农户生计状况综合值曲线进行非线性拟合，可得涞水县土地利用和农户生计演化方程分别为:
3.2.2结果分析2001～2010年涞水县土地利用状况与农户生计状况耦合关系发展过程分为三个时期:退耕前期(2001～2003年):2002年涞水县开展了大规模的退耕还林还草工程，涞水县不适于耕种的坡耕地或沙化地退耕为林地并推进荒山造林，土地利用结构发生了急剧的变化，农户对土地结构的变化产生了不适应性，土地的利用方式滞后于土地结构变化。通过调查可知，在退耕初期虽然政府给予退耕农户一定的经济补助，但是农户生计状况并未比退耕前有所改善。土地利用的变化程度与农户生计状况的耦合度由退耕前的25o下降为2003年的－40.92o，耦合程度由退耕前的协调发展阶段下降为低级共生阶段。Figure4ThecouplingoflanduseandfarmerslivelihoodstatusofLaishui退耕中期(2004～2007年):在涞水县大规模的退耕工程实施后，面对新的土地利用结构，当地及时调整农业种植结构发展特色林木产业，当地薄皮核桃、扁杏、柿子等经济林木得到推广种植，同时，种植业在剩余耕地上加大投入，耕地的集约利用度增加。当地产业结构重心向二三产业转移，农村劳动力随之转向二三产业，农户生计得以提高。涞水县土地利用状况与农户生计状况的耦合度呈增长态势，2007年其值达到了最高值34.26o，耦合程度由低级共生阶段发展为协调发展阶段，农户收入增加。
退耕后期(2008～2010年):在这一阶段，涞水县土地利用状况与农户生计状况耦合度又恢复到了0o以下，由协调共生阶段倒退为低级共生阶段。2008～2010年耕地资源和林地资源数量和所占比例反而朝着相反的方向变化，林地资源数量和所占比例有所下降，与之相反的耕地资源的数量和所占比例又有所增长，且消长幅度大致相当。说明退耕成果的巩固不容乐观，经调查原因有多个方面:第一，自2007年省政府不再下达退耕任务后，由于退耕补偿标准的降低及从事农业种植的补助力度的提高，农户复耕意识复苏，导致一定的林地退回耕地使用。第二，由退耕成果维护资金缺乏以及干旱等原因，退耕后林木的管护不到位，导致部分林地萎缩，比如涞水县部分地方，原来的杨树死后，大部分更新为经济效益较好的核桃树，核桃树苗未成熟之前，兼做耕地。第三，由于国家基本农田保护和退耕还林政策同时进行，并且执行目标相互冲突，且没有详细规划，所以农户都倾向于按经济利益高的政策来执行，所以政策之间的冲突也是导致复耕的原因之一。农户生计方面，由于林草资源蓄养缓慢，见效慢，而耕地资源一年一收见效快，由于农户的趋利行为，加之耕地保护政策和生态退耕政策目标界定不明及国土部门和林业部门执行工作缺乏协调所导致的农户为追求经济收入而采取两边倒，使耕地的集中投入不足、林地难以形成一定规模的蓄积量，进而成为涞水县长期的土地利用问题，不但会导致农业产值提升缓慢，也会导致以林业资源为基础的二三产业无所依托，难以发展，农户生计无法得到长远的保障。
4结论
（武汉大学 a．资源与环境科学学院；b．地理信息系统教育部重点实验室；c．地理空间信息技术创新平台，武汉 430079）
摘要：以大冶市为例，基于大冶市2005和2010年的土地利用现状图及土地变更登记数据，分析了大冶市5年间的耕地动态变化情况，构建并定量分析了耕地侵占因子指标体系，并结合 GIS空间分析技术对耕地易被侵占区进行了风险等级划分。结果表明，建设用地侵占是大冶市耕地减少的主要原因；大冶市有48．56％的耕地位于被侵占风险较高的区域，耕地保护工作形势严峻；耕地被侵占的风险存在地区差异，陈贵镇、东岳街道、金湖街道、罗家桥街道、茗山乡等乡（镇、办事处）的耕地所面临的被侵占风险要高于其他乡（镇、办事处）。
关键词 ：耕地动态变化；侵占因子；易被侵占区；风险等级；大冶市
中图分类号：F323．211 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）05－1053－06
DOI：10．14088／j．cnki．issn0439－8114．2015．05．007
收稿日期：2014－12－16
基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目（2012BAJ22B02）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（2014205020202）
作者简介：刘艳芳（1959-），女，湖北武汉人，教授，博士生导师，主要从事区域规划和经济地理研究及地理信息应用工程研究，（电话）
15365261701（电子信箱）136503214＠qq．com；通信作者，雷莎莎，（电子信箱）mumushuang540＠sina．com。
耕地是农业生产最重要的生产资料，是轻工业生产原料的主要来源，丰富的耕地资源是一国国民经济发展和粮食安全的重要保障。中国是人口大国，人均耕地数量低于世界平均水平，且耕地后备资源不足。随着社会经济的发展和城市化进程的推进，非农用地大量占用耕地，耕地资源紧缺状况愈发凸显。为此，国内外专家和学者从不同角度，就耕地利用动态变化趋势及驱动力展开了深入研究和探讨，研究领域主要集中于耕地动态变化的人文驱动力的定性分析，一些学者认为人口因素在耕地利用动态变化中起到了突出作用［1－4］，还有一些学者认为人口变化、国家制度、经济发展、政治经济政策、价值取向等人文因素是影响耕地利用动态变化的直接和间接因素［5，6］；建立模型对耕地利用动态变化的驱动力进行定量分析，如CLUE模型，Adams模型，CTM模型等；不同尺度下研究耕地动态变化驱动因子，其中以全国尺度和省域尺度居多，如封志明等［7］通过研究新中国成立至2003年这55年里的中国耕地数量变化后认为国家政策对耕地数量动态变化影响较大，也有学者认为社会经济的发展、农业科技的提高是省域耕地动态变化的人文驱动力［8－10］。这些研究多基于对宏观尺度的耕地利用动态变化的驱动力研究［11－13］，而对微观尺度下根据某区域的耕地变化状况来预判该区域耕地保护状况的应用研究较少。前者能为国家制定相关政策提供科学的指导方向和决策依据，但对各土地管理基层单位的耕地保护工作的指导作用不明显。本研究通过对大冶市耕地利用动态变化进行分析，探究该市耕地侵占因子指标体系，并结合层次分析法的研究原理对侵占因子的权重进行测算，运用GIS空间分析功能进行耕地易被侵占区域的风险等级划分，得出了大冶市耕地所面临的被侵占风险等级图，旨在为大冶市的耕地保护工作提供科学依据。
1 研究区概况
大冶市位于湖北省东南部，隶属黄石市，地跨东经114°31′—115°20′，北纬29°40′—30°15′。大冶市土地总面积156 629．21 hm2，行政区域范围包括罗桥街道办事处、金湖街道办事处、金山街道办事处、茗山乡、保安镇、金山店镇、殷祖镇、大箕铺镇、刘仁八镇、金牛镇、灵乡镇、还地桥镇、陈贵镇、汪仁镇、东风农场等11个乡（镇）、3个街道办事处和1个农场。大冶市属典型的亚热带大陆性季风气候，冬冷夏热，四季分明，光照充足，雨量充沛，气候条件适宜耕作，截至2010年，大冶市的耕地保有量为47 780 hm2。
2 数据来源和研究方法
2．1 数据来源
本研究所引用的数据包括：①大冶市2005和2010年土地利用现状图；②大冶市2005－2010年土地利用类型变更登记资料；③大冶市2005年和2010年统计年鉴。
2．2 研究方法
2．2．1 耕地侵占因子测算 根据2005年和2010年大冶市土地利用现状图，通过GIS空间分析技术，得到大冶市2005~2010年这6年的土地利用结构的空间变化和土地利用类型变更数据，在此基础上分析大冶市耕地动态变化的原因，并进行耕地侵占因子识别，构建侵占因子指标体系。结合专家打分法和层次分析法（AHP）的原理［14，15］，测算耕地侵占因子的权重。层次方法原理简单，有数学依据，已有广泛应用，其方法大体可分为四个步骤：第一步，建立问题的递阶层次结构；第二步，构造两两判断矩阵；第三步，由判断矩阵计算被比较评价因子的相对权值；第四步，计算各层次因子的组合权重；第五步，进行一致性检验。层次分析法的计算过程如下：
1）对于x1，x2，…，xm个评价因子，运用T． L． Satty 1～9标度（表1）进行两两比较得到判断矩阵X；
2）假设有一同阶向量A，使得存在，解此特征方程所得到的A经正规化后即为x1，x2，…xm的权重；
3）进行一致性和随机性检验。由于客观事物的复杂及对事物认识的片面性，构造的判断矩阵不一定是一致性矩阵（也不强求是一致性矩阵），但当偏离一致性过大时，会导致一些问题的产生。因此得到后，还需进行一致性和随机性检验。检验公式为：
式中，CI为一致性指标，为最大特征根，n为矩阵阶数，RI为平均随机一致性指标（表2），CR为随机一致性比率。只有当CR＜0．1时，判断矩阵才具有满意的一致性，所获取值才合理。
