南充市高坪区土地利用结构及其空间分异静态特征

李金桓 胡翠华 刘守江 刘佳欣

DOI：10.16246/j.issn.1673-5072.2024.04.007

收稿日期：2023-06-14  基金项目：国家自然科学基金项目（41901224）；西华师范大学博士科研启动项目（19E066）；西华师范大学科研创新团队项目（CXTD2018-10）

作者简介：李金桓（1999—），男，硕士研究生，主要从事自然地理学研究。

通信作者：胡翠华（1976—），女，讲师，主要从事环境地理学研究。E-mail：77196714@qq.com

引文格式：李金桓，胡翠华，刘守江，等.南充市高坪区土地利用结构及其空间分异静态特征［J］.西华师范大学学报（自然科学版），2024，45（4）：388-393.［LI J H，HU C H，LIU S J，et al.Land use structure and static characteristics of spatial differentiation in Gaoping district of Nanchong［J］.Journal of China West Normal University （Natural Sciences），2024，45（4）：388-393.］

摘  要：在2019年第三次全国土地调查数据基础上，从高坪区土地利用现状入手，运用计量地理方法和信息熵对高坪区各乡镇（街道）土地利用结构特征进行分析。结果表明：（1）面积从大到小依次为耕地、林地、城乡居民用地、园地、水域、交通运输用地、公共管理及服务用地、草地；（2）土地利用多样化程度总体较高，均值为0.69，高值区集中在嘉陵江沿岸，自西向东降低；（3）土地利用程度南北高中间低，最高的是白塔街道；（4）城乡居民用地、交通运输用地、水域、公共管理及服务用地在具有区位优势的乡镇上较为重合，而林地和园地在具有区位优势的镇不重叠；（5）土地利用信息熵与均衡度高值区域在西部沿江地区呈带状分布，其他零散的高值区主要分布在螺溪河附近，且信息熵高值区域与多样化指数具有正相关性。结合研究结果，将高坪区划分为东部农业耕种优势区、南北林园生态优势区和沿江经济建设优势区三大发展区域。

关键词：土地利用结构；多样性；利用程度；优势区；信息熵

中图分类号：K903    文献标志码：A    文章编号：1673-5072（2024）04-0388-06

在全球变化的大背景下，人类活动已经成为环境变化的重要驱动力，而土地利用变化则是人类活动的重要表现形式。对土地资源的不合理利用会导致自然资源浪费、水土流失、土壤碳排放增加等一系列问题。目前对土地利用的相关研究主要集中在土地利用结构变化对水资源和环境的影响［1-5］，土地利用结构的动态演化［6-8］，信息熵与经济之间的关系［9-10］，土地利用结构变化的驱动因素［11-12］，及土地利用效率［14-15］等方面；开展研究的尺度主要集中在市域及以上尺度，而在小尺度区域上研究较少，尤其是对于小尺度土地利用结构影响因素方面的研究较少。小尺度的环境变化累计效应可以影响到全球尺度的环境变化，因此对局部尺度的土地利用研究非常重要。而且，小尺度区域的土地利用研究对土地可持续利用、实际管理、具体发展方案的制定更有实践指导和参考意义［16］。研究城市土地利用结构的空间分布有利于合理规划城市发展，从政府管理角度看，对土地利用开展相关研究，有利于土地资源的监管、优化资源配置和高效利用，合理进行社会生产活动。南充市是促进川东北经济区振兴的重要节点城市，本研究选择南充市高坪区作为研究区开展土地利用结构研究，以期探明小尺度下土地利用结构空间分异，为高坪区土地利用结构调整和集约高效管理提供依据。

1  研究区概况

高坪区位于四川省南充市东南部，户籍总人口59.42万人，城镇化率52.4%。该区属于亚热带湿润气候，年平均气温17.6 ℃，多年平均降水量1 002.6 mm，降雨集中在夏秋两季，雨热同期。地势南北高、中间低，属于典型的丘陵地貌区，常见丘间平坝、浅丘、中丘，土壤主要为遂宁组紫色砂岩发育而成。高坪是全国蔬菜产业重点县，全国产粮大县，全省现代农业建设重点县。近年来城市化加速，经济增长较快，人口流动等导致土地利用变化迅速。

