城市化对农田生态系统中农田景观小结构的影响

李金泓

摘要：随着城市的迅速扩张，城市边缘区的范围逐渐外扩，农田生态系统中的自然、半自然景观正逐步向人为景观变化，其稳定性和健康性也越来越受到人们的关注。为此，对沈阳市沈北新区城市边缘区进行划分，对研究区内的农田景观小结构与土壤动物进行分析，为保持农田生态系统的健康性提供参考。

关键词：农田生态系统；农田景观小结构；城市化；影响

中图分类号：S181 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）02-0008-03

经济的快速发展使得土地利用趋于饱和的城区不断向外延展和扩张，城市边缘区作为城市土地开发中最活跃的区域亦迅速外扩，其自然、半自然景观正逐步向城市景观演变，使得大城市形成明显的城市区域、城市边缘区和乡村区域。

农田生态系统是一个综合体，主要负责农田动物、植物、微生物以及农田土壤、空气和农作物群落间的物质循环与能量转化，是一个开放、脆弱的复杂生态系统。城市化的迅速扩张使得人类干扰程度增加，原本属于自然、半自然生境的乡村区域地表景观结构发生改变。土地利用中城市景观的增加使得脆弱的农田生态系统发生紊乱，城市的无序扩张使得物种的生存受到影响，农田景观问题和农田生态健康问题凸显，影响了生物多样性。德国在对农业景观结构与植物和动物种类多样性关系的研究中引入了农田景观小结构的概念，农田景观小结构是指在农田景观背景中面积小于1 hm2且具有明显边界的非农田类型。

沈北新区地势平坦、开阔，多为平原地貌，位于东北城市走廊的枢纽重地，是沈阳城市化扩张的重点区域，景观结构变化幅度较大，在该地区进行利用农田小结构的对比来反映农田系统健康性的研究是十分必要的。

1 材料与方法

1.1 数据来源与处理

以沈北新区2012年底的航空影像作为底图，选择研究区域。划分沈北新区的城市边缘区范围，以熵值小于0.7的内带为城市、外围为乡村，熵值处于0.8至最大值之间的为城市边缘区。对样带进行采样点选择，从城市中心向乡村按照梯度选择的原则共选择10个样点，其中样点1—4位于城市区域，5—8位于城市边缘区，9—10位于乡村区域。沿每个样点的上缘划分条带，共划分十个样带（分别用Ⅰ—Ⅹ表示）。

1.2 研究方法

利用ArcGIS技术对研究区内的3个区域及10个条带的农田景观小结构进行对比分析，并与采集的土壤动物的总体数量和种类进行综合对照。

2 结果与分析

2.1 3个区域的农田景观小结构统计分析

研究区内3个区域的农田景观小结构统计分析结果见表1。

由表1可知：整个研究区中城市区域、乡村区域的总面积和总斑块数接近，城市边缘区的总面积和总斑块数最大；3个区域的小结构斑块数和面积表现为城市边缘区>乡村区域>城市区域。可见，城市区域的小结构明显少于乡村区域和城市边缘区，而城市边缘区的小结构数量与面积最多。这可能是由于城市区域建设用地居多占据了农田景观小结构，乡村区域则保持正常状态，而城市边缘区有河流穿过是其农田景观小结构增加的原因。

3个区域的农田景观小结构面积比例与土壤动物数量及物种数的关系如图1所示。

由图1可见：3个区域间土壤物种数相近，差距不大；而土壤动物个体数量在城市边缘区急剧减少，这可能是由于城市边缘区受城市扩张和人为影响加剧，导致土壤动物数量大幅下降。同时可看出，农田景观小结构面积比例在1.5%以下时，对农田土壤动物数量和物种数影响不大。