2．2．2 耕地易被侵占的区域风险等级划分 根据层次分析法计算的各个侵占因子的权重，结合GIS空间分析技术进行缓冲区分析。具体方法是参考有关研究的成果和大冶市的具体情况，围绕各个侵占耕地的地类确定合理的缓冲距离分类标准，依次生成多个缓冲距离图层，用ArcGIS9．2软件依次进行栅格运算，计算各缓冲区域的得分，再将多个图层加权叠加汇总，确定耕地易侵占区的风险等级并划分。公式为：
式中，Sij为第ij个侵占因子的易侵占分值（等级）；gij（m）表示第m个侵占因子在第ij个格网的易侵占分值（等级）；Wm为表示第m个评价因子的权重。
3 结果与分析
3．1 耕地动态变化分析
运用ArcGIS9．2软件对大冶市2005年和2010年土地利用现状图的对比分析，得到了大冶市土地利用结构变化情况（表3）及耕地转变为其他地类的相关数据（图1、图2）。5年间大冶市的耕地保有量由48 093．52 hm2下降为47 780．00 hm2，耕地面积减少了313．52 hm2。其他主要用地类型的面积都有不同程度的增加，其中园地面积增加了772．84 hm2，林地增加了682．26 hm2，城镇建设用地增加了207．56 hm2，工矿用地增加了178．67 hm2，农村居民点面积增加了89．59 hm2，交通水利用地增加了658．20 hm2。
耕地因地类变更而减少的313．52 hm2中，有22．43％被城镇建设用地侵占，18．80％被工矿用地侵占，16．04％被农村居民点侵占，13．88％被道路用地侵占，11．92被园地侵占，7．73％被水利设施用地侵占，6．39％被林地侵占，还有2．81％转变为了其他地类。根据实地走访调查，原因如下：城镇建设用地对耕地的侵占，是由于大冶市的发展导致城镇建设用地的增加，而城镇周边的土地因交通便利、市场需求大的缘故大多种植粮油蔬菜等作物，耕地比例大，建设用地的扩张逐步蚕食了城镇周边的耕地；大冶市是著名的矿区，2005年大冶市的工矿用地规模是3 389．60 hm2，到2010年工矿用地面积是3 568．27 hm2，增长了178．67 hm2，而工矿企业多分布在郊区，周边多为农用地，工矿用地的扩张势必侵占部分耕地；农村居民点用地侵占耕地是因为在大冶市农民在自己的承包地上修建楼房的现象十分普遍，加上大冶市近年来的新农村建设工作积极推进，这两大因素导致农村居民点的扩张和耕地资源相应减少；道路用地对耕地的侵占是因为在2005~2010年间，大冶市为了提高对外交通通达性修建了大量道路，如大广高速湖北南段、武汉—大冶—阳新一级公路、武汉—黄石城际铁路大冶部分等等，而耕地大多沿道路分布，侵占耕地等现象就不可避免了；耕地变更为园地是因为为了发展农村经济，许多乡镇按照“一村一产业”的思路，积极发展农业产业化，许多农民放弃种粮，通过转包、承包土地的方式大面积种植果树，到2010年，园地面积由2005年的2 248．89 hm2上升到了3 021．73 hm2，增加了772．84 hm2；水利设施对耕地的侵占是因为大冶市修建引水灌溉工程，沟渠、泵房等设施占用了少量耕地；耕地变更为林地是因为大冶市按照土地整治的要求将一部分坡度较大而不适宜耕作的耕地进行了退耕还林。
3．2 侵占因子指标选取与量化
根据大冶市2005~2010年土地利用动态类型的分析结果，确定城镇建设用地侵占、工矿用地侵占、农村居民点侵占、道路用地侵占、园地侵占、水利设施用地侵占、林地侵占这7个侵占因子作为耕地动态变化的影响因子。将这7个侵占因子分为两类，构建侵占因子指标体系（表4）：一类为生态侵占，包括林地侵占和园地侵占；另一类为建设侵占，包括城镇建设用地侵占、工矿用地侵占、农村居民点侵占、道路用地侵占和水利设施用地侵占。
结合专家打分法和层次分析法计算上述侵占因子的权重，利用层次分析软件YAAHP 7．5运算，并进行一致性检验，结果如表5。
3．3 易被侵占区域风险等级划分
根据侵占因子的权重，运用GIS空间分析技术进行缓冲区分析，并将各缓冲区图层进行叠加，得出大冶市耕地易被侵占区域风险等级划分结果（图3）。其中各侵占因子的缓冲距离分类标准结合了大冶市的实际情况，参考了相关研究及《水土保持综合治理技术规范》（GB／T16453．1-1996—GB／T16453．6－1996），得到耕地动态变化侵占因子缓冲距离分类标准（表6）。
3．3．1 各风险等级区域的比例 对大冶市不同风险等级的耕地易被侵占区进行面积统计，各风险等级区的面积比例如下：高风险区的耕地面积占耕地总面积的21．32％，较高风险区的耕地面积占耕地总面积的27．24％，中风险区耕地面积占耕地总面积的36．03％，低风险区的耕地面积占耕地总面积的15．40％。其中，高风险区与较高风险区主要分布在建制镇周边，共有48．56％的耕地位于被侵占风险较高的区域，大冶市的耕地保护工作形势较为严峻。
3．3．2 各乡镇耕地易被侵占区域风险等级的分布
图4中Ⅰ级表示高风险区，Ⅱ级表示较高风险区，Ⅲ级表示中风险区，IV级表示低风险区。从图4的数据中可以看出，陈贵镇、东岳路街道、金湖街道、罗家桥街道、茗山乡的耕地所面临的被侵占的风险较其他乡镇略高；金牛镇、灵乡镇、刘仁八镇、汪仁镇、殷祖镇的耕地所面临的被侵占的风险较其他乡镇略低。
陈贵镇等乡镇和街道辖区是人口分布较为集中的行政区，经济比较活跃，且都位于大冶市中心及周边，大冶市区的扩张和周边乡镇的发展逐渐蚕食这些地区周边的耕地资源；金牛镇等地耕地易被侵占风险低是因为这些乡镇分布于大冶市的行政辖区边缘，人口分布较少且分散，经济活跃度不高，城镇化速度较为缓慢，且多丘陵地形，道路建设也相对滞后，耕地所面临的被侵占的风险低。综上，大冶市的耕地动态监测的重点区域应为陈贵镇、东岳路街道、金湖街道、罗家桥街道、茗山乡等地，需密切关注这些地区的耕地动态变化，进行土地用途管制，从源头上遏制耕地资源流失。
4 结论与讨论
①2005－2010年大冶市的耕地动态变化的大体趋势是耕地资源数量下降，建设用地对耕地的侵占是主要因素，其中城镇建设用地、工矿用地、农村居民点、道路用地等用地类型的扩张对耕地的侵占较为严重。为了遏制耕地资源非农化转变，大冶市应严格按照土地利用总体规划的控制指标进行土地用途管制，摒弃城市发展“摊大饼”的思路，集约节约利用土地，积极推进城中村改造工程、农村居民点拆并项目和工矿用地复垦，提高土地利用效率，严控耕地“非农化”现象。
②2005－2010年大冶市的耕地动态变化的大体趋势是耕地资源数量下降，建设用地对耕地的侵占是主要因素，其中城镇建设用地、工矿用地、农村居民点、道路用地等用地类型的扩张对耕地的侵占较为严重。为了遏制耕地资源非农化转变，大冶市应严格按照土地利用总体规划的控制指标进行土地用途管制，摒弃城市发展“摊大饼”的思路，集约节约利用土地，积极推进城中村改造工程、农村居民点拆并项目和工矿用地复垦，提高土地利用效率，严控耕地“非农化”现象。
③大冶市有48．56％的耕地位于被侵占风险较高的区域，耕地保护工作形势严峻，且耕地被侵占风险存在地区差异。其中，陈贵镇、东岳路街道、金湖街道、罗家桥街道、茗山乡等乡（镇、办事处）的耕地所面临的被侵占的风险要高于其他乡（镇、办事处）。土地管理部门在工作中应有针对性地对高风险区域进行耕地动态监测，及时监测耕地的变更状况，开展非法侵占耕地清理工作，坚决惩治侵占耕地尤其是基本农田的违规违法行为。
④微观尺度下的耕地利用动态变化研究是一个非常具有实用性的应用研究，如何科学地从耕地变化空间数据中提取耕地动态变化的驱动因子并构建指标体系；探究合适的模型对指标体系进行量化测算；结合驱动因子指标体系进行耕地预警研究，提高耕地保护工作的高效性和科学性，是今后深入探究的主要方向。
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在景观生态学中，尺度一般指对某一研究对象或现象在空间上或时间上的量度，往往以粒度和幅度来表示.当前，格局与过程的时空尺度化是景观生态学的研究热点，尺度效应分析受到格外重视和发展.在尺度效应的研究中，特定地理现象准确表达所需的尺度、数据尺度转换的途径、尺度转换后信息的损失和变化等都是学者重点关心的问题.从不同角度与尺度进行景观格局综合研究已经引起越来越多学者的关注，生态学中此类文献增长迅速，并占很大比重.在进行尺度效应分析时，进行多尺度空间分析可以有效地发现和识别景观等级结构和特征尺度.景观指数在景观生态学中应用很广泛，但景观指数对不同景观特征和分析尺度的响应及其生态学意义尚缺乏明确的阐述.目前，国内外学者基于1∶5万以下小比例尺的景观指数粒度效应研究开展较多，不同比例尺矢量数据的最适宜粒度的选择也有学者有所涉及.土地调查图件数据作为开展土地资源管理各项业务的基础，也是开展景观生态分析的重要数据源，为景观格局的研究提供了便利，但当前研究较少涉及基于此数据开展的景观格局对粒度变化的响应及其机理.本文以镇江市为研究区域，以1∶10000土地调查数据为基础，计算土地利用景观在4种空间粒度下的景观格局指数，以期揭示粒度粗化对土地利用景观格局的影响和机理，为土地利用现状数据开展景观格局分析、指导土地利用规划和保护提供理论依据.
