渭北旱塬小流域土地利用空間分布與地形因子的關(guān)系
——以陜西省淳化縣秦莊溝流域?yàn)槔?/h1>
2014-09-27 11:24:14陳見影常占懷
水土保持通報(bào) 2014年2期
陳見影，孫 虎，常占懷
（1.陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安710062；2.陜西省水土保持勘測(cè)規(guī)劃研究所，陜西 西安710199）
作為人類賴以生存和社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著土地、糧食安全和人口的問題日益突出，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)、合理布局、提高土地利用效率已經(jīng)成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展研究的重大戰(zhàn)略問題。土地利用現(xiàn)狀是從實(shí)際出發(fā)反映土地資源的社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性和自然屬性［1－4］。地形因子是決定區(qū)域土地利用類別空間分布的關(guān)鍵因素之一［1］，對(duì)土地利用類別隨地形的分布格局研究，將有助于區(qū)域土地合理利用和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。近幾年，有不少學(xué)者［1－2，5］基于 GIS技術(shù)對(duì)地形因子多從海拔、坡度和坡向與土地利用關(guān)系方面進(jìn)行探討和分析。由于渭北旱塬黃土高原溝壑區(qū)小流域地形條件復(fù)雜，坡度、高程、溝壑密度等地形因子與土地利用空間分布有著密切的關(guān)系。但目前關(guān)于小流域土地利用空間分布與地形因子溝壑密度關(guān)系的研究很少。
本研究選擇渭北旱塬陜西省淳化縣秦莊溝小流域，結(jié)合ArcGIS技術(shù)，在DEM的基礎(chǔ)上提取地形因子坡度、高程和溝壑密度數(shù)據(jù)并進(jìn)行分級(jí)［5－7］，在分析不同地類與地形因子關(guān)系的基礎(chǔ)上，構(gòu)建可比性和科學(xué)性更強(qiáng)的土地利用類別在不同等級(jí)地形因子分布指數(shù)（land distribution index，LDI）模型，進(jìn)行小流域土地利用空間分布與地形因子關(guān)系規(guī)律性實(shí)證研究，以期為渭北旱塬小流域土地利用在不同等級(jí)地形上合理布局提供科學(xué)依據(jù)。
1 研究區(qū)概況
陜西省淳化縣秦莊溝流域位于淳化縣縣城東南15km 處，地理位置界于北緯34°47′30″—34°52′0″，東經(jīng)108°39′0″—108°43′30″之間，總面積31.28km2。年平均氣溫為10.4℃，屬暖溫帶半干旱氣候，降水量較少。年平均降水量為588.4mm，降水年內(nèi)分配不均，雨量集中在6—9月。土壤具有明顯的由褐土帶向黑土帶過度性質(zhì)，水土流失較嚴(yán)重，侵蝕模數(shù)達(dá)3 000～6 000t／km2。研究區(qū)地處渭北旱塬黃土高原溝壑區(qū)，地勢(shì)自北向南降低，溝壑縱橫。
秦莊溝流域涉及方里、秦莊兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，共有11個(gè)行政村22個(gè)自然村，總?cè)丝? 482人。土地利用形式主要有耕地、林地、園地、草地。研究區(qū)內(nèi)的秦莊水庫(kù)是一座以農(nóng)田灌溉為主，兼有防洪養(yǎng)殖的小（一）型水庫(kù)。2011年各業(yè)總產(chǎn)值為3 105.25萬元，其中農(nóng)業(yè)產(chǎn)值962.63萬元，林業(yè)產(chǎn)值1 335.26萬元，牧業(yè)341.58萬元，副業(yè)產(chǎn)值62.1萬元，其它403.68萬元，糧食總產(chǎn)量2 605.38t，流域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)主要以種植業(yè)和林業(yè)也為主，經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，仍然屬于貧困區(qū)。
2 研究方法
2.1 數(shù)據(jù)處理