2.2 10个条带的农田景观小结构统计分析

研究区内10个条带的农田景观小结构统计分析结果见表2。

由表2可知：总斑块数以及小结构斑块数量均表现为城市边缘区>乡村区域>城市区域。城市边缘区总体表现为斑块数较多、破碎程度较高；城市区域则以建设用地为主，且以大范围分布，因此斑块数量为最低；乡村区域地类类型较城区丰富度高，因此斑块数量居中。10个条带中农田景观小结构的结构比例和面积比例均表现为城市边缘区>乡村区域>城市区域。在城市区域内，小结构斑块比例和面积比例与土壤动物个体数量间的变化并无明显规律性变化，土壤动物物种数在10个条带中没有明显升降；处于城市边缘区的4个样带的土壤动物个体数量随着与城市中心距离的增加而增加，但小结构比例并未随着小结构数量的增加而增加；在乡村区域内，土壤动物个体数量随着小结构斑块比例的增加而增加。产生此种现象的原因可能是城市边缘区土地利用类型多样，因此破碎化程度高，同时农田景观小结构的数量也因破碎化程度增加而增多，由人为干扰引起土壤动物个体数量减少。

3 结论

很多研究认为，保持10%～20%的农田景观小结构比例，对于维持农田生态系统的物种多样性具有重要作用。通过试验得知，沈北新区的小结构比例最高仅达到2%左右，与理想状态的差距还很大。2%的比例下农田景观小结构的作用表现不明显，这是因为城市的迅速扩张和人类高强度的干扰对城市边缘区的土壤动物个体数量的影响，远超过农田景观小结构在较低比例下维持农田生态系统相对稳定的影响。今后，在城市扩张的同时，应保持城市边缘区的土壤动物个体数量和物种数的相对稳定，增加农田景观小结构的面积，以保持生态系统健康。

参考文献

[1] 陈浮.城市边缘区景观变化与人为影响的空间分异研究[J].地理科学，2001，21（3）：210-216.

[2] 何鹏.常见景观指数的因子分析和筛选方法研究[J].林业科学研究，2009，22（4）：470-474.

[3] 李灿.大城市边缘区景观破碎空间异质性——以北京市顺义区为例[J].生态学报，2013，33（17）：5 363-5 374.

[4] 刘云慧，常虹，宇振荣.农业景观生物多样性保护一般原则探讨[J].生态与农村环境学报，2010（6）：622-627.（下转第13页）

（上接第9页）

[5] 陈文波.景观指数分类、应用及构建研究[J].应用生态学报，2002（13）：121-125.

[6] 刘家福.土地利用格局景观指数算法与应用[J].地理与地理信息科学，2009（1）：107-109.

[7] 郝润梅.半干旱地区城市边缘区景观格局动态变化及存在问题浅析——以呼和浩特市为例[J].资源科学，2005（2）：154-160.

[8] 江源.欧洲农田生态系统物种多样性研究进展[J].资源科学，1999（5）：53-56.

摘要：随着城市的迅速扩张，城市边缘区的范围逐渐外扩，农田生态系统中的自然、半自然景观正逐步向人为景观变化，其稳定性和健康性也越来越受到人们的关注。为此，对沈阳市沈北新区城市边缘区进行划分，对研究区内的农田景观小结构与土壤动物进行分析，为保持农田生态系统的健康性提供参考。

关键词：农田生态系统；农田景观小结构；城市化；影响

中图分类号：S181 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）02-0008-03

经济的快速发展使得土地利用趋于饱和的城区不断向外延展和扩张，城市边缘区作为城市土地开发中最活跃的区域亦迅速外扩，其自然、半自然景观正逐步向城市景观演变，使得大城市形成明显的城市区域、城市边缘区和乡村区域。

农田生态系统是一个综合体，主要负责农田动物、植物、微生物以及农田土壤、空气和农作物群落间的物质循环与能量转化，是一个开放、脆弱的复杂生态系统。城市化的迅速扩张使得人类干扰程度增加，原本属于自然、半自然生境的乡村区域地表景观结构发生改变。土地利用中城市景观的增加使得脆弱的农田生态系统发生紊乱，城市的无序扩张使得物种的生存受到影响，农田景观问题和农田生态健康问题凸显，影响了生物多样性。德国在对农业景观结构与植物和动物种类多样性关系的研究中引入了农田景观小结构的概念，农田景观小结构是指在农田景观背景中面积小于1 hm2且具有明显边界的非农田类型。

