基于景观格局指数的基本农田保护区集中连片性研究——以济南市历城区为例

张保华，王雷，白振华，潘庆龙，汤庆新，肖燕

(1.聊城大学环境与规划学院，山东 聊城 252059；2.聊城市规划建筑设计院，山东 聊城 252000)

人口多，耕地少，优质耕地资源稀缺是中国的基本国情。为保证国家粮食安全与国民经济和社会的可持续发展，我国实行基本农田保护制度。新一轮土地利用总体规划修编及数据库建设中，相关政策对基本农田调整提出了数量不减少、质量有提高、布局上更加集中连片的要求。其中，对于基本农田集中连片的判断，郑刘平等[1]、许妍等[2]以大于等于一定面积的基本农田片块(斑块)面积占整个保护面积的比重来反映集中连片性，曹庆安等[3]以紧凑度指标反映农田保护区空间布局的合理性，其表达方式为农田保护区所有斑块的总面积与相应总周长比值的二次开方。以斑块面积反映集中连片程度在实际应用中较为方便，但对地块之间的空间联系(相连或相邻程度)的表达不够充分。该文以济南市历城区为例，在借鉴前人对集中连片性概念辨析的基础上，引入景观生态学中的景观格局指数来反映基本农田集中连片性，以期对基本农田调整前后集中连片程度的变化加以更准确的判别。

1 区域概况

历城区位于鲁中山区与华北平原的过渡地带，地势为南高北低，分为南部山丘区、中部山前平原和北部沿黄平原。暖温带半湿润区大陆性季风气候，气候温和，四季分明。年均降雨量662mm，年均气温12.4℃。

2010年，历城区辖17个街道(镇)，总人口112.43万人，全区国内生产总值603亿元，三次产业比例为5.2∶53.9∶40.9，地方财政收入20.56亿元，城镇居民人均可支配收23370元，农民人均纯收入9310元。

根据第二次土地调查变更，2010年全区土地总面积130120.61hm2，其中耕地35536.18hm2，占总面积的27.31%；园地14090.46hm2，占10.83%；林地23600.09hm2，占18.14%；草地16339.40hm2，占12.56%；城镇村及工矿用地24802.11hm2，占19.06%；交通运输用地4728.99hm2，占3.63%；水域及水利设施用地4443.08hm2，占3.41%；其他土地6580.30hm2，占5.06%。

2 数据与方法

2.1 数据处理

基本农田调整数据来自历城区土地利用总体规划数据库，时间分别为基期2010年、规划2020年。据文献[4]，地块连片性是指同一等级或等级区间地块的相连程度,两地块在空间上相隔的距离越小,其连片性越高,当其距离小于一定阈值时,则可认为其是连片的。该文将此阈值界定为全国第二次土地调查的线状地物宽度，即不依比例尺上图的线状沟渠、道路等两侧的基本农田保护区图斑认为是连片的。据此，将同一村民小组的、原被线状地物分开的基本农田保护区图斑合并，作为调整前后基本农田分布的基础数据。

2.2 景观格局指数与计算方法

随着景观生态学发展，景观格局指数的数量化方法也不断完善。该文依据研究需要，选择用以描述同类景观要素斑块、空间关系的景观格局指数反映基本农田保护区集中连片性。

(1)图斑平均面积。反映基本农田保护区图斑规模的平均水平(单位：hm2)。

(2)图斑面积标准差和变异系数。反映基本农田保护区图斑规模的变异程度(单位：hm2，%)。

(3)图斑边界密度。图斑总周长、总面积的比值，反映图斑被边界的分割程度或破碎化程度(单位：m/hm2)。

(4)最大斑块指数。为最大图斑占全部基本农田保护区面积的比例(单位：%)。

(5)平均欧式邻近距离。为某一图斑到其他图斑的最近距离之和除以具有最近距离的图斑总数；其值大，反映出同类型拼块间相隔距离远，分布较离散(单位：m)。

将以村民小组为单位合并图斑后的基期2010年、规划2020年基本农田保护区矢量文件转为栅格GRID文件，导入景观格局计算软件FRAGSTSTS3.3，计算上述景观格局指数。

3 结果与分析

3.1 调整前后基本农田概况

历城区基期2010年、规划2020年基本农田分布示于图1。调整前后均分布于唐王、遥墙、华山、王舍人、董家北部平原区域，以及仲宫、柳埠、西营、港沟、彩石南部山区，其保护面积、现状地类组成见表1。

图1 调整前后基本农田保护区面积分布图(a：基期2010年；b：规划2020年)

时间保护区面积保护面积保护面积现状地类组成斑块数量耕地园地林地合并前合并后基期201033169.7428728.8622995.083651.622082.16232657373规划202033095.0328849.2323288.163559.212001.86202385072

调整前后基本农田保护面积均大于下达保护面积任务28667hm2。在现状地类组成方面，规划2020年比基期2010年耕地面积略有增加、园林地面积略有减少。

斑块数量方面，在保护区面积仅减少74.71hm2的情况下，以村民小组为单位的图斑合并前、后的图斑数量分别减少了3027，2301块。说明基本农田保护区调整后，数量更多的图斑是被线状地物分开，也即是符合连片性涵义的保护区图斑数量增加。

3.2 调整前后基本农田保护区景观格局指数

调整前后基本农田保护区景观格局指数计算结果列于表2。

表2 基本农田保护区景观格局指数

相比调整前规划基期2010年，调整后的规划2020年基本农田保护区图斑平均面积增加2.026hm2，增加幅度为45%，图斑平均面积的绝对值、增幅均有较大提高。尽管图斑面积标准差表明图斑面积差别增大，但图斑面积变异系数减小了66.57个百分点。图斑边界密度有所降低，相差0.002m/hm2，破碎化程度略有改善。最大斑块指数稍有增加，增加0.0012个百分点。平均欧式邻近距离减小了11.0391m，基本农田保护区图斑间相隔距离有所减小，空间分布更集中。

4 结论

该文应用景观格局指数，对济南市历城区基本农田保护区调整前后集中连片性变化进行了研究，得出以下结论。

历城区基本农田保护区调整后，保护区面积略有减少，而图斑数量减少较多。选择的6项景观格局指数中，除图斑面积标准差外，其他5项指标均表明基本农田保护区调整后集中连片性有所提高。

济南市历城区基本农田保护区集中连片性研究表明，景观格局指数能较好地表达集中连片程度，尤其是平均欧式邻近距离充分表达了其空间相连或相邻特性。景观格局指数计算方法简便，可作为基本农田保护区调整中集中连片性的判断依据。

参考文献：

[1] 郑刘平，王秋兵，钱凤魁，等.基于变化分析的基本农田划定成果评价方法初探——以东港市马家店镇为例[J].国土与自然资源研究，2012，(3)：34-35.

[2] 许妍，吴克宁，赵华甫.新一轮土地利用总体规划中基本农田布局调整研究——以江西省高安市为例[J].资源与产业，2011,13(5)：59-66.

[3] 曹庆安，舒晓波，王雯，等.新一轮土地利用总体规划中基本农田布局调整研究——以江西省浮梁县为例[J].广东农业科学，2010，(1)：154-157.

[4] 周尚意，朱阿兴，邱维理，等.基于GIS的农用地连片性分析及其在基本农田保护规划中的应用[J].农业工程学报，2008，24(7)：72-77.