印江县村域“三生用地”的利用结构与空间格局

2019-04-09李阳兵

西南农业学报 2019年2期

黄娟，李阳兵，徐倩

(1.贵州师范大学地理与环境科学学院，贵州贵阳 550001；2.黔南民族师范学院旅游与资源环境学院，贵州都匀 558000)

【研究意义】村域国土的利用结构与空间格局是系统了解县域及其以上尺度土地利用及其功能优化的基础，合理的区域土地利用结构与空间格局是建设美丽乡村、生态文明社会的必然要求。当前，中国新一轮的土地利用规划正由强调生产用地为导向转变为生产-生活-生态用地协调并行[1]，十八大报告中也指出“促进生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀”。三生空间的优化开发迫切需要掌握不同功能用地的结构和空间分布规律，为新一轮土地利用规划提供科学基础。国家重点生态功能区是我国优化国土空间、推进主体功能区制度、推进生态文明建设划定的重点区域，厘清区域的土地利用，尤其是“三生用地”(生产用地、生活用地、生态用地)的结构与空间格局，直接关系到主体功能区制度推进实施的成效及新一轮土地利用规划的实施。【前人研究进展】“三生用地”的研究成果较多，主要集中在“三生用地”的内涵与识别[2-3]、分类体系与格局[4-7]和功能演变与优化[8-12]等方面。分类体系方案主要集中于全国尺度的研究，与现行“土地利用现状分类”难以衔接，此外对于功能演变与优化的研究主要集中于县域及以上尺度的研究范围。对于国家重点生态功能区“三生用地”的研究，主要对秦巴山区“三生用地”承载力评价，重点讨论了该区域国家重点生态功能区与非国家重点生态功能区县域尺度“三生用地”状况的差别[13]。【本研究切入点】“三生用地”呈现的是多尺度镶嵌格局，小尺度(乡镇或村域)“三生用地”利用格局能完整反映县域的用地结构与功能格局，但目前对村域尺度“三生用地”格局与功能的研究十分鲜见[14-15]。【拟解决的关键问题】以国家划定的重点生态功能区——贵州省印江县为例，运用计量地理学和GIS空间格局分析方法对村域“三生用地”的结构和空间格局进行研究，以期为该区域的国土空间规划和合理开发利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

研究区的行政区划基础数据来源于印江县第二次全国土地调查数据，共351个村级研究单元；土地数据来源于印江县国土资源局2016年土地利用现状数据。

1.2 研究区域概况

贵州省印江土家族苗族自治县位于贵州省东北部，地处贵州高原向四川盆地过渡的黔东北凹陷地带，位于东经108°17′52″～108°48′18″，北纬27°35′19″～28°20′32″，总面积1968.06 km2，2016年被列为国家重点生态功能区。印江县地处武陵山区，武陵山脉的主峰梵净山位于县境东部。属亚热带温暖湿润季风气候，年平均气温16.8 ℃，年降雨量1100 mm左右，生物资源丰富，雨热同期。现辖14个乡镇和3个街道，2016年末户籍人口45.22万人，人口密度229人/km2。

1.3 研究方法

1.3.1 “三生用地”分类《全国土地利用总体规划纲要(2006-2020年)》提出“生态用地与生活用地、生产用地并行”，因此，有必要在现行土地利用分类的基础上将土地按照生态、生产、生活功能重新进行分类。“三生用地”是综合考虑土地的主体功能和次要功能的土地利用分类体系[2]。参考已有的分类系统[4,7,16]，结合研究区用地功能调查，根据土地利用主导功能对GB/T21010-2007土地利用现状分类基础数据进行归并，建立“三生用地”分类体系(表1)。

表1 印江县“三生用地”的分类体系

注：Ⅰ级和Ⅱ级是土地功能分类，Ⅲ级是现行土地利用二级分类指标。

Note: Class Ⅰ and Class Ⅱ are the land function classification, Class Ⅲ is the current secondary classification index of land utilization.

