银川城郊农业景观格局变化分析

石云　何文秀　耿莎　孙佳慧

摘要：以地處银川市郊区的掌政镇为研究对象，2008-2012年QuickBird遥感影像为基础数据，目视判读解译掌政镇景观数据，在Fragstats景观格局软件中，计算相应的景观指数，通过研究期内掌政镇农业景观转移矩阵，分析掌政镇景观格局的变化与空间分布，并对其农业景观变化的驱动力进行分析。结果显示，掌政镇土地利用/覆盖中耕地占有绝对优势，形成了耕地、草地、建设用地交织的城乡交错带景观；2008-2012年间，掌政镇耕地和建设用地的面积变化最大。景观变化总面积308.49 hm2，建设用地面积增长迅速，共计转入192.83 hm2，增长率18.04%，主要由耕地、草地转入127.65 hm2和25.50 hm2。同时，道路面积增长了9.81%，面积达14.38 hm2；数据显示2008-2012年间，掌政镇的景观中耕地、水域、园地、草地面积减少，景观斑块数量，斑块密度，景观破碎度，景观分离度以及景观聚合度等景观指数都有所增加。说明研究区景观中斑块趋向复杂，景观类型更加丰富，增加区域景观多样性以及景观结构的复杂性。从驱动力角度出发，银川城市化进程的推进，滨河新区的规划建设是掌政镇农业景观格局变化的主要驱动力。

关键词：掌政镇；城郊；农业景观；景观指数；滨河新区

中图分类号：P901 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）22-5588-05

Abstract：Taking the Zhangzheng town in suburb of Yinchuan as a study object. Taking QuickBird remote sensing image in 2008 and 2012 as basic data， to obtain the landscape data in Zhangzheng by building-up visual interpretation， computing the corresponding landscape index in the Fragstats landscape pattern software. Analysing the landscape pattern change and distribution and driving force of agricultural landscape change， through studying the agricultural landscape transition matrix in Zhangzheng town. The results showed that，the cultivated land had absolute superiority of land use/cover in Zhangzheng town， and formed the cultivated land， grassland and construction land of urban-rural ecotone landscape. The change of cultivated land and construction land were the largest from 2008 to 2012 in Zhangzheng town. The total area of landscape change was 308.49 hm2 in Zhangzheng town， the construction land area increased rapidly， in all 192.83 hm2，the growth rate was 18.04%，the mainly composed of cultivated land and grassland， were 127.65 hm2 and 25.50 hm2. At the same time， the road area increased by 9.81%， the area up to 14.38 hm2. According to the data from 2008 to 2012， the landscape area reduced， such as cultivated land， water， garden， and grassland. the landscape patch number， patch density， landscape fragmentation and landscape isolation and contagion index are increased， etc. It showed that landscape plaques tend to be complex in the study area， landscape type was more rich， the complexity of the regional landscape diversity and landscape structure increased. From the Angle of the driving force， the main driving force that agricultural landscape pattern change in Zhangzheng town was the urbanization advancement in Yinchuan and the planning and construction of Binhe new district.

Key words： Zhangzheng town；suburb；agricultural landscape；landscape index；Binhe new district

城郊农业用地是城市地区的一种重要的景观类型，起着重要的生态服务功能，包括改善和调控城市生态、净化空气、调节气候、保持水土、美化环境等。景观是由多个生态系统构成的异质性地域或不同土地覆被方式的镶嵌体[1]，农业景观是由相互作用的斑块以一定的规律组成的，具有高度空间异质性的、世界上分布最为广泛的景观类型[2]。由于干扰作用机制的综合性、复杂性和区域性，农业景观较自然景观更具变异性，直接影响和制约着不同尺度地理单元的生态过程[3]，同时，也可通过经济调节与政策约束等保护区域林地、园地、水域等关键景观类型[3，4]。景观格局通常是指景观的空间分布特征，包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置[5]，同时土地覆被变化直接或间接地改变着景观生态系统的结构和功能，进而影响地表各种景观过程[6，7]。近年来国内外对景观生态学在农业发展中的应用研究越来越重视，特别是对城郊农业景观演变与农业发展的研究、郊区土地利用的特点等的探讨[8，9]。张保华等[10]运用景观生态学的理论，借助于遥感和地理信息系统技术，分析了1975-2004年城市化过程中开封市郊区农业景观变化过程。结果显示，景观变化与城市化发展和引黄灌溉等因素密切相关，景观变化深受人类活动的影响。王云等[11]研究城市化对都市农业景观的影响，随着城市化的发展，长安区耕地面积减少，而园地面积增加，斑块形状趋于复杂，园地在城市中面积增加但分布零散，需要在城市规划工作中引起重视。黄涛等[12]认为城市化过程中农业用地面积不断减小，特别在城市及乡镇周围成为减少热点。以上研究都反映了城市化对区域景观格局特别是农业景观的影响，耕地面积减少，景观多样性、破碎度增加，景观结构趋于复杂，社会发展是景观变化的主要影响因素，人们对生态与经济利益追求的倾向影响城市景观的变化的方向与规模。