1数据源和研究方法
1.1数据来源与预处理采用土地利用现状数据作为数据源，能避免土地利用分类的不确定性，保障图形空间位置以及面积的精度，从而提高景观格局分析的准确度及有效性.因此，本文研究采用的数据为镇江市土地利用现状图，比例尺为1∶10000.该数据土地分类采用的是《土地利用现状分类》（GB/T2010—2007），分12个一级类，57个二级类，本文为研究方便，对地类进行适当归并，形成覆盖全域的8种地类，分别是耕地、园地、林地、草地、交通运输用地、水域及水利设施用地、城镇村及工矿用地和其他土地（主要是设施农用地和沼泽地）.
1.2指标计算与技术路线将镇江市土地利用现状图矢量数据转化为栅格数据.栅格取值采用优势原则，即比例尺精度下属性类数目最多的景观类型作为输出值.分别以30m、100m、500m和1000m的分辨率得到4幅景观类型栅格图.计算景观格局指数，将4幅栅格图转换为相应空间粒度的矢量图（如图1），作叠置分析，可得到4种空间粒度下的景观类型转移概率.文中景观指数的选择依据前人的研究和研究区特点进行选取，从面积、形状、分布状态、多样性等方面研究多空间粒度下景观格局的分异规律.
21∶10000现状景观数量结构、形态和空间邻接特征
2.1数量结构从1∶10000现状图和土地利用景观结构表（表1）可以看出，镇江土地利用景观以耕地为主，比例为50.89%，位列第一，显示出耕地的基质特性，而人工景观—城镇村及工矿用地则位列第二位，说明镇江地区人类活动对土地干扰大，而水域及水利设施用地排在第三位则说明研究区作为沿江城市、江南水乡，具有水域景观丰富的特点.
2.2形态特征研究区的土地利用景观斑块可分为团块型和条带型，团块型的景观以园地、草地和城镇村及工矿用地等景观类型为代表，其斑块面积差异很大，其中，水域及水利设施用地中的坑塘水面、水库等景观同属于团块状；条带型景观主要是以交通运输用地为主，其宽度一般不足百米，而水域及水利设施中的河流景观也属于条带型，因此水域及水利设施兼有团块型和条带型景观两种特性.
2.3空间邻接特征景观生态学认为，空间邻接紧密的景观类型，他们在结构和功能上也必然密切联系.空间邻接特征通常以邻接长度表征.在空间邻接程度上，耕地与城镇村及工矿用地和水域及水利设施用地空间邻接程度较高，表现出农村聚落与耕地空间联系紧密和镇江地区的水田农业特征；林地与城镇村及工矿用地和耕地空间邻接程度较高，主要表现在镇江西北部宁镇山脉和东部的丘陵地区，城镇村及工矿用地镶嵌其中；交通运输用地与城镇村及工矿用地和耕地空间邻接程度较高，说明交通运输用地镶嵌于城镇内部和农用地之中；水域及水利设施用地与耕地和城镇村及工矿用地空间邻接程度最高，前者与耕地的空间邻接特征相同，后者则表明了镇江地区的临水而居的聚落形态；城镇村及工矿用地与耕地和交通运输用地空间邻接程度较高，表明了镇江地区的农业耕作特征和该区交通运输较为发达。
3粒度粗化过程中土地利用景观数量变化
3.1景观类型数量变化特征在粒度粗化过程中景观类型数量变化幅度方面，耕地、水域及水利设施用地和城镇村及工矿用地的变化较为明显；其余用地类型变化较小.通过各景观类型的变化幅度与景观现状的对比，可以得出，土地利用景观随粒度变化的幅度与景观类型现状面积呈正相关.重点考察4种空间粒度下各类型面积与现状图面积差占该类型百分比，如图2所示.对尺度效应较不敏感的是耕地、园地、林地、水域水利设施用地和城镇村及工矿用地，而较敏感的则是草地、交通运输用地和其他土地.草地和其他土地（主要是设施农用地和沼泽地）在镇江地区分布有限，平均斑块面积较小，当栅格大小为500m和1000m时，部分草地和其他土地斑块被完全融入其邻近的大型斑块中，且其他土地在空间粒度为1000m时消失，而交通运输用地则是因为其条带状的形态，当栅格大小超过其宽度时，条带型交通运输用地便开始破碎化、断开，并融入相邻的斑块中.与变化幅度不同的是，土地利用景观随粒度变化的百分比与景观类型面积呈负相关.
3.2景观类型之间的转移特征通过ArcGIS的空间叠置功能可分析粒度粗化过程中不同景观类型之间的转移特征.在将现状图转成30m×30m空间粒度时候，某种景观类型不转成其他类型的概率最高，基本在95%左右.景观类型之间的转换概率大小与现状景观类型之间的空间邻接程度在30m×30m空间粒度下高度相关.各景观类型主要流向为耕地，显示耕地景观的基质特性；城镇村及工矿用地是第二大类型景观，因此该景观也是其他景观流入的主要景观类型.当现状图转成100m×100m空间粒度时，与转成30m×30m空间粒度时相比，不同景观类型之间的转换概率随着空间粒度的增加而增加.此时，城镇村及工矿用地主要流向水域及水利设施用地，而在转成30m×30m空间粒度时，其主要流向耕地和交通运输用地，但二者之间差距并不大.当现状图转为500m×500m空间粒度时其主要流转关系与转为100m×100m空间粒度时基本相同，不同的是林地转入耕地的比例略超过转入城镇村及工矿用地，交通运输用地转入耕地量超过转入城镇村及工矿用地.在此空间粒度下，其他土地（主要是设施农用地和沼泽）不转入草地和交通运输用地，林地、草地和交通运输用地亦不转入其他土地.当现状图转成1000m×1000m空间粒度时，其他土地消失，主要流向了与其空间邻接程度高的耕地和水域及水利设施用地.综上所述，随着空间粒度的变化，各类型景观之间的主要流向基本相同，稍有不同的是交通运输用地流入耕地和城镇村及工矿用地的量出现反复，但二者之间并未表现太大的差距，总体表现为随空间粒度的增加，空间邻接程度高的景观类型之间流入流出比例高.
4多空间粒度下的景观格局变化特征
4.1景观水平分析
4.1.1景观特征指数分析景观水平上的景观格局指数如表2所示.在空间粒度30m×30m下，研究区共有12411个斑块，在空间粒度达到1000m×1000m时，斑块数（NP）持续减少到287个.斑块密度（PD）反映景观的破碎化程度，同时也反映景观空间异质性程度.斑块密度愈大，景观的破碎程度愈大，景观异质性愈高.斑块密度（PD）相应地由30m×30m空间粒度的3.23个/km2持续减少到0.08个/km2.斑块数和斑块密度减少说明了景观破碎度降低.最大斑块指数（LPI）是各类型中的最大斑块面积与景观总面积之比的百分数，可用其量化类型水平上最大斑块占整个景观的比例，是一种简单的优势度衡量法.最大斑块指数（LPI）从空间粒度30m×30m的9.32%上升到空间粒度1000m×1000m的58.58%，说明研究区中最大斑块和最小斑块面积的差距增加，斑块面积向趋于不均匀的方向发展，随着空间粒度的增加，某一景观类型被归入另一景观类型.