1.3.2 “三生用地”利用结构的多样性和优势度选用景观生态学中对景观多样性指数(H)和优势度(Do)计算方法[17-18]，分析土地利用结构的多样性和优势度。计算公式如下。

(1)

(2)

式中，H为多样性指数，Hmax表示多样性指数最大值，Hmax=ln(m)。Pi是“三生用地”类型的i类所占面积的比例，m为“三生用地”类型的数目，Do为优势度指数。H值越大，表示该区域“三生用地”的多样性越大，用地类型越齐全、类型间的面积差异较小；H越小，表示该区域“三生用地”类型越单一或类型间面积差异大。Do值大时，表示“三生用地”的集中化程度和专门化程度越高；Do值小时，表示“三生用地”的集中化程度越低，即越均衡。

1.3.3 “三生用地”地类的组合类型 “三生用地”地类的组合类型用于反映区域整体功能的强弱。村域“三生用地”利用组合类型的划分，是将“三生用地”利用现状的相关统计数据进行分析，经计算建立以村为单元的各种“三生用地”利用类型之间的比例关系，并以相关假设“三生用地”利用结构百分比矩阵来判定其类型的归属。研究采用最小方差法进行分类，按“三生用地”利用结构的实际分布(实际相对面积百分比)与假设分布(假设相对面积百分比)相比较，逐步逼近实际分布，得到一个最接近实际分布的近似分布，运用该方法计算出印江县各村“三生用地”组合系数，并由此确定其地类组合类型，该分布的组合即为所求村域的“三生用地”组合类型。具体计算步骤参照文献[19]的方法进行。

1.3.4 “三生用地”的利用程度用于揭示“三生用地”利用的广度和深度，既可反映土地的自然属性，也反映了环境和人文因素产生的综合效应。借鉴土地利用程度综合分析法[20]，研究采用“三生用地”Ⅲ级分类与现行土地利用二级分类指标一致，因此将“三生用地”Ⅲ级分类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四级并赋分级指数值(表2)[21]，计算公式如下。

(3)

式中，Lj为研究区域“三生用地”利用程度综合指数，Bi为研究区域第i级“三生用地”利用程度分级指数，Ci为第i级“三生用地”利用程度分级百分比，n为“三生用地”利用程度分级数。

1.3.5 “三生用地”利用的区位指数反映某一区域各类“三生用地”相对于高一级层次区域空间相对集聚程度，以测量各地类的区位优势和专业化程度[22]。计算公式如下。

Qi=(fi/∑fi)/(Fi/∑Fi)

(4)

式中，Qi是区位指数，fi是区域内第i种“三生用地”的面积；Fi是高一级层次区域(研究选取印江县为高一级层次区域)第i种“三生用地”的面积；∑fi是区域内各种“三生用地”类型的面积之和；∑Fi是高一级层次区域内各种“三生用地”类型的面积之和。若Qi>1，则说明该种用地具有区位优势，区位意义显著，较高一级层次的区域空间集聚；若Qi<1，则说明该用地类型不具有区位优势，区位意义不显著。

表2 印江县“三生用地”的利用程度分级指数

1.4 数据处理

采用Excel 2010对数据进行统计分析,运用ArcGIS10.2对数据进行统计和成图。

2 结果与分析

2.1 印江县“三生用地”的基本特征

印江县生态用地、生态生产用地、生产生态和生活生产用地等面积分别119 450.98、2424.99、67 328.63和7602.30 hm2，分别占国土面积的60.70 %、1.23 %、34.21 %和3.86 %。各类功能用地面积差异明显，承担生态调节功能的用地比重最大，而人类活动的主要区域城镇和农村用地比重最小。从二级分类看，重点调节生态用地比重最高，占国土面积的49.15 %，耕地和一般调节生态用地比重位居第二和第三，分别占国土面积的26.01 %和11.11 %，而工业及其他生产用地、牧草地和生态容纳用地最小，分别占国土面积的0.39 %、0.43 %和0.51 %。在351个村级单元中，生态用地比重大于全县平均水平的行政村有119个，生态生产用地比重大于全县平均水平的行政村有111个，生产生态用地比重大于全县平均水平的行政村有227个，生活生产用地比重大于全县平均水平的行政村有164个。

