乡村非农景观对林地破碎化的影响

杨 振，杨 芳

乡村非农景观对林地破碎化的影响

杨 振，杨 芳

（华中师范大学 城市与环境科学学院，湖北 武汉 430079）

降低林地景观的破碎化程度，对生物多样性保护、森林经营及林地生态功能发挥均具有重要意义。该文利用GIS技术提取典型县域非农用地与林业用地的面积及斑块资料，在乡村尺度上研究非农景观对林地破碎化的影响。结果表明，不同林地的破碎化程度存在显著差异，有林地最大，其他林地次之，灌木林地最小；村域非农景观广泛镶嵌于林地景观中，其面积和斑块数量存在较大差异；非农景观对有林地的破碎化存在显著正相影响，对灌木林地和其他林地的破碎化影响为负且不显著。文章认为，深化实施新农村建设和集体林权制度改革，能够有效减少非农景观面积并优化其空间布局，是降低乡村林地破碎化的重要举措。

非农景观；林地；破碎化；新农村建设；林权改革

林地破碎化已成为生物多样性减少的首要因子，对相关动植物资源的蓄积能力有较大负面影响，会直接导致森林生态系统服务功能下降，严重影响到区域生态经济系统的可持续发展[1]。因此，探讨林地破碎化形成的影响因素并提出相应的规避措施，对生物多样性保护、森林经营及林地生态功能发挥具有重要意义[2]。然而，尽管林地破碎化是自然和人文因素共同作用的结果，但鲜有研究集中于人文因素与林地破碎化关系的刻画，一个重要的原因是缺乏相应的量化资料[3-4]。以村庄、工矿用地及交通运输用地为代表的乡村非农景观隐含着丰富的人口、经济和社会信息，是表征林地破碎化人文影响因素的良好指标。本文以典型多林山区英山县为例，根据GIS技术提取非农用地与林业用地面积、斑块资料，尝试在乡村尺度上分析非农景观对林地破碎化的影响，探讨林地破碎化的人文驱动机制，为林地生态经济系统的可持续发展提供依据。

1 研究区概况与指标构建

1.1 研究区概况

英山县位于湖北省东部、大别山主峰南麓，以中低山地形为主，生态脆弱，属于国家级水土流失重点防治区之一。根据《土地利用现状分类》（GB/T 21010-2007）和《英山县第二次土地调查》资料，2010年该县林地总面积为88 773.96 hm2，占全县国土面积的61.70%，其中“有林地”、“灌木林地”与“其他林地”面积分别为80 091.63、1 132.00、7 550.33 hm2，所占比重分别为90.22%、1.28%、8.51%；“城镇村及工矿用地”和“交通运输用地”分别为8 681.11、1 861.88 hm2，合计占全县总面积的7.33%。县域经济发展以农业为主，农村人口30.59万（占77%），农村居民人均纯收入4 062元，居全省靠后位置。随着城乡经济的发展，以“城镇村及工矿用地”和“交通运输用地”为主的非农景观快速蔓延，以各类林地破碎化为主的生态环境问题日益凸显。

1.2 指标构建

1.2.1 林地破碎化指数

一般来说，在人为及自然因素的干扰下，内部或核心森林面积会大规模减少，林地斑块显著增加，斑块形状趋于不规则化，林地破碎化程度显著变化[5]。衡量和评价林地破碎化的指标有多种，Armenteras等在评价哥伦比亚安第斯山脉东部的林地破碎化时，采用了斑块数量、大小、形状及斑块间的平均最邻近距离等指标[6]。K Piessens等则采用斑块密度、边界长度、斑块距离和斑块对比度，作为测度美国本土林地破碎化的指标[7]。根据研究区林地特征并考虑数据的易得性，这里选择村域范围内林地斑块数量与村域面积的比值作为林地破碎化的衡量指标。

1.2.2 乡村非农景观指数

同样基于数据易得性的考虑并与传统农业景观相对应，本文界定的乡村非农景观具体指“城镇村及工矿用地”和“交通运输用地”两类建设用地景观。乡村发展推动了非农景观的快速蔓延，其实质是区域自然生态系统向人工生态系统不断转化的过程。这一过程直接或间接地改变了地面形态和原本自然的生物地球化学过程，使乡村生态系统结构和功能受到冲击，甚至发生不可逆转的变化[8-9]。参考相关文献的做法，本研究利用村域内“城镇村及工矿用地”和“交通运输用地”的斑块数量及面积比重作为非农景观的表征指标。