4.1.2景观多样性指数分析香农多样性指数（SHDI）、香农均度指数（SHEI）是一种基于信息理论的测量指数，在生态学中应用很广；景观丰度（PR）等于景观中所有景观类型的总数，即在本文研究的4种空间粒度下的土地利用景观类型数量.多样性指数反映景观类型的多少和景观中斑块的多度和异质性.均匀度指数描述景观各组分分配均匀程度，其值越大，表明景观各组成成分分配越均匀.随着空间粒度的变化，研究区的SHDI持续下降，这就表明基于最大值法粗化后的景观组成成分差别越大，香农均度指数（SHEI）从30m×30m到500m×500m过程中持续下降，而在1000m×1000m时有所上升，这是由于在1000m×1000m空间粒度下，其他土地消失，景观类型减少，与PR分析结果一致.
4.2斑块类型水平上景观变化分析
4.2.1斑块结构特征分析斑块类型上的景观指数如表3所示，从4种空间粒度的斑块类型百分比（PLAND）可以看出，在研究区占主要优势的景观类型一直为耕地和城镇村及工矿用地.研究区各类景观的斑块密度（PD）均较小，城镇村及工矿用地和交通运输用地破碎度较高，说明该区受人类活动影响最为强烈，而水域及水利设施破碎度高则是由于苏南地区水量充沛、水系发达、坑塘水面较多.从空间粒度30m×30m变化为1000m×1000m过程中，8种景观类型空间粒度增加的过程中斑块密度均大致呈减小趋势，表明斑块破碎化降低.交通运输用地和水域及水利设施用地在空间粒度增加的过程中，斑块密度呈现增加后减少的趋势，这与其条带型的形态相关，随着空间粒度的增加，超过条带宽度后，这两类景观的斑块连通性降低，破碎化程度增高后，逐渐以团块状斑块模式衰减.在研究区，耕地LPI最大，其次是水域及水利设施用地和城镇村及工矿用地.说明研究区耕地占绝对优势，其次是水域及水利设施用地和城镇村及工矿用地，这与研究区的基质类型为耕地的分析一致.从随空间粒度变化趋势来看，耕地、林地和城镇村及工矿用地LPI有所增加，其他5个景观类型的LPI有所减少.耕地LPI增加说明了耕地在该研究区面积上呈增大、空间上呈连片的趋势；在宁镇山脉地区，林地趋于成片分布；城镇村及工矿用地的LPI增加主要是因为随着空间粒度的增加，交通运输用地流入城镇村及工矿用地，中心城区和镇区斑块面积扩大并趋于成片成团的分布，在景观中的优势增加.
4.2.2斑块聚集度分析聚集度指数（AI）表示景观中不同斑块类型的非随机性或聚集程度，可反映景观组分的空间配置特征.如果一个景观由许多离散的小斑块组成，其聚集度的值较小；当景观中以少数大斑块为主或同一类型斑块高度连结时，聚集度的值则较大.同类相邻百分比（PLADJ）用于度量同一类型斑块的聚集程度，取值范围0~100%，当取值小时表明某一斑块类型分散且不连接，取值大时表示相似邻接多.研究区耕地的聚集度指数值最大，其次是林地，交通运输用地的聚集度AI值最小，说明耕地斑块相对较大，交通运输用地相对分散分布.从空间粒度变化趋势来看，8个景观类型的聚集度均有所下降，说明其斑块间分布趋于分散；而草地和其他土地聚集度下降较为明显，则是由于草地和其他土地斑块面积较小，在随空间粒度增加的过程中，面积较小的斑块更易融入其邻接程度高的较大斑块.平均邻近距离（ENN_MN）分析表征草地和其他土地的平均距离增大趋势明显，与聚集度分析一致；同类相邻百分比随空间粒度变化的趋势与聚集度变化趋势一致.
4.2.3斑块连接性分析斑块结合度指数（COHESION）是对各斑块类型的物理连通性的描述.耕地、林地、交通运输用地和水域及水利设施用地的COHESION较高，接近100，说明连通性较好，其他土地的COHESION最低，说明其空间分布相对分散，连通性较低.从随空间粒度变化趋势来看，园地、草地、其他土地和交通运输用地连通性下降较快，耕地基本没有发生变化.这是由于其他土地、草地和园地这3类景观类型本身斑块较小，其零星土地进一步转化为其他类型景观，交通运输用地则是与LPI分析结果一致，空间粒度的增加导致其支离破碎，连通性降低.
5结语
摘要：本文以土地利用现状图层及属性数据为基础资料，通过ArcGIS进行空间叠置分析、空间模型分析完成基础数据获取，对绥阳县耕地整理、农村居民点整理、土地复垦整理和土地开发整理进行测算，分析绥阳县土地整理效益，提出绥阳县土地整理应以增加耕地面积、改善农业生产条件以及合理保护未利用土地模式为主，提高土地整理潜力及利用率。
关键词：土地利用土地整理效益分析
1 研究区概况
绥阳县位于贵州北部，大娄山中段，东经106°57′22″—107°31′31″，北纬27°49′22″—28°29′34″，北部为山区半山区，中部、西南部为平坝，东部为丘陵，最高海拔1802米，最低海拔590米，平均海拔1050米。气候属中亚热带温润季风气候区，具有季风性、湿润性的气候特点，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛适应多种农作物的生长。绥阳县土地总面积2544.5平方公里，耕地占34.77 %，园地占0.16 %，林地占52.51 %，建设用地占2.64 %，草地占5.05 %，水域占0.61 %，未利用地占4.26 %。
2 绥阳县土地资源利用结构现状
2010年绥阳县土地总面积为252570.28公顷，其中耕地总面积87812.44公顷，占土地总面积的34.77%；园地总面积411.45公顷，占土地总面积的0.16%；林地总面积132626.84公顷，占土地总面积的52.51%；草地总面积12759.69公顷，占土地总面积的5.05%；建设用地总面积6660.60公顷，占土地总面积的2.64%；水域总面积1539.30公顷，占土地总面积的0.61%；未利用地总面积10759.97公顷，占土地总面积的4.26%。从转化面积来看，2004-2010年，绥阳县林地转化为耕地为12687.08公顷；耕地转化为园地212.98 公顷；耕地转化为林地27896.10公顷；未利用地转化为草地4162.87 公顷；耕地转化为建设用地土地3204.44公顷；耕地转化为水域372.72公顷；耕地转化为未利用地271.07公顷。
3 绥阳县土地整理结果分析
本文运用GIS 和RS 技术的土地利用变化分析以遥感影像为主要数据源，辅以土地利用现状图、地形图等资料，通过遥感影像配准、增强等处理步骤，形成具有高空间分辨率和高光谱分辨率的遥感影像图。利用计算机自动处理和人工解译相结合的方法，提取遥感影像土地利用信息，并进行野外调查核实，将得到的2010年土地利用现状图与2004年土地利用现状图进行对比分析获取土地利用变化信息，对土地利用现状图进行叠加分析、统计分析处理，获得土地利用面积变化数据。
经测算，绥阳县待整理耕地面积55553.54公顷，可增加耕地面积2777.68公顷，增加耕地系数为5%；绥阳县农村居民点待整理面积4698.43公顷，可增加农用地面积469.83公顷，增加耕地面积469.83公顷，增加耕地系数为10%；绥阳县待复垦土地面积为1224.32公顷，可增加农用地面积1066.99公顷，增加耕地面积550.94公顷，增加耕地系数为45.0%；绥阳县土地开发面积为1120.82公顷，开发潜力可增加农用地面积952.70公顷，增加耕地面积762.16公顷，增加耕地系数为68%。
4 绥阳县土地整理效益分析
4.1经济效益
根据绥阳县生产种植水平，新增耕地面积1046公顷，按稻田、旱地各一半面积测算，稻田一季种植水稻，没搞清楚单产稻谷7500公斤，单价按1.5元/公斤计，年产值为588.4万元。二级种植油菜，每公顷单产油菜籽2415公斤，单价按2.9元/公斤计，年产值为366.3万元，稻田年产值为954.7万元；旱地一季种植马铃薯每公顷单产15000公斤，单价按0.4元/公斤计，年产值为313.8万元，二级种植烤烟每公顷单产1770公斤，单价5.5元/公斤计，年产值为509.14万元。旱地年产值为822.94万元。合计新增耕地面积1046公顷的年产值为1777.64万元。出去种子、肥料、劳动力投入632.33万元，可净增年产值1145.31万元，通过土地综合整治后，改善农业生产条件，图稿耕地质量产生的那部分经济效益，10年内可收回全部投资。
4.2社会效益
经测算，新增耕地1046.00公顷。因此，通过土地整理的实施，保障了国民经济建设和社会可持续发展对土地资源的需求，促进了土地规模化、集约化经营，改善了农业生产和农民生活及农村现代化建设，实现了耕地“占补平衡”，使绥阳县土地利用总体规划目标的实现具有重要意义。
4.3生态效益
通过土地整理对“山、水、林、田、路”的综合治理，减少了水土流失的面积，提高了耕地质量，增加了有效耕地面积，调节了气候，改善了农业生态环境，避免了自然灾害的发生，为农业持续健康发展提供了良好的生态环境。
5 小结
首先，绥阳县应增加有效耕地面积，注重耕地占补平衡，将提高粮食综合生产能力，通过农村居民点的归并，以城镇建设用地增加与农村建设用地减少挂钩的方式，优化城乡用地布局，缓解城市工业化发展造成的城镇居民用地高度紧张的现象。
