候 陽，張宇清，，吳 斌，，趙紫陽，石慧書

（1．北京林業(yè)大學 水土保持學院，北京100083；2．寧夏鹽池荒漠生態(tài)系統(tǒng)定位研究站，寧夏 鹽池751500）

隨著我國城鎮(zhèn)化的推進，鄉(xiāng)村經濟發(fā)展迅速，大量剩余勞動力進入第二、三產業(yè)，生產要素不斷分化和重組，產業(yè)結構不斷調整和改善。傳統(tǒng)的鄉(xiāng)村生產功能已不能滿足鄉(xiāng)村的可持續(xù)發(fā)展，資源開發(fā)利用和鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境變化受到關注。城鎮(zhèn)的快速發(fā)展使景觀格局不斷變遷，呈現出不同的組合格局與空間表現形態(tài)，其中最直觀、最顯著的體現是鄉(xiāng)村景觀格局的變化［1］。景觀生態(tài)學的理論與方法在空間維度和動態(tài)視角下，為城鎮(zhèn)化進程中鄉(xiāng)村景觀變遷研究提供了思路與方法［2－4］。Forman［5］提出斑塊—廊道—基質的景觀空間鑲嵌模型，成為景觀生態(tài)學的研究基礎。

從國內外干旱區(qū)城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境交互作用關系研究現狀來看，國外學者多重視城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境交互作用機理研究，從經濟發(fā)展與環(huán)境污染之間的關系出發(fā)，探討城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境的影響［6－7］。韓國、日本、荷蘭、丹麥等國在土地利用制度變革、城鎮(zhèn)化發(fā)展以及農村發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設等方面提供了參考［8－10］。國內學者更多關注干旱區(qū)水資源緊張及生態(tài)惡化的原因［11－12］。主要運用EKC模型、雙指數模型和耦合度模型等定量分析手段，從城市人口集聚、經濟增長、空間擴展等角度，探討城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境之間的交互作用［13］。特殊的城鎮(zhèn)化道路和必要的生態(tài)建設使城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境影響的研究具有深遠的意義［14－15］。

中國作為荒漠化最為嚴重的國家之一，經歷著與西方國家不同的城鎮(zhèn)化道路。沙區(qū)惡劣的自然環(huán)境和嚴峻的生存空間制約了當地社會經濟的可持續(xù)發(fā)展，人居環(huán)境受到威脅。本文以寧夏鹽池縣北部風沙區(qū)為研究對象，考慮到鹽池縣地理位置特殊，位于毛烏素沙漠邊緣，是典型的沙區(qū)城鎮(zhèn)，常年受風沙危害，自然環(huán)境具有一定的典型性。同時，鹽池縣在20世紀80年代起，為了改善當地生態(tài)環(huán)境，陸續(xù)開展防沙治沙、退耕還林、封育禁牧等生態(tài)建設工程。2000年開始舊城改造，新修農村住房和基礎設施，新農村建設步伐加快，開始進入城鎮(zhèn)化快速階段。通過近年寧夏鹽池北部風沙區(qū)城鎮(zhèn)化建設引起景觀格局的變化分析，揭示風沙區(qū)城鎮(zhèn)化進程對生態(tài)環(huán)境的影響。

1 研究方法

1．1 城市化水平的度量

本文的研究重點是城鎮(zhèn)化進程對沙漠化的影響，而非城鎮(zhèn)化，所以采用城鎮(zhèn)化測度方法中的主要指標法來描述城鎮(zhèn)化水平。以研究區(qū)內非農業(yè)人口占總人口的比例來計算［16－17］，數據來源于鹽池縣統(tǒng)計局統(tǒng)計年鑒。

1．2 景觀格局指數的計算分析

研究采用1989，2007年2a的鹽池縣土地利用圖和衛(wèi)星遙感圖（附圖2），結合地面調查進行圖形處理和景觀單元歸并分類，基于地理信息系統(tǒng)平臺和在Fragstats 3．3軟件的支持下，對景觀要素圖（地形圖、土地利用現狀圖和行政區(qū)劃圖等）進行矢量化分析計算。

