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基于景观指数的黑龙江省耕地非农化空间格局演变研究

夏诗雨
  
领域媒体号
2022年21期
成都理工大学地球科学学院四川成都 610059

摘要:耕地非农化是耕地减少的主要原因之一,相对于生态退耕、农业结构调整和灾毁等途径,耕地非农化一般是单向的、不可逆的过程,并通常会破坏耕地的耕作层使其难以恢复,严重威胁粮食安全。本文以黑龙江省1980-2015年土地利用数据库为基础,综合利用GIS手段,提取耕地非农化信息,利用标准差椭圆分析、核密度分析、热点分析以及基于DEM的高程坡度分级等方法,从耕地非农化的数量结构、景观指数、水平空间和垂直空间研究其空间格局演变特征。研究结果表明:黑龙江省耕地非农化景观形状规整,耕地非农化用地规模和数量均呈平缓增加趋势.

关键词:耕地非农化;空间格局;演变特征;黑龙江省

0引言

我国自改革开放多年以来,伴随着经济迅速稳定的增长、大中小型企业的产业结构日趋完善、国家人口数量的不断增加以及国家工业化水平的不断提高和城镇化进程的不断加快,土地规划、有效合理的利用方式和土地规模、结构方面发生了巨大的变化[1],其中国家大量的耕地由于非农建设而被占用,呈现出持续减少的态势,耕地资源的减少、劳动力资源的缺失、耕地质量的下降,再加上我国后备耕地资源严重不足的问题,这不仅使得我国经济的可持续发展严重受阻、也造成了人口增长与保护耕地资源的矛盾[2-3]。本研究以黑龙江省为研究区,以1980-2015年土地利用数据为基础,从景观空间研究耕地非农化空间格局演变特征,本研究成果对黑土地区的耕地资源保护、对缓解国家粮食安全的紧张局面具有重要的现实意义。

1研究区概况与研究方法

1.1研究区概况

黑龙江省是中国九大农业区之一,地处于中国的北方寒冷地区并与高寒地带的俄罗斯接壤,是23个省级行政区之一同时也是纬度最高,经度最东的省份,其跨越经纬度之广、面积之大,拥有47.3万平方千米的面积。黑龙江省北部与东部相邻于俄罗斯的阿穆尔州和滨江,西邻俄罗斯赤塔州,同时与我国内蒙古自治区相邻,南部与吉林省相邻。

1.2数据来源与处理

本文基于ArcGIS平台的数据处理功能,以1980年、1990年、2000年、2010年、2015年的黑龙江省5期栅格数据进行处理,提取耕地信息。其中1980年、1990年、2000年、2010年数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn)的1km栅格数据集,2015年数据为覆盖研究区的57景Landsat-8/OLI、TIRS影像。DEM数据为覆盖研究区的30米数据。

1.3研究方法

1.景观指数分析

景观指数的分析是一种简单的量化指标,主要将信息集中在景观结构上,反映景观结构和空间形态的某些方面,通常反映景观的空间结构,适合定量显示景观结构与环境过程有关的分析方法[4-6]。本文重点选取了斑块个数、斑块总面积、景观形状指数、斑块密度等几个景观指数来研究耕地非农化的结构与形态的变化。

2景观空间下的耕地非农化特征

景观指数是一个精确分析的量化指标,反映了景观结构及其空间结构的特征。景观指数空间分析方法,适用于景观结构和生态过程的定量显示,是反映景观空间结构的一种常见方法。本研究选取斑块个数、斑块总面积、景观形状指数、斑块密度等几个景观指数来研究耕地非农化规模及形态的变化,将各时期耕地非农化信息利用栅格数据导入Fragstats4.2软件,计算出各时期下的耕地非农化景观格局指数。

由数据可知,黑龙江省耕地非农化景观从1980-2015年6个时间段的斑块个数在2000-2005年内为最低值,在2005-2010年内出现最高值,总体趋势呈现缓慢增加后大幅度减少再回升平缓变动,并且数量增加显著。斑块面积方面总体的波动变化明显,呈现先增加再减少后回升的势态,其中在1980-1990年过渡到1990-1995年这两个时间段内变化值最大。2000-2005年出现最低值,2010-2015年达到研究时段内的峰值。景观形状指数在2000-2005年过渡到2005-2010年这两个时间段有大幅度增加的变化,其余各年份均变化不明显,总体持平,说明耕地景观形状自1980年以来基本没有变化。斑块密度总体变化也不明显,在2005-2010年过渡到2010-2015年这两个时间段变化值最大。整体耕地非农化用地规模和数量均程增加趋势,形状规整,基本没有变化。

3结论与讨论

本章主要介绍了黑龙江省耕地非农化的景观空间变化特征,依据耕地非农化数量变化表更加直观的显示黑龙江省1980-2015年耕地非农化的数量变化和空间变化的情况。运用景观指数分析,通过斑块个数、斑块总面积、景观形状指数和斑块密度,研究其规模及形态变化。

本研究综合运用GIS和RS技术,通过研究黑龙江省1980—2015年期间6个时期景观空间下耕地非农化格局演变特征,为编制土地利用总体规划提供一定参考依据。

参考文献

[1] 任平,吴涛,周介铭.耕地非农业的空间过程与扩散路径研究——以成都市龙泉驿区为例[J].中国土地科学,2015,29(12):68-74.

[2] 刘彦随,乔陆印.中国新型城镇化背景下耕地保护制度与政策创新[J].经济地理,2014,34(4):1-6.

[3] 易玲,张增祥,汪潇,等.近30年中国主要耕地后备资源的时空变化[J].农业工程学报,2013,29(6):1-12.

[4] 周亚东,周兆德.基于GIS与Fragstats的海南岛森林景观格局研究[J].中南林业科技大学学报,2015,35(5):78-83.

[5] 孔凡亭,郗敏,李悦,等.基于RS和GIS技术的湿地景观格局变化研究进展[J].应用生态学报,2013,24(4):941-946.

[6] 陈利顶,李秀珍,傅伯杰等.中国景观生态学发展历程与未来研究重点[J].生态学报,2014,34(12):3129-3141.

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