其次，绥阳县应加强未利用土地开发，减少建设用地对耕地的占用，开辟未利用土地是建设用地的新空间，采用符合建设条件且成片的未利用土地直接进行开发建设的方式，缓解土地供求矛盾，减少建设对耕地的占用。
最后，充分挖掘已利用耕地和废弃地、灾毁地的潜力，大力开展“田、水、路、林、村”的综合整治和对工矿生产中造成的挖损，塌陷、压占废弃地及自然灾害造成的灾毁地的复垦，提高土地的利用率、产出率和耕地质量。
参考文献:
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关键词：耕地生态足迹；时空分异；湖北省
中图分类号：F323.211 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）05-1017-04
生态足迹（Ecological footprint，EF）是20世纪90年代加拿大生态经济学家Rees和他的博士生Wackernagel[1]提出的一种定量测度可持续发展程度的方法。由于该方法具有直观综合、操作简单、指标明确、可比性强等优点，很快在世界各国得到了广泛应用与深入研究[2-4]。1999年徐中民等[4，5]将该理论引入我国后，有学者使用该方法对各自所关注的省市生态可持续状况进行了评价[6]，之后又有学者将生态足迹模型运用于旅游、城市、能源、区域贸易、校园生态足迹、水生态足迹及交通等方面[7]，拓宽了其研究的领域。由于生态足迹的面积通常根据消费品的数量进行推算，因此生态足迹可以反映消费结构与土地需求之间的关系，成为分析土地利用结构和粮食安全的有效工具[8]。作者通过计算1991-2011年湖北省耕地生态足迹及2011年该省17个市（州）的耕地生态足迹，对湖北省耕地可持续利用进行时空分析与影响评价研究。
1 研究区概况
湖北省地处长江中游，洞庭湖以北，承接东西贯通南北，素有“九省通衢”之称。面积约18.59万km2，占全国总面积的1.94%。地势西高东低，呈东西北三面环山、中间低平、向南敞开的不完整盆地，有山地、丘陵、台地、平原多种地貌形态，山地占52%，丘陵占13%，台地和平原分别占14%和21%，分为鄂西山地、江汉平原、鄂东北低山丘陵和鄂东南低山丘陵[9]。湖北省的平原海拔多在50 m以下，地势平坦、土壤肥沃，其农业发展历史悠久，是我国重要的商品粮基地，也是中部地区的农业大省， 有“湖广熟，天下足”之美誉。湖北省重要的农业地位需要更好地协调耕地资源保护与社会经济发展的关系，然而目前耕地保护的形势较为严峻。湖北省耕地面积从1991年的3 458 460 hm2减少到2011年的3 361 860 hm2，21年间耕地共减少了96 600 hm2，从图1看出，耕地面积1991-2003年在逐年减少，在2003年后又有所回升，变化趋势特征呈“V”形。城镇化建设用地的占用成为耕地流失的最主要原因，渔粮争地现象、农业结构的调整、生态退耕还林和灾害毁田也是重要因素[9]。
2 耕地生态足迹模型的建立
生态足迹是指不断地生产人们消费所需要的资源和不断地吸纳产生的废弃物所需要的生物生产性土地总面积，是一种基于土地空间面积占用来度量可持续发展程度的自然资产综合核算工具。生物生产性土地分为化石能源地、耕地、草地、林地、建设用地和水域六大类。耕地生态足迹核算只涉及耕地生物资源，因此在计算湖北省耕地生态足迹时，只需选取耕地生物资源项目。 生态足迹的计量基于一个假设和两个事实。一个假设：假设各类土地的使用属性在空间上是互相排斥的；两个事实：①人类能够估计自身消费的大多数资源、能源及其所产生的废弃物数量。②这些资源和废弃物能折算成生产这些资源和吸纳这些废弃物的生物生产性土地面积[5]。对区域生态足迹和生态承载力（Ecological capacity，EC）进行比较，如果EF大于EC，称为生态赤字（Ecological deficit，ED）；反之为生态盈余（Ecological reserve，ER）。相关计算公式如下：
EF=N×EFP=N■（ai×r）=N■（■×r）
i=1，2，…，n（1）
EC=N×ECP=N×S×r×y（2）
式中，EF为区域耕地生态足迹（hm2），N为总人口；EFP为人均耕地生态足迹（hm2），ai为第i种生物产品人均占用的面积（hm2），r为耕地的均衡因子，ci为第i种生物产品人均消费量（kg），pi第i种生物产品的平均生产能力（kg/ hm2）；
EC为区域耕地生态承载力（hm2），ECP为人均耕地生态承载力（hm2），S为可提供的人均耕地面积（hm2）；y为耕地的产量因子。
3 湖北省耕地生态足迹时空动态分析
3.1 湖北省人均耕地生态足迹时间动态分析
研究数据出自研究时段的《湖北省统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》、《湖北省农村统计年鉴》及湖北各市（州）统计年鉴，所涉及耕地的生物产品主要有稻谷、小麦、玉米、薯类、大豆、棉花、花生、油菜、芝麻、麻类、甜菜、烟叶、水果、蔬菜等。利用前述公式计算出湖北省1991-2011年人均耕地生态足迹（EFP）、人均耕地生态承载力（ECP）及耕地的人均生态赤字或人均生态盈余（EDP或EDR）。此次研究耕地均衡因子、产量因子分别为2.80、1.66。
根据计算结果值绘制趋势变化曲线图（图2）。由图2可知，1991-2011年湖北省人均耕地生态足迹呈波动增加趋势，从1991年的0.484 1 hm2增加到2011年的0.581 9 hm2，增加了0.097 8 hm2，2004年以后增长速度有所减慢，反映了2004年后湖北省土地利用方式有所转型；人均耕地生态承载力始终低于人均生态足迹且总体下降，21年间减少了0.038 1 hm2；耕地人均生态赤字1991-1997年增长速度较快，其后速度减缓，2010年后又有所回升。人均耕地生态足迹的扩大，人均耕地生态承载力减小是人均生态赤字扩大的直接原因，人均耕地生态赤字从1991年的0.192 5 hm2增加至2011年0.328 4 hm2。人均耕地生态足迹不断增大， 人均生态承载力的减少，也说明了湖北省耕地生态系统的不稳定性在不断增加；人均耕地生态足迹的增加说明对耕地资源利用强度在不断加大；人均耕地生态承载力的减少，主要由于湖北省经济发展速度的加快和人口规模的扩大引起土地利用结构的变化和消费方式的改变。由以上分析得出，湖北省耕地整体处于不可持续状态，耕地超载现象严重。
3.2 湖北省耕地生态足迹区域空间差异分析
基于ArcGIS空间统计分析功能分析2011年湖北省各市（州）的数据，得出湖北省 17个市（州）2011年人均耕地生态足迹、人均耕地生态承载力及人均耕地生态赤字的空间分布情况（图3、图4、图5）。
由图3可知，湖北省人均耕地生态足迹中部最大，从西部、东北、东南向中部增加，而中部处于江汉平原，人口稠密、耕地广阔，是重要的农产品生产基地，故人均耕地生态足迹较大；湖北省西部地区的十堰、神农架林区及恩施自治州人均耕地生态足迹较小，分别为0.242 2、0.084 3、0.267 1 hm2，该区域主要为山地，人口相对较少、耕地面积较少且农产品产量小，故人均耕地生态足迹较小；武汉市、黄石市人均耕地生态足迹也较小，分别为0.247 9和0.283 1 hm2，该区域经济相对发达，居民饮食消费结构变化迅速，对农产品的依赖性降低且农产品主要依靠其他区域的供给，故人均耕地生态足迹较小。
由图4可知，在湖北省人均耕地生态承载力的空间分布上，西部地区总体要大于鄂东地区，东部地区人口密集、耕地流失现象最为严重，故人均耕地生态承载力较低。具体分布上，武汉市、鄂州市及黄石市人均耕地生态承载力较低，分别为0.095 0、0.179 3、0.171 9 hm2，该区域人口密度大，耕地面积有限且耕地面积不断减少，因而降低了人均耕地生态承载力；天门市的人均耕地生态承载力最大，为0.536 6 hm2，表明该区域生态状况良好；恩施自治州（人均耕地生态承载力0.363 4 hm2）及神农架林区（人均耕地生态承载力0.372 2 hm2）仍有较大的人均生态承载力，主要为该区域经济落后、人口密度不大、城镇水平低所导致的耕地资源变化缓慢。
由图5人均耕地生态赤字的空间分布可知，只有神农架林区和恩施自治州耕地处于可持续状态，人均耕地生态盈余分别为0.287 9和0.096 3 hm2，其余地区都为生态赤字，耕地生态状况不容乐观。武汉市、咸宁市、黄石市、十堰市、宜昌市人均耕地生态赤字较小，均在0.152 9 hm2以内，荆门市人均耕地生态赤字最大，为0.652 0 hm2，但荆门市耕地面积总量减少不明显，该区域后备耕地资源较丰富，开垦、复垦、整理等新增加的耕地较多，较大的人均耕地生态赤字归因于该区域农耕地面积广、农产品产量大、人口密度不大，而此次研究未考虑农产品的区域进出口贸易部分，所以导致人均耕地生态足迹计算结果偏大。
