镇域尺度土地景观格局变化及影响因素分析 以南京市东坝镇为例

李小迎（南京市土地整理和集体土地征收管理中心，江苏∙南京 210005）



镇域尺度土地景观格局变化及影响因素分析
以南京市东坝镇为例

李小迎
（南京市土地整理和集体土地征收管理中心，江苏∙南京 210005）

摘 要：以2000、2005和2010年三期土地利用现状图为基础，分析了南京市东坝镇土地景观和斑块类型两个水平的景观指数时空变化特征。结果表明，耕地景观为优势景观，大量城镇斑块以干扰斑块散布于耕地中；耕地减少与城镇用地增加是东坝镇景观格局变化最显著、最主要的特征；城镇化快速发展与扩张占用了大量耕地，原有城镇的延伸扩张和新建城镇破坏了耕地的连通性与整体性，同时加剧了城镇用地与耕地景观的破碎程度，发生在耕地与城镇用地上的转换给以耕地为基质的生态系统稳定性带来负面影响。因此，经济特别是工业发展是地区景观格局发生变化的重要因素，有必要协调发展与保护的关系，促进新型城镇化和生态文明建设。

关键词：土地利用；景观格局；镇域尺度

城镇扩张与耕地保护间的用地矛盾一直是我国土地利用研究所关注的焦点。近年来，耕地占用和城镇化扩张引起的生态环境问题越来越受到重视[1]。城镇化扩张在不可避免地改变土地景观格局的同时[2]，对一系列的生态过程与功能产生了显著影响[3,4]。另一方面，自20世纪80年代以来，我国实施的土地整治对于补充耕地、改善农业生产条件，发挥了重大作用[5,6]。然而，我国土地整治总体上还处于转型发展期，未能完全进入以提高生活环境品质和土地生产质量为目的的景观生态保护型土地整治阶段[7,8]。因此，在土地整治中出现了追求耕地面积增加而忽视生态环境保护的现象，并产生了一定的负面影响[9]。

景观空间格局变化研究是当前景观生态学的研究热点之一，许多研究利用景观生态学方法对城镇化下的景观格局变化进行了探讨[3]，分析其对生态服务的影响[10]，并建立快速城镇化与农业景观转变之间的定量关系[11]，这些都为区域可持续发展提供了一定的指导意义。南京市东坝镇作为农业大镇和城乡统筹发展试点镇，面临着快速城镇化与农业生产在土地需求上的矛盾与压力[12,13]。因此，对东坝镇不同时期的土地利用特征，运用景观生态学原理深入开展景观格局动态变化研究，对于协调景观类型，加强东坝土地资源与生态环境的保护，实现土地资源可持续利用，指导后续发展都有一定意义。

1　研究方法与数据来源

1.1 研究区概况

东坝镇位于南京市高淳区东部低山丘陵区，为茅山山脉余脉，呈东北—西南走向延伸，山势平缓，是太湖水系与水阳江、青弋江水系的分水岭。土壤主要为青泥土、白泥土、黄泥土、马肝土、泥骨土，旱地土壤为沙土、黄土、夜潮土等。该地区属北亚热带和中亚热带过渡季风气候区，四季分明，光照充足，平均降雨量1157mm，年平均气温15.9℃。东坝是典型的农业大镇，农业人口约占全镇总人口87.6%，主要种植有优质油菜、早园竹、蘑菇、经济林果、茶叶等，是江苏省无公害粮油和蔬菜基地。

1.2 研究方法与数据来源

研究采用景观格局指数来表征南京市东坝镇土地利用景观格局特征，通过分析2000、2005及2010年景观格局的空间特征，量化反映出土地利用景观结构及其演变过程。本研究所采用的三期数据均来源于南京市高淳区土地利用调查数据。研究区土地利用类型分为耕地、林地、草地、水体、城镇及居民点、园地六类，其中耕地包括水田和旱地，林地包括落叶林、阔叶林等，城镇及居民点包括城镇、居民点、交通用地等（以下简称城镇），水体包括河渠、湖泊、坑塘和水库等。

