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乡镇耕地整理对耕地景观破碎度的影响研究

2020-02-16

  耕地整理是指按照土地利用总体规划的要求,运用工程建设措施,通过对田、水、路、等实行综合整治开发,对配置不当、利用不合理以及分散、闲置的耕地实施结构调整、深度开发利用的行为。根据国内外耕地整理经验,对耕地整理后,由于耕地基础设施的改善,耕地质量得到提高。有效面积可增加5%~10%,产量可提高10%~20%,工时费可下降20%,用机械化作业可降低生产成本15%左右。耕地整理的出现是社会经济发展到一定阶段,对耕地利用由粗放型向集约型转变的客观要求,是促进耕平衡的重要手段,是当前和今后相当长时期我国土地整理的主要内容。全国各地尤其是经济发达地区耕地整理工作开展迅速,并取得了一些成效。但目前我国耕地整理尚处于初级阶段,大多数地区耕地整理的主要目标和基本动力仍是增加耕地数量,补偿因非农建设占用的耕地,尚未进入以提高生产能力、改善生态环境为主要目标的阶段l10,18,19.造成各地片面追求耕地数量和产出,实践中往往偏重耕地整理的经济效益,耕地景观的保护问题还未引起足够*国家自然科学基金项目(40201021)和浙江省科技厅资助项目(2004c33089)。

  *通讯联系人。E-mail:潜力系数=子tS本研究就耕地的土地生产惠、土地利!用率I投1资能(力等Publishing重视。如不合理的道路、沟渠和河道的规划设计及建设,大型交通运输线路、灌溉工程及其辅助工程的修建,大面积的耕地整理和开发,不适当的洼塘填埋等。这些都会破坏原有的自然景观格局,导致景观破碎度过高,分割了许多连续的动植物生境,导致自然植被斑块间的连通性降低,甚至将影响农田生态系统的稳定性。

  景观格局动态变化及与过程的关系已成为国内夕卜景观生态学研究的重点之」6‘9’12,14‘2'目前,一些学者从宏观角度分析了土地整理和农地整理对生态环境的影响11017~19,但多数集中于土地整理对项目区及其背景环境会造成哪些正面或负面的影响。而有关耕地整理过程中项目区内耕地景观格局动态变化的尚不多见。本研究以遥感和GIS为手段,运用景观生态学原理和分析方法,研究耕地整理对景观破碎度的影响,探讨不同整理强度和破碎化程度的相互关系,旨在为区域的土地利用规划和今后的耕地整理、开发提供。

  2研究地区与研究方法2.1自然概况研究区所在的3个乡镇崇福镇、河山镇、龙翔街道位于浙江省桐乡市(12tnY4‘~ 3CP28fl8〃~30M748"N),属浙北杭嘉湖平原’为长江下游冲积平原的一部分‘区位条件优越’境内地势平坦开阔‘无一山一丘’河道密布‘地势低洼’东南高西北低‘略向太湖方向倾斜。属东南沿海北亚热带’为典型的季风气候‘冬夏季风交替显著’四季分明。境内多年平均气温15. 8°C‘年降水量1193.8mm’全年无霜期平均为238 6d‘年平均日照时数为1983.4h日照率45%’气候温和‘土壤肥沃’水源充沛‘植物种类较多。土地开发历史悠久’土壤熟化程度较高‘土地利用类型以耕地(灌溉水田和旱地)、园地、水体及居民点为主。由于土地开发利用整体水平不断提高’桐乡市国民经济和各项事业迅速发展‘耕地后备资源已相当贫乏。

  2.2研究方法2.2.1数据来源及处理收集的数据包括整理前的1:50000土地利用现状图和土地变更资料;土地整理后获得的1:50000正射航空像片‘以及《桐乡市土地志》和《桐乡市统计年鉴》等辅助资料。在ArcGIS 86软件的支持下’对土地利用现状图和正射航空像片进行屏幕数字矢量化‘统一到相同的坐标系中’完成空间匹配后生成不同时期的耕地景观图层。

  2.2.2耕地整理强度的评定提高土地生产率和利用率‘是耕地整理的根本目的和内容;非有效耕地面积是耕地整理潜力最直接的来源;社会经济状况也是影响耕地整理的重要因个要素进行分析’采用综合评分法‘根据各要素的等级和权重’测算出各乡镇整理潜力分值‘确定整理强度等级。具体计算方法如下:1)土地生产率。以耕地平均粮食单产来代表土地生产率。土地生产率低者’其整理潜力大‘整理强度相对高;土地生产率高者’其开发整理潜力小‘整理强度相对低。

  2)土地利用率。土地利用率指标是耕地整理规划方案的核心‘也是整理强度评定最重要的因素。耕地中闲散土地规模越大’耕地整理的潜力越大‘其整理的强度就越大;反之’强度就越小。本研究以潜力系数作为低利用率耕地的定量评价指标。