以上的研究都是关于城市化对区域农业景观的影响方面，尤其对大城市景观格局的研究较多，对介于城市与乡村之间的小城镇、城郊景观格局的研究相对较少。小城镇是“城市之尾，农村之首”，是城乡之间的一个“中间体”。选择银川市兴庆区的掌政镇作为研究区，以乡镇尺度研究城郊农业景观格局变化， 小城镇建设和滨河新区规划为背景，选择2008-2012年掌政镇农业景观格局变化，揭示城市化和银川滨河新区建设对掌政镇农业格局变化的影响，为掌政镇在滨河新区建设背景下的土地资源的合理利用，促进乡村城镇化健康发展提供依据。

1 研究区概况

银川市掌政镇属于银川市兴庆区，位于宁夏回族自治区首府银川市以东9 km处，是城乡过渡性地带和农业用地与非农用地的复合区，总面积122 km2，地形以黄河冲积平原为主，耕地广布，是银川市主要的设施农业基地。境内地下水和地表水丰富，黄河自东南向西北流经该区域，气候以中温带干旱性大陆气候为主，年平均气温为8.5 ℃，其中1月份平均气温为-9.0 ℃，7月平均气温为23.4 ℃，平均年降水在203 mm左右，土壤以钙土、潮土、灌於土为主，主要农作物为水稻、玉米，是银川市副食品基地。掌政镇下辖茂盛、孔雀、春林、五渡桥、洼路、掌政、碱富桥等12个行政村，总人口3万人，其中农业人口1万人。银古高速、银横公路等穿越境内，交通便利。

银川市滨河新区规划建设中，掌政镇被规划到滨河新区核心区域建设范围内，如图1所示。新区全力打造国家向西开放的“桥头堡”和西北新的经济“增长极”，把滨河新区建成宁夏“内陆开放经济先行区”、西北地区特色制造业基地及创新承接国内外产业、资本转移示范区。由此引领、带动银川成为全国具有重要影响力、西部具有强大集聚和辐射带动力的区域中心城市。掌政镇一半面积地处滨河新区核心区，凭借滨河新区建设的国家政策，优越的地理位置，便捷的交通条件，新区的建设势必改变掌政镇的农业景观格局。

2 数据处理

2.1 数据来源与处理

以银川市掌政镇2008年9月、2012年10月QuickBird遥感影像图、宁夏回族自治区行政区划图和土地利用图等相关资料为基础，经过实际调查，建立目视解译判读标志，对遥感数据进行目视判读矢量化，建立2008年和2012年掌政镇土地利用数据库。在此基础上，结合Fragstats、ArcGIS软件，获得掌政镇农业景观格局基础数据，制作掌政镇农业景观类型转移矩阵，对2008-2012年掌政镇农业景观格局变化从空间分布和各景观类型的变化进行分析。

根据研究区自然景观特征及研究农业景观格局的要求，将掌政镇景观类型划分为草地、林地、园地、道路、水域、建设用地、沟渠、耕地、设施农用地和其他共计10类[8]，并根据实际调查结合掌政镇遥感影像，以及掌政镇遥感影像判读标志判读解译区域农业景观数据库。

2.2 景观指数的选取

景观特征指数用来定量描述和监测景观结构特征随时间的变化，能将复杂景观分类到简单且易识别的景观格局[3]。根据掌政镇农业景观格局分析内容，从景观斑块类型和景观水平上选择了斑块数量（NP）、斑块面积（CA）、斑块密度（PD）、景观百分率（Pi）、景观破碎度（Ci）、景观分离度（Fi）、聚合度（AI）、多样性（H）、均匀度（EI）、优势度（D）、丰富度（PRD）等景观格局指数，景观格局特征指标及其生态学意义参考文献[1-4]，反映该地区农业景观格局变化状况。