1.3 景观格局指数选择及其生态意义

景观格局指数能够高度概括景观格局信息，反映景观结构组成和空间配置特征[14]。结合区域特征及实际需要，研究从景观面积—边缘度量、景观形状度量、景观聚集度、景观多样性等方面选取了11个景观格局指数，在景观类型和景观格局两个水平上对东坝镇整体景观格局特征进行分析。选取的景观格局指数及其生态意义如下：

（1）景观面积—边缘度量。其主要用来描述斑块大小与边缘长短情况，选取的指标包括斑块数量（NP）、景观面积（CA）、景观斑块类型比（PLAND）、最大斑块类型指数（LPI）和边缘密度（ED）等。

（2）景观形状度量。其是研究景观生态功能与过程的重要参数，对保持区域景观的功能具有十分重要的作用，主要指标是景观形状指数（LSI）。

（3）景观聚集度。其表示区域相同景观类型在景观格局中的分布状况以及景观整体之间的聚集和分散程度，主要指标包括蔓延度（CONTAG）、斑块平均最邻近距离（MNN）和散布与并列指数（IJI）。

（4）景观多样性。多样性指标选择反映景观异质性的香农多样性指数（SHDI）和可以间接度量景观优势度的香农均匀度指数（SHEI）。

2　结果与讨论

2.1 景观格局变化分析

（1）景观类型水平分析

景观类型级别分析能反映各类景观的空间分布和空间组合特征，不同时期的景观类型分析可揭示研究区景观格局变化的趋势。从图1及图2可以看出：耕地占东坝镇景观总面积77.5%以上，是东坝镇最为重要的景观类型和土地利用类型；其次为城镇用地，占10%以上；其余景观类型所占比例皆较小。2000～2010年中，耕地减少与城镇用地增加是东坝镇景观格局变化最显著的特征，期间快速城镇化使得东坝各景观类型指数均发生了不同程度的变化。其中，城镇斑块数量增加以及无序分布，分割了区域景观类型，降低了景观的连通性，对区域生态环境造成一定损害。

图1　2000～2010年东坝镇景观组分变化特征Fig.1 Dynamic characteristics of landscape composition in Dongba Town during 2000～2010

2000年以来，东坝镇耕地面积呈下降趋势。耕地斑块数量增多，最大斑块类型指数下降，说明耕地的斑块密度显著上升，破碎化程度增加，此外，形状指数显著上升，说明耕地景观受其他景观元素切割严重，形状逐渐复杂化，趋于不规则。边缘密度指数的上升也表明耕地景观的破碎化与不规则化。散布与并列指数显著下降，景观类型交错分布的情况变少，其他板块类型（主要如城镇斑块）以破碎的干扰斑块存在于耕地斑块之中。平均斑块最邻近距离则无明显变化。

城镇斑块是东坝镇第二优势斑块，其面积在2000～2010年内增加量占东坝镇总面积的6.3%。城镇斑块数量、斑块面积、边缘密度以及斑块形状指数都急剧上升，说明城镇景观的破碎化与形状的不规则化。然而平均最邻近距离显著下降，以及最大斑块形状指数上升，说明已有城镇附近新形成的斑块，以及原有城镇延伸扩张拉近了城镇斑块间的距离，呈现团聚分布形式。散布与并列指数则经历了2000～2005年的上升和2005～2010年的下降过程，说明2005年城镇景观较2000年而言，主要变化是将散乱分布的斑块链接起来，形成连片分布的格局，增加了景观间比邻几率；而2005～2010年间，城镇景观格局的变化以出现新的散乱分布的独立城镇斑块为主。

水体景观格局变化也比较显著，且2000～2005年与2005～2010年两期的景观格局变化存在一定差异。斑块数量、边缘密度、景观形状指数都先增加后减小，同时结合斑块面积的定量分析可知，斑块密度也是先增大后减小，说明水体景观经历了破碎化、无规则化与连片整合的过程。而斑块平均最邻近距离指数则是先大幅度下降，再略微上升，说明2000～2005年间，在少部分原有景观斑块延伸拓展的同时，出现大量新的独立水体斑块，加剧了水体景观的破碎度与无规则化，然而大量新的水体斑块的出现，减小了同类型斑块间的间隔，使得斑块平均最邻近距离降低。2005～2010年水体景观的变化主要在于2005年景观斑块延伸拓展，呈现出成片的连续分布，使得破碎度与不规则性降低。

