延边朝鲜族自治州耕地破碎度变化研究

梁珍玮，李淑杰，马晓葳，李高行

(吉林大学 地球科学学院，吉林 长春 130061)

延边朝鲜族自治州耕地破碎度变化研究

梁珍玮，李淑杰*，马晓葳，李高行

(吉林大学 地球科学学院，吉林 长春 130061)

以吉林省延边朝鲜族自治州为研究对象，利用2010～2015年土地利用现状数据，对研究区内各评价单元耕地破碎综合指数进行评价与变化分析。结果表明：各评价单元耕地破碎化程度不断严重；2015年年末，延边朝鲜族自治州全域为Ⅱ级区或Ⅲ级区，其中，敦化市耕地破碎化程度增速最快，破碎化程度最为严重。

耕地；破碎度；评价;延边朝鲜族自治州

0 引言

耕地是农业生产最基本的生产资料，是人类赖以生存和发展的物质基础。然而，随着社会经济的发展、科学技术的进步以及产业结构由传统的一、二、三产业向以第二、三产业为主演变，城市不断扩张，需要大量建设用地进行城市建设，这就导致大量耕地资源被消耗转化为建设用地。耕地资源的不合理利用与生态保护的不到位导致耕地破碎化程度不断加深，对国家的粮食生产安全战略构成威胁。国内外实践证明，农业规模化经营需要耕地集中连片，破碎的耕地会增加生产资料的使用量，阻碍先进生产技术和设备的推广与使用。因此，对有限的耕地资源进行破碎化程度及变化趋势的评价，有利于促进耕地资源利用集约化、规模化，具有一定的理论与现实意义。

国外耕地经营规模化程度高，耕地破碎化程度低，国外农场式的经营模式使国外学者并未对耕地破碎化的动态演变趋势进行研究。国内学者利用景观生态学的原理和方法选取相关耕地破碎化定量化指标对耕地破碎化程度进行了分析评价，分析区域间耕地破碎化程度的差异。同时，李建林等对耕地破碎化的原因进行了分析，认为家庭联产承包责任制等形式的土地调整是加剧耕地破碎化的原因之一。本文以吉林省延边朝鲜族自治州各县(市)的耕地为研究对象，从耕地的分布、结构、形状3个方面选取6项耕地景观破碎度指标构建了耕地破碎度评价模型，基于ArcGIS技术，定量评价延边朝鲜族自治州的耕地破碎综合指数并分析其变化趋势，以期为延边朝鲜族自治州日后耕地管理政策的制定和完善提供理论参考。

1 研究区概况

延边朝鲜族自治州位于吉林省东部中朝边境，首府为延吉市，辖区面积43474 km2，2015年年末全州户籍总人口为213.6万人。延边州具有比较优越的农业生产条件，2015年末，延边朝鲜族自治州农作物播种面积达到39.2万hm2，粮食产量达到142.7万t，农业机械总动力达到228.2万kW。随着延边朝鲜族自治州社会经济的发展以及城市扩张进程的加快，延边朝鲜族自治州耕地破碎化程度不断严重，严重影响其耕地的集约规模化利用与保护。

2 数据来源与处理方法

本文所有数据包括延边朝鲜族自治州2010～2015年土地利用现状矢量数据及经济、人口统计数据，数据来源主要为2010～2015年延边朝鲜族自治州各县市土地利用变更数据库、2015年《延边年鉴》及地方县市统计年鉴。利用ArcGIS提取延边朝鲜族自治州各县市区的耕地数据，进行破碎指标的计算与分析。

3 耕地破碎度评价模型构建与方法

3.1 耕地破碎度评价指标选取

耕地破碎度评价指标的选取要考虑这些指标能否量化地反映耕地结构构成和空间分布。本文借鉴国内外研究成果和实践，选取平均地块面积(MPS)、地块密度(PD)、边界密度指数(ED)、面积加权形状指数(AWMSI)、地块数量破碎化指数(FN)及破碎化指数(FS)6个能够反映延边朝鲜族自治州耕地景观实际的指标对其耕地破碎化程度及变化趋势进行了评价(表1)。

表1 耕地破碎度评价指标体系

3.2 耕地破碎度评价模型构建

本文基于耕地破碎化程度综合指数的内涵及土地景观学理论，选取耕地破碎的面积、形状、分布3项指标为评价一级指标层，选取能反映这3个方面的6项指标为二级指标层，采用层次分析法赋予指标权重，最终构建延边朝鲜族自治州耕地破碎度评价模型(表2)。

表2 综合评价模型及权重

4 结果与分析

4.1 耕地破碎度总体情况

基于ArcGIS平台，从2010～2015年延边朝鲜族自治州土地利用现状数据库中提取耕地数据，结合耕地破碎度指标内涵及计算公式，计算这6年延边朝鲜族自治州各县市耕地破碎度6项指标值(表3)。延边朝鲜族自治州8个县市的耕地破碎度指标总体呈现破碎化程度加剧的变化趋势，各个指标的平均值变化情况反映出研究区的整体耕地破碎化程度在加剧，耕地保护形势不容乐观。具体来看，2010～2015年，研究区平均MPS指标值降低0.0582，年均降速为0.38%，平均PD指标值提高0.0005，年均增速为0.19%，破碎化程度加剧；平均ED指标值增加2.8054，年均增速为0.15%，平均AWMSI指标值增加0.0020，年均增速0.02%，反映出研究区耕地被分割程度加剧；平均FN指标值增加0.0004，年均增速为0.35%，平均FS指标值增加0.0015，年均增速为0.09%，反映出研究区耕地分布更加零散。总体而言，由于研究区内耕地破碎化程度的加剧，耕地管理工作的开展更加困难，耕地的生态脆弱性加剧。

