基于景觀格局指數的基本農田保護區集中連片性研究
——以濟南市歷城區為例

張保華，王雷，白振華，潘慶龍，湯慶新，肖燕

(1.聊城大學環境與規劃學院，山東 聊城 252059；2.聊城市規劃建筑設計院，山東 聊城 252000)

人口多，耕地少，優質耕地資源稀缺是中國的基本國情。為保證國家糧食安全與國民經濟和社會的可持續發展，我國實行基本農田保護制度。新一輪土地利用總體規劃修編及數據庫建設中，相關政策對基本農田調整提出了數量不減少、質量有提高、布局上更加集中連片的要求。其中，對于基本農田集中連片的判斷，鄭劉平等[1]、許妍等[2]以大于等于一定面積的基本農田片塊(斑塊)面積占整個保護面積的比重來反映集中連片性，曹慶安等[3]以緊湊度指標反映農田保護區空間布局的合理性，其表達方式為農田保護區所有斑塊的總面積與相應總周長比值的二次開方。以斑塊面積反映集中連片程度在實際應用中較為方便，但對地塊之間的空間聯系(相連或相鄰程度)的表達不夠充分。該文以濟南市歷城區為例，在借鑒前人對集中連片性概念辨析的基礎上，引入景觀生態學中的景觀格局指數來反映基本農田集中連片性，以期對基本農田調整前后集中連片程度的變化加以更準確的判別。

1 區域概況

歷城區位于魯中山區與華北平原的過渡地帶，地勢為南高北低，分為南部山丘區、中部山前平原和北部沿黃平原。暖溫帶半濕潤區大陸性季風氣候，氣候溫和，四季分明。年均降雨量662mm，年均氣溫12.4℃。

2010年，歷城區轄17個街道(鎮)，總人口112.43萬人，全區國內生產總值603億元，三次產業比例為5.2∶53.9∶40.9，地方財政收入20.56億元，城鎮居民人均可支配收23370元，農民人均純收入9310元。

根據第二次土地調查變更，2010年全區土地總面積130120.61hm2，其中耕地35536.18hm2，占總面積的27.31%；園地14090.46hm2，占10.83%；林地23600.09hm2，占18.14%；草地16339.40hm2，占12.56%；城鎮村及工礦用地24802.11hm2，占19.06%；交通運輸用地4728.99hm2，占3.63%；水域及水利設施用地4443.08hm2，占3.41%；其他土地6580.30hm2，占5.06%。

2 數據與方法

2.1 數據處理

基本農田調整數據來自歷城區土地利用總體規劃數據庫，時間分別為基期2010年、規劃2020年。據文獻[4]，地塊連片性是指同一等級或等級區間地塊的相連程度,兩地塊在空間上相隔的距離越小,其連片性越高,當其距離小于一定閾值時,則可認為其是連片的。該文將此閾值界定為全國第二次土地調查的線狀地物寬度，即不依比例尺上圖的線狀溝渠、道路等兩側的基本農田保護區圖斑認為是連片的。據此，將同一村民小組的、原被線狀地物分開的基本農田保護區圖斑合并，作為調整前后基本農田分布的基礎數據。

2.2 景觀格局指數與計算方法

隨著景觀生態學發展，景觀格局指數的數量化方法也不斷完善。該文依據研究需要，選擇用以描述同類景觀要素斑塊、空間關系的景觀格局指數反映基本農田保護區集中連片性。

(1)圖斑平均面積。反映基本農田保護區圖斑規模的平均水平(單位：hm2)。

(2)圖斑面積標準差和變異系數。反映基本農田保護區圖斑規模的變異程度(單位：hm2，%)。

(3)圖斑邊界密度。圖斑總周長、總面積的比值，反映圖斑被邊界的分割程度或破碎化程度(單位：m/hm2)。

(4)最大斑塊指數。為最大圖斑占全部基本農田保護區面積的比例(單位：%)。

(5)平均歐式鄰近距離。為某一圖斑到其他圖斑的最近距離之和除以具有最近距離的圖斑總數；其值大，反映出同類型拼塊間相隔距離遠，分布較離散(單位：m)。

將以村民小組為單位合并圖斑后的基期2010年、規劃2020年基本農田保護區矢量文件轉為柵格GRID文件，導入景觀格局計算軟件FRAGSTSTS3.3，計算上述景觀格局指數。

