基于GIS的亚热带丘陵区果园景观分布格局及影响因素分析——以韶关市始兴县为例

陈秀玲,江海斌, 陈世发

(1.韶关市国土资源技术中心，广东 韶关 512026；2.韶关学院旅游与地理学院,广东 韶关 512005)

果园是种植果树的园地，属于土地利用-土地覆被的主要类型之一。果园种植具有投资小，产值大的特征，特别是针对广大农村地区的丘陵地带的未利用地、荒草地的果园种植，既充分对土地进行了利用，又可以提供农户收益，是农户最受欢迎的土地利用类型之一。

果园的分布格局受诸多因素影响，水源、光热、土壤、地形、交通、劳动力等均是影响果园分布格局的重要因素。张起明[1]等学者利用遥感和GIS技术，分析赣南地区柑橘果园分布与地形因子及交通的关系；李函洋[2]等采用景观格局指数，分析汉源县观光果园景观格局及变化特征；陈雅琳[3]等选取果园总面积、斑块数、形状指数和斑块凝聚度等景观指标, 对烟台市典型流域的果园分布格局进行了分析, 揭示了各流域的果园景观的总体特征。胡锦景[4]以赣州市信丰县作为研究对象，运用 GIS 空间分析技术及多元回归分析模型分析2009-2016 年柑橘果园面积动态变化情况。戴文远[5]等研究坡地果园景观类型及景观空间分布特征，并针对景观格局不合理的，提出对策与建议。陈稚琳[6]等利用主要景观格局指数分析烟台市果园景观结构特征，果园所占面积比重小，但果园斑块数量最多，分布破碎。胡佩敏等[7]采用遥感反演确定果园(柑橘园)面积及空间分布。也有学者从果园的产业格局视角分析果园布局及演化特征[8]。目前相关研究主要集中于某类果园景观的格局特征，而对果园景观格局演变及影响因素的研究相对较少。

本文在ArcGIS和Fragstats4.2软件的支持下，以亚热带丘陵区的韶关市始兴县为例，通过人工交互式目视解译以及四喜验证提取韶关市始兴县果园的空间分布信息，并结合始兴县地形、道路网分布特征，研究始兴县2006-2016年果园景观格局及演变特征，并分析影响果园景观格局及演变的因素。研究通过亚热带丘陵区果园的景观格局及影响因素，以期为亚热带丘陵区果园的规模种植、果园的产业化发展等提供参考。

图1研究区地理位置图

1 研究区概况

始兴县位于广东省北部，韶关市东部，西与仁化县、曲江区相邻；北挨南雄市；南靠翁源县，东邻江西省全南县(图1)。始兴地处南岭山脉南麓，地势四周高中间低，呈盆地状，以丘陵为主。全县总面积2 174 km2，主要河流有浈江、墨江、澄江，地处中亚热带季风气候区，年平均气温20.6 ℃，无霜期约350 d，年降水量1 695 mm。以水稻、黄烟、蚕桑、蔬菜、水果等特色农业产业为主，是全国商品粮生产基地县、国家级蚕桑农业标准化示范区、全国无公害蔬菜生产示范基地县、省级“菜篮子”基地县、中国枇杷之乡和中国杨梅之乡，同时，始兴沙梨也是历史传统特产，曾驰名全省和港澳地区，是岭南佳果之一。有林面积1 693 km2，森林覆盖率达75.6%，2016年，全县年末户籍总人口为25.89万人，农村户籍人口18.32万人，占总人口的70.8%。

本研究使用的数据资料包括韶关市始兴县行政区划矢量数据、遥感影像数据(分辨率2.5 m)和土地利用现状数据库，利用GIS软件追踪等高线进行矢量化形成区域等高线，再将其转化为DEM图，以DEM图为基础，提取出研究区坡度、坡向、高度的数据。始兴县果园土地利用的提取，以2006年和2016年遥感影像图为基础，对遥感影像图进行处理，目视解译始兴县果园的分布，并结合实地野外调查得出始兴县果园分布图。