本文數(shù)據(jù)資料主要來源于2005年編制比例尺1∶5萬的秦莊溝流域土地利用現(xiàn)狀圖（由陜西省淳化縣國(guó)土局提供）和1∶5萬的秦莊溝地形圖。首先運(yùn)用ArcGIS軟件對(duì)土地利用現(xiàn)狀圖和秦莊溝地形圖進(jìn)行配準(zhǔn)及矢量化處理，得到研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀和地形數(shù)據(jù)（表1）。然后進(jìn)行矢柵轉(zhuǎn)換。利用ArcGIS軟件的分析功能在地形圖上生成生成GRID格式的DEM數(shù)據(jù)，最后利用GIS軟件從DEM中提取坡度、高程、溝壑長(zhǎng)度和面積信息，計(jì)算溝壑密度［7－10］。在土地利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以既能體現(xiàn)秦莊溝流域的地形特征，又能符合其經(jīng)濟(jì)規(guī)律和自然規(guī)律為依據(jù)，將地形因子高程、坡度及溝壑密度數(shù)據(jù)按照一定的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)。
表1 研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀
2.2 研究指標(biāo)
主要采用土地利用分布指數(shù)（LDI）作為衡量指標(biāo)，來對(duì)小流域不同地形因子在某一等級(jí)上土地利用類型空間分布特征變化狀況進(jìn)行分析。本研究的土地利用分布指數(shù)是指某一級(jí)地類面積占該級(jí)土地利用面積比重相對(duì)于該地類總面積占總土地利用面積比重的大小，用公式表示為：
公式：LDIij——某一等級(jí)下i地類在j地形因子的分布指數(shù)；Xij——i地類在j地形因子的面積；i——不同地類，i＝1，2，…，m；j——不同地形因子，j＝1，2，…，n；分子表示i地類在j地形因子面積所占比重，分母表示i地類面積所占總土地利用面積比重。
LDIij數(shù)值的理論范圍是［0，＋∞），一般而言，若LDIij＜1，則表明在某一等級(jí)下i地類在j地形因子處于劣勢(shì)，說明該等級(jí)地形不適宜該地類分布；若LDIij＞1，表示該地類在該等級(jí)地形上的分布屬于優(yōu)勢(shì)分布。
利用GIS軟件，得到土地利用現(xiàn)狀、高程分級(jí)、坡度分級(jí)和溝壑密度分級(jí)的土地利用類型空間分布情況，對(duì)其統(tǒng)計(jì)匯總，進(jìn)行地類分布優(yōu)劣勢(shì)研究，以期找到秦莊溝流域土地利用類型在不同地形因子上的分布規(guī)律，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，提高土地利用率。
3 土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)分析
3.1 土地利用現(xiàn)狀分析
根據(jù)土地利用現(xiàn)狀分類的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及當(dāng)?shù)赝恋乩锰卣鳎瑢⒀芯繀^(qū)的土地利用類型分為8類，分別為耕地、園地、林地、草地、裸地、水域、居民點(diǎn)用地及其它用地（表1）。從表1可以看出，秦莊溝流域的土地利用現(xiàn)狀分布結(jié)構(gòu)。耕地面積為960.92hm2，占秦莊溝流域總面積的30.72%，在土地利用方式中位居首位；園地面積為675.74hm2，其所占秦莊溝流域總面積比重位居第二，占21.60%；林地面積為620.75hm2，占秦莊溝流域總面積的19.84%，在土地利用方式中位居第三；草地面積為123.41hm2，僅占秦莊溝流域總面積的3.95%；裸地面積為441.68 hm2，占秦莊溝流域總面積的14.12%，在土地利用方式中位居第4；草地、居民點(diǎn)用地和其它類型用地之和為410.59hm2，占秦莊溝流域總面積的13.19%；土地利用類別面積之比：耕地：園地：林地：草地為20∶14∶13∶3。裸地面積大于草地、居民點(diǎn)用地和其它類型用地之和，說明秦莊溝流域裸地面積較大。秦莊溝流域還有18.36hm2的水域面積，占秦莊溝流域總面積的0.59%，這里指流域有小（一）型水庫(kù)，經(jīng)實(shí)地調(diào)查水資源尚未開發(fā)利用。
3.2 地形因子與土地利用