2  数据来源及研究方法

2.1  数据来源

土地利用现状数据来源于南充市高坪区2019年第三次全国土地调查。根据《土地利用现状分类》（GB/T 21010—2017）将土地利用按照Ⅰ级地类分为耕地、园地、林地、草地、城乡居民用地、水域、交通运输用地、公共管理及服务用地、其他用地。

2.2  土地利用多样化指数

土地利用结构的多样性反映区域内各用地类型的齐全程度或多样化状态，能代表人类对区域内土地的利用和干扰程度。本研究采用吉布斯-马丁多样化指数［17］对区域内土地利用多样化进行定量研究。采用自然间断法将结果分为低、中、高3级，（0.51，0.63］为低多样化区；（0.63，0.69］为中多样化区，大于0.69为高多样化区。

2.3  土地利用程度指数

一个地区土地利用程度的高低和区域自然条件、开发历史以及目前社会经济状况有关。本研究采用土地利用程度综合指数［18］衡量区域土地利用深度与广度，林地、草地、水域分级数为2，耕地、园地、草地为3，城镇聚落用地为4［19］。采用自然间断法将结果分为低、中、高3级。

2.4  地类区位指数

区位指数（Q）表示一个地区各种土地利用类型相较于更高尺度区域的集中程度，反映某种地类的区位优势和相对重要性，可为某一区域土地利用结构调整及管理指明方向。若Q＞１，表明该土地利用类型在该地具有区位意义；如果Q＜１，说明不具有区位意义［20］。

2.5  土地利用结构信息熵、均衡度

土地利用结构信息熵反映土地利用类型的多少和均匀程度，熵值越大表明土地利用类型越多，各地类面积相差越小，土地利用的职能越丰富［21］。为增加土地利用信息熵的可比性和直观性引入均衡度，值越大表示土地利用均质性越强。

3  结果与分析

3.1  土地利用结构特征

调查显示：高坪区总面积80 671.31 hm2，其中耕地面积35 773.04 hm2，占44.34%，园地8 047.19 hm2，占9.98%，林地18 840.32 hm2，占23.35%，草地301.84 hm2，占0.37%，城乡居民用地8703.56 hm2，占10.79%，水域及水利设施用地4 844.44 hm2，占6.01%，交通运输用地3 249.04 hm2，占4.03%，公共管理及服务用地722.48 hm2，占0.90%，其他用地189.40 hm2，占0.23%。如图1所示：高坪区城区主要分布在嘉陵江沿岸，全区耕地占比较高，林地在东南侧，中部有螺溪河流经。

3.2  土地利用多样化空间分异

如图 2所示，高坪区整体的土地利用多样化指数在0.50～0.80，平均为0.69，土地利用类型丰富多样。从空间分布上来看，高多样化区分布于高坪区的西侧靠嘉陵江地区，为高坪区的城区，是人类活动最密集的区域，对土地的改造利用程度最为强烈。高值区域由低到高排序为：江陵镇、阙家镇、青居镇、龙门街道、青莲街道、清溪街道、白塔街道、都京街道、小龙街道。中多样化区为擦耳镇、走马镇、老君街道、石圭镇，高、中值区有沿嘉陵江和螺溪河分布的特征。中及低值区域的耕地、林地分别占辖区总面积的32.53%和16.74%，占耕地总面积的73.36%，林地总面积的71.69%，这样的分布与自然环境紧密相关。西部靠嘉陵江有供城市发展的水源和便利的水上运输，有悠久的人类开发历史自然条件；中部地区有嘉陵江支流螺溪河，耕地多分布于支流附近，人类活动较嘉陵江沿岸低，而东部地区林地面积占比高，多样性进一步降低，随着地势增高，中多样化镇、街道有沿嘉陵江支流螺溪河分布的特点，表现出中部地区适宜耕种，耕地面积大。