2.2 印江县“三生用地”利用的多样化和优势度

印江县“三生用地”多样化指数平均为 0.81，全县所辖各行政村的多样化指数差异较大，变幅为0～1.24，其中，多样化指数高于全县平均水平的行政村有207个。运用 ArcInfo 自然间断点分级法对“三生用地”多样化指数进行分级归类共分为4个等级：H>0.91为高多样化区，H∈(0.74，0.91]为中高多样化区，H∈(0.47，0.74]为中低多样化区，H≤0.47为低多样化区。按此分区，高多样化区共有行政村69个，占研究区域行政村总数的19.66 %，主要横贯中部的中兴街道、龙津街道、峨岭街道、新寨镇、朗溪镇、合水镇和木黄镇的部分行政村；中高多样化区共有行政村206个，占58.69 %，主要分布于北部、西部和中部的广大区域；中低多样化区共有行政村61个，占17.38 %，主要分布于东北部和中南部区域；低多样化区有行政村15个，占4.27 %，主要分布于东部的紫薇镇、罗场乡、新业镇和木黄镇的部分行政村(图1A)。说明，区域内各行政村多样化指数间具有较大的差异性，总体处于中等偏上水平。

印江县“三生用地”优势度指数平均为0.58，全县所辖各行政村的优势度指数差异也较大，变幅为0.14～1.39。其中，优势度指数高于全县平均水平的行政村有141个。运用 ArcInfo 的自然间断点分级法，对优势度进行分级归类共分为4个等级：Do>0.88为高优势度区，Do∈(0.63，0.88]为中高优势度区，Do∈(0.47，0.63]为中低优势度区，Do≤0.47为低优势度区。按此分区，高优势度区共有行政村17个，占研究区行政村总数的4.84 %；中高优势度区共有行政村65个，占18.52 %；中低多样化区共有行政村203个，占57.83 %；低多样化区共有行政村66个，占18.81 %(图1B)。说明，研究区域各村优势度指数间具有较大的差异性，总体处于中等偏下水平。

A多样化指数 B优势度指数A. Diversity index B. Dominance index图1 印江县“三生用地”多样化指数及优势度指数的分布特征Fig.1 Spatial distribution of diversity index (A) and dominance index (B) of ecological-living-productive land in Yinjiang county

2.3 印江县村域“三生用地”的组合类型

印江县“三生用地”的组合类型数为2，包括生态用地和生产生态用地。从村域情况看，“三生用地”组合类型共分为3个大类和12个亚类，亚类分为单一类型、双重组合类型、三重组合类型和复合组合类型(图2、表3)。大类以生态为主型的村域最多，其次是生产生态为主型。按亚类划分，生态-生产生态双重组合类型、生产生态-生态的双重组合类型和生态单一类型，共有行政村336个，国土面积共1918.39 km2，占全县国土面积的97.48 %。生态-生产生态双重组合类型是分布最广占比最大的类型，占全县国土面积的54.62 %，主要集中于东北部、西北部、中部和中南部地区。其次是生态单一类型，占全县国土面积的23.21 %，主要分布于东部和南部地区，涉及新业乡、木黄镇、紫薇镇和洋溪镇的行政村。第三是生产生态-生态的双重组合类型，占全县国土面积的19.65 %，呈两条带状分布，第一条主要集中在北部到西北部地区，涉及刀坝镇、沙子坡镇、天堂镇、板溪镇和龙津街道的行政村；第二条主要集中在合水镇、朗溪镇和罗场乡的行政村。此外，龙津街道红光村是生活生产单一类型结构，该村属县城所在地。

图2 印江县村域“三生用地”的组合类型分布特征Fig.2 Spatial distribution of combination types of ecological-living-productive land in Yinjiang county

表3 印江县村域“三生用地”的组合类型

图3 印江县“三生用地”利用程度的综合指数分布特征Fig.3 Spatial distribution of utilization degree comprehensive index of ecological-living-productive land in Yinjiang county

2.4 印江县“三生用地”利用程度综合分析

印江县“三生用地”利用程度综合指数平均为231，全县所辖各行政村利用程度综合指数为199.9～365，其中，高于全县平均水平的行政村有171个，利用程度最高的是龙津街道红光村，综合指数为365，用地类型主要为城镇建设用地。运用ArcInfo的自然间断点分级法对“三生用地”利用程度综合指数进行分级归类共分为4个等级：L>268为高利用程度区，L∈(238，268]为中高利用程度区，L∈(223，238]为中低利用程度区，L≤223为低利用程度(图3)。按此分区，高利用程度区共有行政村8个，占研究区村总数的2.28 %，主要分布于龙津街道和峨岭街道，为城镇集中区域；中高多样化区共有行政村71个，占20.23 %，主要分布在北部到西北部的沙坡子镇、板溪镇、杉树镇龙津街道和峨岭街道；中低多样化区共有行政村186个，占52.99 %，主要集中在北部、西部、中南部区域；低多样化区共有行政村86个，占24.50 %，集中分布在东部、南部地区。说明，研究区域各行政村“三生用地”利用程度差异大，总体处于中等偏下水平。