3.2.1 坡度分級(jí)依據(jù)及土地利用現(xiàn)狀 坡度分級(jí)建立在坡度與土地利用關(guān)系的基礎(chǔ)上，根據(jù)秦莊溝流域的地形特征，以小流域經(jīng)濟(jì)規(guī)律和自然規(guī)律為依據(jù)，將土地坡度劃分為4個(gè)等級(jí)：0°～5°，5°～15°，15°～25°，＞25°（表2）。從表2可以看出，各坡度等級(jí)的土地面積差異較大，在坡度小于5°的所有土地利用面積為955.47hm2，占土地利用總面積的30.15%。5°～15°的所有土地利用面積為771.23hm2，占土地利用總面積的24.11%。15°～25°的所有土地利用面積為902.28hm2，占土地利用總面積的27.99%。＞25°的所有土地利用面積為540.14hm2，占土地利用總面積的16.61%。可以看出秦莊溝流域的地形較為復(fù)雜，大多是傾斜黃土殘塬地帶。
表2 各土地利用類型在不同坡度等級(jí)的分布特征
坡度小于5°的耕地面積為195.65hm2，僅占耕地總面積的20.36%，在5°～25°之間，耕地面積為746.06hm2，占其總面積的77.63%。說明秦莊溝流域平坦的耕地面積很小，坡耕地面積很大。在坡度小于5°的園地占其總面積的69.8%。在15°～25°之間園地占其總面積的2.88%。隨著坡度的增加，林地、草地面積逐漸增加。
從分布指數(shù)可以看出，小于5°平坦黃土殘塬上，水域和居民點(diǎn)用地分布指數(shù)分別為3.27和3.09。因?yàn)樗蚨喾植荚谄教裹S土殘塬上，受坡度的影響較小；居民點(diǎn)用地的分布指數(shù)隨著坡度的增加而減小，秦莊溝流域村民活動(dòng)大都集中在相對(duì)較平坦黃土殘塬的地區(qū)。因此坡度相對(duì)較小的平坦黃土殘塬區(qū)域是水域和居民點(diǎn)用地的優(yōu)勢(shì)分布區(qū)。園地在小于5°平坦黃土殘塬上的分布指數(shù)為2.28，因?yàn)樘O果種植是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民主要收入來源。耕地分布指數(shù)＞1主要位于坡度為5°～25°區(qū)域的坡耕地。由于坡耕地水土流失很嚴(yán)重，水土流失會(huì)造成土壤耕層被剝蝕減薄，同時(shí)也會(huì)帶走土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素使土壤肥力下降，從而降低耕地的生產(chǎn)能力，農(nóng)作物產(chǎn)量低，收益少。在＞25°區(qū)域只有林地、草地、裸地和極少的耕地的分布，分布指數(shù)＞1只有林地和裸地。說明在坡度較大的低山丘陵適合開發(fā)林地，有利于保護(hù)坡度較陡地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。
3.2.2 高程與土地利用現(xiàn)狀 秦莊溝流域海拔高度在801～1 250m之間，自北向南降低。將其劃分為5個(gè)等級(jí)高程帶：800～900m，900～1 000m，1 000～1 100m，1 100～1 200m，1 200～1 250m。從表3可以看出，在海拔800～900m的區(qū)域所有土地利用面積為876.12hm2，占秦莊溝流域土地利用總面積的28.04%。海拔在900～1 000m和1 000～1 100m的區(qū)域所有土地利用面積共計(jì)1 475.42hm2，占秦莊溝流域土地利用總面積的47.23%。在海拔小于1 100 m的區(qū)域耕地、園地、草地和居民點(diǎn)用地，占各自總面積的比重都很大，分別為81.32%，81.14%，73.87%和82.6%（表3）。從分布指數(shù)可以看出，耕地在900～1 000m，1 000～1 100m范圍內(nèi)的分布指數(shù)＞1。園地在800～900m，900～1 000m，1 000～1 100m，1 100～1 200m范圍內(nèi)的分布指數(shù)＞1或≈1。在1 200～1 250m范圍內(nèi)的分布指數(shù)＞1的只有林地、草地和居民點(diǎn)用地。
隨著海拔的增高，草地和林地的分布比例變大。隨著海拔的升高，各種類型的土地面積逐漸減少。在海拔1 200～1 250m的區(qū)域除少量耕地、園地及居民點(diǎn)用地外，基本全為林地和草地，裸地為0，說明植被覆蓋率較高。
表3 各土地利用類型在不同高程的分布特征
3.2.3 溝壑密度與土地利用現(xiàn)狀 溝壑密度是指每平方公里內(nèi)侵蝕溝的總長(zhǎng)度，或稱切割裂度，是衡量地表破碎度的一個(gè)指標(biāo)。根據(jù)秦莊溝流域的地形特征，將該區(qū)的溝壑密度劃分為4個(gè)等級(jí)：0～2km／km2，2～4km／km2，4～6km／km2，6～8km／km2。各土地利用類型在不同溝壑密度區(qū)的分布特征見表4。