表3 2010～2015年延边朝鲜族自治州各评价单元破碎指标值计算结果

4.2 延边朝鲜族自治州耕地破碎度时空变化分析

根据延边朝鲜族自治州2010～2015年土地利用现状数据，计算得到6年间各评价单元的耕地破碎度表(表4)，不同年份各地耕地破碎程度各不相同，总体而言，耕地破碎程度2015年最大，2010年最小，延边朝鲜族自治州各县市综合破碎指数均呈现增加趋势，耕地破碎地区分析明显。2010～2012年，敦化市耕地破碎指数最低，和龙市、龙井市耕地破碎指数偏高，2013～2015年，敦化市耕地破碎指数最大，这可能是由于哈大线高铁的修建破坏了敦化市原有的耕地形状，耕地破碎化程度变大。

4.3 延边朝鲜族自治州耕地破碎度空间变化分析

根据延边朝鲜族自治州2010～2015年土地利用现状数据，综合破碎指数最大值为0.1673，最小值为0.1660，将全部耕地综合破碎指数进行排序，利用ArcGIS软件中自然间断点分级法将耕地综合破碎指数划分为3个级区，Ⅰ级区(0.1660～0.1664)、Ⅱ级区(0.1665～0.1668)、Ⅲ级区(0.1669～0.1673)。分级结果如图1所示。

2010～2015年，延边朝鲜族自治州耕地破碎化格局变化的主要特征为：Ⅰ级区由4个减少到0个，Ⅲ级区由0个增加到3个，耕地破碎化程度不断加重。具体而言，2010年延吉市、珲春市、安图县及敦化市为Ⅰ级区，但随着社会经济的快速发展，延吉市、敦化市及珲春市由Ⅰ级区恶化至Ⅲ级区，敦化市破碎化情况最严重，安图县破碎化情况较轻微，由Ⅰ级区演变为Ⅱ级区，敦化市、珲春市、延吉市及安图县的耕地破碎度年平均增速分别为0.13%、0.07%、0.06%及0.04%。图们市、汪清县、和龙市及龙井市虽然始终为Ⅱ级区，但耕地破碎化指数呈现增长趋势，年平均增速分别为0.02%、0.03%、0.02%、0.01%，形式也不容乐观。

表4 2010～2015年延边朝鲜族自治州各评价单元破碎度

图1 延边朝鲜族自治州耕地综合破碎度分级图

2010～2015年，延边州朝鲜族自治州经济的迅速发展，2015年全州地区生产总值实现887亿元，与2010年全州地区生产总值相比，增加了342亿元，同时，延边朝鲜族自治州经济结构发生变化，由2010年的9.7∶47.9∶42.4变化为2015年的8.5∶49.9∶41.6，以农业生产为主的第一产业收入在经济结构中所占比例下降。虽然耕地保护政策对耕地利用起到一定的保护作用，但经济发展与城镇化进程中建设对耕地的占用仍不断加剧耕地破碎化程度，人地矛盾加剧，耕地保护形势严峻。

5 结论

本文以ArcGIS为研究平台，基于土地景观学理论，以2010～2015年延边朝鲜族自治州土地利用现状数据为数据源，以延边朝鲜族自治州耕地为研究对象，评价分析其耕地破碎化程度及变化趋势，结果显示：(1)2010～2015年，延边州朝鲜族自治州耕地破碎度总体不断增加，全市耕地破碎度指数评价增加0.0005。(2)市域耕地破碎度增速最大的城市为敦化市，延吉市、珲春市及敦化市耕地破碎化程度变化最显著，图们市、汪清县、和龙市及龙井市耕地破碎化程度变化速度缓慢，但发展趋势仍呈现为耕地破碎化程度加剧的状态。

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(责任编辑：管珊红)

Research on Change in Fragmentation Degree of Cultivated Land in Yanbian Korean Autonomous Prefecture

LIANG Zhen-wei, LI Shu-jie*, MA Xiao-wei, LI Gao-hang

(School of Earth Science, Jilin University, Changchun 130061, China)

In this paper, all cultivated lands in Yanbian Korean Autonomous Prefecture were taken as the research objects. By using the data of land use from 2010 to 2015, we evaluated and analyzed the fragmentation comprehensive index of cultivated land in all evaluation units in the researched area. The results showed that the degree of cultivated land fragmentation in all evaluation units became more and more serious. The fragmentation degree of all cultivated land in Yanbian Korean Autonomous Prefecture reached grade Ⅱ or grade Ⅲ at the end of 2015. In the researched area, the fragmentation degree of cultivated land in Dunhua city was the most serious, and its growth rate was the fastest. Therefore, the cultivated land protection at present is necessary in Yanbian Korean Autonomous Prefecture.

Cultivated land; Fragmentation degree; Yanbian Korean Autonomous Prefecture

2017-03-25

国家自然科学基金项目(71303006)。

梁珍玮(1993—)，女，山东威海人，硕士研究生，研究方向：土地利用。*通讯作者：李淑杰。

F301.21

A

1001-8581(2017)07-0126-05