鹽池縣地處于農牧交錯帶，毛烏素沙地南緣，聚落格局受自然條件的影響較大，表現出明顯的以居民點為中心，結合周邊的土地格局，形成不同的空間構型。景觀格局指數是指能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結構組成和空間配置的簡單定量指標。主要包括2個部分，即景觀單元特征指數和景觀異質性指數。

本文采取分離度和分維度對景觀單元進行量化，用多樣性指數、均勻度指數、景觀破碎度和優(yōu)勢度指數進行景觀水平上的異質性分析［18］。計算公式為：

（1）分離度指數。某一景觀類型中不同元素個體在空間分布上的分散程度。

式中：Fi——分離度指數；n——斑塊數量；A——斑塊總面積；Ai——斑塊i所占斑塊面積的比例。

（2）分形維數。景觀要素或板塊類的邊界褶皺程度，表明斑塊受干擾的程度。

式中：MPDF——平均斑塊分維數；pij——斑塊ij的周長（m）；aij——斑塊ij的面積（m2）；N——景觀中斑塊的數量；m——景觀類型數量；n——某景觀類型的斑塊數。

文革結束后，楓橋區(qū)在全國率先給改造好的“四類分子”全部摘帽。1979年2月5日，《人民日報》就此發(fā)表《摘掉一頂帽，調動幾代人》長篇通訊，全面介紹楓橋區(qū)給“四類分子”摘帽的經驗。

（3）多樣性指數。多樣性反映景觀類型的多少和各景觀類型所占比例變化。本文采用Shannon指數來表述公式為：

式中：HT——異質性指數；Pi——景觀類型i所占面積的比例；n——景觀類型數量。

（4）均勻度指數。描述景觀中各組分的分配均勻程度，其值越大，表明景觀各組成成分分配越均勻。趨于1時優(yōu)勢度最低，說明景觀中沒有明顯的優(yōu)勢類型且各斑塊類型在景觀中均勻分布。

式中：E——均勻度指數；H——Shannon多樣性指數，Hmax為其最大值；Pi——景觀類型i所占面積的比例；n——景觀類型的數量。

（5）景觀破碎度。指景觀被分割的破碎程度，斑塊的破碎度與斑塊數量呈正相關，與平均板塊面積負相關，是描述景觀受自然、人為等因素的干擾程度，包括整個趨于景觀破碎度及區(qū)域內某一景觀類型破碎度。

式中：Fi——景觀類型i的破碎度指數，景觀破碎度指數Fi越大代表景觀越破碎；Pi——景觀類型i的斑塊數；Q——研究區(qū)所有景觀類型的平均面積。

2 結果與分析

2．1 研究區(qū)城鎮(zhèn)化進程

根據式（1）—（6）對鹽池縣1989—2007年的統(tǒng)計資料計算分析表明，這一時期在非農業(yè)人口總體上呈增加、國民生產總值增長的大前提下，鹽池縣的城鎮(zhèn)化水平以1995年為轉折點，1995年前呈快速增加的趨勢（圖1），之后逐步降低，存在著明顯的階段性。1985—1995年城鎮(zhèn)發(fā)展快速，城鎮(zhèn)化水平變動在54．0%～73．4%；1995—2007年城鎮(zhèn)化水平緩慢下降且變化不均勻，城鎮(zhèn)化水平變化在73．4%～64．3%。

圖1 鹽池縣1985－2007年非農業(yè)人口和城市（鎮(zhèn)）化水平變化

2．2 研究區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用變化

城鎮(zhèn)的發(fā)展使村落分布、道路網絡、鄉(xiāng)村社會生活、經濟狀況等都發(fā)生了明顯的變化，這些變化在土地利用方式上表現得更為直觀［19］。