在溝壑密度小于2km／km2的所有土地利用面積為902.88hm2，占土地利用總面積的28.86%。溝壑密度2～4km／km2的所有土地利用面積為1 241.84 hm2，占土地利用總面積的39.71%，其所占秦莊溝流域總面積比重位居第一。溝壑密度4～6km／km2的所有土地利用面積為883.81hm2，占土地利用總面積的28.25%。從分布指數(shù)可以看出，裸地面積隨著溝壑密度的增大而增加，在溝壑密度為6～8km／km2時(shí)，分布指數(shù)達(dá)到2.55。而居民點(diǎn)用地在溝壑密度為0～2km／km2時(shí)，分布指數(shù)最大，達(dá)到了2.26，但隨著溝壑密度的增大而居民點(diǎn)用地面積減少。在溝壑密度為2～4km／km2和4～6km／km2時(shí)，所有土地利用面積占土地利用總面積的67.96%，其中林地的分布指數(shù)均大于1。草地在溝壑密度為4～6km／km2和6～8km／km2時(shí)，分布指數(shù)均大于1。
秦莊溝流域土地利用主要位于溝間地和溝谷區(qū)域。裸地主要分布在黃土切溝、沖溝和河溝以及較大溝谷內(nèi)的河漫灘。地形破碎、溝壑密度大。
3.3 土地利用特點(diǎn)
秦莊溝流域土地利用區(qū)域差異明顯。低山丘陵丘陵為水土保持林用地，一些溝頭部位由于人為改變地形打壩淤地，形成淤地壩或修筑梯田。傾斜黃土殘塬、平坦黃土殘塬為耕地和園地交錯(cuò)區(qū)。居民點(diǎn)用地多位于平坦黃土殘塬。距離水庫(kù)較近的平坦黃土殘塬農(nóng)用地尚未發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)，水資源利用率低。秦莊溝流域地貌以傾斜黃土殘塬溝壑為主，所占面積較大，也是該區(qū)主要的農(nóng)耕區(qū)域。坡耕地面積大，坡耕地共計(jì)765.27hm2，溝頭區(qū)的坡耕地超過400hm2，占整個(gè)流域坡耕地面積52%以上。由于溝壑密度大，地塊破碎，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化、現(xiàn)代化和規(guī)模化經(jīng)營(yíng)。農(nóng)村居民點(diǎn)用地分散，人均面積大。農(nóng)村居民點(diǎn)用地273.46hm2，人均用地365.49m2，超過了國(guó)家村鎮(zhèn)規(guī)劃的150m2用地標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)村居民點(diǎn)用地零散、集約利用程度較低。秦莊溝流域裸地面積大，在各土地利用方式中位居第4，水土流失嚴(yán)重，致使抵御自然災(zāi)害能力差，經(jīng)常發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。
4 結(jié)論
（1）秦莊溝流域土地利用類型以耕地、園地、林地和裸地為主，分別占研究區(qū)面積的30.72%，21.60%，19.84%和14.12%，其它土地利用類型占的比例較小。坡度、高程及溝壑密度3種地形因子不同級(jí)別下的土地利用空間分布差異明顯。
（2）地形因子是影響秦莊溝流域土地利用類型的一個(gè)重要因素。
（3）根據(jù)秦莊溝流域的地形特征，合理利用土地資源，調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)。秦莊溝流域還處于以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為主。為了改變這種狀況，主要應(yīng)在其內(nèi)部進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，利用流域有小（一）型水庫(kù)，發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)；進(jìn)行坡改梯的水土保持措施，提高土地的生產(chǎn)能力；發(fā)展無公害的綠色有機(jī)果品、蔬菜、糧食、小雜糧等特色生態(tài)農(nóng)業(yè)，從而提高單位面積的產(chǎn)量和質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)收益。