3 结果与分析

3.1 掌政镇农业景观格局动态变化

运用ArcGIS10软件平台，结合研究区土地利用等相关资料，目视判读得到2008年、2012年掌政镇土地利用覆盖数据。根据农业景观分类2008年、2012年掌政镇农业景观格局分布图，如图2、图3所示。通过对两期农业景观圖分析得到2008年、2012年掌政镇农业景观类型转移矩阵（表1），矩阵中的数据表示从2008-2012年相应农业景观类型的转换面积。

由图2和图3可知，①掌政镇土地利用/覆盖中农田占有绝对优势，形成了耕地、草地、建设用地交织的城乡交错带景观。其景观格局主要是以耕地为主的农业景观，耕地形状规则，建设用地主要沿交通线呈带状分布，且分布相对集中于掌政镇掌政村地区，体现掌政镇是银川市的城乡过渡性地带的景观特征；②在景观类类型中水域的景观面积也很大；③林草地资源丰富，虽表现出带状分布规律，但破碎化程度有扩大趋势；④地表水资源丰富，沟渠纵横灌溉方便；④掌政镇横城村是全镇草地覆盖最大的行政村，4年间草地面积减少，滨河大道附近的永固村和碱富桥村建筑用地面积增加，且趋向于更加集中。

从2008年转入到2012年的各类农业景观类型转入其他类型的面积如表1所示。由表1可知，掌政镇景观变化总面积308.49 hm2，建设用地面积增长迅速，共计转入192.83 hm2，增长率為18.04%，分别由耕地、草地转入127.65 hm2和25.50 hm2，此外还有设施农用地、园地等。同时，掌政镇的道路面积增长了9.81%，面积达14.38 hm2，主要是由耕地和水域转化而来。其他的景观类型面积也发生了相应的变化。分析表明，掌政镇4年间土地利用/覆盖变化中，建设用地转化面积最大，显示了其处于银川城郊快速城市化的发展阶段。

3.2 掌政镇农业景观格局变化分析

3.2.1 基于斑块类型水平的农业景观格局分析 在景观格局分析软件Fragstats3.3中，分别计算掌政镇2008年、2012年的土地利用景观格局指数，计算结果如表2和表3所示。表2和表3数据所示，研究区2008年和2012年农业景观类型在斑块类型水平上的景观格局变化：①农业景观斑块数量和斑块密度等发生了相应变化。从2008年到2012年景观斑块数量由1 482块增至1 494块，斑块密度由10.786 4增至10.871 3。各景观类型斑块数量变化中，草地变化较大，草地的斑块密度由0.909 8变化为0.960 5，斑块数量由125块变化为132块。②研究区景观破碎度由517.449增至520.693，破碎度增加反映了该区斑块破碎化程度加深，连片的斑块分割，成为其他类型的小斑块，土地利用类型发生转换。其中草地景观破碎度由22.568变化为25.152。掌政镇景观分离度由9.958 5变化为9.962 0，草地的变化较大，景观分离度由0.989 5变化为0.999 6， 4年间掌政镇农业景观向分散方向发展。③斑块密度、斑块数量、景观破碎度和景观分离度主要反映了景观的破碎化程度增大， 由于银川城市化和滨河新区的建设等因素，横城村的整体规划，水域、湿地的保护等用地类型的置换等都对本研究区的农业景观格局产生着影响，本研究数据采集时间为2008-2012年，从景观指数的变化显示银川城市化建设的推进对研究区农业景观格局的影响，也体现滨河新区建设对掌政镇农业景观的初步影响。

3.2.2 基于景观水平的农业格局分析 为了在景观水平上进一步了解掌政镇农业景观格局，选择了丰富度、景观破碎度、景观均匀度、景观多样性、分离度及聚合度6种景观指数对其进行描述，结果如表4所示。由表4可知，2008-2012年间掌政镇农业景观的丰富度指数由0.072 8变化为0.073 0，景观多样性指数由1.760 8变化为1.770 2，从景观格局来看，随着中心城镇建设及滨河新区建设，掌政镇建筑用地增加，横城古渡等旅游资源被开发，周边农家乐、商业街等场所增加等风景名胜，掌政镇的农业景观中斑块趋向复杂，景观类型更加丰富，更加多样性；景观均匀度指数由0.764 7变化为0.774 4，景观分离度指数由0.958 5变化为0.958 8，分离度是指景观类型空间分布的集散程度，说明掌政镇农业景观分布趋于分散，向均匀化方向发展。破碎度指数由517.449变化为520.693，破碎度指数是直接反映景观破碎化程度的指数，直接说明滨河新区规划建设进程的推进使得掌政镇的农业景观格局破碎化程度加深。

