分宜县土地细碎化的中观尺度研究

孙 雁，赵小敏

（1.浙江大学城市学院法学院，浙江杭州310015；2.南昌师范高等专科学校，江西南昌330029）

分宜县土地细碎化的中观尺度研究

孙 雁1，赵小敏2

（1.浙江大学城市学院法学院，浙江杭州310015；2.南昌师范高等专科学校，江西南昌330029）

研究目的：借鉴土地格局领域的研究思路，在中观尺度上研究土地细碎化，以期在研究方法、数据获取等方面寻求突破，并利用2004年分宜县遥感影像解译的土地利用矢量对10个乡镇土地利用细碎化进行研究。研究方法：文献资料法，景观格局指数法，聚类分析法。研究结果：在中观尺度上研究土地细碎化问题，得到与微观尺度研究截然不同的结论——低山区土地细碎化程度最低，其次是平原区，而丘陵区的土地破碎化程度最高。研究结论：分宜县各乡镇土地利用细碎度指标的聚类结果空间分布规律特征十分显著。

土地利用；土地细碎化；中观尺度；景观格局指数；聚类分析；分宜县

土地细碎化研究起步较早，但进展缓慢，中国对该领域的研究处于起步阶段。对土地细碎化问题的研究始于对土地细碎化的合理性探讨，但是研究范围难有拓展，究其原因如下：（1）细碎化概念的缺陷。主流学派对土地细碎化内涵界定主要从土地产权的角度来进行，而没有考虑土地利用类型的不同及种植结构的不同导致的细碎化。（2）研究指标的局限。农户拥有地块数量以及平均地块面积大小是最常采用的两个指标，其他指标运用的频次较低。（3）研究的方法与数据来源的局限。目前对土地细碎化的研究大多运用经济计量学的方法进行定量研究，数据主要来自农户调研。研究方法单一，数据获取困难，对其他学科的渗入设置门槛。（4）研究缺乏全面性。国内外对土地细碎化的研究大部分以农用地中旱地、水田为研究对象，鲜见对于林地、建设用地等其他用地类型的研究。

笔者认为，导致上述4方面缺陷出现的最根本原因是：迄今为止土地细碎化研究均是微观尺度下的研究命题，以农户调查为主要的资料和数据获取途径，研究尺度尚未突破。随着遥感与地理信息系统学科的成熟，RS、GIS技术已深入用于土地利用格局的研究领域，进展迅速。笔者尝试突破土地细碎化研究的微观尺度局限，在中观尺度上研究细碎化，以期在研究方法、数据获取等方面寻求突破。

1 土地细碎化研究综述

1.1 土地细碎化的定义

土地细碎化的概念一般被描述为“农户所经营的土地被分割为零碎的、分散的、地块大小不一的若干小块，并且每块的面积比较小”[1]。该定义以土地产权的角度概括细碎化，是微观研究尺度下的产物。根据研究需要，笔者对土地细碎化的定义如下：受人为或自然条件的影响，以及土地利用类型的不同，某一土地利用类型难以成片、集中、规模经营，土地利用呈插花、分散、无序的状态。这一定义反映在空间地理数据库图形上，即为研究区由数量繁多、形状不一、大小不一的图斑镶嵌而成，每个图斑代表不同的土地利用类型。

1.2 土地细碎化的衡量

对于土地细碎化的衡量没有一个权威、标准、统一的指标，根据国内外学者的研究，可以把衡量土地细碎化的方法归为单维指标法与综合指标法两类。用单维指标衡量土地细碎化的研究如Rembold提出三个衡量细碎化的指标：土地所有者数量、土地使用者数量、既是土地所有者又是土地使用者的数量[2]。Dovring利用农户拥有地块数量与面积的比例来衡量“过度”细碎化。他指出，如果一个农民拥有地块的总数大于以公顷计量的面积数，则存在过度细碎化问题[3]。大部分学者使用两个较为简单的指标来衡量土地细碎化程度：每个农场所拥有的地块数量和平均每个农场的面积大小[4]。综合指标法就是把单维指标所反映的信息综合在一起，最常见的三个反映土地细碎化的综合指标是J指数、S指数、I指数[5]。