（4）秦莊溝農(nóng)村居民點(diǎn)人均用地面積是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的2.44倍，用地零散、結(jié)構(gòu)不合理、建筑容積率低，基礎(chǔ)設(shè)施不配套。應(yīng)通過新農(nóng)村建設(shè)，實(shí)施農(nóng)村居民點(diǎn)整理工程，完善基礎(chǔ)配套措施，改善人居環(huán)境，提高居民點(diǎn)用地集約利用度，提高土地利用率，增加基本面農(nóng)田面積。
（5）對(duì)于坡度較大的裸地，主要指坡度為＞25°的區(qū)域，應(yīng)大力開展植樹造林，強(qiáng)化生態(tài)建設(shè)，增加林地面積，提高研究區(qū)植被覆蓋率，減少水土流失。
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陳見影，孫 虎，常占懷
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本研究選擇渭北旱塬陜西省淳化縣秦莊溝小流域，結(jié)合ArcGIS技術(shù)，在DEM的基礎(chǔ)上提取地形因子坡度、高程和溝壑密度數(shù)據(jù)并進(jìn)行分級(jí)［5－7］，在分析不同地類與地形因子關(guān)系的基礎(chǔ)上，構(gòu)建可比性和科學(xué)性更強(qiáng)的土地利用類別在不同等級(jí)地形因子分布指數(shù)（land distribution index，LDI）模型，進(jìn)行小流域土地利用空間分布與地形因子關(guān)系規(guī)律性實(shí)證研究，以期為渭北旱塬小流域土地利用在不同等級(jí)地形上合理布局提供科學(xué)依據(jù)。
1 研究區(qū)概況
陜西省淳化縣秦莊溝流域位于淳化縣縣城東南15km 處，地理位置界于北緯34°47′30″—34°52′0″，東經(jīng)108°39′0″—108°43′30″之間，總面積31.28km2。年平均氣溫為10.4℃，屬暖溫帶半干旱氣候，降水量較少。年平均降水量為588.4mm，降水年內(nèi)分配不均，雨量集中在6—9月。土壤具有明顯的由褐土帶向黑土帶過度性質(zhì)，水土流失較嚴(yán)重，侵蝕模數(shù)達(dá)3 000～6 000t／km2。研究區(qū)地處渭北旱塬黃土高原溝壑區(qū)，地勢(shì)自北向南降低，溝壑縱橫。
秦莊溝流域涉及方里、秦莊兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，共有11個(gè)行政村22個(gè)自然村，總?cè)丝? 482人。土地利用形式主要有耕地、林地、園地、草地。研究區(qū)內(nèi)的秦莊水庫(kù)是一座以農(nóng)田灌溉為主，兼有防洪養(yǎng)殖的小（一）型水庫(kù)。2011年各業(yè)總產(chǎn)值為3 105.25萬元，其中農(nóng)業(yè)產(chǎn)值962.63萬元，林業(yè)產(chǎn)值1 335.26萬元，牧業(yè)341.58萬元，副業(yè)產(chǎn)值62.1萬元，其它403.68萬元，糧食總產(chǎn)量2 605.38t，流域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)主要以種植業(yè)和林業(yè)也為主，經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，仍然屬于貧困區(qū)。
2 研究方法
2.1 數(shù)據(jù)處理
本文數(shù)據(jù)資料主要來源于2005年編制比例尺1∶5萬的秦莊溝流域土地利用現(xiàn)狀圖（由陜西省淳化縣國(guó)土局提供）和1∶5萬的秦莊溝地形圖。首先運(yùn)用ArcGIS軟件對(duì)土地利用現(xiàn)狀圖和秦莊溝地形圖進(jìn)行配準(zhǔn)及矢量化處理，得到研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀和地形數(shù)據(jù)（表1）。然后進(jìn)行矢柵轉(zhuǎn)換。利用ArcGIS軟件的分析功能在地形圖上生成生成GRID格式的DEM數(shù)據(jù)，最后利用GIS軟件從DEM中提取坡度、高程、溝壑長(zhǎng)度和面積信息，計(jì)算溝壑密度［7－10］。在土地利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以既能體現(xiàn)秦莊溝流域的地形特征，又能符合其經(jīng)濟(jì)規(guī)律和自然規(guī)律為依據(jù)，將地形因子高程、坡度及溝壑密度數(shù)據(jù)按照一定的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)。