2.5 印江县“三生用地”区位指数及典型二类用地区位指数的分布特征

从图4A看出，印江县“三生用地”在各行政村的区位意义不尽相同。生态用地区位意义显著的行政村共有118个，区位意义不显著的行政村共有233个。在生态用地区位意义显著的各行政村中，29个行政村区位意义最显著，区位指数≥1.3，生态用地占比大于79 %，主要呈面状分布于东部的紫薇镇、新业乡、木黄镇和洋溪镇等乡镇。生态生产用地区位意义显著的行政村共有110个，区位意义不显著的行政村共有241个。在生态生产用地区位意义显著的各行政村中，有81个行政村的区位意义最显著，区位指数≥1.3，主要呈2个条带状分布，1个条带是北部的沙坡镇-天堂镇-板溪镇，1个条带横贯于中部的中兴街道到木黄镇一线。生产生态用地区位意义显著的行政村共有226个，区位意义不显著的行政村共有125个。在生产生态用地区位意义显著的各行政村中，有127个行政村的区位意义最显著，区位指数≥1.3，生产生态用地占比为44 %～81 %，主要呈纵向2个条带状分布，1个条带是北部到西部的刀坝镇-板溪镇-龙溪镇，1个条带是中部的天堂镇-合水镇-朗溪镇-罗场乡一线。生活生产用地区位意义显著的行政村共有160个，区位意义不显著的行政村共有191个。在生活生产用地区位意义显著的各行政村中，有81个行政村的区位意义最显著，区位指数≥1.3，主要以面状集中分布在县城所在地的峨岭街道和龙津街道，以及与县城较近的朗溪镇、新寨镇和罗场乡，其余以点状分布于各乡镇镇政府附近。

从二级分类上看(图4B)，重点调节生态用地区位意义显著的行政村共有112个，区位意义不显著的行政村共有239个。在重点调节生态用地区位意义显著的各行政村中，有32个行政村的区位意义最显著，区位指数≥1.5，重点调节生态用地所占比例大于74 %，主要呈面状集中分布于东部的紫薇镇、新业乡、木黄镇和洋溪镇的行政村，此外还有缠溪镇、杨柳镇、罗场乡的个别行政村。耕地区位意义显著的行政村共有222个，区位意义不显著的行政村共有129个。在耕地区位意义显著的各行政村中，有69个行政村的区位意义最显著，区位指数≥1.5，耕地占比为39 %～63 %，主要呈纵向两个条带状分布，1个条带分布于西北部的刀坝镇-板溪镇-龙溪街道，1个条带集中在中部的合水镇-朗溪镇-紫薇镇-罗场乡相邻村域。园地中显著的行政村共有75个，区位意义不显著的行政村共有276个。在园地区位意义显著的各行政村中，有61个行政村的区位意义最显著，区位指数≥1.5，主要呈面状分布于东部的峨岭街道、龙津街道、朗溪镇和板溪镇，此外，还以点状分布于沙坡子镇、木黄镇、紫薇镇、缠溪镇和洋溪镇的个别行政村。城镇建设用地区位意义显著的行政村共有28个，区位意义不显著的行政村共有323个。在城镇建设用地区位意义显著的各行政村中，有27个行政村的区位意义最显著，区位指数≥1.5，主要呈面状分布于中西部的峨岭街道、龙津街道，还点状分布于刀坝镇、沙坡子镇、天堂镇、合水镇、朗溪镇、缠溪镇和洋溪镇镇政府附近的行政村，板溪镇除镇政府附近的行政村外，位于该镇北部的岩底村城镇建设用地区位意义也很显著。

A，“三生用地”区位指数 B，典型二类用地区位指数A. Location index of ecological-living-productive land B. Location index of typical secondary land图4 印江县村域“三生用地”区位指数及其典型二类用地区位指数的分布特征Fig.4 Spatial distribution of location index of ecological-living-productive land and location index of typical secondary land at village level in Yinjiang county