沈北新区地势平坦、开阔，多为平原地貌，位于东北城市走廊的枢纽重地，是沈阳城市化扩张的重点区域，景观结构变化幅度较大，在该地区进行利用农田小结构的对比来反映农田系统健康性的研究是十分必要的。

1 材料与方法

1.1 数据来源与处理

以沈北新区2012年底的航空影像作为底图，选择研究区域。划分沈北新区的城市边缘区范围，以熵值小于0.7的内带为城市、外围为乡村，熵值处于0.8至最大值之间的为城市边缘区。对样带进行采样点选择，从城市中心向乡村按照梯度选择的原则共选择10个样点，其中样点1—4位于城市区域，5—8位于城市边缘区，9—10位于乡村区域。沿每个样点的上缘划分条带，共划分十个样带（分别用Ⅰ—Ⅹ表示）。

1.2 研究方法

利用ArcGIS技术对研究区内的3个区域及10个条带的农田景观小结构进行对比分析，并与采集的土壤动物的总体数量和种类进行综合对照。

2 结果与分析

2.1 3个区域的农田景观小结构统计分析

研究区内3个区域的农田景观小结构统计分析结果见表1。

由表1可知：整个研究区中城市区域、乡村区域的总面积和总斑块数接近，城市边缘区的总面积和总斑块数最大；3个区域的小结构斑块数和面积表现为城市边缘区>乡村区域>城市区域。可见，城市区域的小结构明显少于乡村区域和城市边缘区，而城市边缘区的小结构数量与面积最多。这可能是由于城市区域建设用地居多占据了农田景观小结构，乡村区域则保持正常状态，而城市边缘区有河流穿过是其农田景观小结构增加的原因。

3个区域的农田景观小结构面积比例与土壤动物数量及物种数的关系如图1所示。

由图1可见：3个区域间土壤物种数相近，差距不大；而土壤动物个体数量在城市边缘区急剧减少，这可能是由于城市边缘区受城市扩张和人为影响加剧，导致土壤动物数量大幅下降。同时可看出，农田景观小结构面积比例在1.5%以下时，对农田土壤动物数量和物种数影响不大。

2.2 10个条带的农田景观小结构统计分析

研究区内10个条带的农田景观小结构统计分析结果见表2。

由表2可知：总斑块数以及小结构斑块数量均表现为城市边缘区>乡村区域>城市区域。城市边缘区总体表现为斑块数较多、破碎程度较高；城市区域则以建设用地为主，且以大范围分布，因此斑块数量为最低；乡村区域地类类型较城区丰富度高，因此斑块数量居中。10个条带中农田景观小结构的结构比例和面积比例均表现为城市边缘区>乡村区域>城市区域。在城市区域内，小结构斑块比例和面积比例与土壤动物个体数量间的变化并无明显规律性变化，土壤动物物种数在10个条带中没有明显升降；处于城市边缘区的4个样带的土壤动物个体数量随着与城市中心距离的增加而增加，但小结构比例并未随着小结构数量的增加而增加；在乡村区域内，土壤动物个体数量随着小结构斑块比例的增加而增加。产生此种现象的原因可能是城市边缘区土地利用类型多样，因此破碎化程度高，同时农田景观小结构的数量也因破碎化程度增加而增多，由人为干扰引起土壤动物个体数量减少。

3 结论

很多研究认为，保持10%～20%的农田景观小结构比例，对于维持农田生态系统的物种多样性具有重要作用。通过试验得知，沈北新区的小结构比例最高仅达到2%左右，与理想状态的差距还很大。2%的比例下农田景观小结构的作用表现不明显，这是因为城市的迅速扩张和人类高强度的干扰对城市边缘区的土壤动物个体数量的影响，远超过农田景观小结构在较低比例下维持农田生态系统相对稳定的影响。今后，在城市扩张的同时，应保持城市边缘区的土壤动物个体数量和物种数的相对稳定，增加农田景观小结构的面积，以保持生态系统健康。

参考文献

[1] 陈浮.城市边缘区景观变化与人为影响的空间分异研究[J].地理科学，2001，21（3）：210-216.