3.3  土地利用程度空间分异

高坪区平均土地利用程度指数为289.94，土地利用程度指数最高的是白塔街道333.1，最低为胜观镇259.34。中利用程度的乡镇/街道由低到高依次为：江陵镇、龙门街道、擦耳镇、阙家镇、小龙街道、青莲街道、会龙镇、清溪街道、石圭镇、走马镇、螺溪街道。低利用程度由低到高为：胜观镇、佛门乡、老君街道、长乐镇、都京街道、东观镇、青居镇。由图3可知，高、中利用程度的区域主要位于高坪区城区及以北地区，占高坪区面积的50.92%，该区域内城乡居民用地、交通运输用地、公共管理及服务用地分别占各自总面积的60.11%、62.86%及74.82%，该区域地势较平坦，人类开发利用开展经济活动的地形阻力较小，以城市建设用地为主。而低利用地区分布于都京街道以东地区，占高坪区面积的49.08%，耕地和林地分别占耕地、林地总面积的51.20%和66.84%；低利用地区西部分布有元宝山、姚家沟、瓦窟沟生态区及凌云山景区，东部丘陵地势更加崎岖，土地开发困难，以耕地和林地为主。

3.4  土地利用区位指数空间分异

区位指数表明（表 1），耕地主要分布在高坪区东部，有6个镇的区位指数大于1，这些地区地势较为平坦，有螺溪河流经，人口聚集，有充足的劳动力，适宜发展耕作。园地主要分布在高坪区的南北两端，有7个乡镇/街道区位指数大于1，这些乡镇/街道园地的面积占高坪区园地总面积的74.26%，为5 976.42 hm2。林地分布在高坪区的中间，有8个乡镇/街道的区位指数大于1，这些乡镇/街道的林地面积占总林地面积的73.92%为13 927.21 hm2。没有一个乡镇/街道林地和园地区位同时大于1，表明林地和园地具有优势区位的乡镇/街道并不重叠；林地和园地多分布在地势起伏较大的地区，这与丘陵地区发展林果业有关，说明园地林地在高坪区具有明显的区位意义。城乡居民用地、交通运输用地、公共管理及服务用地、水域具有区位优势的乡镇/街道均布在西侧靠河地区。城乡居民用地和交通运输用地在白塔街道、清溪街道、小龙街道、青莲街道、龙门街道、都京街道、螺溪街道相重合，分别占各自总面积的41.64%和43.82%，这些地区位于城区及附近，基础设施及用地方向相似，都是城市化或将要城市化的区域。公共管理及服务用地在白塔镇区位指数达到了18.57，面积为266.72 hm2，占该类地总面积的36.91%，这与白塔街道地形平坦靠近嘉陵江主河道相关。草地和公共管理及服务用地具有区位优势的乡镇/街道分布一致，原因是城市规划在一定程度上会考虑草地和公共管理服务用地的布局，以提供更好的生活环境和公共服务。水域具有区位优势的乡镇/街道主要在嘉陵江沿岸呈带状分布。其他用地中设施农用地为186.19 hm2，占比最高，占其他用地总面积的98.31%，区位指数大于1的乡镇/街道与耕地具有区位优势的乡镇/街道重叠度低。

3.5  土地利用信息熵、均衡度空间分异

由矩形像元所组成网络被称为渔网，计算渔网中每个像元的土地利用信息熵和均衡度的值，利用自然间断法将计算结果分为5类。城市扩张导致土地利用类型变多样，各类用地变均匀，土地利用信息熵增大。如图4可知，信息熵的高值区主要位于高坪区西侧靠近嘉陵江的主城区，呈现东北—西南向的高值带状区域，与土地利用多样化分布相重叠，这与谭术魁等［23］研究结果相符。而其他零散高值区多沿螺溪河分布，表现出丘陵地区小尺度上居民聚集点与地形、河流等自然环境相关的特点。均衡度如图5所示，表现出与信息熵相似的分布，在城区及北部地区分布较为均匀。信息熵的中、高值区涉及江陵镇、龙门街道、小龙街道、青莲街道、白塔街道、清溪街道、都京街道、阙家镇。在南部地区的老君街道、东观镇附近中低值区所占比例较高，这是由于老君街道和东观镇的土地利用多样性低及各土地利用类型之间占比差距较大造成的。