表1 研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀
2.2 研究指標(biāo)
主要采用土地利用分布指數(shù)（LDI）作為衡量指標(biāo)，來對(duì)小流域不同地形因子在某一等級(jí)上土地利用類型空間分布特征變化狀況進(jìn)行分析。本研究的土地利用分布指數(shù)是指某一級(jí)地類面積占該級(jí)土地利用面積比重相對(duì)于該地類總面積占總土地利用面積比重的大小，用公式表示為：
公式：LDIij——某一等級(jí)下i地類在j地形因子的分布指數(shù)；Xij——i地類在j地形因子的面積；i——不同地類，i＝1，2，…，m；j——不同地形因子，j＝1，2，…，n；分子表示i地類在j地形因子面積所占比重，分母表示i地類面積所占總土地利用面積比重。
LDIij數(shù)值的理論范圍是［0，＋∞），一般而言，若LDIij＜1，則表明在某一等級(jí)下i地類在j地形因子處于劣勢(shì)，說明該等級(jí)地形不適宜該地類分布；若LDIij＞1，表示該地類在該等級(jí)地形上的分布屬于優(yōu)勢(shì)分布。
利用GIS軟件，得到土地利用現(xiàn)狀、高程分級(jí)、坡度分級(jí)和溝壑密度分級(jí)的土地利用類型空間分布情況，對(duì)其統(tǒng)計(jì)匯總，進(jìn)行地類分布優(yōu)劣勢(shì)研究，以期找到秦莊溝流域土地利用類型在不同地形因子上的分布規(guī)律，優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，提高土地利用率。
3 土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)分析
3.1 土地利用現(xiàn)狀分析
根據(jù)土地利用現(xiàn)狀分類的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及當(dāng)?shù)赝恋乩锰卣鳎瑢⒀芯繀^(qū)的土地利用類型分為8類，分別為耕地、園地、林地、草地、裸地、水域、居民點(diǎn)用地及其它用地（表1）。從表1可以看出，秦莊溝流域的土地利用現(xiàn)狀分布結(jié)構(gòu)。耕地面積為960.92hm2，占秦莊溝流域總面積的30.72%，在土地利用方式中位居首位；園地面積為675.74hm2，其所占秦莊溝流域總面積比重位居第二，占21.60%；林地面積為620.75hm2，占秦莊溝流域總面積的19.84%，在土地利用方式中位居第三；草地面積為123.41hm2，僅占秦莊溝流域總面積的3.95%；裸地面積為441.68 hm2，占秦莊溝流域總面積的14.12%，在土地利用方式中位居第4；草地、居民點(diǎn)用地和其它類型用地之和為410.59hm2，占秦莊溝流域總面積的13.19%；土地利用類別面積之比：耕地：園地：林地：草地為20∶14∶13∶3。裸地面積大于草地、居民點(diǎn)用地和其它類型用地之和，說明秦莊溝流域裸地面積較大。秦莊溝流域還有18.36hm2的水域面積，占秦莊溝流域總面積的0.59%，這里指流域有小（一）型水庫(kù)，經(jīng)實(shí)地調(diào)查水資源尚未開發(fā)利用。
3.2 地形因子與土地利用
3.2.1 坡度分級(jí)依據(jù)及土地利用現(xiàn)狀 坡度分級(jí)建立在坡度與土地利用關(guān)系的基礎(chǔ)上，根據(jù)秦莊溝流域的地形特征，以小流域經(jīng)濟(jì)規(guī)律和自然規(guī)律為依據(jù)，將土地坡度劃分為4個(gè)等級(jí)：0°～5°，5°～15°，15°～25°，＞25°（表2）。從表2可以看出，各坡度等級(jí)的土地面積差異較大，在坡度小于5°的所有土地利用面積為955.47hm2，占土地利用總面積的30.15%。5°～15°的所有土地利用面積為771.23hm2，占土地利用總面積的24.11%。15°～25°的所有土地利用面積為902.28hm2，占土地利用總面積的27.99%。＞25°的所有土地利用面積為540.14hm2，占土地利用總面積的16.61%。可以看出秦莊溝流域的地形較為復(fù)雜，大多是傾斜黃土殘塬地帶。
表2 各土地利用類型在不同坡度等級(jí)的分布特征