3 讨论

研究选取 “三生用地”的多样性、优势度、组合数与组合类型、利用程度和区位度5种土地利用结构量化指标，能从不同方面完整地反映出印江县村域“三生用地”的利用结构特征和空间分布格局。印江县村域“三生用地”类型多样化指数总体处于中等偏上水平，优势度总体处于中等偏下水平。印江县村域“三生用地”利用结构组合类型可分为12个亚类，其中生态-生产生态双重结构类型、生产生态-生态的双重结构类型和生态单一结构类型3种类型占其国土面积比重高达97.48 %。从空间分布看，由西部县城所在地附近村域向北、东、南方向延伸，“三生用地”逐渐由以生活生产功能类型转变为生产生态-生态功能、生态-生态生产功能和生态功能组合类型的县域空间分布的扇形结构。“三生用地”利用程度与利用结构组合类型空间分布具有相关性，以生活生产结构为主的村域是“三生土地”利用程度较高的区域，以生态结构类型为主的区域是利用程度较低的区域，反之亦然。全县各种类型“三生用地”的区位优势在空间分布上差异明显。东部、南部地区生态用地区位优势明显且以面状分布为主；西北部和中部地区生产生态用地区位优势明显，且以纵向的2个条带状分布，1条从北部延伸至西部村域，1条纵贯中部村域；生活生产用地区位优势明显区域以西部县城附近为核心向周边村域扩展。此外，在北部、东南部有点状分布。研究结果表明，“三生用地”利用结构分析的这些定量化指标不仅在宏观、中观尺度上能较好反映土地利用的实际情况[23]，也能体现在以村域为单元的微观尺度结构特征研究中，这些定量指标相互之间也具有较好的相关性，起到相互补充验证的作用，使得研究结果更具有科学性，能够准确反映“三生用地”利用的实际情况。

印江县村域“三生用地”利用结构揭示了该区域生态用地功能，是典型的国家级重点生态功能区。印江县承担生态调节功能的用地比重最大(60.70 %)，其中重点调节生态用地(49.15 %)是生态功能良好的土地利用类型。生态用地比重大、功能良好的原因：在生态文明建设战略的指导下，印江县的退耕还林还草、石漠化治理、城周森林屏障建设等工程，实现了区域土地利用方式的改变，增加了地表绿地的覆盖度。据1998年印江县国土资源局数据，开始实施退耕还林还草工程时，重点调节生态用地为81118.7 hm2，经过18年的恢复，达96729.15 hm2，共计增长19.24 %，尤其是林地增加显著，共计增长37.99 %；与此同时，耕地降低了5.11 %。生态用地的分布主要集中在东部的梵净山国家级自然保护区和南部洋溪省级自然保护区；村域“三生用地”的组合类型分布中，有239个行政村(68.10 %)的地类组合是生态为主型，其土地面积占全县的78.45 %。

印江县村域“三生用地”功能分化逐渐形成，为新一轮土地利用规划中强调土地生态功能的理念奠定基础，更有利于科学指导、管理和利用土地，协调各类用地之间的关系。十八大以来，为优化国土空间开发格局，统筹推进经济、社会发展和生态文明建设，学术界一直在积极探索“三生用地”空间的划定方法以指导新一轮土地利用规划。研究在参考已有研究成果的基础上[3-6]，利用现有的《土地利用现状分类》对“三生功能”进行归并，构建了“三生用地”分类体系。一方面，使得现有土地利用分类体系得以延续；另一方面，更好体现其三生功能。新一轮土地利用规划更突出了以分区为载体的土地利用空间管制。村级是落实和实施土地利用、管理诸项措施的最基层区域单元[23]，合理的村级“三生用地”利用分区有助于落实土地用途管制，实现土地利用精细化管理，促进土地资源的可持续利用。在对“三生用地”利用结构指标分析的基础上，从村级单元上看，印江县在新一轮国土规划中应突出以下几个区域的功能定位，东部、南部地区突出生态用地的生态恢复和严格管控；北部、西北部和中部地区要维持耕地、园地等生产生态用地的分布态势，因地制宜发展生态农业；合理布局生活生产用地，特别是以西部县城为中心的城镇建设用地的发展，以及北部、东南部呈点状分布的镇中心区域的发展。

“三生用地”利用结构的形成和变化是受研究区域自然地理条件和社会经济发展等作用共同形成的，此次仅对研究区单一时段的“三生用地”利用特征及其空间分布进行了研究，多时段土地利用特征的连续变化特征、时空分布规律及其发生机制应是今后研究的重点，以期更能全面的揭示“三生用地”利用结构变化的规律和内在机制。