從1989—2007年土地利用總的趨勢來看，草地、耕地、林地、沙地等這些表征生態(tài)狀況的用地比重明顯大于生產用地，且生活用地也多分布在以草地為主的耕地、沙地相間分布的模式中［20］。林地和草地增長率較高，但草地相對林地更加穩(wěn)定；耕地、沙地及未利用地面積明顯減?。▓D2），由最初粗放式的農牧業(yè)生產為主逐步轉為以生態(tài)建設為主，土地沙化得到有效控制，植被恢復明顯。5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用的情況存在差異，馮記溝鄉(xiāng)和青山鄉(xiāng)的耕地面積減小，林地、建設用地比重增大。這說明生態(tài)環(huán)境改善的同時，城鎮(zhèn)化推動農業(yè)產業(yè)結構調整及廠礦用地的開發(fā)增大了土地利用程度?；R池鎮(zhèn)相對其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要表現為林地和穩(wěn)定水域的增加，揚黃灌溉的政策實施為區(qū)域農業(yè)發(fā)展提供條件，又位于縣政府所在地，城鎮(zhèn)化使交通用地和居民點得到發(fā)展。高沙窩鎮(zhèn)沙化威脅最嚴重，新農村建設使大部分居民點外遷。王樂井鄉(xiāng)耕地面積仍占比重較高，這與其以特色農產品種植與畜牧業(yè)為主的產業(yè)規(guī)劃有關。

圖2 1989－2007年研究區(qū)土地利用變化

從各土地類型從不同時間段的變化來看（圖3），1989—1995年變化最快的是未利用地，年變化速率達到5．9%。1995—2000年林地變化速率達到11．1%，水域變化也較明顯，達到8．9%。2000—2007年建設用地、沙地、耕地面積年變化速率分別達到－8．7%，－7．8%和－6．7%，同時草地面積以每年4．4%增長。由此可以看出，土地利用類型比重的巨大轉變，與近年來實施治沙造林、封育禁牧、退耕還林、恢復植被等政策有關。

圖3 研究區(qū)土地利用類型變化速率

2．3 研究區(qū)景觀格局的變遷

2．3．1 景觀結構變化 從1989—2007年5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀結構指數變化來看，5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均表現出草地的面積比重均增大，斑塊數量明顯減少的同時，平均斑塊面積增大，草地大面積形成，聚集度高；耕地面積比重減小的同時，斑塊數量和斑塊平均面積減小，耕地得到整合，破碎度大幅下降（圖4）；沙地的景觀結構指數均減小，且減小幅度呈現出斑塊面積比重＞斑塊平均面積＞斑塊數量，可知近20a沙地面積迅速減小，大斑塊萎縮，原集中連片沙地被分割成零星分布的小斑塊，但斑塊數量減小程度低，部分破碎的小斑塊仍在連通，仍存在潛在沙化威脅。林地和建設用地斑塊數量增加，平均斑塊面積減小，破碎度較大。其中沙埋災害嚴重的高沙窩鎮(zhèn)因居民點外遷，耕地面積比重減小，斑塊數量相對較大，破碎度大于其他4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。青山鄉(xiāng)與馮記溝鄉(xiāng)在政府引導下大力發(fā)展林業(yè)，有效實施退耕還林還草政策，但隨著面積比重、斑塊數量增大，平均斑塊面積減小幅度更大，表現出林地景觀較大的破碎度。花馬池鎮(zhèn)由于位于縣政府所在地，林業(yè)發(fā)展快速，同樣表現為林地、沙地及未利用地破碎度增大，耕地、草地、建設用地高度集中。近20a耕地和沙地集中分布的王樂井鄉(xiāng)，耕地整合，沙地進一步破碎，居民點的遷出也使建設用地逐漸被草地景觀代替。