同样，传统的衡量土地细碎化的指标均以微观尺度为视角，导致数据获取困难、研究进展缓慢。部分学者选取农场规模、地块数量、平均地块规模、地块粒度分布、地块的空间分布以及地块形状特征6个景观格局指标衡量细碎化程度[6-9]，为土地细碎化在中观尺度的研究拓宽了思路。

1.3 土地细碎化与景观生态学研究的关联度

（1）景观生态学理论是土地可持续利用研究领域的重要基础理论。一方面，景观与土地都有“地域综合体”的含义，两者在概念的外延上相近。并且，土地与景观生态学的研究对象在空间实体上具有相似性，土地利用涉及景观生态学的研究内容，景观生态学原理可以应用于土地可持续利用研究。另一方面，从景观生态学的发展更可以看出，景观生态学就是关于土地的研究[10]。在现代地理学与生态学结合下产生的景观生态学，属于宏观尺度研究范畴，既强调空间格局分析，又考虑生态关联，有助于实现区域土地可持续利用时空尺度上的综合分析、评价与管理，为土地可持续利用研究提供了一条新的途径。

（2）相对成熟的景观破碎度研究体系为土地细碎化研究提供了方法论。土地细碎化与景观破碎化虽为两个不同的概念，分属于土地利用变化与景观格局两个研究领域，但是，当把土地利用的地块作为构成景观的基本单元，在研究土地细碎化的问题时，撇开土地产权的考虑，土地细碎化与景观破碎化的研究目标、内容基本一致。

因此，本研究借鉴景观格局的指数来衡量土地细碎化。把土地利用的斑块作为构成景观的基本单元，就可以用景观生态学的综合整体思路和一系列新的研究方法为土地利用的空间分布规律定量分析提供借鉴，同时也为掌握土地资源的特点，分析其形成机制提供新的视点[11]。

2 中观尺度下土地细碎化指标的选取

借鉴景观生态学的研究思路，根据笔者对中观尺度土地细碎化内涵的理解，本研究从地块面积、地块形状、土地利用程度、地块聚集度、地块空间离散度、优势度与均匀度、破碎度7个方面对土地细碎化进行研究，并选取适当指标反映中观尺度下土地细碎化的特征。

2.1 地块面积指标

地块面积是衡量土地细碎化最基本的指标。单幅地块以及同一利用类型平均地块面积缩小，标志着土地细碎化的程度提高，即土地利用地块面积规模与细碎化程度呈反比。研究区地块数量、地块大小与地块密度是描述土地利用细碎度的重要指标，但3个指标之间的关联性较强，本研究选取平均地块大小指标分析土地利用的细碎化程度，其公式为：

式1中，Ai表示用地类型i土地总面积；ni表示用地类型i地块总数量。

2.2 土地利用程度指数

反应土地利用程度的指标较多，如未利用地比例、土地利用率、土地农业利用率、垦殖指数、林地指数、园地指数、城镇化指数等，但它们都间接地从某一个侧面反映土地利用程度，难以综合反映一个区域土地利用的综合特征，而且不同区域之间也无法横向比较，进行其区域差异的分析。在《西藏土地利用》中，刘纪远等提出了一套新的数量化土地利用程度分析方法，即将土地利用程度按照土地自然综合体在社会因素影响下自然平衡保持状态分为4级，并分级赋予指数，从而给出土地利用程度的定量表达[12-13]，公式为：

式2中，La为土地利用程度指数；Ai为第i级的土地利用程度分级赋值；Ci为第i级土地程度分级面积百分比。土地利用程度指数——威弗（Weaver）指数[14]，各类土地利用类型的分级赋值见表1。

表1 土地利用程度分级指数赋值表Tab.1 Valuation for the grading indices of land-use degree

2.3 地块形状分析指标

由于地块形状较为复杂多变，其特征也难定量描述[15]，通常采用各种指标来表征，但目前仍无普遍接受的指标，本研究选取地块形状指数来分析地块形状性质及其特征，公式为：

