广西土地利用结构的计量地理分析

高 峰，华 璀，汤传勇，何 文，蔡耀君

(1.广西师范学院 资源与环境科学学院，广西 南宁 530001；2.广西国土资源规划院，广西 南宁 530001)

土地利用结构是指在一定区域内，各种土地利用类型之间的比例关系或组成，是人类土地利用方式与土地自然特点和社会经济条件长期共同作用的结果，其内容包括数量结构和空间格局两方面[1]。按照系统论的观点，结构决定功能，土地利用系统的核心就在于土地利用结构[1]。此外，合理的区域土地利用结构，对区域水土流失预防和治理也具有积极作用。因此，探讨如何对土地利用结构进行定量表征，有助于深入理解和认识土地利用系统动态过程、土地利用结构特征和土地利用结构优化调控的机理与模式等。

目前，国内外土地利用研究受全球土地利用/土地覆被研究影响深刻[2]。学术界对土地利用结构的研究内容主要集中在土地利用变化[3]、土地利用结构区域差异[4]和土地利用结构优化与模拟[5]方面，研究区域主要集中在生态脆弱区和土地利用方式变化剧烈地区，如中国西部典型区[6]、黄土高原区[7]、农牧交错区[8]、长江三角洲[9]等区域，而针对广西土地利用结构特征定量分析的研究和探讨并不多见，省域范围的土地利用数量结构研究则未见报道。因此，我们在前人研究[1,4]的基础上，运用景观生态学中数据结构的相关方法，对广西各地级市的土地利用数量结构及其区域差异进行分析，并且总结规律，以期能为广西土地资源的合理利用、土地利用政策的制定、区域土地利用方式的合理利用和水土流失的有效治理提供科学依据。

1 研究区概况

广西地处祖国南疆，位于北纬20°54′—26°20′、东经104°28′—112°04′，陆域面积23.67万km2，占全国国土总面积的2.5%，下辖14个地级市。广西地处中、南亚热带季风气候区，气候温暖，热量丰富，各地年平均气温16.0～23.0 ℃，年降水量在1 070 mm以上，大部分地区为1 500～2 000 mm，年平均日照时数1 200～2 200 h；整个地势为四周多山地与高原，而中部与南部多为平地，地势自西北向东南倾斜，西北与东南之间呈盆地状，素有“广西盆地”之称。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

采用2009年广西土地利用调查成果数据一级分类的用地面积比例数据作为本研究的基础数据材料。2009年广西土地利用数量结构如表1所示。

2.2 研究方法

采用景观生态学中有关数量结构分析的定量方法进行研究区土地利用结构数量特征的定量分析。分析指标和计算方法如下。

2.2.1 多样化指数

土地利用数量结构的多样化分析采用吉布斯-马丁(Gibbs-Martin)多样化指数来度量，其计算公式[1]为

(1)

式中：G为多样化指数，其理论最大值为(n-1)/n；n为土地利用类型数；xi为第i类土地面积或百分比[1]。当n=1时，说明一个地区只有一种土地利用类型，此时G=0，多样化指数最小；如果某一个地区土地利用类型越多样，则n越大，G越接近于1。

表1 广西各地级市土地利用数量结构(2009年)

注：表中各地类面积百分比由广西壮族自治区2009年土地调查成果数据计算得到。

2.2.2 集中化指数

为了揭示研究区各类土地利用所处的优势状况和土地利用结构的集中化程度，本研究采用集中化指数进行分析，其计算公式[1]为

(2)

式中：Ii为第i个区域的土地集中化指数；Ai为第i个区域各种土地类型累计面积百分比之和；M为假设土地都集中分布时累计面积百分比之和；R为高一级层次区域各地类累计面积百分比之和，以R值作为衡量集中化程度的基准，广西壮族自治区R值为574.49，M值为800。

2.2.3 组合类型分析

为了确定区域土地利用组合类型，本研究采用威弗-托马斯(Weaver-Thomas)组合系数法对区域土地利用数量结构的组合类型进行分析。威弗-托马斯组合系数是把土地的实际分布(实际相对面积)与假设分布(假设相对面积百分比)相比较，然后逐步逼近实际分布，得到一个最接近实际分布的近似分布，这种分布的组合即为所求的组合类型。

