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山东农业大学 硕士学位论文 县域土地破碎化评价及分区调控研究 姓名：王丹 申请学位级别：硕士 专业：土地资源管理 指导教师：齐伟 2011-06-15 山东农业大学硕士论文 1 摘 要 土地破碎化是处于经济转型时期和发展中国家的典型农业特征， 通过对土地景观破 碎化和土地经营破碎化综合研究，采用不同的方法从多尺度评价研究区破碎化程度，提 出分区利用调控措施，期望为区域土地利用、农户规模化经营提供科学依据。 本文选取山东省寒亭区和栖霞市分别作为平原和山区的典型代表， 采用土地利用空 间信息、遥感数据、地形图和农户调查数据为主要数据源。首先，在分析寒亭区和栖霞 市景观现状的基础上，选取景观指数，分别评价县域、乡镇尺度景观破碎化情况，对比 分析平原和山区景观破碎化程度；其次，选取 6 种经营破碎化评价指数，用多因素综合 评价法和空间插值技术分析寒亭区农户尺度经营破碎化情况， 建立土地经营破碎化驱动 模型；第三，以 ndvi 和地形位指数作为景观特征变量，进行二维小波多尺度变换，分 析栖霞样区景观特征尺度及其所代表的景观，对比分析破碎化程度；最后，采用 spss 聚类方法，形成土地破碎化分区，提出土地利用调控的具体措施、实施方向以及政策建 议。研究得出的主要结论如下： （1）寒亭区和栖霞市的耕地、园地、林地、其他农用地、居民点及独立工矿用地、 未利用地 6 种地类面积之和占研究区总面积的 98%以上。从县域景观水平上看，栖霞市 景观破碎化程度高于寒亭区，说明土地破碎化程度是人为干扰和地形共同作用的结果。 寒亭区地势平坦，基本可以排除地形上的限制因素，而栖霞市地势起伏较大，对土地利 用的限制较大，故破碎化程度也较高。 从县域地类水平上看， 耕地是寒亭区的景观基质， 平均地块大小明显大于其他地类， 栖霞市主导地类是耕地和园地，在高海拔地区多为林地覆盖，故园地和林地平均地块面 积较大。各地类的其他景观指数，都从不同程度上体现出寒亭区各地类的斑块形状更为 规整，地类更为集聚，景观更为简单，相对而言，栖霞市各地类的斑块形状更为复杂， 地类更为分散，景观更为破碎。 从乡镇尺度上看，寒亭区土地利用结构受单一类型耕地的支配度较强，破碎化 基本呈现出城区所在地乡镇靠近城区的乡镇远离城区的乡镇。 栖霞市地势较为平坦的 乡镇土地利用类型多为耕地和园地的组合， 地势起伏较大的乡镇土地利用类型多为林地 和园地的组合，土地利用结构受耕地、园地、林地组合类型的支配度较强。栖霞市呈现 出的破碎化规律与乡镇主导景观类型和地势有关， 破碎化程度低的乡镇主要集中在东部 地区，破碎化程度高的乡镇主要集中在中西部地区。 县域土地破碎化评价及分区调控研究 2 （2）从经营破碎化评价结果可以看出，靠近城区的双杨店镇、固堤镇、河滩镇土 地经营破碎化程度较轻微，相对而言，离城区较远的泊子乡土地破碎化程度较严重。当 平均地块大小在 0.27-0.33hm2时，地均纯收入达到最高。在土地破碎化与农户行为的关 系方面，平均地块大小与农户土地面积有较强的正相关性，与农户地块数有较强的负相 关性。 这与景观破碎化评价结果有所差异，主要原因是寒亭城区处于蔓延型发展方式，城 区和靠近城区的乡镇受经济发展和基础设施建设的影响，土地利用方式受冲击程度较 大，造成这些乡镇景观破碎化程度较大；同时，社会经济的发展使得靠近城区乡镇的农 民有更多非农就业机会，易于实现土地集中连片、规模经营，从而使耕地形成两种破碎 化程度不一致的特点。 （3） 二维小波分析能够清晰地识别出研究样区的特征尺度， ndvi 检测出农村居民 点的典型边长、企业用地的尺度特征和农田景观粒径变化范围。其中，b、c 样区景观 较破碎，导致 ndvi 空间格局的变异程度较大。地形位指数检测出最小山体的典型坡长 和山脊线之间的距离。 地形起伏最大的 e 样区， 小波方差变化幅度大于其他样区。 ndvi 和地形位指数最典型的特征尺度均出现在 3200m 和 6400m，a、d、e 样区破碎化程度 相对轻微，b、c 样区破碎化程度相对严重。 （4）根据各乡镇景观破碎化程度的亲疏关系，寒亭区土地破碎化分区划分为三类， 栖霞市土地破碎化分区划分为四类。对寒亭区城区所在地和靠近城区乡镇、远离城区乡 镇以及栖霞市城镇建设与都市农业协调发展区、重点小城镇建设与生态产业协调发展 区、新农村建设与生态农业协调发展区提出土地利用调控政策和发展方向。对区域合理 规划利用土地和农户集约经营提供了一定的参考价值。 关键词：景观破碎化；经营破碎化；景观指数；小波分析；尺度 山东农业大学硕士论文 3 land fragmentation evaluation and regulation at county level abstract land fragmentation is a typical agricultural characteristic during the economic turning period in developing countries. we evaluated the degree of fragmentation through comprehensive research of landscape fragmentation and land management fragmentation on multi scale by different methods, studied distribution rules of land structure and quantity and driving force, put forward regulation measures for each