2 结果与分析

2.1 林地分布与林地破碎化特征

利用GIS技术提取《英山县第二次土地调查》数据库中的林业用地矢量图层，并统计每个村域的林地面积和斑块数。图1展示了研究区村域尺度的3类林地景观格局。可以发现，有林地的分布范围最为广泛，尤以县域北部和东北部的高海拔山区最为密集。灌木林地面积较小，总体呈零星分布状态。其他林地分布也有此特征，且在东北部形成了多处集聚区。总体而言，3类林地的空间分布特征与研究区“三山加两河”的地势框架基本一致，自西向东间隔出现了三条林地分布高密度带，其间的两条河谷地带则为林地分布稀疏区。

图1 英山林地景观分布格局Fig.1 Landscape pattern of the forest, Yingshan county

表1反映了英山县316个村域单元的面积、林地斑块及林地破碎化指标的描述性特征。可以发现，全县平均每个村域面积为455.32 hm2，标准差为293.43，面积最大值与最小值相差43.97倍。林地斑块总数为11 146个，村均35.27个。其中，有林地、灌木林地与其他林地斑块数分别为7 862个、670个、2614个，村均24.88个、2.12个、8.27个。根据林地斑块数和村域面积计算得到每个村域单元的林地破碎化指数，发现3类林地总的破碎化指数均值为0.086 9个/hm2，其中有林地破碎化指数最大（村域均值为0.063 2个/hm2），其他林地次之（村域均值为0.018 7个/hm2），灌木林地最小（村域均值为0.005 1个/hm2）。破碎化指数反映了林地斑块的分化程度，指数越大，林地破碎化程度越高。另外，有林地、其他林地与灌木林地破碎化指数标准差分别为0.033 5个/hm2、0.013 1个/hm2、0.006 5个/hm2，表明3类林地破碎化程度的村际差异也不尽相同。

表1 英山村域面积、斑块及林地破碎化指数特征Table 1 Area, plaque and forest fragmentation index of the village, Yingshan county

2.2 乡村非农景观分布格局特征

利用GIS技术提取《英山县第二次土地调查》数据库中“城镇村及工矿用地”和“交通运输用地”图层，并统计相关的面积和斑块数。图2展现了全县非农景观分布的总体格局，发现该类用地基本覆盖了整个研究区，表明人类非农景观影响的广泛性。其中，“城镇村及工矿用地”中的村庄用地面积最大，分布最为广泛，尤其在低海拔的河谷地带最为稠密，在高海拔区域则相对稀疏。“交通运输用地”大致呈线状布局，其中的农村道路多为零星分布。

根据《英山县第二次土地调查》资料，该县非农景观面积总和为10 542.99 hm2，其中“城镇村及工矿用地”为1 861.88 hm2，占82.34%，“交通运输用地”面积为8 681.11 hm2，占17.66%。表2反映了村域非农景观斑块与面积比重指标的描述性统计特征，可以发现，在所有研究单元中，“城镇村及工矿用地”斑块数为14 819个，村均46.90个，标准差为21.84。“交通运输用地”斑块数为80个，村均0.25个，标准差为0.59。两类非农景观的面积比重均值分别为0.075 0、0.015 0，标准差为0.059 9、0.010 1，村际差异显著。

图2 英山非农景观分布格局Fig.2 Non-agricultural landscape pattern, Yingshan county

表2 英山村域非农景观指数特征Table 2 Non-agricultural landscape index of the village,Yingshan county

2.3 非农景观对林地破碎化的影响

将两类非农景观的面积比重和斑块数量分别合并，分别称之为非农景观面积指数和斑块指数。以村域单元为样本，分别估计这两个指数与林地破碎化指数之间的回归关系，结果见表3。其中，模型1～4的自变量均为非农景观面积指数，因变量分别为总林地（即3类林地总和）、有林地、灌木林地及其他林地的破碎化指数。模型1显示，非农景观面积指数对总林地破碎化有显著的正向影响，回归系数为0.166 0，说明随着非农面积比重的增大，总林地的破碎化程度将显著提高。在其他条件不变的情况下，村域非农景观面积比重增加1%，总林地破碎化程度将会平均提高0.166 0%。模型2～4显示，非农景观面积指数对不同类型林地破碎化的影响不尽相同，其中对有林地为显著的正向影响，对灌木林地和其他林地则为不显著的负向影响。并且，无论是正向还是负向影响，影响程度都较小（回归系数均低于0.2）。在模型5～8中，自变量均为非农景观斑块指数，因变量分别为总林地、有林地、灌木林地及其他林地的破碎化指数。可以发现，非农景观斑块指数对总林地破碎化的回归系数为很小的正值且不显著（模型5），对有林地为显著的正向影响（模型6），对灌木林地和其他林地则为不显著的、微弱的负向影响（模型7～8）。