2 研究方法

2.1 GIS与RS技术方法

利用韶关市始兴县行政区界，果园分布图、水系图、路网分布图、居民点分布图以及研究区DEM图等数据，利用GIS空间分析技术提取研究区的高程等地形因子，综合研究果园分布与高程之间的关系。同时以始兴县遥感影像图为基础，勾绘出果园分布情况，运用空间查询与空间叠置等方法，结合缓冲区分析，分析始兴县果园分布与道路、居民点和水域的关系。

2.2 果园景观格局指数及含义

果园景观格局一般是指果园空间格局，即果园大小、形状各异的景观要素在空间上的排列和组合，包括果园景观组成单元的类型、果园斑块数目及空间分布与配置，比如果园景观的斑块可在空间上呈随机型、均匀型或聚集型分布。

将韶关市始兴县果园作为一种景观，利用景观格局分析的方法分析果园分布格局。韶关市始兴县果园的景观格局指数采用景观格局分析软件Fragstats 4.2进行。斑块数量(NP)反映始兴县果园的斑块总数、斑块总面积(TA)为所有始兴县果园面积之和，而平均斑块密度(MPS)则揭示果园平均斑块面积，这三个指数反映始兴县果园景观格局破碎化程度。最大斑块指数(LPI)为始兴县果园最大斑块面积比例，可以反映始兴县果园景观形态的优势度，一般取值为0～100之间；景观形状指数(LSI)反映始兴县果园景观斑块类型分布的复杂程度(≥1)。

平均斑块粘合度(CONTIG-MN)是反映果园之间的连通性，粘合度越大，连通性越好。蔓延度指数(CONTAG)为景观水平指数，反映果园分散与集中程度，分散度低，则具有较高的蔓延度。散布与并列指数(IJI)表示各果园斑块的邻接程度。聚合度(AI)为斑块类型的聚集程度，取值为0～100之间。分割度(DIVISION)反映果园被分割的破碎程度。分离度(SPLIT)反映始兴县果园的个体分布的分离程度，在普遍运用面积比率的同时还考虑了果园景观斑块数量。香农多样性指数(SHDI)为始兴县果园斑块在大塘镇出现的频率，香农均匀度指数(SHEI)反映始兴县果园分布均匀程度的指标，分布极其均匀时，其指数为1，辛普森多样性指数与均匀度指数也能反映始兴县果园斑块的多样性和均匀性状况。

3 结果与分析

3.1 始兴县果园面积动态变化特征

从时间动态变化来看：2006年始兴县果园面积为37.14 km2，占始兴县土地总面积比重的1.34%，而2016年果园面积略有降低，其总面积为34.54 km2，占始兴县土地总面积比重的1.25%，较2006年降低了2.6 km2，比重降低了0.09%。这与社会经济迅速发展，始兴县外出珠三角务工人员增加，从事果园种植的农户相对降低，使果园的面积降低；同时，农户将果园效益较低的果园改造为林地等其他土地利用类型，这也是造成果园面积略有降低的原因。

从果园分布的空间动态来看：2006年和2016年两期果园主要集中于始兴县中部，而在始兴县北部、南部分布相对较少。同时，对比分析2006年和2016年始兴县果园分布可以看出，始兴县2016年果园分布较2006年更为集中，南部的果园分布面积减少，而中部偏西的果园略有增加。虽然2016年果园面积更集中于中部偏西的区域，但2016年果园斑块总数量略有增加，从2006年的675个增加至2016年681个，最大果园斑块占果园面积比例比重也从2006年的4.82%降低至3.97%，果园的平均斑块面积也从2006年5.50 hm2降低至2016年5.01 hm2。

3.2 始兴县果园景观格局分布特征

利用Fragstats 4.2运行始兴县2006年和2016年果园景观格局，得到相关景观指标运行结果，其结果见表1。

表1 2006年与2016年始兴县果园景观格局指数

从表1可以看出：2016年的景观形状指数/LSI(24.484)略低于2006年(24.711)，表明始兴县果园分布形状更为规则；2016年的周长-面积分维数/PAFRAC(1.424)较2006年(1.398)大，表明2016年景观形状指数相对简单。这两形状指数表明，2016年始兴县果园景观分布形状较2006年简单。