districts, expected to provide scientific basis for regional land use and farmer scale management. hanting district and qixia city of shandong province were chosed as the typical representative of plain and mountain respectively, land utilization spatial information, remote sensing data, topographic map and peasant household survey data were used for the main data sources. first, landscape indexes were selected to evaluate landscape fragmentation on levels of county and town based on the analysis of landscapes respectively, landscape fragmentation degree of the plain and mountain were comparised. secondly, land management fragmentation were analyzed on farmer scale with six fragmentation evaluation indexes by many factors of comprehensive evaluation method and the spatial interpolation technical, land management fragmentation driver model was established. third, with the normalized difference vegetation index (ndvi) and terrain niche index as the landscape variables, two-dimension wavelet was analyzed in recognizing landscape characteristic scales and landscapes which respect for, fragmentation degree of five plots was comparised too. finally, land fragmentation zones were formed by using spss clustering method, specific measures and implementation regulation and policy advice were put forward. the main conclusions were as follows: (1)the total areas of farmland, garden land, woodland, other agricultural land, residential and independent industrial and mining land, unused land farming were both more than 98% of hanting district and qixia city. on county landscape level, qixia city was more fragment than hanting district, which illustrated that land fragmentation degree was the result of joint action of human interference and terrain. hanting district was flat, topography fluctuation was no limit basically, however, terrain of qixia city fluctuated more strongly, topography was limit to land use, so fragmentation degree was higher. on county class level, cultivated land was the landscape matrix of hanting district, mean patch size of cultivated land was obviously larger than other kinds of land. cultivated and garden lands were leading industries in qixia city, at high altitudes, woodland covered most 县域土地破碎化评价及分区调控研究 4 areas, mean patch size of cultivated and garden lands was larger than other kinds of land. other landscape indexes reflect that the shape of patch more structured, land types more agglomeration, landscape