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耕地整理是指按照土地利用總體規(guī)劃的要求,運(yùn)用工程建設(shè)措施,通過對(duì)田、水、路、等實(shí)行綜合整治開發(fā),對(duì)配置不當(dāng)、利用不合理以及分散、閑置的耕地實(shí)施結(jié)構(gòu)調(diào)整、深度開發(fā)利用的行為。根據(jù)國(guó)內(nèi)外耕地整理經(jīng)驗(yàn),對(duì)耕地整理后,由于耕地基礎(chǔ)設(shè)施的改善,耕地質(zhì)量得到提高。有效面積可增加5%~10%,產(chǎn)量可提高10%~20%,工時(shí)費(fèi)可下降20%,用機(jī)械化作業(yè)可降低生產(chǎn)成本15%左右。耕地整理的出現(xiàn)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段,對(duì)耕地利用由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變的客觀要求,是促進(jìn)耕平衡的重要手段,是當(dāng)前和今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期我國(guó)土地整理的主要內(nèi)容。全國(guó)各地尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)耕地整理工作開展迅速,并取得了一些成效。但目前我國(guó)耕地整理尚處于初級(jí)階段,大多數(shù)地區(qū)耕地整理的主要目標(biāo)和基本動(dòng)力仍是增加耕地?cái)?shù)量,補(bǔ)償因非農(nóng)建設(shè)占用的耕地,尚未進(jìn)入以提高生產(chǎn)能力、改善生態(tài)環(huán)境為主要目標(biāo)的階段l10,18,19.造成各地片面追求耕地?cái)?shù)量和產(chǎn)出,實(shí)踐中往往偏重耕地整理的經(jīng)濟(jì)效益,耕地景觀的保護(hù)問題還未引起足夠*國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40201021)和浙江省科技廳資助項(xiàng)目(2004c33089)。
*通訊聯(lián)系人。E-mail:潛力系數(shù)=子tS本研究就耕地的土地生產(chǎn)惠、土地利!用率I投1資能(力等Publishing重視。如不合理的道路、溝渠和河道的規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè),大型交通運(yùn)輸線路、灌溉工程及其輔助工程的修建,大面積的耕地整理和開發(fā),不適當(dāng)?shù)耐萏撂盥竦?。這些都會(huì)破壞原有的自然景觀格局,導(dǎo)致景觀破碎度過高,分割了許多連續(xù)的動(dòng)植物生境,導(dǎo)致自然植被斑塊間的連通性降低,甚至將影響農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
景觀格局動(dòng)態(tài)變化及與過程的關(guān)系已成為國(guó)內(nèi)夕卜景觀生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)之」6‘9’12,14‘2'目前,一些學(xué)者從宏觀角度分析了土地整理和農(nóng)地整理對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響11017~19,但多數(shù)集中于土地整理對(duì)項(xiàng)目區(qū)及其背景環(huán)境會(huì)造成哪些正面或負(fù)面的影響。而有關(guān)耕地整理過程中項(xiàng)目區(qū)內(nèi)耕地景觀格局動(dòng)態(tài)變化的尚不多見。本研究以遙感和GIS為手段,運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)原理和分析方法,研究耕地整理對(duì)景觀破碎度的影響,探討不同整理強(qiáng)度和破碎化程度的相互關(guān)系,旨在為區(qū)域的土地利用規(guī)劃和今后的耕地整理、開發(fā)提供。
2研究地區(qū)與研究方法2.1自然概況研究區(qū)所在的3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)崇福鎮(zhèn)、河山鎮(zhèn)、龍翔街道位于浙江省桐鄉(xiāng)市(12tnY4‘~ 3CP28fl8〃~30M748"N),屬浙北杭嘉湖平原’為長(zhǎng)江下游沖積平原的一部分‘區(qū)位條件優(yōu)越’境內(nèi)地勢(shì)平坦開闊‘無(wú)一山一丘’河道密布‘地勢(shì)低洼’東南高西北低‘略向太湖方向傾斜。屬東南沿海北亞熱帶’為典型的季風(fēng)氣候‘冬夏季風(fēng)交替顯著’四季分明。境內(nèi)多年平均氣溫15. 8°C‘年降水量1193.8mm’全年無(wú)霜期平均為238 6d‘年平均日照時(shí)數(shù)為1983.4h日照率45%’氣候溫和‘土壤肥沃’水源充沛‘植物種類較多。土地開發(fā)歷史悠久’土壤熟化程度較高‘土地利用類型以耕地(灌溉水田和旱地)、園地、水體及居民點(diǎn)為主。由于土地開發(fā)利用整體水平不斷提高’桐鄉(xiāng)市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和各項(xiàng)事業(yè)迅速發(fā)展‘耕地后備資源已相當(dāng)貧乏。