2.2.4 土地利用程度综合分析

土地利用程度综合分析的目的在于确定区域土地利用程度综合特征。本研究采用刘纪远等提出的土地利用程度综合分析方法，将土地利用程度按照土地自然综合体在社会因素影响下的自然平衡状态分为4级，并分级赋予指数，得到土地利用程度的定量表达。其计算公式[1]为

(3)

式中：L为某个区域土地利用程度综合指数，介于100～400之间；Bj、Cj分别为区域内第j级土地利用程度分级指数及面积百分比；m为土地利用程度分级数。

2.2.5 区位指数

为了测度各地类区位优势和专业化程度，本研究采用区位指数对地类区位意义进行分析，其计算公式[1]为

(4)

3 结果与分析

3.1 计算结果

研究区土地利用结构的多样化指数、集中化指数、组合类型分析结果见表2，土地利用综合程度指数见表3，区位指数的计算结果见表4。

表2 广西各地级市土地利用多样化指数、集中化指数及组合类型

表3 广西各地级市土地利用程度指数

注：表中第2、3、4、5列数据为各市相应等级面积百分比，其中1级代表城镇村及工矿用地和交通运输用地，分级指数为4；2级代表耕地和园地，分级指数为3；3级代表林地、草地和水域及水利设施用地，分级指数为2；4级为其他用地，分级指数为1。

表4 广西各地级市土地利用区位指数

3.2 土地利用数量结构分析

3.2.1 土地数量结构多样化分析

由表2可知，全区土地利用多样化指数平均值为0.637，与理论最大值0.875(各个土地利用类型面积比例相等时计算得到)相差0.238，这说明全区土地利用类型多样化程度总体较高，但提升空间仍较大。人类活动对土地利用多样化影响很大，北海市、钦州市、来宾市的多样化指数分列第一、二、三位，表明该地区土地利用呈多样化，这与该地区濒临沿海、人类活动剧烈、经济水平相对较高是一致的；而梧州市、贺州市、防城港市处于山区地带，土地覆盖以森林为主，多样化指数分列倒数第一、二、三位，这与该地区地形地貌及较落后的经济状况是相对吻合的。

3.2.2 土地数量结构集中化分析

由表2可知，贵港市、玉林市、钦州市等土地利用集中化程度较高，这与该地区地貌以山地为主，经济发展水平落后有关；河池市、北海市土地利用集中程度较低，其中河池市经济水平落后，土地利用集中程度低与其位于喀斯特岩溶山区，景观破碎化程度大密切相关。

3.2.3 土地数量结构组合类型分析

根据土地利用结构组合类型原理和方法，计算出各地级市土地利用组合系数和组合类型。由表2可知，位于南部沿海的北海市土地利用类型最多，土地利用的组合类型达到了4种，而梧州市、百色市、贺州市、桂林市土地利用类型最少，只有一种组合类型；其他地区土地利用组合类型数为2～3种。全区平均的土地利用组合类型数为2种。林地在各地级市占有绝对优势，各个地区的组合类型中均有。

3.2.4 土地利用程度综合指数分析

土地利用程度综合指数越高表示土地利用程度越高，即受到人类干扰的程度越大。从表3可以看出，土地利用程度综合指数全区平均值为224.87。全区土地利用程度综合指数最高的是北海市(258.30)，最低的是河池市(198.22)。从全区总体来看，河池市、梧州市、百色市、贺州市土地利用程度综合指数低于全区平均水平，说明这4市的土地利用程度总体较低，今后应不断提高土地集约化程度和综合利用效益。

3.2.5 土地数量结构区位意义分析

由表4可知，相对于全区而言，南宁市、柳州市、北海市、钦州市、贵港市、玉林市、来宾市以及崇左市的耕地具有区位意义，其中北海市最为显著，除柳州市、钦州市和玉林市外，耕地比重均超过了20%(表1)；桂林市、钦州市、贵港市、玉林市、百色市园地区位意义非常明显，除贵港市外，区位指数均在1.20以上；桂林市、梧州市、防城港市、百色市、贺州市林地具有较强区位意义，区位指数均在1.10以上，柳州市和河池市林地也具有一定区位意义；柳州市、钦州市、百色市、河池市草地区位意义明显；南宁市、北海市、钦州市、贵港市以及玉林市城镇村及工矿用地具有极强区位意义，与社会经济发展水平、人口密度、地理位置有很大关系；南宁市、北海市、钦州市、玉林市、来宾市、崇左市交通条件较为理想，其中尤以北海最为突出，区位指数达到了1.74；北海市、防城港市、钦州市、贵港市、南宁市水域及水利设施用地具有区位意义，北海市和防城港市区位意义最明显，区位指数分别达到了6.66和2.41；河池市、崇左市、来宾市、百色市其他用地具有区位意义，区位指数均在1.0以上，开发利用潜力大，可补充不足的土地资源。总之，通过地类区位意义分析，可明确各地市土地利用区位优势和相对重要性，为区域产业结构调整和土地利用方式提供参考依据。