其余景观类型变化不大，如林地主要分布在东坝镇的北部以及南部等镇域边缘地带（见图2）。草地景观面积最小，分布于东坝镇南边。园地则主要分布在东坝镇东北部。三种景观类型在2000～2010年间皆比较稳定（图1）。

图2　2000～2010年东坝镇土地利用图Fig.2 Land use maps of Dongba Town during 2000～2010

（2）景观格局水平分析

景观格局水平分析能反映景观总体时空分布特征。基于Fragstats 3.3计算了东坝镇的斑块数量、形状指数、集聚度指数，以及多样性指数等，结果见表1。由表1可见，东坝镇2000～2010年的景观格局变化相对平稳，但就景观多样性以及斑块平均最邻近距离而言，2000～2005的变化幅度要比2005～2010稍大。两个阶段内景观斑块数量显著增加，与此相伴生的是景观斑块平均面积大幅下降，斑块密度上升，说明整体上景观破碎化程度加大。景观形状指数在两个阶段都有上升，说明整体景观斑块呈现不规则化。散步与并列指数显著降低，说明景观斑块间的比邻概率趋于不均等，景观交错分布的情况有减少趋势。

表1　2000～2010年东坝镇景观格局指数特征Table 1 Landscape index characteristics in Dongba Town during 2000～2010

东坝镇景观蔓延指数在两个阶段内分别下降3.32和2.12，尽管由于耕地处于优势景观类型，占东坝面积73%以上，然而由于城镇化扩张，对原本该优势景观斑块的良好连通性产生了显著影响，整体连通性降低，景观趋于破碎化。斑块平均最邻近距离的减小说明增加的景观斑块拉近了同类型斑块间的距离，呈现出一定的团聚分布形式。

景观多样性方面，香农多样性指数上升，一定程度上印证了破碎化程度加剧，结合香农均匀度增加以及最大斑块类型指数的降低可知，各斑块类型在景观中的分布趋于均衡化，景观异质性程度加强，景观类型有单一化向多样化发展的趋势，主要由于耕地面积减少与城镇面积增加，而林地、园地、草地并未有显著的变化。

2.2 驱动力分析

土地利用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[15]。土地利用/覆被变化与景观格局的转变紧密相关[16～20]，东坝镇土地利用变化决定了该地区景观格局变化的特征。从2000～2005和2005～2010年两期土地利用转移矩阵分析（表2、表3），东坝镇土地利用变化比较平稳。其中，耕地持续流失并转化为城镇用地，两个阶段中，由耕地转向城镇用地的面积分别为281.11 hm2、287.78 hm2，分别占耕地转出总面积的75.3%、86.7%。而同时期转入耕地的面积分别仅占转出面积的3.0%、13.1%，说明东坝城镇扩张过程中，占用了大量耕地。

表2　2000～2005年东坝镇土地利用转移矩阵 (hm2)Table 2 Land use transfer matrix in Dongba Town during 2000～2005

表3　2005～2010年东坝镇土地利用转移矩阵 (hm2)Table 3 Land use transfer matrix in Dongba Town during 2005～2010

东坝城镇用地扩张与耕地减少有以下几个方面的原因：一是近年来东坝经济的快速发展。地区生产总值从2004年的6.49亿元增加到2010年的18.39亿元，其中，第二产业的增长最为显著，产值从3.64亿元增加到12.55亿元。工业的快速发展，必然要求厂房建设，周边配套基础设施完善，从而占用耕地。二是政府政策驱动，东坝镇政府以建设“工业强镇、经济重镇、历史名镇”为目标，突出工业主体地位，全力推进园区和集镇建设来推动全镇发展。如2002年启动的东坝工业园区建设，至2009年已初步形成机械制造、服装加工、橡塑制造等三大产业类型。此外，政府不断加大基础设施建设，都成为东坝镇土地利用转变，继而影响景观格局的重要因素。