2.2研究方法2.2.1數(shù)據(jù)來(lái)源及處理收集的數(shù)據(jù)包括整理前的1:50000土地利用現(xiàn)狀圖和土地變更資料;土地整理后獲得的1:50000正射航空像片‘以及《桐鄉(xiāng)市土地志》和《桐鄉(xiāng)市統(tǒng)計(jì)年鑒》等輔助資料。在ArcGIS 86軟件的支持下’對(duì)土地利用現(xiàn)狀圖和正射航空像片進(jìn)行屏幕數(shù)字矢量化‘統(tǒng)一到相同的坐標(biāo)系中’完成空間匹配后生成不同時(shí)期的耕地景觀圖層。
2.2.2耕地整理強(qiáng)度的評(píng)定提高土地生產(chǎn)率和利用率‘是耕地整理的根本目的和內(nèi)容;非有效耕地面積是耕地整理潛力最直接的來(lái)源;社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況也是影響耕地整理的重要因個(gè)要素進(jìn)行分析’采用綜合評(píng)分法‘根據(jù)各要素的等級(jí)和權(quán)重’測(cè)算出各鄉(xiāng)鎮(zhèn)整理潛力分值‘確定整理強(qiáng)度等級(jí)。具體計(jì)算方法如下:1)土地生產(chǎn)率。以耕地平均糧食單產(chǎn)來(lái)代表土地生產(chǎn)率。土地生產(chǎn)率低者’其整理潛力大‘整理強(qiáng)度相對(duì)高;土地生產(chǎn)率高者’其開發(fā)整理潛力小‘整理強(qiáng)度相對(duì)低。
2)土地利用率。土地利用率指標(biāo)是耕地整理規(guī)劃方案的核心‘也是整理強(qiáng)度評(píng)定最重要的因素。耕地中閑散土地規(guī)模越大’耕地整理的潛力越大‘其整理的強(qiáng)度就越大;反之’強(qiáng)度就越小。本研究以潛力系數(shù)作為低利用率耕地的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)。
閑散土地面積耕地總面積3)投資能力。投資能力是土地整理得以進(jìn)行的保障‘與投資能力最直接相關(guān)的因子主要是地方國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值’也與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民人均純收入和歷史上對(duì)農(nóng)業(yè)的平均投資水平有關(guān)。本次評(píng)價(jià)主要以國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值來(lái)確定耕地整理投資能力的等級(jí)‘投資能力越大’整理潛力就越大‘其整理強(qiáng)度也越大。4)耕地整理強(qiáng)度綜合評(píng)分法。首先將每個(gè)要素按各鄉(xiāng)鎮(zhèn)計(jì)算數(shù)值的大小分成I、、1113個(gè)等級(jí)’并賦相應(yīng)的分?jǐn)?shù):I級(jí)的基數(shù)為1分‘級(jí)為018分’I級(jí)為0.5分;依據(jù)各要素對(duì)耕地整理的影響程度分別賦予一定的權(quán)重:土地生產(chǎn)率為Q25‘土地利用率為0. 40’投資能力為0.35;然后‘將各要素的權(quán)重值乘以等級(jí)基數(shù)值得各要素的潛力分;最后根據(jù)3個(gè)要素潛力分?jǐn)?shù)之和來(lái)確定整理強(qiáng)度的等級(jí)’并分為I強(qiáng)度區(qū)、強(qiáng)度區(qū)和I強(qiáng)度區(qū)。
23破碎度指數(shù)針對(duì)不同空間特征和研究區(qū)景觀特點(diǎn)可以設(shè)計(jì)不同量度指標(biāo)來(lái)表征景觀破碎程度‘且同一指標(biāo)也常常有著不同的具體計(jì)算方法。本研究根據(jù)景觀破碎度指數(shù)、斑塊密度、斑塊數(shù)量和平均分維數(shù)等指數(shù)來(lái)分析耕地整理及其干擾強(qiáng)度對(duì)耕地景觀破碎度的影響。其中’景觀破碎度指數(shù)(FN)的計(jì)算公式為:積。
3結(jié)果與分析由表1和表2的計(jì)算結(jié)果可知,崇福鎮(zhèn)因?yàn)檎頋摿ο禂?shù)大,投資能力強(qiáng),其綜合潛力得分最高,表明耕地整理強(qiáng)度最大。其次是河山鎮(zhèn)和龍翔街道。
表1耕地整理強(qiáng)度的評(píng)價(jià)因子鄉(xiāng)鎮(zhèn)糧食播糧食生產(chǎn)率閑社耕地面積潛力系數(shù)投資能力種面積Areaof崇福鎮(zhèn)河山鎮(zhèn)龍翔街道環(huán)境品質(zhì)和耕地獄量為主要目標(biāo)的階段:1而耕地汕―押碟如嘴揠料段表2耕地整理強(qiáng)度的綜合評(píng)價(jià)鄉(xiāng)鎮(zhèn)生產(chǎn)率潛力分利用率潛力分投資能力潛力分綜合潛力分綜合等級(jí)等級(jí)崇福鎮(zhèn)河山鎮(zhèn)Hcshan龍翔街道表3為研究區(qū)耕地景觀破碎度指數(shù)的動(dòng)態(tài)變化。耕地整理后,崇福鎮(zhèn)、河山鎮(zhèn)的耕地景觀破碎度指數(shù)都比整理前有所升高,龍翔街道基本保持不變。
