渝西方山丘陵区耕地破碎化的特征及动因分析——以潼南区柏梓镇水头社区为例

刘志远，刘属灵，邵景安

（1.重庆电子工程职业学院智慧健康学院，重庆 401331；2.重庆市荣昌初级中学，重庆 402460；3.重庆师范大学地理与旅游学院/三峡库区地表过程与环境遥感重庆市重点实验室，重庆 401331）

耕地是人类赖以生存的基本资源和条件。耕地破碎化是指在自然和人为因素的干扰下，将耕地分成不同大小的破碎地块［1］。耕地的破碎化对农业生产既有积极作用，也有消极作用，其积极作用是可以通过丰富农业种植结构来降低农业市场波动对农业产业带来的风险，以提高和稳定农民收入；其消极作用是阻碍农业机械的推广与使用，降低生产效率，提高农业生产成本，阻碍农业规模化［2］。随着渝西地区经济的快速发展，对农业发展的规模化与专业化要求也越来越高。但自中国实行家庭联产承包责任制以来，“肥与瘦相结合，好与坏相结合”的绝对平均分配进一步加剧了耕地所有权的分化，导致耕地破碎化问题更加严重［3］。耕地分割问题的出现，在一定程度上增加了国家倡导的大规模经营理念的实施难度［4，5］。自然破碎和权属破碎是渝西方山丘陵区耕地存在的两大问题，这给农业规模经营的发展以及高标准农田的建设带来较大压力。

耕地破碎化是近年来的一个热门话题，国外对耕地破碎化问题的研究较早，早期的研究与土地整理联系较为密切，目前主要研究耕地破碎化的性质、原因、土地破碎化与经济效益以及破碎化的空间格局变化等方面［6］；国内对耕地破碎化的研究主要集中在破碎化的影响因素、破碎化对粮食产量的影响等方面［7］，而较少有对方山地丘陵区的耕地破碎化特征及其动因进行研究。本研究以渝西方山丘陵区的潼南区柏梓镇水头社区的耕地为研究对象，基于影像数据与实地调研数据，构建耕地破碎化评价指标体系，分析渝西方山丘陵区耕地破碎化空间分布特征及其动因，以期为该地区进一步土地整理和规模化管理提供参考。

1 研究区概况

柏梓镇水头社区位于潼南区西南部，地处成渝经济带直线经济走廊［8］。研究区为中丘、浅丘地貌。研究区的总面积为408.6 hm2，其中耕地面积为278.3 hm2。2016年在该区域进行了高标准农田建设试点工作，于2017年竣工。研究区距潼南县城较近，农业产业发展较好，主要经济作物为柠檬。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源与处理

研究采用的耕地数据包括通过重庆市土地整治中心获取的研究区2012年和2017年航片影像及实地踏勘数据。对影像进行校正，利用ArcGIS 10.2 软件将研究区进行矢量处理，将所得结果划分为耕地（水田、旱地）、水域、林地、建筑等8 种地类，再将矢量数据转换为栅格数据，用Fragstats 4.2 软件计算景观指数［9］，最后获得本研究所需的基础数据。

2.2 研究方法

各景观指数都表征景观格局并都有其生态意义，本研究在参考渝西地区经济社会发展与自然环境实际情况的基础上，选取耕地斑块的5 个指标来分析渝西方山丘陵区耕地的破碎化特征，选取的指标包括耕地斑块数（NP）、平均斑块面积（AREAMN）、斑块密度指数（PD）、斑块破碎化指数（FN）、景观耕地类型分离指数（DIVISION）［10，11］。