more simple in hanting district, relatively, the shape of patch more complex, land types more dispersed, landscape more broken in qixia city. on town landscape scale, the land use structure of hanting district dominate by a single type of arable land, the city quarters were more fragmented than surrounding towns and surrounding towns were more fragmented than towns away from urban. land types of relatively flat towns in qixia city were most combined by arable land and garden land, land types of towns which fluctuated larger in qixia city were most combined by woodland and garden land, land structure dominated by cultivated land, garden land, woodland strongly. qixia citys fragmentation rule was related to leading landscape and topography, towns with low fragmentation mainly concentrated in the eastern regions, towns with high fragmentation concentrated in the central and western regions. (2)evaluation result of land management fragmentation showed that, the degree of land management fragmentation was slight near urban area, such as shuangyangdian, gudi and hetan towns, bozi towns land management fragmentation was the most serious than others, which was far away from urban area. net income per hectare reached the highest when the average size of plots was between 0.27 and 0.33 hectares, the average size of plots was positively correlated to farmers cultivated areas, negatively correlated to the number of plots. evaluation results of land management fragmentation and landscape fragmentation were different, the main reasons were as follows, hanting district was sprawl, influenced by economic development and infrastructure construction, the impact on land use type of city quarters and surrounding towns were larger, landscape fragmentation degree were bigger, too. meanwhile, the development of social economy provided more non-farm jobs for farmers surrounding towns, which was easy to realize land concentrated and scale operation, thus two results of fragmentation on cultivated land were not consistent. (3)two-dimension wavelet recognized the landscape characteristic scales clearly, the results of ndvi detected characteristic scales of country residential, industrial site and farmland. b, c plots landscape were more fragmented than a, d, e plots, space pattern of ndvi varied intensively. terrain niche index showed typical slope and the distance between the ridge lines, the variation of e plots wavelet