4  讨  论

高坪区西侧为嘉陵江，中部为地势较低的丘陵且螺溪河流经，东侧和南边为海拔较高的丘陵。多样性高值区域均位于嘉陵江沿岸，加之地形较为平坦，人类活动的历史悠久，城市化水平较其他区域高，对土地的干

扰程度高。土地利用中、高程度值分别分布在主城区及北部地区和南部的阙家镇、石圭镇，这些地区地形平坦，经济发展的地形阻力小。耕地在高坪区东部较为平坦区域具有优势，而园林地互不重叠，园地在南北分布，林地在南部海拔较高区域分布，城乡居民用地、交通运输用地、水域、公共管理及服务用地、草地分布于城区具有区位优势，其中水域分布为城区建成的自然条件。据此可将高坪区分为3个区域发展：东部农业耕种优势区、南北林园生态优势区和沿江经济建设优势区，以上三区划分可为区域发展提供依据。

信息熵与土地利用多样化分布较为重合，中、高值区域主要分布于嘉陵江沿江带状区域，零散分布于中东部的低山丘陵之间。通过与遥感影像对比，这些区域多位于建成区的连接地带或是周围，这是由于城市不断向郊区发展，建成区外围较多的土地转换为建设用地［24］。而土地利用程度最高的白塔街道附近信息熵及多样化反而以中、高值为主，该区域建成时间早，各种土地利用类型面积趋于均衡稳定，建筑面积比重高，这符合土地利用程度和建设用地比重与信息熵呈倒“U”关系［25］。小龙、螺溪、龙门、擦耳、江陵这些区域的高熵值正是由于城市往这些区域发展，促使土地利用更加均衡，可见高坪区的城市化是向北部及中部平坦地区发展。本文仅探究了2019年的土地利用结构，未能从时间上展现土地结构的变化方向和变化强度，未来可从时间上探究土地利用结构变化的驱动力，土地结构变化对生态系统服务价值以及生态风险的影响。

参考文献：

［1］  李好好，黄懿梅，郭威，等.河湟谷地不同时空尺度下土地利用及空间格局对水质的影响［J］.环境科学，2022，43（8）：4042-4053.

［2］  马良，黄志霖，华琳.三峡库区小流域土地利用结构对土壤养分流失及水质影响［J］.水生态学杂志，2022，43（1）：1-7.

［3］  刘然，徐国策，李占斌，等.陕西大理河流域枯水期土地利用结构对河流水质的影响［J］.地球科学与环境学报，2022，44（2）：327-337.

［4］  徐启渝，王鹏，王涛，等.土地利用结构与景观格局对鄱阳湖流域赣江水质的影响［J］.湖泊科学，2020，32（4）：1008-1019.

［5］  胡琳，李思悦.不同空间尺度土地利用结构与景观格局对龙川江流域水质的影响［J］.生态环境学报，2021，30（7）：1470-1481.

［6］  崔秀萍，郭永新.近40a西部城市群土地利用结构时空动态演化分析［J］.干旱区资源与环境，2022，36（2）：16-24.

［7］  杨超，张少伟，陈万旭，等.广东省土地利用结构信息熵时空演变特征分析［J］.水土保持研究，2021，28（6）：251-259.

［8］  李珊珊，李阳兵，王萌萌，等.基于微空间单元的岩溶峡谷区土地利用结构演变［J］.自然资源学报，2020，35（4）：908-924.

［9］  徐馨裔，刘志有，董露，等.国土空间规划视角下产业结构与土地利用结构相互关系研究：以新疆乌鲁木齐市为例［J］.生态经济，2020，36（4）：69-74.

［10］杨超，张少伟，陈万旭，等.广东省土地利用结构信息熵时空演变特征分析［J］.水土保持研究，2021，28（6）：251-259.

［11］陈磊，孙佳新，姜海，等.南京市土地利用结构时空格局及驱动因素［J］.水土保持研究，2020，27（1）：197-206.