3.3 湖北省耕地可持续利用评价
刘钦普等[10 ]提出的生态可持续指数（ESI）表示一定区域的生态可持续供给（生态承载力）满足人类生态需求（生态足迹）的程度，可以较好地反映区域生态超载的严重程度。根据生态可持续指数远离0.5的程度，把耕地可持续利用程度从强可持续到强不可持续分为4个等级（表1）。生态可持续指数计算公式为：
ESI=■（3）
根据生态可持续指数，只有神农架林区属于强可持续类型；恩施和十堰为弱可持续类型；武汉市耕地生态足迹虽不大，较小的耕地生态承载力影响生态可持续指数偏小，耕地利用属于强不可持续类型；荆门、随州和仙桃较大的生态赤字和较小的生态可持续指数，耕地利用也属于强不可持续类型。全省生态可持续指数从1991年的0.38下降至2011年的0.30，耕地利用属于弱不可持续类型。
4 小结与讨论
湖北省人均耕地生态足迹的不断增加，人均耕地生态承载力又总体下降，人均耕地生态赤字呈现波动增加的趋势，全省耕地利用属于弱不可持续类型；各市（州）中，只有神农架林区耕地利用属强可持续类型，恩施和十堰为弱可持续类型，耕地可持续状况的区域差异为东西两端好于中部，西部的宜昌和十堰，东部的黄石和咸宁都较好；处于中部的荆门、天门、仙桃较差，人均耕地生态赤字分别为0.652 0、0.492 0、0.486 0 hm2，天门较大的耕地生态承载力平衡了生态可持续指数，耕地利用属于弱不可持续类型。
湖北省耕地生态足迹较大，提高耕地单位面积产量，减少人口以及减少人均消费，改变居民的饮食消费结构，加大对外农产品的进口都能起到减小区域耕地生态足迹的计算结果。提高耕地生态承载力，则需要制定切实保护耕地的措施，严格实施土地用途管理制度，提高耕地质量及利用效率，还可以应用现代信息技术如3S技术，建立耕地资源动态监测管理系统，加强对耕地资源生态演变动态监测，促进耕地资源可持续利用。
耕地生态足迹可以反映食物消费结构与土地需求之间的关系，成为分析土地利用结构和生态安全及粮食安全的有效工具，能准确反映耕地利用变化与经济发展的关系，为判断耕地的可持续性状况提供依据，同时也为区域的土地利用规划提供决策支持。但如能将区域内贸易调整部分引入，则更能客观反映区域耕地生态状况，今后需要进行更为细致和深入的研究。
参考文献：
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关键词：农用地分等；耕地质量；时空演变；小尺度
耕地质量评价作为耕地整理的一项基础工作，是在耕地整理前对区域内耕地的优劣进行全面评估的活动[1]。当前，我国耕地质量评价研究已经取得长足发展。耕地质量的研究趋向于动态监测以及评价指标和评价方法的探讨[2-3]，在耕地质量评价中RS和GIS技术[4-5]已经比较广泛的采用。研究方法上主要有灰色关联度分析法[6]、景观生态学中的分维数法[7]和CA-Markov模型[8]等数学方法和模型。另外，也有一些学者在土壤环境质量[9]和重金属污染[10]等对耕地质量的影响方面进行了有益的探索。
然而目前耕地质量的研究区域仍然集中在大中尺度[11]，对小尺度的研究虽然已经有一些尝试[12]，但研究过程中对影响耕地质量的因素分析深度仍显不足。因此，本文以新都区新民镇为研究对象，进一步完善乡镇尺度耕地质量综合评价的方法体系，旨在找出耕地质量的长时间演规律与在此过程中导致耕地质量剧烈变化的主导因素。
1.研究区概况
新民镇地处成都平原腹心地带新都区的西北部，位于北纬30°54′，东经104°05′，平均海拔523 m，大气年均降水800-1000 mm。镇内地势平坦，土地肥沃，清白江自西向东纵贯全镇11.74 km。全镇幅员36 km2，辖7个村，4个社区。总人口3.9万人，其中农业人口36306人，流动人口11360人。新民镇从2010至今进行了大规模的农用地整理项目。
2.数据来源与处理
（1）耕地质量数据，主要来源于四川省农用地分等定级与耕地质量等级补充完善成果；
（2）耕地数量与空间分布数据，主要来源于新都区2010、2013年土地利用现状图；
3.研究方法
3.1耕地自然质量评价
耕地自然质量的优劣是耕地质量高低的基础性条件，而耕地的自然质量主要通过自然质量分来表示和反映。在农用地分等成果的基础上，运用农用地分等中测算耕地自然质量分的方法，得到耕地自然质量分。
自然质量分具体公式如下：
Ck=∑mk=1wk・fk（1）
式中：Ck为第k个分等因素的自然质量分；Wk是第k个分等因素的权重；k是分等因素编号；m是分等因素的数目；fk是二级指标第k个分等因素的指标分值，取值为（0～100）。
3.2耕地地块规整度评价
田块规整度通过采用景观生态学中的分维数FRAC来表达（式（2）），分维数描述了田块几何形状的复杂性，是对田块边缘复杂性的量化表达，该指数理论范围在1.0～2.0之间，指数越小表示田块形状越规则，反之则田块形状越复杂[13]。
FRAC=2ln（0.25*P）ln（a）（2）
式中，P为地块周长（m）；a是地块面积（m2），FRAC的值域为[1，2]。
3.3耕地地块集中连片度评价
耕地如果集中连片，则有利于规模经营，而耕地的连片程度本文用田块的聚集度Q（式（3））[7]来表示：
Q=20 a≤0.16hm2 20+40*a-0.160.38-0.16 0.16hm2
式中，Q为耕集中连片分值；a为地块面积；根据研究区耕作条件的实际情况，地块面积小于0.16 hm2，耕作条件严重受限，极大的影响耕作效率；0.38 hm2为研究区域内地块的平均面积；1.1 hm2则可以完全满足机械化与规模化生产的要求。
3.4耕地质量综合评价
选取自然因素和利用条件作为测算耕地质量的一级指标，一级指标下设二级指标，其中自然因素有：有效土层厚度、剖面构型、土壤有机质含量、土壤PH值、表层土壤质地、排水条件、地形坡度、灌溉保证率；利用条件有：田块规整度和田块聚集度。建立耕地质量综合评价指标体系及量化标准表（表1），并以特尔斐法确定其权重。
将参与评价的各因素标准化后与一级指标权重加权组合得到各评价单元的综合评价分值，分值越高，耕地质量越好，反之则越低。采用综合指数法[12]，得到耕地质量综合指数，计算公式如下：
S=∑nk=1Ck.Pk（4）
式中，S为耕地质量综合指数；n为参与评价的分等因素数目，Ck为第k个评价因素的自然质量分；Pk为第k个评价因素的一级权重。
得出耕地质量综合评价指数后对耕地质量进行分等
I=高等别S≥85中等别80
式中，I为耕地质量综合评价等别，S为耕地质量综合指数。
4.研究结果和分析
4.1新民镇耕地质量评价结果
新民镇2002年耕地质量主要以高等别和中等别为主，两者之和占耕地总面积的93.06%，低等别的比重占6.94%；而到2010年新民镇耕地面积减少了101.52 hm2。耕地质量主要以高等别的耕地质量下降为主。到2013年新民镇耕地总面积较2010年增加了19.45 hm2，中等别耕地所占比例比2010年下降了30.47%，高等别和中等别耕地之和所占比例达到了93.14%，低等别耕地下降到2002年的水平，耕地质量水平较前两期明显提高。
4.2耕地质量时空演变分析
4.2.1耕地质量时间演变分析
从2002年到2013年，低等别耕地面积比例相对稳定，中等别和高等别的变化主要发生在2010年之后，到2013年中等别耕地下降到研究时段内的最低值，而高等别的耕地则上升到研究时段内的最高值。
图1 2002-2013年新民镇耕地质量等别面积变化
4.2.2耕地质量空间演变分析
本文采用八象限法将新民镇耕地范围分为八个象限[15]，2002年到2010年，耕地质量总体下降，主要是以高等别转为中等别为主，变化面积较大的主要集中在第一、四、五象限；在等别提高方面，主要是第五、七、八象限内有低等别转为高等别和中等别转为高等别；2010年到2013年耕地等别以提高为主，主要是中等别提高为高等别，等别的下降表现为破碎的小斑点；2002年到2013年之间，耕地质量等别总体保持不变，局部有所提高，主要是第五、六、八象限内中等别提高为高等别。
4.3耕地质量时空演变影响因素分析
4.3.1河流距离影响分析
由于河流的灌溉作用，加上镇域内地形起伏不大，河流对耕地质量的影响直接表现为从河流到缓冲距离600 m范围内，集中了大部分的耕地面积，并且随着距离的增加，各等别耕地面积呈直线下降。所以通过整治，有充足的水源保证后，高等别耕地面积就可以大幅增加，相应的中等别耕地面积就会减少，这也从侧面证实了水源对耕地质量的重要性。
4.3.2道路距离影响分析
由于当地地形起伏不大，农村道路的完善状况主要能体现农业机械的可进入性进而影响农业生产的效率。通过对当地道路的缓冲分析可以得出在距离道路150 m范围内，耕地等别面积别变化显著，明显的反映出耕地质量等别对道路距离的敏感性，2002年到2013年高等别耕地主要表现出先下降再上升，中等别耕地则呈现相反的态势，在250 m范围外高、中、低等别的耕地面积都很少。
4.3.3农村居民点距离影响分析