variance was larger than a, b, c, d plots, because e plots terrain fluctuated more strongly than a, b, c, d plots. the most typical characteristic scales were 3200 m and 6400 m for mountain landscape of qixia city by multiscale characters detection. a, d, e plots fragmentation degree was slight, and b, c 山东农业大学硕士论文 5 plots fragmentation degree was relatively serious. (4)according to the affinity-disaffinity relationship of each towns landscape fragmentation, hanting district was divided into three zones (the city quarters, surrounding towns, towns away from urban), qixia city was divided into four zones (urban construction and urban agriculture coordination development zones, construction of key small towns and ecology industry coordinated development zones, new rural construction and ecological agriculture coordination development zones). land use adjustment policies and development direction of the above zones were put forward, which provided references for rational planning of land use and farmers intensive management. key words：landscape fragmentation, land management fragmentation, landscape indexes, wavelet analysis, scale 符号或缩略词说明 dem: digital elevation model, 数字高程模型 rs: remote sensing, 遥感 gis: geographic information system, 地理信息系统 ndvi: normalized difference vegetation index, 归一化植被指数 mps: mean patch size, 平均地块大小 ed: edge density, 边界密度 lsi: landscape shape index, 景观形状指数 fs: fragmentation indices of patch shape, 破碎化指数 fd: fractal dimension, 分维数 cont: contagion index, 聚集度指数 mnn: mean nearest neighbor, 地块平均最邻近距离 shdi: landscape diversity index, 景观多样性指数 spss: statistical product and service solutions, 统计产品和服务解决方案 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科学研究所取得 的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和做出重要贡献的个人或集体， 均在文中明确说明。本声明的法律责任由本人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的规定，同意学 校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸质本和电子版，允许论 文被查阅和借阅。本人授权山东农业大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存 论文和汇编本学位论文，同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文 收录到中国学位论文全文数据库 ，并向社会公众提供信息服务。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名： 导 师 签 名： 日 期： 县域土地破碎化评价及分区调控研究 6 1 引言 1.1 研究背景及意义 土地破碎化是指“受人为或自然条件的影响，土地难以成片、集中、规模经营，土 地利用呈插花、分散、无序的状态” 。（孙雁，2009）（土地破碎化也被部分学者称之 为细碎化，在本文所参考的文献及笔者个人的理解上，二者的内涵是一致的。 ）国外对 土地破碎化内涵的理解是从农场土地利用引申来的，binns 认为土地破碎化是指一个农 场是由许多分开、不相连接的地块所构成，并且这些地块散布在一个比较大的范围内 （binns,b.o.，1950） 。