1）耕地斑块数（NP）：研究区内耕地斑块个数，同一区域的斑块越多，破碎化程度越高［12］。

2）平均斑块面积（AREA-MN）：研究区内耕地斑块大小的平均值，平均值越小，破碎化程度越高；平均值越大，破碎化程度越小。

3）斑块密度指数（PD）：研究区内耕地斑块数与面积的比值，其数值与分割程度呈正相关［11］。

式中，NP为研究区耕地斑块个数，A为研究区耕地总面积。

4）斑块破碎化指数（FN）：它能反映耕地总体破碎程度，取值范围为［0，1］［13］，0 表示完全无破碎，1表示完全破碎，值越接近1，破碎化程度越高。

式中，NP为研究区耕地斑块总数，Nc为研究区耕地总面积与最小耕地斑块面积的比值。

5）景观耕地类型分离指数（DIVISION）：表示耕地中各斑块个体分布的分离程度。取值范围为［0，1）［8］，值越接近1，斑块间越分散，破碎化程度越高。

式中，aig为i类耕地中中斑块g的面积，n为评价范围内耕地斑块总数。

3 结果与分析

3.1 耕地破碎化特征分析

根据30 m 分辨率的高清DEM 影像图并结合实地踏勘情况，勾画出研究区地表景观斑块分布情况，将地表景观划分为耕地、水域、道路、林地、建筑、草地、沟渠，得到的土地利用类型分布情况见图1。2012年（整治前）至2017年（整治后）水头社区连片大块耕地数量增多，耕地破碎化程度得到一定程度缓解；耕地破碎化程度受坡度影响较大，坡度与耕地破碎化程度呈正相关；破碎化程度得到明显缓解的区域集中分布在山丘脚下地形平坦开阔且交通相对便利的地区，地势起伏较大的山丘坡面地区的破碎化情况并未得到明显改善；2017年沟渠与道路的数量明显增多。

图1 2012年、2017年耕地破碎化变化情况

将水头社区斑块矢量数据转换为栅格数据后，计算水头社区2012、2017年的景观指数，结果见表1、表2 和表3。 由表1 可知，水田斑块数（NP）整治前为1 818 块，整治后为1 140 块，较整治前减少了678块；平均斑块面积（AREA-MN）由整治前的1.633 8增长至1.707 8；水田斑块密度（PD）由整治前的17.130 3 下降为16.130 3；耕地斑块破碎化指数（FN）整治前为0.158 9，整治后下降为0.095 3；景观耕地类型分离指数（DIVISION）整治前为0.993 1，整治后为0.989 6，较整治前亦有所下降。以上5 个指数表明，土地整治后研究区水田的破碎化程度得到明显降低。

表1 水头社区2012年和2017年水田破碎化指数

由表2 可知，旱地斑块数（NP）整治前为5 720块，整治后为5 441 块，较整治前减少了279 块；平均斑块面积（AREA-MN）整治前为0.390 8，整治后增长到0.435 1；旱地斑块密度（PD）由整治前的102.537 1 下降为89.322 3；从景观方面看，旱地斑块破碎化指数（FN）整治前为0.348 8，整治后下降为0.342 3；景观耕地类型分离指数（DIVISION）整治前为0.984 5，整治后为0.975 7，较整治前亦有所下降。以上5 个指数表明，土地整治后研究区旱地的破碎化程度得到一定程度的降低，但改善程度不如水田明显。

表2 水头社区2012年和2017年旱地破碎化指数

由表3 可知，从斑块方面来看，斑块数（NP）整治前为7 537 块，整治后为6 580 块，较整治前减少了957 块；平均斑块面积（AREA-MN）由整治前的0.554 4 增长至整治后的0.618 9；耕地斑块密度指数（PD）由整治前的180.369 5 下降为整治后的161.577 0；从景观方面看，耕地斑块破碎化指数（FN）整治前为0.043 2，整治后下降为0.039 6；景观耕地类型分离指数（DIVISION）整治前为0.944 2，整治后为0.943 6。以上5 个指数表明，研究期内研究区的耕地斑块块数减少、平均斑块面积增加、斑块密度降低、破碎化程度降低、耕地中各斑块个体间的分离程度降低。总的来说，在研究期内水头社区的耕地经土地整治后破碎化程度降低，耕地破碎化情况得到了一定程度的控制与好转。

表3 水头社区2012年和2017年耕地破碎化指数

综上分析，可得出研究区的耕地破碎化特征。①研究区耕地破碎化受地形的影响较大，坡度大的区域耕地的破碎化程度高，坡度较小、地势较平坦区域耕地的破碎化程度较低；②研究区内水域较多，土地整治后道路沟渠的增加明显，一定程度上影响了研究区耕地的连片分布，限制了其规模；③研究区内水田、旱地的破碎化程度在土地整治后均得到了一定程度的降低，但水田的破碎化程度下降更为明显，该研究区整治的重点为水田；④土地整治在一定程度上缓解了研究区耕地的破碎化情况。

将“后广转为边郡太守，徙上郡。尝为陇西、北地、雁门、代郡、云中太守，皆以力战为名。”移到“匈奴大入上郡，天子使中贵人从广勒习兵击匈奴……大军不知广之所之，故弗从”之后。泷川资言《史记会注考证》考证：汉书，无后广已下三十一字。归有光曰：当是欲叙匈奴入上郡事，故先书徙为上郡太守。其实为陇西、北地、雁门、代郡、云中，后乃徙上郡也。张文虎曰：后广转为至为名三十一字，疑当在后文不知广之所之故弗从下，而衍徙上郡三字，则与汉书次序合。愚按张说为是。