[2] 何鹏.常见景观指数的因子分析和筛选方法研究[J].林业科学研究，2009，22（4）：470-474.

[3] 李灿.大城市边缘区景观破碎空间异质性——以北京市顺义区为例[J].生态学报，2013，33（17）：5 363-5 374.

[4] 刘云慧，常虹，宇振荣.农业景观生物多样性保护一般原则探讨[J].生态与农村环境学报，2010（6）：622-627.（下转第13页）

（上接第9页）

[5] 陈文波.景观指数分类、应用及构建研究[J].应用生态学报，2002（13）：121-125.

[6] 刘家福.土地利用格局景观指数算法与应用[J].地理与地理信息科学，2009（1）：107-109.

[7] 郝润梅.半干旱地区城市边缘区景观格局动态变化及存在问题浅析——以呼和浩特市为例[J].资源科学，2005（2）：154-160.

[8] 江源.欧洲农田生态系统物种多样性研究进展[J].资源科学，1999（5）：53-56.

摘要：随着城市的迅速扩张，城市边缘区的范围逐渐外扩，农田生态系统中的自然、半自然景观正逐步向人为景观变化，其稳定性和健康性也越来越受到人们的关注。为此，对沈阳市沈北新区城市边缘区进行划分，对研究区内的农田景观小结构与土壤动物进行分析，为保持农田生态系统的健康性提供参考。

关键词：农田生态系统；农田景观小结构；城市化；影响

中图分类号：S181 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）02-0008-03

经济的快速发展使得土地利用趋于饱和的城区不断向外延展和扩张，城市边缘区作为城市土地开发中最活跃的区域亦迅速外扩，其自然、半自然景观正逐步向城市景观演变，使得大城市形成明显的城市区域、城市边缘区和乡村区域。

农田生态系统是一个综合体，主要负责农田动物、植物、微生物以及农田土壤、空气和农作物群落间的物质循环与能量转化，是一个开放、脆弱的复杂生态系统。城市化的迅速扩张使得人类干扰程度增加，原本属于自然、半自然生境的乡村区域地表景观结构发生改变。土地利用中城市景观的增加使得脆弱的农田生态系统发生紊乱，城市的无序扩张使得物种的生存受到影响，农田景观问题和农田生态健康问题凸显，影响了生物多样性。德国在对农业景观结构与植物和动物种类多样性关系的研究中引入了农田景观小结构的概念，农田景观小结构是指在农田景观背景中面积小于1 hm2且具有明显边界的非农田类型。

沈北新区地势平坦、开阔，多为平原地貌，位于东北城市走廊的枢纽重地，是沈阳城市化扩张的重点区域，景观结构变化幅度较大，在该地区进行利用农田小结构的对比来反映农田系统健康性的研究是十分必要的。

1 材料与方法

1.1 数据来源与处理

以沈北新区2012年底的航空影像作为底图，选择研究区域。划分沈北新区的城市边缘区范围，以熵值小于0.7的内带为城市、外围为乡村，熵值处于0.8至最大值之间的为城市边缘区。对样带进行采样点选择，从城市中心向乡村按照梯度选择的原则共选择10个样点，其中样点1—4位于城市区域，5—8位于城市边缘区，9—10位于乡村区域。沿每个样点的上缘划分条带，共划分十个样带（分别用Ⅰ—Ⅹ表示）。