2．3．2 景觀單元變化 1989—2007年草地、林地、耕地分離度均下降，沙地及未利用地在空間上分布的分離程度增大明顯，表現出更高的穩(wěn)定性。5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分形維數變化體現了各區(qū)域不同的農牧經濟發(fā)展和自然條件差異對景觀格局的影響（圖5）。

圖4 1989－2007年鹽池縣主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀結構指數

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)新增居民點和基礎設施的建設、工礦用地的擴張、道路交通在鎮(zhèn)域經濟中的地位越來越突出，建設用地分維數增大，景觀斑塊不規(guī)則趨勢增強，景觀輪廓越來越復雜。沙地及未利用地表現出景觀斑塊形狀更加簡單規(guī)整，復雜程度減小，不穩(wěn)定程度提高。高沙窩鎮(zhèn)、馮記溝鄉(xiāng)和青山鄉(xiāng)的耕地分形維數減小，復雜程度降低，在各土地利用類型相互轉化中易轉化為沙地。但林草地的擴張可以遏制沙化，結合林草地的變化情況可知青山鄉(xiāng)相對其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地更易沙化。高沙窩鎮(zhèn)天然水域面積極少且極易干涸，景觀分形維數的增加表現出水域極易轉化成為鹽堿地，生態(tài)環(huán)境受到威脅。

圖5 1989－2007年鹽池縣主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀單元指數

2．3．3 景觀異質性變化 5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀異質性指數變化均表現出多樣性、均勻度、破碎度、分離度減小，聚集度增大的趨勢（表1）。其中，多樣性指數均減小，說明各景觀要素類型所占面積比例差異增大。均勻度變化較大的是青山鄉(xiāng)和馮記溝鄉(xiāng)，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)有微弱的減小趨勢，說明由原來景觀斑塊分布不均勻，人為干擾較大，逐漸趨于斑塊分布均勻，人為干擾逐漸減輕的態(tài)勢。從破碎度來看，鎮(zhèn)域內林地、耕地、草地成片分布，在農業(yè)生產結構向以草畜、林業(yè)為主迅速轉變過程中，農業(yè)規(guī)模經營，企業(yè)集聚發(fā)展，可以預測，隨著農業(yè)現代化水平的不斷提高和集聚化推進，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀破碎度將進一步減小，同時聚集度指數進一步增大。

表1 1989－2007年鹽池縣主要鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀異質性指數變化

2．4 城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境的階段性影響

1985—1990年非農業(yè)人口迅速增加，國民生產總值173．8元／人，新農村建設、道路交通的發(fā)展和工業(yè)的起步使建設用地面積增大。該時期內農業(yè)活動迅速增長，不合理的農作灌溉方式使沙地及未利用地快速增長，且沙地斑塊數量、平均斑塊面積增大，斑塊密度增大，這與當地農民在經濟發(fā)展落后情況下不合理的挖甘草、摟發(fā)菜等行為有關。草場被破壞，沙地大面積集中連片分布，局部沙化程度加大，生態(tài)環(huán)境受到威脅。

1990年后城鎮(zhèn)化水平逐漸降低，到2000年時降至69．8%。非農人口數量進一步擴大，10a內國民生產總值增長了180．3元／人，經濟穩(wěn)步增長。經濟的發(fā)展使農業(yè)產業(yè)得到調整，生態(tài)環(huán)境在外界的干擾下各景觀不斷變化，沙地景觀破碎度增大，分布越來越離散。同時，1995—2000年生態(tài)環(huán)境建設受到重視，大面積治沙造林使得這一時段林地和草地面積增加，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境逐步得到改善，但沙漠化被遏制的同時其他土地類型也在向沙地類型轉化，沙漠化現象不容忽視。

2000—2007年退耕還草、封育禁牧政策的有效實施，沙化治理效果明顯，揚黃灌區(qū)的建設為墾殖創(chuàng)造了條件，更加集中化的用地使草場進一步得到保護。草地面積的增加又極大地促進了林業(yè)和牧業(yè)發(fā)展，農業(yè)規(guī)模和產出價值的增大使經濟發(fā)展水平提高。到2007年時國民生產總值達1 007．5元／人，已比城鎮(zhèn)化初期增長了85．0%，這期間城鎮(zhèn)化穩(wěn)步發(fā)展。