后来，土地破碎化也被认为是指农户拥有分散的、面积不等的几块 土地（king r l，1982）或指农户经营至少一块以上分开的土地（tin nguyen，1996） 。 在中国农业生产中，土地投入利用的最基本特征是：农户经营土地规模小，农户拥有的 地块数量多，并且每块土地的面积都很小；前者可称之为土地规模经营问题，后者则称 之为土地破碎化问题（李功奎，2006） 。一般来讲，土地破碎化表现为一个农户经营一 块以上的农田， 这些田块分布在居住地周围， 相互不连接， 但在一定合理的距离之内 （许 庆，2007） 。 我国自然景观的破碎化正在加剧：1978 年以前破碎化主要来自农业垦殖和森林采 伐； 1978 年以后迅猛的城市化进程已把许多乡村连成一片， 大量挤压和侵占自然生态系 统，严重影响了区域的生物多样性保护和生态环境（苏伟忠，2007）。生态意义上的破 碎化是指在人为和自然干扰下大块或连续自然生境被分隔成大量小斑块的过程（huxel g r, hastings a，1999；wilcox d. s.，1986）。 土地破碎化是一个动态过程，可在多尺度发生并蕴含着复杂的空间模式变化，其对 土地利用和生态环境产生巨大影响。 土地破碎化是处于经济转型时期和发展中国家的典 型农业特征，我国东部集约农区人多地少的客观现实，城镇化的蔓延，道路网络、基础 设施建设等对自然景观和生态系统的分割、干扰的负面影响，都加剧了该地区的景观破 碎程度，景观破碎化指对景观的自然分割及人为切割的破碎化程度，景观破碎化对景观 的结构、功能及生态过程都有不同程度的影响，与区域社会经济有相当大的因果关系。 因此，分析评价景观破碎化特征有助于提升对经济因素、人口动态及土地利用等景观影 响因子的认识，在一定程度上揭示出景观稳定性和人类干扰程度，为景观管理和设计提 供理论依据。另外我国家庭联产承包制下的土地均分政策，为了体现公平，在土地分配 时按照土地肥力和地块位置差异，实行好坏搭配、远近搭配更加剧了东部地区耕地利用 山东农业大学硕士论文 7 的破碎化程度。以上两种原因造成的土地破碎化，前者成为景观生态学的研究热点，我 们可定义为土地景观破碎化，同类研究多集中于生态敏感区和林区，多从区域尺度运用 一系列景观指数来研究其破碎化程度及其对生态过程的影响； 后者开始成为农业政策学 的研究热点，我们可定义为土地经营破碎化，同类研究多集中在集约农区从农户尺度研 究其利用行为、投入产出关系来分析破碎化的影响。 以上两种破碎化都是我国农业生产的制约因素， 遗憾的是两种破碎化的研究融合不 够，而且还有割裂的趋势。只有对两种破碎化进行综合研究，不仅采用不同的方法评价 研究区破碎化程度，而且提出分区利用调控措施，以期为区域土地利用、农户规模化经 营提供科学依据。 1.2 国内外研究进展 1.2.1 土地破碎化度量及演替 随着人类对全球生态系统影响的增加，对生态系统和人类健康、经济、社会公平、 国家安全的密切关系也有了更深刻的认识（lubchenco j.，1998） 。土地破碎化已经引起 很多学者的关注，土地破碎化分析是景观格局分析的一部分。由于人类活动引起的自然 景观破碎化程度的加剧，促使人们利用景观指数在三个水平（斑块、地类、景观）对这 一现象进行研究。一般来讲，景观指数是对景观破碎化的量化，包括成分、形状和结构 等多个方面。很多研究表明景观指数随着景观特征的变化而变化，彼此之间相关程度较 高，对于不同的生态过程也表现出不同的特性。对于某些特定的研究而言，部分景观指 数能够表现出一定的代表性（r. daniel，1998） 。 总结景观破碎化的数量方法，按其内容分为：景观要素斑块特征的破碎化；景观异 质性破碎化；景观要素空间相互关系破碎化三部分（由畅等，2006） 。常用的有景观破 碎度指数(fs)、边界密度指数（ed） 、斑块密度指数（pd） 、斑块数量破碎化指数（fn） 、 聚集度指数（ai）等。有学者专门对耕地破碎化进行评价（周静，2005；吴志峰，2004） 。 elizabeth b.等（2002）采用景观指数法评价购买发展权、集中利用、转移发展权三种土 地保护战略对土地破碎化造成的结果。 armando a. apan 等利用两期遥感数据 （landsat， 1973、 1997） 对昆士兰州的 lockyer creek 流域景观的景观破碎度进行量化， 利用 arcview gis 中的 patch analyst (grid) 模块进行景观指数的计算， 通过土地利用/覆盖、 土地占有、 坡度，以及距离道路和河流的远近程度等景观特征对破碎化的本质进行描述，研究发现 景观破碎化的定量化研究可以在 gis 环境下得以实现， 并可揭示破碎化对当地生态过程 县域土地破碎化评价及分区调控研究 8 以及格局的影响程度。 土地破碎化的研究中经常涉及破碎化的演替，其中多为时间尺度的变化。邓劲松等 （2005）运用景观格局指数景观破碎度、分离度、形状指数和斑块分形维数对耕地 整理前后的景观格局特征及其动态变化进行研究和分析。张海林等（2008）选取平均斑 块形状指数、斑块的分维数、景观破碎度指数来分析龙口市耕地景观的空间格局变化。 sari c. saunder 根据深度/边缘影响（dei） ，得出每种土地利用类型受到道路影响的面积 占总面积的 5%至 60%不等，道路修建增加了斑块数量和密度，降低了平均斑块大小和 最大斑块指数， 斑块大小变化系数和对斑块形状复杂程度的度量依赖于生态尺度和土地 覆盖的类型，由于道路造成的破碎化是普遍的，对一定的林地覆盖类型和不同的生态尺 度上当地的景观结构有极大地改变。n. lele（2008）等从遥感影像获取六个历史时期的 数据用来评估数十年间森林形状指数、 森林破碎度的熵值， 斑块面积在 1-10 km2和 10-50 km2范围内的林地已经被严重破碎了，这种缺失归因于迁移的耕作方式。 