3.2 耕地破碎化动因分析

3.2.1 地形是研究区耕地破碎化的根本原因 地形条件是决定耕地细碎化的重要自然条件，研究区位于渝西方山丘陵区，随地形、坡度的变化，地块高低不一。且由于坡度较大，坡面耕地的表层土壤与营养物质易沿坡面流失，对坡面耕地细碎化实施土地整治，当单块耕地面积过大仍会致使耕地上部土层逐渐贫瘠、下部土层逐渐变厚，堡坎易造成垮塌。本研究中，2012年为土地整治前的研究区耕地破碎化情况，耕地斑块破碎化指数为0.042 3，耕地破碎化情况明显，无明显连片大面积耕地；2017年为土地整治后的耕地破碎化情况，整治后耕地斑块破碎化指数为0.039 6，破碎化情况得到一定程度的缓解，出现了多处大块连片耕地，结合研究区的DEM 高程图以及实地踏勘记录，整治后的大块连片耕地区域均位于地势较低，地形起伏较小区域，表明水头社区耕地破碎化情况受地形的影响较大。

3.2.2 道路、水域是研究区耕地破碎化的重要原因 研究区位于渝西方山丘陵区，随着地形坡度的变化，地块的高低不平就决定了土地的分散和细碎化，且由于沟渠、道路、田埂的阻隔，把原本已破碎的地块进一步划分为大小不一的斑块，加剧了研究区耕地的破碎化程度。水头社区属亚热带季风性湿润气候区，气候温和，雨量充沛，年均降雨量为990 mm，研究区内各类型水库、堰塘密集分布，为方便灌溉，耕作区沟渠较多。由于地势起伏较大，耕地间落差较大，所以设立较宽田坎防止出现田块垮塌现象。水域密集分布、道路密集、田埂众多对耕地破碎化程度影响很大，利用SPSS 11.0 统计软件的Correlate 功能，将研究区的耕地破碎化程度与水域、道路数量进行相关性分析。耕地破碎化程度与道路、水域的相关系数分别为0.73、0.59，P=0.001＜0.01，通过显著性检验，表明水头社区耕地破碎化程度受道路、水域的影响较大。

3.2.3 土地利用政策是研究区耕地破碎化程度变化的主要原因 土地利用政策是影响耕地破碎化程度的不确定性外部因素，对耕地破碎化有着非常重要的影响［9］。自中国实行家庭联产承包责任制以来，农户土地经营分散化、破碎化的特点逐渐显现甚至加强［14］。近年来，中国实施了一系列严格有效的耕地保护政策，尤其是建设一定规模的高标准农田，在一定程度上降低了耕地的破碎化程度。重庆市结合国家政策，于2016年开展了土地细碎化整治，其中，水头社区为高标准农田建设示范项目之一，项目区内进行农用土地平整、小块并大块、修建沟渠等工作，积极引导农用地流转，促进土地的规模化经营，并使该区域的耕地斑块破碎化指数从0.042 3 降到0.039 6，一定程度上缓解了水头社区的耕地破碎化程度，也促进了该地的农业产业与经济的发展。但由于地形的限制以及农业产业对交通运输条件的需求较大，以致水头社区的土地整治区域集中在山丘脚下，该区域地形平坦开阔且交通相对便利，相关区域的耕地斑块破碎度指数下降明显。

4 小结

土地整治对土地利用类型以及土地破碎化程度的影响最快速直接，通过分析对比2012年和2017年潼南区柏梓镇水头社区耕地破碎化特征及破碎化动因，并在其基础上对该区域的土地破碎化整治成效进行分析评价。

1）土地整理对土地利用类型以及土地破碎化程度的影响最快速直接，基于破碎化内涵的比较分析，构建研究区的耕地破碎化指标体系，对土地利用管理具有借鉴意义。

2）2012年水头社区的耕地破碎化程度较高，耕地斑块破碎化指数为0.042 3，平均斑块面积为0.554 4；2017年研究区耕地破碎化程度有所降低，耕地破碎化指数下降为0.039 6，平均斑面积为0.618 9，破碎化情况得到改善。

3）影响渝西方山丘陵区耕地破碎化的主要动因是地形、水域、道路、土地利用政策，其中，地形为根本性影响因素，水域、道路数量的增长为耕地破碎化的助推器，破碎化程度进一步加剧，土地利用政策对耕地破碎化的影响是双重的，近年来的土地整理政策在一定程度上缓解了耕地的进一步破碎化。