表3 英山非农景观对林地破碎化的影响†Table 3 Effect of non-agricultural landscape on forest fragmentation, Yingshan county

模型2和模型6的回归结果表明，非农景观对面积占绝对优势的有林地的破碎化影响极其显著。这一结论提示我们，大力压缩村域非农景观面积和斑块数量，是从总体上降低林地破碎化程度的有效措施。实地调研显示，村域内灌木林地及其他林地显然也受到非农景观的强烈干扰，使两类林地严重退化或消失，或者由于居民的定向选择使其在局部范围内更加聚集，斑块趋少，破碎化程度降低。这是非农景观指标与灌木林地及其他林地破碎化之间呈现不显著的负相关关系的原因。相对而言，非农景观面积指数对林地破碎化的影响程度普遍高于斑块指数，说明降低非农景观面积，尤其是村庄用地面积是遏制林地破碎化进一步发展的较优选择。但两个指数的影响程度均不高，有的还不显著，说明非农景观只是影响林地破碎化的众多因素之一，其他如农业景观（农田、园地等）及自然因素（地形、坡度、海拔等）的联合影响，则是占据优势的关键因素。但随着乡村经济的快速发展、人口增加及生活水平的提高，住房、交通及其他建设用地将会进一步扩展，对林地逆向演化的驱动作用无疑会进一步增强，因此必须重视非农景观长远的不利影响。

3 结论与讨论

林地景观建设关系到区域生态经济系统的可持续发展，尽量减少各种不利干扰以降低其破碎程度，对生物多样性保护、森林经营及林地生态功能发挥具有重要意义[2]。本研究利用GIS技术提取典型县域非农用地与林业用地的面积及斑块资料，在乡村尺度上分析了非农景观对林地破碎化的影响。研究发现，不同林地的破碎化程度存在显著差异，有林地最大，其他林地次之，灌木林地最小；村域非农景观广泛镶嵌于林地景观中，其面积和斑块数量存在较大差异；非农景观对有林地的破碎化存在显著正相影响，对灌木林地和其他林地的破碎化影响为负且不显著。

以上结论提示，减少乡村非农景观面积并优化其空间布局是降低林地破碎化程度的有效途径。具体做法建议，制定科学的新农村建设规划，引导村民住房紧凑布局，减少村庄用地面积；各类道路尽量避免贯穿林地，减少对林地景观的分割和破坏；引导各类工矿企业合理布局，加强矿区治理，维持林地景观的完整性；进一步深化集体林权制度改革，使林地成为农户收入的重要源泉，充分发挥制度建设对林地生态的保护作用。

[1] 高江波，蔡运龙.区域景观破碎化的多尺度空间变异研究[J].地理科学，2010,30(5)：742-747.

[2] 黄锡生，李小月，刘 丹.生境破碎化的法律规制[J].中国人口·资源与环境，2008,18(1)：197-201.

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[5] 郭宗锋，马友鑫，李红梅，等.人类活动对流域森林景观的影响[J].水土保持研究，2007, 14(1)：38-42.

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[9] 袁 铖.城乡一体化进程中农地非农化问题研究[J].农业经济问题 ,2011,(7)：31-35.

Effects of non-agricultural landscape on forest fragmentation

YANG Zhen, YANG Fang
(College of City and Environmental Science, Huazhong Normal University, Wuhan 430079, Hubei, China)

Lowering the degree of fragmentation about forest landscape is significant for biodiversity conservation, forest management and forest ecosystem functioning.The area and plaque of non-agricultural land and forest land in typical county were extracted by GIS, and effects of non-agricultural landscape on forest fragmentation were discussed.The results show that there was a remarkable discrepancy in the different forest fragmentation.The order as followings： woodland>other forest land>shrub land; Most of nonagricultural landscapes in the village are mounted in the forest landscape.There area and plaques were obvious different.Nonagricultural landscape had a positive on the woodland fragmentation, but had a negative and subtle effect on other forest land and shrub land fragmentation.According to the findings, deeply implementing the new rural construction and the reforming the collective forest right system can effectively reduce the area of non-agricultural landscape and optimize its spatial distribution, are the important measure to lower the fragmentation of rural forest land.

non-agricultural landscape; forest land; fragmentation; new rural construction; forest right reform

S788.1

A

1673-923X(2012)03-0094-04

2011-10-25

国家自然科学基金项目（71103073）

杨 振(1978—)，男，山东成武人，副教授，博士，硕士生导师，主要研究方向：农林生态经济与乡村地理；E-mail：yangzhen0971@ 163.com

[本文编校：吴 毅]