式3中，LSIi是用地类型i的形状指数，其计算式是以正方形为标准的形状指数；Ei表示用地类型i地块周长；Ai表示用地类型i土地总面积。

2.4 聚集度

表示土地利用格局中不同利用类型的团聚程度。其公式为：

式4中，RC为聚集度（%）；C为复杂性指数；Cmax是C的最大可能值；Pij是景观i与景观类型j的相邻概率；m为研究区土地利用类型总数。RC的值越大，表示土地类型由少数团聚的大地块组成，聚集度较大。

2.5 空间离散性

地块离散度评价指标通常有最小距离指数、地块分离度和类斑散度[16-17]。其中最小距离指数能够较好地分析和说明地块随机分布的程度，但是由于最小距离指数只考虑与最近相邻地块的距离，用来评价一个较大区域内的地块离散程度存在局限性，其评价结果与视觉上的分离程度的判断相差甚远[18]。因此本研究选取分离度作为反映地块空间离散度的指标，其公式为：

式5和式6中，Fi表示土地利用类型i的分离度；Si表示土地利用类型i的面积指数；A为区域的总面积；Ai表示土地利用类型i的总面积；Di是土地利用类型i的距离指数；di表示土地利用类型i的地块密度。分离度考虑了土地利用地块的面积、地块个数来计算各地块在整个区域的分散程度，即在一定的总面积下，地块数量越多，面积越小，则其离散度越大。

2.6 优势度与均匀度

优势度指数Do是用于测度土地利用结构是否受一种或几种类型支配的程度，公式为：

均匀度E与优势度呈负相关，其公式为：

式7和式8中，H表示Shannon多样性指数；Hmax表示最大多样性指数，Hmax=ln（n）；Pi表示土地利用类型i在研究区域出现的概率，通常以该地类在区域中面积比例来估算；当Do值小时，说明土地格局是由多个比例大致相等的类型组成；Do较大，则表示受一个或少数几个类型所支配；在完全同质的土地格局中（即n=1），Do的值为0。

2.7 破碎度

表示区域破碎化程度，其公式为：

式9中，N表示地块数；A表示研究区土地总面积，即单位面积上的地块数。

3 实证研究

3.1 研究区概况

分宜县位于江西省西部袁河中游，罗霄山脉北端边缘，武功山东侧余脉。全县土地面积1388 km2，县域内人口密度220人/km2，距离江西省省会南昌市187 km。2003年行政区调整之后，分宜县共有10个乡镇，其中建制镇5个。分宜县主要由低山和丘陵地貌组成，南北高而中部低，袁河自西向东横穿县境中部，分割形成南北两个部分。南部多崇山峻岭，茂林修竹；北部多低岗丘陵，地势开阔。分宜县经济以农业为主，全县土地面积1388 km2，其中耕地18258 hm2，林地72947 hm2，林地是分宜县最主要土地利用类型。

3.2 数据来源

研究的原始数据来自2004年分宜县1∶10000土地利用现状图，在ArcGIS支持下进行数字化及属性数据的录入，形成1∶10000土地利用标准矢量图。分宜县除下属10个乡镇外，境内分布着8个国营林场、1个畜牧良种场、1个界垦场以及钤阳（钤阳湖区）管理处，这些林场及钤阳湖区由于境内土地利用类型单一、地块规整，未列入本文研究范围。

3.3 结果与分析

在地理信息系统的支持下，利用Fragstat 3.3软件，对分宜县2004年遥感影像解译的土地利用矢量图进行计算。具体的过程是：首先遥感分类结果在ArcGIS中转化为Grid格式，然后再计算相关指数，其结果见表2。

表2中分宜县各乡镇排序基本按照由北往南的方向，所在乡镇的地势地貌基本上为由南部低山区向中部平原区再向北部丘陵区的过渡。从各土地细碎化指标的计算结果的纵览大致分析得出以下结论：分宜县土地利用细碎化程度北部丘陵区＞中部平原区＞南部低山区的特征明显。

表2 分宜县土地细碎化指标计算结果Tab.2 Calculation results of land fragmentation indices in Fenyi County