1.2 研究方法

利用ArcGIS技术对研究区内的3个区域及10个条带的农田景观小结构进行对比分析，并与采集的土壤动物的总体数量和种类进行综合对照。

2 结果与分析

2.1 3个区域的农田景观小结构统计分析

研究区内3个区域的农田景观小结构统计分析结果见表1。

由表1可知：整个研究区中城市区域、乡村区域的总面积和总斑块数接近，城市边缘区的总面积和总斑块数最大；3个区域的小结构斑块数和面积表现为城市边缘区>乡村区域>城市区域。可见，城市区域的小结构明显少于乡村区域和城市边缘区，而城市边缘区的小结构数量与面积最多。这可能是由于城市区域建设用地居多占据了农田景观小结构，乡村区域则保持正常状态，而城市边缘区有河流穿过是其农田景观小结构增加的原因。

3个区域的农田景观小结构面积比例与土壤动物数量及物种数的关系如图1所示。

由图1可见：3个区域间土壤物种数相近，差距不大；而土壤动物个体数量在城市边缘区急剧减少，这可能是由于城市边缘区受城市扩张和人为影响加剧，导致土壤动物数量大幅下降。同时可看出，农田景观小结构面积比例在1.5%以下时，对农田土壤动物数量和物种数影响不大。

2.2 10个条带的农田景观小结构统计分析

研究区内10个条带的农田景观小结构统计分析结果见表2。

由表2可知：总斑块数以及小结构斑块数量均表现为城市边缘区>乡村区域>城市区域。城市边缘区总体表现为斑块数较多、破碎程度较高；城市区域则以建设用地为主，且以大范围分布，因此斑块数量为最低；乡村区域地类类型较城区丰富度高，因此斑块数量居中。10个条带中农田景观小结构的结构比例和面积比例均表现为城市边缘区>乡村区域>城市区域。在城市区域内，小结构斑块比例和面积比例与土壤动物个体数量间的变化并无明显规律性变化，土壤动物物种数在10个条带中没有明显升降；处于城市边缘区的4个样带的土壤动物个体数量随着与城市中心距离的增加而增加，但小结构比例并未随着小结构数量的增加而增加；在乡村区域内，土壤动物个体数量随着小结构斑块比例的增加而增加。产生此种现象的原因可能是城市边缘区土地利用类型多样，因此破碎化程度高，同时农田景观小结构的数量也因破碎化程度增加而增多，由人为干扰引起土壤动物个体数量减少。

3 结论

很多研究认为，保持10%～20%的农田景观小结构比例，对于维持农田生态系统的物种多样性具有重要作用。通过试验得知，沈北新区的小结构比例最高仅达到2%左右，与理想状态的差距还很大。2%的比例下农田景观小结构的作用表现不明显，这是因为城市的迅速扩张和人类高强度的干扰对城市边缘区的土壤动物个体数量的影响，远超过农田景观小结构在较低比例下维持农田生态系统相对稳定的影响。今后，在城市扩张的同时，应保持城市边缘区的土壤动物个体数量和物种数的相对稳定，增加农田景观小结构的面积，以保持生态系统健康。

参考文献

[1] 陈浮.城市边缘区景观变化与人为影响的空间分异研究[J].地理科学，2001，21（3）：210-216.

[2] 何鹏.常见景观指数的因子分析和筛选方法研究[J].林业科学研究，2009，22（4）：470-474.

[3] 李灿.大城市边缘区景观破碎空间异质性——以北京市顺义区为例[J].生态学报，2013，33（17）：5 363-5 374.

[4] 刘云慧，常虹，宇振荣.农业景观生物多样性保护一般原则探讨[J].生态与农村环境学报，2010（6）：622-627.（下转第13页）

（上接第9页）

[5] 陈文波.景观指数分类、应用及构建研究[J].应用生态学报，2002（13）：121-125.

[6] 刘家福.土地利用格局景观指数算法与应用[J].地理与地理信息科学，2009（1）：107-109.

[7] 郝润梅.半干旱地区城市边缘区景观格局动态变化及存在问题浅析——以呼和浩特市为例[J].资源科学，2005（2）：154-160.

[8] 江源.欧洲农田生态系统物种多样性研究进展[J].资源科学，1999（5）：53-56.