3 景觀格局變化的驅動力分析

3．1 人口集聚

隨著鄉(xiāng)村城市化、工業(yè)化和農業(yè)現代化水平的提高，大量鄉(xiāng)村剩余勞動力向城鎮(zhèn)集中，從而使居住在鄉(xiāng)村的總人口不斷下降，城鎮(zhèn)用地面積大幅度擴張，大量小村落衰退。從整個縣城來看，人口向中心鎮(zhèn)集中的趨勢明顯，其中花馬池鎮(zhèn)人口占全縣城鎮(zhèn)人口的34．2%。總體來看，鹽池縣人口密度由新中國建設初期的3．99人／km2，增加到2005年的24．15人／km2。人口增長率從80年代起遞減，人口密度在1988—1992年迅速增長，鄉(xiāng)村人口的高度集中的同時，土地承壓力增加。

自然環(huán)境惡劣的沙區(qū)，人口增長引起對生活資料需求的增長，落后的生產經營方式和對資源不合理的利用造成生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化。由于區(qū)域土地資源有限，農業(yè)生產也進一步改革，種植業(yè)畜牧業(yè)的高度集中。推行中心村建設以來，村莊數量大幅度下降，不僅在空間分布上利于區(qū)位擴展，人口也向著規(guī)模較大、經濟基礎較好的村莊集中。由此整個鄉(xiāng)村景觀要素重新進行組合，呈現出新景觀格局。

3．2 社會經濟的發(fā)展

耕地的大量流失是經濟快速發(fā)展地區(qū)面臨的一個普遍問題，表明經濟是耕地數量變化的主要驅動力之一。鄉(xiāng)村景觀格局的變化是在耕地資源變化機制的基礎上發(fā)生。在經濟效益的驅動下，農業(yè)產業(yè)結構不斷優(yōu)化，為保障鹽池縣特色產業(yè)畜牧業(yè)的發(fā)展，為實現草原和牲畜的動態(tài)生態(tài)平衡，由過去偏重種植業(yè)與放牧業(yè)逐漸轉向種植優(yōu)質牧草，“以種促養(yǎng)，以養(yǎng)增收”的方式不僅提高了農業(yè)的附加值，還開拓了更大的特色農產品市場。經濟快速發(fā)展帶來城鎮(zhèn)的迅速擴張，鹽池縣1989年城鎮(zhèn)建設總面積到2007年增加為8 557．7km2。由于城鎮(zhèn)位于風沙區(qū)，耕地基本上均為旱地，少數鄉(xiāng)鎮(zhèn)有少量水澆地，鹽池縣城鎮(zhèn)建設用地來源是草地和耕地，伴隨經濟發(fā)展，農業(yè)經濟的發(fā)展和產業(yè)結構的調整，交通各類線狀基礎設施的建設對景觀進行規(guī)則的切割增大了景觀的邊界密度，降低了景觀的連通性。

3．3 生產技術

鄉(xiāng)村農業(yè)生產水平的提高明顯地影響鄉(xiāng)村景觀格局。通過20a多的發(fā)展，鹽池縣農業(yè)機械化水平大幅度提高，糧食作物播種的機耕率提高到目前的27．9%，機電排灌率17．4%，農業(yè)生產現代化生產逐步形成。隨著農業(yè)生產規(guī)模的擴大和農業(yè)的產業(yè)化經營，大中型農用機械急劇增長，2009年末全縣擁有農業(yè)機械總動力3．62×105kW，同比增長5．5%。小型農用機械同比下降1．0%，呈現出緩慢下降的趨勢，從而顯示出農業(yè)已經進入機械化生產，保證了在耕地面積減小的情況下，糧食產量有所增加。揚黃灌區(qū)建設，結合滴灌和噴灌等節(jié)水措施，發(fā)展拱棚和日光溫室等設施農業(yè)，極大改善了農牧業(yè)生產條件，資源利用情況略有好轉。同時，充分利用珍貴的水資源，有利于沙地治理項目實施和生態(tài)的恢復。