坡度小于5°的耕地面積為195.65hm2，僅占耕地總面積的20.36%，在5°～25°之間，耕地面積為746.06hm2，占其總面積的77.63%。說明秦莊溝流域平坦的耕地面積很小，坡耕地面積很大。在坡度小于5°的園地占其總面積的69.8%。在15°～25°之間園地占其總面積的2.88%。隨著坡度的增加，林地、草地面積逐漸增加。
從分布指數(shù)可以看出，小于5°平坦黃土殘塬上，水域和居民點(diǎn)用地分布指數(shù)分別為3.27和3.09。因?yàn)樗蚨喾植荚谄教裹S土殘塬上，受坡度的影響較小；居民點(diǎn)用地的分布指數(shù)隨著坡度的增加而減小，秦莊溝流域村民活動(dòng)大都集中在相對(duì)較平坦黃土殘塬的地區(qū)。因此坡度相對(duì)較小的平坦黃土殘塬區(qū)域是水域和居民點(diǎn)用地的優(yōu)勢(shì)分布區(qū)。園地在小于5°平坦黃土殘塬上的分布指數(shù)為2.28，因?yàn)樘O果種植是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民主要收入來源。耕地分布指數(shù)＞1主要位于坡度為5°～25°區(qū)域的坡耕地。由于坡耕地水土流失很嚴(yán)重，水土流失會(huì)造成土壤耕層被剝蝕減薄，同時(shí)也會(huì)帶走土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素使土壤肥力下降，從而降低耕地的生產(chǎn)能力，農(nóng)作物產(chǎn)量低，收益少。在＞25°區(qū)域只有林地、草地、裸地和極少的耕地的分布，分布指數(shù)＞1只有林地和裸地。說明在坡度較大的低山丘陵適合開發(fā)林地，有利于保護(hù)坡度較陡地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。
3.2.2 高程與土地利用現(xiàn)狀 秦莊溝流域海拔高度在801～1 250m之間，自北向南降低。將其劃分為5個(gè)等級(jí)高程帶：800～900m，900～1 000m，1 000～1 100m，1 100～1 200m，1 200～1 250m。從表3可以看出，在海拔800～900m的區(qū)域所有土地利用面積為876.12hm2，占秦莊溝流域土地利用總面積的28.04%。海拔在900～1 000m和1 000～1 100m的區(qū)域所有土地利用面積共計(jì)1 475.42hm2，占秦莊溝流域土地利用總面積的47.23%。在海拔小于1 100 m的區(qū)域耕地、園地、草地和居民點(diǎn)用地，占各自總面積的比重都很大，分別為81.32%，81.14%，73.87%和82.6%（表3）。從分布指數(shù)可以看出，耕地在900～1 000m，1 000～1 100m范圍內(nèi)的分布指數(shù)＞1。園地在800～900m，900～1 000m，1 000～1 100m，1 100～1 200m范圍內(nèi)的分布指數(shù)＞1或≈1。在1 200～1 250m范圍內(nèi)的分布指數(shù)＞1的只有林地、草地和居民點(diǎn)用地。
隨著海拔的增高，草地和林地的分布比例變大。隨著海拔的升高，各種類型的土地面積逐漸減少。在海拔1 200～1 250m的區(qū)域除少量耕地、園地及居民點(diǎn)用地外，基本全為林地和草地，裸地為0，說明植被覆蓋率較高。
表3 各土地利用類型在不同高程的分布特征
3.2.3 溝壑密度與土地利用現(xiàn)狀 溝壑密度是指每平方公里內(nèi)侵蝕溝的總長(zhǎng)度，或稱切割裂度，是衡量地表破碎度的一個(gè)指標(biāo)。根據(jù)秦莊溝流域的地形特征，將該區(qū)的溝壑密度劃分為4個(gè)等級(jí)：0～2km／km2，2～4km／km2，4～6km／km2，6～8km／km2。各土地利用類型在不同溝壑密度區(qū)的分布特征見表4。
在溝壑密度小于2km／km2的所有土地利用面積為902.88hm2，占土地利用總面積的28.86%。溝壑密度2～4km／km2的所有土地利用面積為1 241.84 hm2，占土地利用總面積的39.71%，其所占秦莊溝流域總面積比重位居第一。溝壑密度4～6km／km2的所有土地利用面積為883.81hm2，占土地利用總面積的28.25%。從分布指數(shù)可以看出，裸地面積隨著溝壑密度的增大而增加，在溝壑密度為6～8km／km2時(shí)，分布指數(shù)達(dá)到2.55。而居民點(diǎn)用地在溝壑密度為0～2km／km2時(shí)，分布指數(shù)最大，達(dá)到了2.26，但隨著溝壑密度的增大而居民點(diǎn)用地面積減少。在溝壑密度為2～4km／km2和4～6km／km2時(shí)，所有土地利用面積占土地利用總面積的67.96%，其中林地的分布指數(shù)均大于1。草地在溝壑密度為4～6km／km2和6～8km／km2時(shí)，分布指數(shù)均大于1。