4 土地利用结构成因分析

从以上分析的各地级市土地利用类型的多样化、集中化、组合类型等分布特点来看，广西的土地利用区域差异应与地理位置、地形地貌、经济发展水平和人口密度等密切相关。

4.1 地理位置

地理位置决定着自然条件的差异，并由此形成了不同的社会经济条件，二者共同决定了土地利用区域差异。土地利用类型较均一、组合类型数多的基本都位于桂南沿海地区(北海市)或桂中地区(来宾市)。桂南沿海地区地处冲积平原地带，海拔较低，河网丰富，水分充足，人口密集，社会经济水平高，所以土地利用类型多，土地利用综合程度高(表3)。

4.2 地形地貌

各地不同的地形起伏状况也是形成广西土地利用差异的原因。广西以多山著称，山区面积广大是广西土地资源构成的一个最突出的特点。山地所占面积比例越大，则相应的林地面积比例越大，其他土地利用类型面积比例越小。总体来说，土地利用多样性越小，集中化程度越高，土地利用综合指数也越高，这从表2、表3可以看出。此外，由土地利用多样化指数和集中化指数与平原面积比例的关系也能得到类似结论[13]。所以，可以认为土地利用多样性和集中化程度与地形地貌状况是相关的。

4.3 经济发展水平

经济水平越高的地区，土地利用越均匀多样；经济水平越落后的地区，土地利用越集中[13]。这二者是互为因果的。土地利用类型多，为人们的经济活动提供了更多的选择，使生产具有多样性，从而有利于繁荣市场，增强抗风险能力，促进经济稳定发展；而经济越发达，人民的生活水平越高，需求越多样，从而要求土地利用丰富多样。从定量分析结果来看，单位土地面积GDP与土地利用综合程度指数和城镇村及工矿用地区位指数的相关系数分别为0.775 9、0.798 6，均大于置信度为99%时的临界值，因此经济发展水平与土地利用密切相关。

4.4 人口密度

人口对土地利用与土地覆盖空间分异的影响，其中一个主要方面表现在人口对土地利用程度的影响上[11]。将2009年各地级市土地利用综合程度指数与人口密度进行线性拟合，所得到的关系式为

B=0.12d+203.21 (R2=0.768)

(5)

式中：B为土地利用综合程度指数；d为人口密度，人/km2。

上式表明人口密度与土地利用综合程度之间呈正相关。此外，人口密度与城镇村及工矿用地区位指数的相关系数为0.876 6，大于置信度为99%时的临界值，因此可以认为人口密度与土地利用程度具有一致性。

5 结论与讨论

(1)采用土地调查成果数据一级分类的面积和比例作为研究基础数据，运用景观生态学中的方法进行土地利用结构的定量分析，其结果与实际情况基本一致，能够很好地揭示区域土地利用结构的地域分异，且其结果能在一定程度上反映研究区自然条件、自然资源和社会经济发展地域结构的差异。

(2)研究区土地利用结构区域变化呈现以下规律：土地利用多样化和组合类型数由桂南沿海向桂西北和桂东北内陆、平原向山区、城市近郊向远郊递减，土地利用的集中化程度则相反；土地利用组合类型、城镇村及工矿用地区位指数、交通运输用地区位指数、水域及水利设施用地区位指数与区域的经济活动特点相关。

(3)研究区土地利用结构的区域差异受地理位置、地形地貌、经济发展水平、人口密度等因素的强烈影响。

(4)从定量分析结果可以看出，广西土地利用以林地为主，林地在广西各地级市内具有很强的区位优势。然而，林地的区位优势并没有切实有效减少区域现状水土流失，这可能与当地不合理的土地利用方式、桉树等经济林的种植有关。因此，应加强林地的合理开发和利用，调整和优化土地利用结构，加强水土流失预防和治理。

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