3．4 政策因素

生態(tài)保護政策是鹽池北部風沙區(qū)土地利用變化最重要的驅動因素，20世紀90年代后期，鹽池縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)實施人工造林、禁牧封育、退耕還林還草，極大促進了研究區(qū)土地利用時空變化。西部大開發(fā)加大新農村建設的步伐，結合自身特殊條件，以協調發(fā)展草畜、改善生態(tài)環(huán)境、促進經濟發(fā)展為目標，促使人口向城鎮(zhèn)集中，工業(yè)向園區(qū)集中，農業(yè)逐漸向規(guī)模經營轉變。在經濟的驅動和政策的引導下進行村鎮(zhèn)調整，一些村鎮(zhèn)在快速繁榮的同時另一些村鎮(zhèn)則逐漸衰敗，鄉(xiāng)村聚落景觀格局由分散格局緩慢向聚集轉變。

在經濟政策的影響下，各地根據自然稟賦、經濟基礎和區(qū)位條件發(fā)展壯大優(yōu)勢產業(yè)，特別是灘羊集中養(yǎng)殖和優(yōu)勢農產品基地的規(guī)劃與建設大大改變了鄉(xiāng)村景觀格局。現在鄉(xiāng)村景觀的差異除了自然景觀以外，還與農產品、距離城市的位置有著密切的關系。從空間布局上，花馬池鎮(zhèn)、高沙窩鎮(zhèn)、馮記溝鄉(xiāng)、王樂井鄉(xiāng)、青山鄉(xiāng)的景觀格局變化的差異在于優(yōu)勢農產品基地的不同分布。其中重點鎮(zhèn)花馬池鎮(zhèn)以商貿物流、建材、石化、農產品深加工等產業(yè)為主，高沙窩鎮(zhèn)著重發(fā)展煤炭石油開采、發(fā)展新型能源為主。從龍頭企業(yè)規(guī)劃與發(fā)展來看，王樂井鄉(xiāng)、青山鄉(xiāng)主要重點發(fā)展畜牧業(yè)，特色種植，以畜牧產品加工及深加工為主，而在相鄰區(qū)域仍保持自然景觀，形成了不同的鄉(xiāng)村景觀。

4 結 論

鹽池縣典型荒漠地區(qū)城鎮(zhèn)化進程對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響具有階段性。從整體上來看，城鎮(zhèn)化發(fā)展極大地促進了生態(tài)環(huán)境建設，在經濟發(fā)展和正確的政策引導下，兩者相輔相成，生態(tài)環(huán)境得到改善，特色的城鎮(zhèn)化道路穩(wěn)步發(fā)展。

城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境的直接影響體現在土地利用格局的變化，景觀破碎度的減小最具代表性。植被的恢復和連通使沙地蔓延受到抑制，生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展，而經濟產業(yè)規(guī)?；a和農民生活方式的轉變也間接地影響了生態(tài)環(huán)境的變化。如選擇適應干旱環(huán)境的作物，退耕并調整用地投入，合理安排生產要素，降低災害風險，種植業(yè)產值不斷增加，農民生活得到改善的同時，區(qū)域生態(tài)環(huán)境和局部生境得到改善。綜合分析1989—2007年城鎮(zhèn)化與生態(tài)環(huán)境建設相互作用的發(fā)展過程，可知，區(qū)域農村經濟的發(fā)展和土地生態(tài)環(huán)境的改善首先依靠正確的政策導向和科技的發(fā)展，而城鎮(zhèn)化也在某種層面和意義上賦予了兩者生命力和執(zhí)行力。

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