3 結果與分析

3.1 調整前后基本農田概況

歷城區基期2010年、規劃2020年基本農田分布示于圖1。調整前后均分布于唐王、遙墻、華山、王舍人、董家北部平原區域，以及仲宮、柳埠、西營、港溝、彩石南部山區，其保護面積、現狀地類組成見表1。

圖1 調整前后基本農田保護區面積分布圖(a：基期2010年；b：規劃2020年)

時間保護區面積保護面積保護面積現狀地類組成斑塊數量耕地園地林地合并前合并后基期201033169.7428728.8622995.083651.622082.16232657373規劃202033095.0328849.2323288.163559.212001.86202385072

調整前后基本農田保護面積均大于下達保護面積任務28667hm2。在現狀地類組成方面，規劃2020年比基期2010年耕地面積略有增加、園林地面積略有減少。

斑塊數量方面，在保護區面積僅減少74.71hm2的情況下，以村民小組為單位的圖斑合并前、后的圖斑數量分別減少了3027，2301塊。說明基本農田保護區調整后，數量更多的圖斑是被線狀地物分開，也即是符合連片性涵義的保護區圖斑數量增加。

3.2 調整前后基本農田保護區景觀格局指數

調整前后基本農田保護區景觀格局指數計算結果列于表2。

表2 基本農田保護區景觀格局指數

相比調整前規劃基期2010年，調整后的規劃2020年基本農田保護區圖斑平均面積增加2.026hm2，增加幅度為45%，圖斑平均面積的絕對值、增幅均有較大提高。盡管圖斑面積標準差表明圖斑面積差別增大，但圖斑面積變異系數減小了66.57個百分點。圖斑邊界密度有所降低，相差0.002m/hm2，破碎化程度略有改善。最大斑塊指數稍有增加，增加0.0012個百分點。平均歐式鄰近距離減小了11.0391m，基本農田保護區圖斑間相隔距離有所減小，空間分布更集中。

4 結論

該文應用景觀格局指數，對濟南市歷城區基本農田保護區調整前后集中連片性變化進行了研究，得出以下結論。

歷城區基本農田保護區調整后，保護區面積略有減少，而圖斑數量減少較多。選擇的6項景觀格局指數中，除圖斑面積標準差外，其他5項指標均表明基本農田保護區調整后集中連片性有所提高。

濟南市歷城區基本農田保護區集中連片性研究表明，景觀格局指數能較好地表達集中連片程度，尤其是平均歐式鄰近距離充分表達了其空間相連或相鄰特性。景觀格局指數計算方法簡便，可作為基本農田保護區調整中集中連片性的判斷依據。

參考文獻：

[1] 鄭劉平，王秋兵，錢鳳魁，等.基于變化分析的基本農田劃定成果評價方法初探——以東港市馬家店鎮為例[J].國土與自然資源研究，2012，(3)：34-35.

[2] 許妍，吳克寧，趙華甫.新一輪土地利用總體規劃中基本農田布局調整研究——以江西省高安市為例[J].資源與產業，2011,13(5)：59-66.

[3] 曹慶安，舒曉波，王雯，等.新一輪土地利用總體規劃中基本農田布局調整研究——以江西省浮梁縣為例[J].廣東農業科學，2010，(1)：154-157.

[4] 周尚意，朱阿興，邱維理，等.基于GIS的農用地連片性分析及其在基本農田保護規劃中的應用[J].農業工程學報，2008，24(7)：72-77.