相对景观尺度破碎化评价而言， 农户尺度破碎化评价的研究较少， jeffery w. bentley （1990）选取平均地块大小、平均地块数量、j 指数、平均到家距离、平均规模-距离五 个指数评价葡萄牙西北部的土地破碎化程度；李功奎（2006）选取江苏省人地比例高的 经济欠发达的仪征、兴化、滨海、泗阳四个县（市）作为研究区，调查样本户的耕地块 数、地块面积分布、地块到家步行所需时间、耕地细碎程度 s 值等指标，对比分析四个 研究区耕地细碎化情况。 前人的研究可以为本研究的土地破碎化定量分析提供借鉴。 我们要进一步加深对景 观破碎的理论研究，建立农户生产状况模型反映经营的破碎程度，进而揭示研究区内和 研究区间土地破碎化差异演替规律。 要综合反映土地破碎化对土地利用和农业生产的影 响，更需要应用景观生态学和农业经济学的定量方法在 3 个尺度上（县域、乡镇、农户） 对土地破碎化进行空间分析，研究土地破碎化对土地利用的影响。 1.2.2 土地破碎化的影响 通常土地破碎化被认为是对农业生产的一个障碍， 很多政府力图提出更合理的土地 空间分布，制定鼓励土地集中利用的政策(blarel et al.，1992；dijk，2002； sabastes-wheeler，2002；todorova and lulcheva，2005； niroula and thapa，2007)。土 地破碎化的存在影响农业产业结构的调整，并不利于农户对土地进行长效投入，极大地 削弱了农业的发展后劲（谭淑豪和曲福田，2003） 。不少学者关注土地破碎化对农业生 产的影响，并进行定量化分析。 山东农业大学硕士论文 9 土地破碎化产生的问题之一是增加田埂和沟渠面积，减少耕地面积。有研究表明， 土地破碎化浪费了中国农地有效面积的 3%10%(zhang and huang,1997)。另一项研究 表明，中国耕地田坎、沟渠、田间道路面积这些指标均超过世界上农业集约化水平中等 国家的 1 倍以上，中国因破碎化而浪费的耕地高达净耕地面积的 19左右（李建林， 2006） 。耕地整理潜力的大小也表明了由于耕地破碎化而浪费了多少有效耕地面积。据 严金明（1998）在苏州吴江市的调研表明，农田整理后可增加有效耕地面积 7%8%。 而根据张正峰（2003）在福建、广东、湖北、浙江所作的调研表明，农田整理增加的有 效耕地面积数量是与地形、原农田的利用状态、农田整理的标准等有关的，增加的幅度 在 2.2%5.5%之间。虽然不同研究所得到的结果有差距，但是土地破碎化导致耕地有 效面积减少，是不争的事实。 土地破碎化在一定程度上降低规模效应， 使在单位面积的土地上种植同一作物的投 入加大，提高农业生产成本。一项研究表明，土地破碎化使生产每吨谷物的劳动力成本 增加了 115 元 (wan and cheng,2001)。吴洋等人（2008）的研究表明，当每块土地增加 一个单位时，农户农业生产性投入增加 0.61 个单位，土地破碎化增加了总农业投入。根 据对北京市的一些典型土地整理项目调查，土地整理后，农作物生产成本降低 20%。齐 伟（2001）在河北曲周四疃乡调查时发现，采取一户一地做法的村庄由于可以采用大型 拖拉机，机耕费用在 180 元/hm2左右，机收小麦 405 元/hm2左右；而采取一户多地的村 庄用小型拖拉机机耕，需费用 300 元/ hm2，机收小麦 450 元/ hm2，且采用一户一地的村 庄由于地块集中，减少了排灌设备和塑料管道的搬运，提高了效率和延长了使用寿命。 王万茂 （1997） 在无锡东亭农业现代化实验基地开展土地整理时发现， 田块规模扩大后， 作业长度增加，油耗降低 10%，最终降低生产成本 15%。 土地破碎化对我国粮食生产的规模效应有负影响，降低粮食产量（万广华，1996； 黄贤金等，2001；苏旭霞和王秀清，2002）经过土地归整，可以消除土地细碎化的负面 影响，粮食产量将有显著的提高。万广华等的研究表明，土地集中连片，土地破碎化消 失后，玉米产量可能提高 17%，小麦和薯类可能提高 18%，而水稻可能提高 4%（万广 华，1996） 。土地破碎化还阻碍了先进机械设备和技术的选择应用，致使农户经营的技 术设备发展受限；增加管理和监督难度，增加病虫害控制难度。 在山东栖霞、利津和宁阳的先期调查，土地破碎化问题还可导致农地地役权和相邻 关系争议，在三地公共投资进行的土地整理项目中，虽然降低了景观破碎化，但是整理 区渠道的出口、进地涵的修建并没有细致考虑土地承包的细碎化，导致农户为自己灌溉 县域土地破碎化评价及分区调控研究 10 方便砸坏渠道引水， 进地涵只有正对着的农户方便使用， 其他农户为自己小型机械进入， 填埋排水沟渠。早在 2001 年曲周调查中，农户为方便进入地块，任意填埋排水沟渠现 象非常普遍，阻断了水盐的水平排泄通道（齐伟，2001） 。 在国外也有类似的研究，以孟加拉国水稻生产为例，分析了土地破碎化和土地制度 对生产率和技术效率的影响。结果显示：土地破碎化对生产率和效率具有很大的不利影 响。土地破碎化的弹性估计表明，土地破碎化增加 1%，水稻产量下降 0.05%，效率下 降0.03%。 另外关键资源的所有权显著地影响效率。 弹性估计表明劳动力和耕畜增加1%， 技术效率分别提高 0.04%和 0.03%。同时采用新技术增加 1%效率提高 0.04%。政策影响 包括土地破碎化的结构性原因、实体资本以及现代水稻技术的采用（sanzidur rahmana, mizanur rahmanb，2008） 。 如前所述土地破碎化通常被认为是对农业生产力提升的障碍， 但有的研究也认为破 碎化有利于劳动力分配和风险分散（shuhao tan, nico heerink, gideon kreseman，etc， 2008） 。 