［12］董海平，牛俊杰，林菲，等.汾河流域土地利用变化特征及驱动力分析［J］.西华师范大学学报（自然科学版），2022，43（1）：78-84.

［13］曾鹏，邢梦昆，秦慧玲.中国城市群土地利用结构与效率研究［J］.统计与决策，2020，36（21）：67-72.

［14］付永虎，姚莹莹，刘俊青，等.江苏城市土地利用结构及其效率与城市化耦合协调性测度与评估［J］.中国农业大学学报，2020，25（9）：187-199.

［15］聂雷，郭忠兴，刘秀丽.土地利用结构和价格对城市土地利用效率的影响［J］.城市问题，2019（7）：30-36.

［16］刘冰晶，杨艳昭，李依.北方农牧交错带土地利用结构特征定量研究：以西辽河流域为例［J］.干旱区资源与环境，2018，32（6）：64-71.

［17］贺晓晖.陕西省“三生空间”土地利用结构分析［J］.遥感信息，2021，36（6）：120-124.

［18］陈国平，赵俊三，李红波，等.滇中城市群土地利用空间结构差异性分析［J］.河南理工大学学报（自然科学版），2017，36（2）：68-74.

［19］李雨彤，陈荣蓉，杨朝现，等.基于土地利用结构分析的川中传统农区功能分区研究［J］.中国农业资源与区划，2020，41（7）：143-152.

［20］刘志川，王建国，梁书维，等.吉林省1990—2018年土地利用空间分布及其变化［J］.水土保持通报，2020，40（6）：288-296.

［21］周霞，曹逢羽.长三角城市群土地利用结构信息熵时空测度与演变特征分析［J］.自然资源信息化，2022（1）：44-51.

［22］王爱，张强，储金龙，等.轨道交通沿线不同区段土地利用的差异性测度［J］.沿绘科学，2021，46（9）：190-198.

［23］谭术魁，朱祥波，张路.基于计量地理模型和信息熵的湖北省土地利用结构地域差异研究［J］.地域研究与开发，2014，33（1）：88-92.

［24］王玉明，王瑞康.城市化时期郊区土地利用结构信息熵上升的原因［J］.地理学报，2018，73（9）：1647-1657.

［25］杨超，张少伟，陈万旭，等.广东省土地利用结构信息熵时空演变特征分析［J］.水土保持研究，2021，28（6）：251-259.

Land Use Structure and Static Characteristics of Spatial Differentiationin Gaoping District of Nanchong

LI Jin-huanab，HU Cui-huaabc，LIU Shou-jiangabc，LIU Jia-xinab

（a. School of Geographical Science，b. Sichuan Provincial Engineering Laboratory of Monitoring and Control for Soil Erosion

on Dry Valleys，c. Research Institute of Jialing River Basin，China West Normal University，Nanchong Sichuan 637009，China）

Abstract：Based on the third national land survey in 2019，the characteristics of land use structure in each town（street） of Gaoping District are analyzed from its current situation of land use by employing quantitative geographic methods and information entropy.The results are as follows：（1） The areas in descending order are cultivated land，forest land，urban and rural residential land，garden land，water area，transportation land，public management and service land，and grassland.（2）The degree of land use diversification in Gaoping District is generally high，with an average value of 0.69，and the high-value area is concentrated along the Jialing River，with a decreasing trend from west to east.（3） The degree of land use is high in the north and south but low in the middle，with the highest value in Baita street.（4） In towns with location advantages，urban and rural residential land，transportation land，water area，and public management and service land are relatively overlapping but forest land and garden land do not overlap.（5） The areas of land use with high information entropy and equilibrium are zonally distributed in the western riverside areas，and other scattered hight-value areas are mainly distributed near Luoxi River；the areas with high information entropy are positively correlated with the diversification index.Based on the results，Gaoing District can be divided into three development areas including the eastern superior area of agricultural cultivation，the north-south superior area of forest and garden ecology，and the river-side superior area of economic construcrion.

Keywords：land use structure；diversity；degree of utilization；superior area；information entropy