其中,崇福鎮(zhèn)的景觀破碎度指數(shù)在整理前為最小,而整理后其數(shù)值明顯大于其他兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),升高至0.00387,幾乎是整理前的9倍。不同強(qiáng)度區(qū)增幅的大小順序依次為I強(qiáng)度區(qū)(崇福鎮(zhèn))>強(qiáng)度區(qū)(河山鎮(zhèn))>!強(qiáng)度區(qū)(龍翔街道)。
其次,整理后3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的斑塊密度和斑塊數(shù)量均有所增加。其中,斑塊密度的增幅以崇福鎮(zhèn)最大,由整理前的0.0150增加到整理后的0.0409,而龍翔街道的變化不大。斑塊新增數(shù)量最多的也是崇福鎮(zhèn),雖然整理前它的斑塊數(shù)量也最多,但耕地整理使得新增數(shù)量成倍增加,遠(yuǎn)超過其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)。斑塊密度和斑塊數(shù)量增幅的排序也為I強(qiáng)度區(qū)>強(qiáng)度區(qū)>I強(qiáng)度區(qū)。
表3耕地景觀破碎度分析鄉(xiāng)鎮(zhèn)破碎度指數(shù)斑塊密度斑塊數(shù)量整理前整理后整理前整理后整理前整理后龍翔街道河山鎮(zhèn)Hcshan崇福鎮(zhèn)研究表明,隨著耕地整理的開展和人類干擾活動(dòng)的增加,景觀破碎度指數(shù)升高,斑塊數(shù)量增多、斑塊密度增大,耕地景觀破碎化程度加劇。原因在于,耕地整理是運(yùn)用工程建設(shè)措施,對(duì)耕地實(shí)施結(jié)構(gòu)調(diào)整、深度開發(fā)利用的行為。一方面這種對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈干擾的人為定向活動(dòng)必然導(dǎo)致地表景觀結(jié)構(gòu)的大規(guī)模改變;另一方面,由于目前我國(guó)的耕地整理尚處于初級(jí)階段,大多數(shù)地區(qū)耕地整理目標(biāo)仍主要是擴(kuò)大耕地?cái)?shù)量,補(bǔ)償因非農(nóng)建設(shè)占用的耕地,以達(dá)到耕地總量的動(dòng)態(tài)平衡,尚未進(jìn)入以提高生活景觀的保護(hù)也未引起普遍關(guān)注,實(shí)踐中往往會(huì)出現(xiàn)一些不合理、不科學(xué)的行為。如不合理的道路、溝渠和河道的規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè);整理工程中大量使用水泥修筑路、溝、渠;不適當(dāng)?shù)耐萏撂盥竦?。這些都會(huì)破壞原有的自然景觀格局,導(dǎo)致景觀破碎度增加,自然植被斑塊間的連通性降低,甚至影響農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
從耕地整理強(qiáng)度和破碎程度的關(guān)系可知,耕地整理強(qiáng)度與破碎度的變化方向一致,即強(qiáng)度越大,破碎程度越高。這是因?yàn)?,整理?qiáng)度越大,需要整理的地塊越多,地域范圍越廣,其工程數(shù)量也越多,對(duì)耕地景觀的干擾強(qiáng)度也就越大,使得破碎化程度增強(qiáng)。
其中,I強(qiáng)度區(qū)(崇福鎮(zhèn))受到的干擾最大,耕地景觀破碎化程度也最為嚴(yán)重。
4結(jié)語(yǔ)此次研究以效率指標(biāo)為基礎(chǔ),將土地生產(chǎn)率、土地利用率和投資能力作為評(píng)價(jià)因素,采用綜合評(píng)分法對(duì)耕地整理強(qiáng)度進(jìn)行分級(jí),并分析了不同強(qiáng)度與破碎度之間的關(guān)系,取得了較好的效果。
耕地整理后景觀破碎度指數(shù)升高、斑塊數(shù)量增多、斑塊密度增大,造成耕地景觀破碎度過高。自然條件下,景觀破碎化的存在是客觀的也是必要的,有利于生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,中等程度的干擾水平則能維持較高的生物多樣性。但不科學(xué)的耕地整理規(guī)劃、不適當(dāng)?shù)恼矸绞?、方法和技術(shù)措施會(huì)使耕地景觀發(fā)生顯著變化,景觀破碎化程度過高,導(dǎo)致農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性下降,對(duì)耕地生產(chǎn)力構(gòu)成潛在的不良影響甚至使土地退化。因此,耕地整理必須遵循可持續(xù)發(fā)展的基本原理,在摸清現(xiàn)有耕地的數(shù)量、規(guī)模、生態(tài)環(huán)境和物理特性等情況的基礎(chǔ)上,制定科學(xué)的、適宜的規(guī)劃,在實(shí)踐活動(dòng)中必須注重耕地景觀的保護(hù),保證耕地整理在生態(tài)環(huán)境容許限度之內(nèi)進(jìn)行,使耕地整理朝著生態(tài)環(huán)境保育型方向發(fā)展。