4 小结

掌政镇地处银川市郊区，作为银川市最主要的农业设施基地之一，受银川市城市化和滨河新区建设的影响。从农业景观格局角度出发分析，选择了景观破碎度等相应指标，切合城市郊区发展的具体情况，得到了位于城市郊区过渡地带掌政镇农业景观的分布特点和农业景观格局变化基本情况，结论如下：

1）掌政镇作为城市边缘区，是城乡过渡性地带和农业用地与非农用地的复合区，其土地利用类型多样，结构复杂，以耕地、园地设施农用地等为主农业景观，具备典型的城市边缘区土地利用特点，体现了该区域作为银川市最主要的农业设施基地的基本情况。此外，其草地面积较大，可为未来同城化和滨河新区建设提供可用土地。

2）2008-2012年数据显示大量的农田被开发利用，居民建设的景观面积迅速增加，农业景观各类型的面积中园地、草地由于村庄的迁移，园地草地被整体规划为建筑用地，水体减少，横城村草地景观类型变化大，滨河大道附近居民地增加显著。滨河新区基础设施建设，道路景观面积增加。土地开发利用程度逐年提高，农业景观面积大幅度减小，而其余的景观面积迅速增加，这是城市化驱动下景观变化的典型特征。

3）2008-2012年，农业景观的丰富度指数、多样性指数、均匀度指数、分离度指数、破碎度指数等从斑块水平和景观水平上相应农业景观指数均有所升高，这表明当异质性的城市景观进入以农业景观为基质的掌政镇时，景观的多样性和均匀度逐渐增加，景观被分割导致区域破碎度增加，斑块数量多而面积较小，农业景观斑块空间分布不断分散和破碎化，分离度和均匀度指标增加，农业景观向着多样化和均匀化方向发展。

4）驱动力分析方面，2008-2012年，掌政镇土地利用景观格局变化的原因主要是由于地处城市边缘区和规划在滨河新区建设的核心区，其农业景观格局变化同时受到银川市城市发展， 人口不断积聚， 城市用地面积迅速扩大以及滨河新区建设对土地需求的影响。一方面，在银川市中心城的强辐射下，地处银川中心城区实施一体化战略的先行试验区的掌政镇，以局部同城化推动区域一体化。在银川市中心城的强辐射下在小城镇和中心村建设方面，掌政小城镇安置区三期、河滩中心村二期、强家庙中心村二期等建设工程的实施，土地开发利用程度逐年提高，城镇化水平提高。另一方面，2012年滨河新区规划建设启动，地处滨河新区建设核心区域的掌政镇土地利用变化需求更为迅速，横城村规划为滨河新区的国际现代商贸区，建设面积达10 km2的横城小镇的规划建设、横城古渡旅游开发，沿滨河大道乡镇的发展，作为滨河新区的国际现代商贸区规划的横城国际小镇的建设及周边道路规划建设，掌政镇建设用地区位意义越来越明显，对研究区农业景观格局变化强烈，滨河新区建设更为掌政镇发展提供新的契机。

随着银川市城市规模的不断扩大和滨河新区建设的需要，更多的目光将聚集到掌政镇。各种相关的政策及招商引資的有利条件，土地利用成本的增加，掌政镇成为未来银川市发展的重点区域之一，分析其农业景观格局，为了解城乡过渡性地带和农业用地与非农用地的复合区域的农业景观格局现状和发展趋势提供了有力的依据。随着滨河新区发展的要求，地区经济发展迅速，人口增多，掌政镇的农业景观格局将继续发生巨大的改变。如何结合新区发展规划，继续发挥本区域农业的优势，特别是发展生态农业的优势将是掌政镇经济建设发展的重点，发展生态农业，使经济效益、社会效益和生态效益达到最大是必然的选择。

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（责任编辑 韩 雪）