秦莊溝流域土地利用主要位于溝間地和溝谷區(qū)域。裸地主要分布在黃土切溝、沖溝和河溝以及較大溝谷內(nèi)的河漫灘。地形破碎、溝壑密度大。
3.3 土地利用特點(diǎn)
秦莊溝流域土地利用區(qū)域差異明顯。低山丘陵丘陵為水土保持林用地，一些溝頭部位由于人為改變地形打壩淤地，形成淤地壩或修筑梯田。傾斜黃土殘塬、平坦黃土殘塬為耕地和園地交錯(cuò)區(qū)。居民點(diǎn)用地多位于平坦黃土殘塬。距離水庫(kù)較近的平坦黃土殘塬農(nóng)用地尚未發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)，水資源利用率低。秦莊溝流域地貌以傾斜黃土殘塬溝壑為主，所占面積較大，也是該區(qū)主要的農(nóng)耕區(qū)域。坡耕地面積大，坡耕地共計(jì)765.27hm2，溝頭區(qū)的坡耕地超過400hm2，占整個(gè)流域坡耕地面積52%以上。由于溝壑密度大，地塊破碎，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化、現(xiàn)代化和規(guī)模化經(jīng)營(yíng)。農(nóng)村居民點(diǎn)用地分散，人均面積大。農(nóng)村居民點(diǎn)用地273.46hm2，人均用地365.49m2，超過了國(guó)家村鎮(zhèn)規(guī)劃的150m2用地標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)村居民點(diǎn)用地零散、集約利用程度較低。秦莊溝流域裸地面積大，在各土地利用方式中位居第4，水土流失嚴(yán)重，致使抵御自然災(zāi)害能力差，經(jīng)常發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。
4 結(jié)論
（1）秦莊溝流域土地利用類型以耕地、園地、林地和裸地為主，分別占研究區(qū)面積的30.72%，21.60%，19.84%和14.12%，其它土地利用類型占的比例較小。坡度、高程及溝壑密度3種地形因子不同級(jí)別下的土地利用空間分布差異明顯。
（2）地形因子是影響秦莊溝流域土地利用類型的一個(gè)重要因素。
（3）根據(jù)秦莊溝流域的地形特征，合理利用土地資源，調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)。秦莊溝流域還處于以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為主。為了改變這種狀況，主要應(yīng)在其內(nèi)部進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，利用流域有小（一）型水庫(kù)，發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)；進(jìn)行坡改梯的水土保持措施，提高土地的生產(chǎn)能力；發(fā)展無公害的綠色有機(jī)果品、蔬菜、糧食、小雜糧等特色生態(tài)農(nóng)業(yè)，從而提高單位面積的產(chǎn)量和質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)收益。
（4）秦莊溝農(nóng)村居民點(diǎn)人均用地面積是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的2.44倍，用地零散、結(jié)構(gòu)不合理、建筑容積率低，基礎(chǔ)設(shè)施不配套。應(yīng)通過新農(nóng)村建設(shè)，實(shí)施農(nóng)村居民點(diǎn)整理工程，完善基礎(chǔ)配套措施，改善人居環(huán)境，提高居民點(diǎn)用地集約利用度，提高土地利用率，增加基本面農(nóng)田面積。
（5）對(duì)于坡度較大的裸地，主要指坡度為＞25°的區(qū)域，應(yīng)大力開展植樹造林，強(qiáng)化生態(tài)建設(shè)，增加林地面積，提高研究區(qū)植被覆蓋率，減少水土流失。
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