从图2可以看出，东坝中部与西北部的城镇面积扩张明显，并且2010年出现了许多散布的城镇用地斑块。此外，中部与南部的交通用地增加，切割了耕地景观，加剧了其破碎化程度。为进一步分析城镇用地扩张给耕地带来的影响，利用ArcGIS 9.3中的Raster To Point模块，分别提取2000、2005、2010年耕地斑块中心点，采用kernel方法生成东坝镇耕地空间分布密度图（图3）。从图3可以看出，2010年耕地整体密度显著下降，中部、西北部城镇化扩张十分明显，中部、南部交通用地发展，以及城镇化后的连片分布对于耕地景观的切割越来越彻底。同时，受水体的侵占，东坝西侧耕地分布也逐渐东退。

图3　2000～2010年东坝镇耕地空间密度比较Fig.3 Spatial density comparison of cultivated land in Dongba Town during 2000～2010

3　结论

景观格局变化研究不仅可以揭示生态环境存在的问题，促进景观结构优化，指明产业结构调整方向，而且为创立和推行区域可持续利用模式提供了可能。本文以2000、2005和2010年三期土地利用现状图为基础，利用一系列景观指数分析了南京市东坝镇土地景观格局的时空变化特征。结果表明：（1）东坝镇2000～2005年与2005～2010年景观格局变化较为相似，变化幅度比较平稳，耕地减少与城镇用地增加是景观格局变化最显著、最主要的特征。（2）耕地是东坝镇最大优势景观类型，许多城镇斑块以干扰斑块散布于耕地景观基质中，但城镇化的快速发展与扩张占用了大量耕地，导致耕地面积呈下降趋势。（3）城镇景观变化以原有城镇延伸扩张以及新建城镇用地的散落分布为主，破坏了耕地连通性与整体性，同时加剧了城镇用地与耕地景观破碎程度，给以耕地为基质的生态系统稳定性带来负面影响。（4）地区经济特别是工业的发展，以及政府政策是东坝景观格局发生变化的重要因素，需结合城乡一体发展，加大土地综合整治力度，挖掘存量用地潜力，转变土地利用方式，以协调城镇化与传统农耕、生态建设的用地矛盾。

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Analysis of the change of landscape pattern and the factors influencing it at the township scale:A case study of Dongba Town,Nanjing City

LI Xiao-Ying
(Nanjing Center of Land Consolidation and Collectiνe Land Expropriation Management,Jiangsu Nanjing 210005,China)

Abstract:Based on land use maps from 2000,2005,and 2010,the spatio-temporal dynamic patterns of landscape and the type of patches have been analyzed for Dongba Town,Nanjing City.Results show that cultivated land was the dominant type of landscape,with a large number of urban patches embedded in it.In addition,the decrease of cultivated land and the increase of urban land were the most significant and primary characteristics of the change in landscape pattern in Dongba Town.With rapid urbanization,much of the cultivated land has been occupied.Meanwhile,the urban establishment in the past,and the expansion at present,have not only destroyed the connectivity and the integrity of the cultivated landscape,but have also intensified the disconnect between the urban land and the cultivated landscape.As a result,the conversion from cultivated land to urban land has triggered a negative impact on the stability of the ecosystem that was primarily dependent on cultivated land.As urban development is an important factor in the change of regional landscape patterns,it is necessary to harmonize the relationship between urban development and environmental protection,by promoting the new concept of urbanization based on ecological civilization construction.

Key words:land use;landscape pattern;township scale

基金项目:江苏省国土资源厅科研项目

作者简介:李小迎(1969-),女,经济师,主要从事土地综合整治及征地管理.

修订日期:2015-11-30

收稿日期:2015-11-05

doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2016.01.006

中图分类号：F301.24

文献标志码：A

文章编号：2095-1329(2016)01-0024-05

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