由居民点到耕地的远近主要反应耕作的便捷程度，耕地等别的变化，主要是在距离居民点100 m处达到最大值，通过实际调查发现，当地低等别耕地主要受居民点交叉分布的影响，因为耕地的户主分布和耕地分布并不一致，在这种交叉分布的影响下，距离户主最近的耕地不一定是户主的，所以实际耕作距离是在离居民点100 m处，同时交叉分布会产生比较小的耕地斑块，这就会降低耕作意愿。
4.3.4中心城镇距离影响分析
中心城镇的人口密度最大，农药化肥的经营点也主要在镇上分布，虽然2002年到2013年中心城镇的影响范围越来越大，高、中、低等别的耕地整体向距离镇更近的范围靠近，耕地质量得到提高特别是高等别耕地面积的增加，但是中心城镇在扩张的过程中出现了分散扩展的情况，产生了比较小的耕地斑块，导致局部出现低等别耕地分布在距离中心城镇较近的地带。
5.结论
通过对比研究发现，2002―2013年，新民镇的耕地总面积下降后增加，耕地总体质量呈现下降再提高的趋势，并伴随着第五、六、七和八象限以提高为主，而第一和四象限以下降为主，其余象限以平稳为主的质量演化的时空演变规律。耕地等别距离河流、道路、建制镇越近，并且在农村居民点适当范围内耕地质量越好。评价结果有助于掌握研究区耕地质量状况，并且可以为基本农田的划定提供依据，在耕地等别变化剧烈的地区不适宜作为基本农田，以提高其稳定性，从而发挥基本农田所应发挥的作用。
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关键词：土地利用;景观生态学;习水;景观指数
中图分类号：F301.2 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.12.020
Analysis on the Characteristics of Landscape Pattern of Land Use in Xishui County of Guizhou Province
LIU Fei1， XIE Shuang-xi1， XIE Peng2， ZHANG Wen-jie1
（1.College of Forestry， Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025， China; 2.Land Resources Department of Xishui County， Xishui， Guizhou 564600， China）
Abstract： Based on the information source of landscape map， and using the tools of Arcgis and Fragstats， the landscape spatial characters of land use in Xishui County such as characteristics of patch number， patch size， diversity index， and evenness index are analyzed. The result demonstrates that the forest patch area accounted for 61.88% of the total research area， and the arable land patch 30.91%， it form distributed forest and arable land patch， which have its remark able advantage in landscape type and landscape features. From the landscape as a whole， the research shows that the diversity and the evenness of landscape are low， the landscape dominance， aggregation and connectivity is relatively high. It provides the theory reference for land management and sustainable development of Xishui County in Guizhou Province.
Key words： land use; landscape ecology; Xishui county; landscape index
景观格局分析主要是研究景观内各斑块类型在景观中的分布规律，是研究景观功能和动态的基础[1-2]，数量分析方法已经不断修改和完善[3]。通过对景观格局的分析有助于对宏观区域生态环境状况评价及发展趋势进行分析，同时也有助于探索自然因素与人类活动对景观格局及动态过程的影响[4];可以科学合理地规划我们所面临的环境，以实现人口、资源和环境的协调与可持续发展[5]。以土地利用数据为数据源，借助Arcgis和Fragstats工具，从景观斑块数、斑块形状、聚散性、多样性、均匀度等方面对习水县土地利用的景观空间特征进行分析，可为土地管理决策以及区域生态环境建设提供理论支持。
1 研究区概况与研究方法
1.1 研究区概况
习水县位于贵州高原北部，县域面积307 563 hm2，2010年人口统计为717 534人。东连桐梓，西接赤水、四川古蔺，面向重庆，背靠遵义，是贵州进川渝、通江达海的前沿窗口。习水县地处大娄山山系西北坡与四川盆地南缘的过渡地带，境内属中山峡谷地貌，地势东高西低，最高处海拔1 871.9 m，最低处275 m。习水县已发现煤矿、铁矿、锰矿、铜矿、粘土矿等30余种矿产资源，储量十分丰富，尤其以煤矿储量最为丰富，初步估算蕴藏量为54.6亿t，已查明储量16.7亿t，素有西南煤海之称。县域内有赤水河、习水河、桐梓河等长江支流，属于长江中上游生态保护的核心区域，域内西北部有贵州省面积最大的自然保护区――贵州习水中亚热带常绿阔叶林部级自然保护区。
1.2 数据来源及处理
基础数据来源于习水县2012年土地利用变更调查数据shape数据，土地利用现状数据是在2009年全国第二次土地利用调查的基础上通过年度变更调查得到，为.shp格式文件，地类编码总数为24个，数据来源较权威、可靠[6]，可提高土地利用景观格局分析的准确度及有效性。根据习水县实际情况及研究需要将以上24个地类进行景观重分类，然后利用Arcgis中conversition tools工具将“地类图斑”shape数据转换成20 m×20 m的栅格数据，得到习水县景观类型图（图1）。借助Fragstats软件根据景观格局分析需要对景观格局指数进行计算，得到相关的景观类型水平（class level）和景观水平（land-scape level）两种类型景观指数数据。
1.3 土地利用及景观分类
根据土地利用属性和景观生态学意义，参照国家土地利用现状分类标准（GB/T21010―2007），结合习水县实际情况，进行景观分类，共包括耕地、林地、草地、水域城镇建设用地、农村居民点用地、未利用地7类，其中：（1）耕地：包括旱地、水田和园地（因本研究区园地面积很小且基本处于粮食生产状态）三个二级类型，为粮食生产用地;（2）林地：包括有林地、灌木林地、疏林地、未成林地等林地类型;（3）草地：包括天然牧草地以及树木郁闭度
1.4 数据分析
本研究采用景观指数来描述研究区斑块或整个景观的空间格局。当前所能采用的各种景观格局指数累计近百个，但有些指标的生态学意义并不明确，甚至相互矛盾[7-8]。因此，本研究依据简单性、代表性和统一性的原则，在全面了解所选指标生态意义的前提下[9]，根据研究区特征，在斑块水平上选取斑块面积（CA）、斑块数（NP）、边界密度（ED）、景观百分比（PLAND）、平均斑块面积（AMN）、斑块形状指数（LSI）、景观聚集度指数（AI）、最大斑块指数（LPI）、斑块内聚集指数（COHESION），在景观水平上选取Simpson’s多样性指数（SIDI）、Simpson’s均匀度指数（SIEI）、景观聚集度指数（AI）等，较全面地从景观聚散性、多样性、异质性等多方面反映习水县土地利用类型的景观特征，各指数公式、计算方法及生态学含义见参考文献[9-11]。
2 结果与分析
2.1 景观整体结构分析