为了验证上述结论，本研究采用SPSS分析软件，分别以上述细碎化指数为研究指标，对分宜县10个乡镇进行系统聚类分析，研究它们的亲疏关系（图1）。

从图1可以直接地看出2004年分宜县各乡镇土地利用细碎度的亲疏关系，根据亲疏关系可以分为4类，第1类为钤山镇；第2类包括的对象有洋江乡、凤阳乡以及湖泽镇；第3类包括的对象有洞村乡、双林镇、分宜镇以及高岚乡；第4类包括的对象有操场乡与杨桥乡。除县城所在的分宜镇外，各乡镇土地利用细碎度指标的聚类结果空间分布规律特征十分显著，地处南部低山区的钤山镇属于第1类，细碎度明显最低，土地利用的优势度最高；处同一纬度的洋江乡、凤阳乡以及湖泽镇同属第2类，其位置处于分宜县中段，土地利用细碎程度同样处于较低水平；北部5乡镇中，地处东北方向的洞村乡、双林镇以及高岚乡三乡镇同属第3类，细碎度明显低于地处同纬度西北方向的操场乡与杨桥乡。分宜镇由于是县城所在地，土地利用受社会、经济以及人为的影响更为剧烈，其土地利用的细碎度明显高于周边乡镇，并归为第3类。

4 结论与讨论

对于土地细碎化的研究，随着研究尺度的转变，研究结论相应发生改变。学者对土地细碎化微观尺度的研究得出的一般结论为：平原区土地利用的细碎化程度最低，其次是丘陵区，而山区的细碎化程度则最高。然而在本研究中，中观尺度细碎化的研究结果表明：低山区土地细碎化程度最低，其次是平原区，而丘陵区的破碎化程度最高。究其原因，有以下三点：

一是山区特殊的地貌特征使得水土流失及土壤养分等土地利用的问题尤为突出，土地不适宜用作农业生产，尤其是地势坡度的存在使耕地的面积分布十分有限，但是山区为植树造林提供了良好的场地，例如在分宜县南部低山区的钤山镇，林地所占面积超过该镇土地总面积的60%，林地分布广泛且密集，景观破碎度及土地利用的细碎度均偏低，使得该区域土地利用整体的细碎度偏低。

二是在平原地区，水网分布其间，尤其在中国南方地区，水网密集、纵横交错的现象十分普遍，分宜县平原区由于袁河及其支流纵横交错，形成天然的廊道，分割了土地，造成在中观尺度上的研究得出细碎度偏高这一结论。

三是丘陵区，高低不平的地形却为农业生产、耕地的利用增加了困难，并且在丘陵地区弃耕还林的做法并不现实，部分地势偏低、坡度较小的地区仍可以进行农业生产，而地势偏高、坡度较大的地区选择种植林业，达到土地合理利用与经济效益、粮食安全双收的目的。因此，丘陵区土地利用的细碎度最高。

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Research on Land Fragmentation of Fenyi County on Meso-level

SUN Yan1，ZHAO Xiao-min2
（1.College of Laws,Zhejiang University City College,Hangzhou 310015,China;2.Nanchang Teachers College,Nanchang 330029,China）

The purposes of this paper are firstly to examine land fragmentation on meso-level in order to achieve some new findings in research methods and data acquisition,which is referred from the idea of land pattern,and secondly to study the land fragmentation problems of ten townships in Fenyi County via the land-use vector interpreted from the remote sensing images in 2004.Methods of documentary data,landscape pattern index and cluster analysis are employed.The results indicate that there is an entirely different assessment result between the meso-level and the micro-scale on the issues of land fragmentation,i.e.,on meso-level the land fragmentation degree of low mountain area is the lowest,the plain area is the second lowest,and the hilly area is the highest.It is concluded that the characteristics with spatial distribution trend from the cluster results of the land-use fragmentation indices in every township in Fenyi County are extremely remarkable.

land use;land fragmentation;meso-level;landscape pattern index;cluster analysis;Fenyi County

F301.2

A

1001-8158（2010）04-0025-07

2009-11-23

2010-01-20

孙雁（1981-），女，安徽涡阳人，博士，讲师。主要研究方向为土地资源可持续利用。E-mail:sunyan@zucc.edu.cn