  闲散土地面积耕地总面积3)投资能力。投资能力是土地整理得以进行的保障‘与投资能力最直接相关的因子主要是地方国内生产总值’也与当地农民人均纯收入和历史上对农业的平均投资水平有关。本次评价主要以国内生产总值来确定耕地整理投资能力的等级‘投资能力越大’整理潜力就越大‘其整理强度也越大。4)耕地整理强度综合评分法。首先将每个要素按各乡镇计算数值的大小分成I、、1113个等级’并赋相应的分数:I级的基数为1分‘级为018分’I级为0.5分;依据各要素对耕地整理的影响程度分别赋予一定的权重:土地生产率为Q25‘土地利用率为0. 40’投资能力为0.35;然后‘将各要素的权重值乘以等级基数值得各要素的潜力分;最后根据3个要素潜力分数之和来确定整理强度的等级’并分为I强度区、强度区和I强度区。

  23破碎度指数针对不同空间特征和研究区景观特点可以设计不同量度指标来表征景观破碎程度‘且同一指标也常常有着不同的具体计算方法。本研究根据景观破碎度指数、斑块密度、斑块数量和平均分维数等指数来分析耕地整理及其干扰强度对耕地景观破碎度的影响。其中’景观破碎度指数(FN)的计算公式为:积。

  3结果与分析由表1和表2的计算结果可知,崇福镇因为整理潜力系数大,投资能力强,其综合潜力得分最高,表明耕地整理强度最大。其次是河山镇和龙翔街道。

  表1耕地整理强度的评价因子乡镇粮食播粮食生产率闲社耕地面积潜力系数投资能力种面积Areaof崇福镇河山镇龙翔街道环境品质和耕地狱量为主要目标的阶段:1而耕地汕―押碟如嘴揠料段表2耕地整理强度的综合评价乡镇生产率潜力分利用率潜力分投资能力潜力分综合潜力分综合等级等级崇福镇河山镇Hcshan龙翔街道表3为研究区耕地景观破碎度指数的动态变化。耕地整理后,崇福镇、河山镇的耕地景观破碎度指数都比整理前有所升高,龙翔街道基本保持不变。

  其中,崇福镇的景观破碎度指数在整理前为最小,而整理后其数值明显大于其他两个乡镇,升高至0.00387,几乎是整理前的9倍。不同强度区增幅的大小顺序依次为I强度区(崇福镇)>强度区(河山镇)>!强度区(龙翔街道)。

  其次,整理后3个乡镇的斑块密度和斑块数量均有所增加。其中,斑块密度的增幅以崇福镇最大,由整理前的0.0150增加到整理后的0.0409,而龙翔街道的变化不大。斑块新增数量最多的也是崇福镇,虽然整理前它的斑块数量也最多,但耕地整理使得新增数量成倍增加,远超过其他乡镇。斑块密度和斑块数量增幅的排序也为I强度区>强度区>I强度区。

  表3耕地景观破碎度分析乡镇破碎度指数斑块密度斑块数量整理前整理后整理前整理后整理前整理后龙翔街道河山镇Hcshan崇福镇研究表明,随着耕地整理的开展和人类干扰活动的增加,景观破碎度指数升高,斑块数量增多、斑块密度增大,耕地景观破碎化程度加剧。原因在于,耕地整理是运用工程建设措施,对耕地实施结构调整、深度开发利用的行为。一方面这种对农田生态系统产生强烈干扰的人为定向活动必然导致地表景观结构的大规模改变;另一方面,由于目前我国的耕地整理尚处于初级阶段,大多数地区耕地整理目标仍主要是扩大耕地数量,补偿因非农建设占用的耕地,以达到耕地总量的动态平衡,尚未进入以提高生活景观的保护也未引起普遍关注,实践中往往会出现一些不合理、不科学的行为。如不合理的道路、沟渠和河道的规划设计及建设;整理工程中大量使用水泥修筑路、沟、渠;不适当的洼塘填埋等。这些都会破坏原有的自然景观格局,导致景观破碎度增加,自然植被斑块间的连通性降低,甚至影响农田生态系统的稳定性。

  从耕地整理强度和破碎程度的关系可知,耕地整理强度与破碎度的变化方向一致,即强度越大,破碎程度越高。这是因为,整理强度越大,需要整理的地块越多,地域范围越广,其工程数量也越多,对耕地景观的干扰强度也就越大,使得破碎化程度增强。

  其中,I强度区(崇福镇)受到的干扰最大,耕地景观破碎化程度也最为严重。

  4结语此次研究以效率指标为基础,将土地生产率、土地利用率和投资能力作为评价因素,采用综合评分法对耕地整理强度进行分级,并分析了不同强度与破碎度之间的关系,取得了较好的效果。

  耕地整理后景观破碎度指数升高、斑块数量增多、斑块密度增大,造成耕地景观破碎度过高。自然条件下,景观破碎化的存在是客观的也是必要的,有利于生态系统的稳定,中等程度的干扰水平则能维持较高的生物多样性。但不科学的耕地整理规划、不适当的整理方式、方法和技术措施会使耕地景观发生显著变化,景观破碎化程度过高,导致农田生态系统稳定性下降,对耕地生产力构成潜在的不良影响甚至使土地退化。因此,耕地整理必须遵循可持续发展的基本原理,在摸清现有耕地的数量、规模、生态环境和物理特性等情况的基础上,制定科学的、适宜的规划,在实践活动中必须注重耕地景观的保护,保证耕地整理在生态环境容许限度之内进行,使耕地整理朝着生态环境保育型方向发展。