研究区总面积为307 563 hm2，总斑块数97 742个。如表1所示，各景观类型中，林地面积最大，为190 314.48 hm2，占研究区总面积的61.88%;其次为耕地，面积达95 080.72 hm2，占30.91%;此外，草地10 120.48 hm2，占3.29%;城镇建设及农村居民点用地合计9 919.6 hm2，占3.22%;水域2 021.76 hm2，占0.66%;未利用地106.2 hm2，占0.03%。耕地、林地面积达到了全县土地总面积的92.79%，为研究区优势景观类型，其中林地面积占研究区总面积的61.88%，在整个景观生态系统中面积最大、连通性较好，是占主导地位的景观类型，为整个研究区的景观基质[11]。研究区内林地的平均斑块面积最大，为9.35 hm2・个-1（剔除自然保护区最大斑块外为4.67 hm2・个-1），其次为耕地为3 hm2・个-1，两个值均不是很大，这说明两个主要景观类型广泛交错分布于整个研究区域[12]，在局部仍分布着的较小面积斑块。
就斑块类型数量NP来说，农村居民点用地36 708>耕地31 677>林地20 360>草地4 600>水域3 250>城镇建设用地981>未利用地166，斑块数在一定程度上可以反映出景观的破碎性，农村居民点用地在斑块面积占比2.55%情况下，斑块数量占比却达到了37.56%，这说明了农村居民点用地的点状分散性。
2.2 景观面积特征
从斑块面积来看，林地面积最大，为190 314.48 hm2，其次为耕地95 080.72 hm2，两者面积合计占研究区总面积的92.79%。林地平均斑块面积最大，为9.35 hm2・个-1，虽然超过其他景观斑块，但相差也不是很大。最大斑块为林地，最大斑块指数达到了30.942 1，这说明习水县林地斑块之间面积悬殊非常大，而且以大面积斑块占据林地景观的主体，其中以习水中亚热带常绿阔叶林部级自然保护区及其辐射区域斑块面积最大，达95 160.07 hm2（其中保护区面积48 666 hm2），占全部林地面积的50%，占研究区景观的30.94%。这说明，其他林地斑块面积也较小且有一定分散性，由此可见，习水中亚热带常绿阔叶林部级自然保护区对于习水县生态系统及其景观的稳定具有积极作用。城镇建设用地和农村居民用地的平均斑块面积最小，城镇建设用地为0.62 hm2・个-1，农村居民用地为0.21 hm2・个-1，说明这两类景观斑块主要呈带状、点状分布。
不同景观类型的面积大小差异较大，这与人类活动有密切关系[13]。由于研究区为高原山地区域以及长期以传统农业为主业的农业区有关，耕地在该地区分布极为广泛，且人类干预改造程度强，耕地整体地形起伏大，使得耕地多被分割为小块状分布，斑块平均面积较小，大部分林地同样如此。城镇建设用地同样受到人为影响较大，分布集中且形状规则，表现出较高的平均斑块面积，而农村居民点用地受地形和历史传统影响，以“户”为单位在全县分布表现出较小的平均斑块面积且斑块数量多。
2.3 景观形状及边缘特征分析
斑块形状指数LSI是反映景观形状复杂性以及受人为活动影响大小的重要指标，当景观中该类型的斑块只有一个，且接近正方形，LSI等于1，随着斑块类型的离散，它逐渐变大且没有限制[9]。由表1可知，耕地斑块LSI最大，达到了255.37，这主要是因为耕地斑块分布较零散导致。此外，农村居民用地LSI的也很大205.67，这是基于该区域经济条件落后，农村居民用地还局限于耕地的分布范围，随耕地的分布而呈现出较高的离散性;林地LSI为167.01，这说明，除了自然保护区区域斑块，其他林地斑块也具有一定的离散性。而城镇建设用地LSI为33.22相对农村居民用地要小很多，形状趋于简单化，这是因为前期地区经济发展落后，近几年城镇建设规模逐渐提高过程中城镇建设规划比较合理导致的。
边界密度ED揭示了景观类型被边界的分割程度，明显表现出边界长度与斑块形状的规则程度以及面积的大小有很大的关系，可以从一定程度上反映斑块与外界的联系程度和受外界干扰强度[9-10]。由表1可知，习水县景观边界密度最大的为耕地102.15，其次为林地93.28，表明在景观本身的自然属性和人类干扰影响下，耕地和林地边缘复杂，边缘效应大。此外，农村居民点用地达到了23.69，也进一步说明了农村居民点的点状分散性。水域的边界密度大小在各景观类型中适中，水域则因主要分布于少数中小型水库和低洼河谷区域，斑块数量少，且分布相对稳定，边界密度也相对较小。草地和未利用地表现出相对较小的边界密度，受人为影响较小，外界干扰程度小。城镇建设用地ED达到了1.97的低值，这是由于早期城镇建设发展落后，近年来城市用地虽不断扩张，但建设用地斑块由于城镇建设规划的影响，具有较强的团聚式扩张特点[11]，从而边界密度相对较小。
2.4 景观聚集度与连通性指数分析
景观聚集度指数AI单位是%取值范围在0～100，当某一斑块类型的破碎程度达到最大化时，AI等于0，随着聚集程度的不断增加，AI值也不断增大[10]。如表所示，各景观类型聚集度指数AI除农村居民点用地53.68%和水域68.84%外，其余各景观类型的聚集度指数都较高，尤其是林地92.38%、城镇建设用地85.75%、耕地83.49%，草地83.63%和未利用地74.01%次之，这与研究区的山区地形条件及的人类活动影响有关。
从斑块内聚力指数COHESION的角度来看，林地99.89>耕地99.04>城镇建设用地95.28>草地94.42>水域94.36>未利用地83.04>农村居民点用地68.88，农村居民点用地连通性较低，其余斑块类型均处于一个相对较高的连通性水平，特别是林地和耕地。
从景观水平上来看，景观聚集度指数AI达到了88.15%，也从一定程度上说明了整个景观较高的聚集性和连通性。
以上景观指数分析情况比较真实地反映出了习水县景观概况：习水县除西北部的自然保护区外，是典型的山地农业景观，低丘缓坡及坝子地区往往是耕地景观，而林地则分布于山坡、山岭之上，这就导致两个斑块类型的聚集程度和斑块连通性处于一个较高的水平，形成耕地与林地面积占研究区绝大部分比重、两者环绕交错分布的总体格局。居民点往往根据耕地分布、地形条件而因地制宜分布，整体上处于较为零散的状态，聚集度较低，水域则因山区地形条件限制，仅散落分布于少量水库及河谷地带，聚集度也较低。
2.5 景观多样性与均匀度指标分析
Simpson’s多样性指数取值范围为0≤SIDI
由表2可知，研究区Simpson’s 多样性指数SIDI为0.519 7，说明景观多样性较低，部分斑块类型存在明显优势性。Simpson’s均匀度指数SIEI也不大，为0.606 3，说明研究区斑块类型均匀度不高而优势景观类型比较明显。从景观水平的景观聚集度AI分析结果来看，AI值达到88.15%，同样体现出了整个景观较高的聚集程度。从均匀度和聚集度来看，景观类型均呈现出较高的聚集度，其反映的结果基本与多样性指数一致，整体景观复杂性不高，多样性不高。这主要是因为林地、耕地两个斑块类型面积占到了研究区总面积的92.79%，占了整个研究区的绝大部分比例，与其他5个斑块类型面积差异很大，从而导致林地、耕地景观优势突出。
3 结论与讨论
（1）习水县景观类型构成比例大小依次为林地、耕地、草地、农村居民点用地、城镇建设用地、水域和未利用地，形成耕地与林地两个聚集程度较高、面积占研究区绝大部分比重、两者环绕交错分布的总体景观特征。林地斑块面积最大、景观聚集度最高，表征了习水县是典型山区农业县，且森林生态系统是支撑该县农业发展的重要因素。习水县景观多样性较低与均匀度均不高，农村居民点斑块数量大，因为依赖耕地分布、地形条件而因地制宜分布影响，整体上处于较为零散的状态，聚集度最低。城镇建设用地则由于早期城镇建设发展落后，近年来城市用地虽不断扩张受城镇建设规划影响，具有较强的团聚式扩张特点，从而表现出相对较高的聚集度和趋于简单化的斑块形状。草地和未利用地因受人类活动影响较小，主要分布于高山偏僻地区，斑块数量少，且分布相对稳定，受外界干扰程度小。水域则因研究区地形条件限制，仅散落分布于少量水库及河谷地带，斑块数量少、面积小、聚集度也较低。从整个研究区景观的角度来看，研究区不同景观类型的面积大小差异较大，均匀度不高、多样性较低，景观优势度较高，有较高的聚集程度与连通性。
（2）虽然整个研究区景观存在较高的聚集程度与连通性，但也存在以下几个方面的问题。首先，林地、耕地斑块虽然景观类型面积最大，具有明显的优势度，但斑块类型内部也存在明显的离散性，都具有复杂的边缘特征，边缘效应大。其次，作为典型的山区农业景观，农村居民点用地斑块数量大，离散性高。第三，本研究区域水域斑块数量少、面积小、聚集度也较低，仅散落分布于少量水库及河谷地带。
因此，有必要进行土地整理，整合较小面积耕地斑块;继续进行合理的退耕还林工作，根据局部地区的主体景观类型实现用途转变，提升林地、耕地的相对集中分布程度;根据实际地形条件应适度发展中小型水库，提高山区百姓生产生活用水安全保障。有利于规模化生产和集中管理，也有利于农村居民点的迁改合并，达到集约节约用地的目的。
（3）通过空间格局分析，得到了习水县景观特征的初步认识。在此基础上可进一步开展有关坡度、坡向等地形因子对习水县土地利用格局影响以及习水县景观生态安全格局等课题的研究，从而为习水县生态建设和土地资源持续利用等提供理论依据。
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