果园景观的平均斑块粘合度与相似邻近百分比均在2006年较高，2016年较低，同时，2006年果园景观的蔓延度指数(72.543)稍高于2016年(72.438)，表明2006年果园的连通度较2016年稍高，破碎化程度略低。2016年果园景观的散布与并列指数高于2006年，果园散布的概率更高。果园景观的整体性指数在2016年(29.017)低于2006年(23.783)，表明2016年果园景观类型的空间连通性较2006高，而果园的分割度与分离度均在2016年较高，2006年较低。2016年果园景观的聚合度(30.866)低于2006年(36.328)，果园分布更为分散，这与2016年果园面积稍有降低相关。

2016年始兴县果园的香农多样性指数与辛普森多样性指数均高于2006年，表示果园景观异质性增强；而2016年果园景观的香农均匀性指数与辛普森均匀性指数也略高于2006年，表示果园景观均较为均匀，且均具有较强的多样性。

3.3 始兴县果园分布的影响因素

果园的生长需要水源，果园的分布往往距离水域的分布较近；果园的生长过程中，需要劳动力进行病虫害防治与防护，需要一定的劳动力才能维持，为了果园管理的需要，果园的分布距离农村居民点较近。且在盛行果园采摘的情况下，果园的分布也需要距离道路较近，海拔不太高的，以方便进行果实的采摘。为此，将韶关市始兴县果园与公路、水域、居民点和高程进行叠置(图2和图3)，以分析影响始兴县果园分布的因素。

图2 始兴县果园与水域、居民点及公路分布

从图2可以看出：始兴县果园的分布均位于水域两侧，主要分布于距离水域2 km缓冲区范围之内，特别是在浈江河两侧，始兴县的果园分布最为集中，而在南部的水域分布较少，果园面积也相对较少。同时，果园的分布与道路的分布也呈现类似的特征，始兴县以丘陵为主的地形，其道路的分布往往沿山谷、沿河流的分布，为满足广大游客对果园的采摘以及果园管理的需要，始兴县果园的分布也主要位于道路两侧，从图2可以看出，基本上大部分的果园均集中分布于道路两侧(2 km缓冲区范围内)。果园的培土、开沟、养护等，均需要农户投入一定的劳动力，为此果园的分布也集中于居民点附近，人口密度大，劳动力充足，消费市场也较广，利于果园的种植与果园的消费。

从图3可以看出，始兴县果园的分布主要集中于海拔550 m以下的区域，特别是在海拔150～450 m的区域，果园分布面积最广，而在海拔550 m以上的区域仅仅有零星的分布，而在海拔150 m以下的区域，果园分布面积也相对较少。这与在150 m以下的区域，是始兴县农业主要集中区域，而此区域，往往以水稻种植为主，且均属于基本农田保护区，严禁进行果园开发，为此，果园在海拔150 m以下的区域分布面积较少。而在海拔550 m以上的区域，由于山高坡陡，水源以天然降雨为主，果园所需的水源得不到保证，同时海拔高，果园采摘与防护的难度大，为此多以林地为主，较少进行果园的开发与利用。为此，始兴县果园主要集中于150～450 m的区域。

图3 始兴县果园与高程分布

4 结论

4.1 始兴县果园面积35 km2左右，2016年较2006年稍有降低；始兴县果园主要集中于始兴县中部，而在南部和北部分布相对较少。

4.2 始兴县果园景观形状指数在2016年较2006年简单，但2016年果园景观破碎化程度略高，连通度略低，景观多样性指数与均匀性指数也均较高。

4.3 道路、居民点与水域是影响果园分布的重要因素，果园大多位于道路、居民点与水域2 km的缓冲区范围内。

4.4 果园的分布与海拔密切相关，始兴县果园分布主要集中于海拔150～450 m海拔范围内，在此海拔范围之外，果园分布面积较小。