这些研究为本研究评价耕地破碎化程度对耕地数量质量、 耕地生产能力和农户土地 利用的影响起到了借鉴作用。 除了上述对农用地影响外，关于景观破碎化对生态环境的影响方面，多集中在生境 破碎化对生物多样性和生态系统功能影响（陈利顶，刘雪华，傅伯杰，1999；武正军， 李义明， 2003； wickham jd， oneill rv， etc.， 2000； hanski， 1998） 。 赵玉晶等 （2008） 在松嫩平原对环境破碎化的羊草草地进行统计和定量化分析，结果表明：随着斑块由大 到小，植物种数、margalef丰富度指数、shannon-wiener多样性指数及pielou均匀度指数 均呈单峰型的变化趋势，有力地支持了中度干扰假说。daniel g.（2005）等分析了坎塔 布连山脉（位于西班牙西北部）森林景观的构成和结构方式，确定目前不同的森林群落 是如何长期被破碎化过程所影响， 并且评价了自然保护区网络在景观水平的森林破碎化 和异质性；研究表明，目前森林栖息地覆盖率低（22%） ，破碎分布强烈倾向小值（小 于10公顷） ，森林级别在碎片大小、内部异质性、形状、散布和隔离方面有相当大的不 同。 随着人类对自身居住环境的关注， 快速城市化地区的城市景观格局及其变化尤其受 到研究者关注，城市化使新增城市景观结构更加丰富、形态复杂性增加、生态破碎化加 剧(fu & lu，2006)。由于城市扩张造成的农地破碎化不仅影响土地的农业生产能力，也 影响农村景观质量。weizhong s.等（2010）采用城市斑块（干涉斑块）与自然斑块（目 山东农业大学硕士论文 11 标斑块）的距离以及目标斑块特定半径范围内的城市斑块面积描述隔离程度（id） ，以 中国太湖西部流域为例，评估城市扩张对自然景观连通性的冲突影响，研究发现城市倾 向于沿着内部边缘的缓冲带无计划地占用山林农田建造厂房， 对于不同区域度量的空间 差异，以期指导中国主体功能分区规划的过程。darla k. m.（2005）等探讨了印第安纳 州靠近布卢明顿的空间格局， 该地区城市和半城市化发展正在侵占原来的农业和林业地 区，通过调查个人、私有土地的景观破碎化与社会经济学、生物物理学、与土地覆被/ 变化相关的空间变量的统计关系，发现不管在总体或者斑块水平上，土地使用的差异越 大，区域住房密度越大，地块面积越小。 从以上综述可以看出，土地景观破碎化和经营破碎化影响研究融合不够，研究的重 点不同，而且研究的尺度不同，景观破碎化影响的研究更注重区域尺度，而对于集约农 区，由于农地多重功能，农地的破碎化不但影响土地利用和农业生产，而且对区域生态 环境也产生作用。 1.2.3 土地破碎化的驱动机制 有学者（谭淑豪，曲福田，2003；田传宏等，2005；李建林等，2006）研究中国农 地破碎化的原因， 土地经营破碎化主要是由于我国人多地少的客观现实和家庭联产承包 制下的土地均分政策造成的。为了体现公平，在土地分配时按照土地肥力和地块位置差 异，实行好坏搭配、远近搭配也进一步导致了土地的细碎化。土地破碎化的形成与演替 过程同时经受着自然与人为两种不同性质驱动力的影响，其中自然环境、法律政策、市 场情况等都对土地破碎化有不同程度的影响。niroula, g. s.等（2005）认为南亚地区农 户拥有的土地正在经历破碎化，主要原因在于不断增长的人口大多数依赖于农业，土地 破碎化的进程由于继承父亲财产法律，缺少先进的关于土地继承、不同的土地质量和不 发达土地市场方面的税项等问题而加强。李义玲等（2008）对纳斯河流域近30 a土地利 用/覆被变化和景观破碎化进行研究，发现绿洲内部的耕地趋于集聚状态，破碎性降低， 而绿洲边缘的耕地，破碎性增强，驱动力分析表明，流域变化是自然和人类活动共同作 用的结果，其中人口的快速增长、政策环境的变化和自然环境变化如干旱等是最主要的 驱动因素。李小利等（2008）利用遥感、gis和gps地面详查等手段对黄土丘陵区燕沟 流域景观进行研究，对流域内油田开发土地占用及其与景观破碎化之间的关系进行分 析，结果表明油区各景观类型破碎化指数显著增加，显示出油区景观破碎化程度增大， 油田道路建设是油区景观破碎化的主要驱动力。刘佳妮，李伟强等（2008）应用forman 教授的道路网络理论分析了浙江省干线公路网络对森林景观的破碎化影响， 并运用公路 县域土地破碎化评价及分区调控研究 12 影响阈值分析方法对破坏较为严重的森林景观斑块进行了更为深入的分析，结果表明： 国道、省道网络侵占的森林面积较大，对森林生态服务功能的发挥有着较大的影响；高 速公路网络则使得森林景观斑块严重降级和破碎，极大地影响着生物多样性的保护。苏 伟忠等（2007）认为破碎化是当今地表自然景观演化的重要形式，进行了生态用地的破 碎分区，生态用地破碎度与城镇用地聚合度呈现明显的负相关，相关系数为-0.807。总 之城市的不断扩张、公路、铁路、电力线以及其他土地利用类型都引起土地不同类型和 不同程度的景观破碎程度，与区域经济有很大的因果关系。 1.2.4 土地破碎化分区调控 开展土地功能区划既是环境、地理学解决景观问题的主要途径，也是土地利用方式 得以持续的必然要求。赵华甫等（2008）以1993年和2004年的土地利用现状图为基础， 借助fragstats3.3景观分析软件，分析北京市农业景观在景观和斑块类型两个水平上景观 指数的时空变化特征，据此，将北京划分为城市农业生态环境调节功能区、近郊农业生 态环境保护功能区、平原农业生产功能强化区和山区农业生态涵养功能保护区等4个功 能区，并提出适应于各区景观变化特征的农业引导建议。李正国等（2005）通过统计软 件spss对13个景观变量进行主成分分析和因子旋转处理， 包含斑块密度及斑块平均面积 的主因子对区域景观破碎化特征最具有指示意义，基于其数值散点分布，划分高、中、 低破碎化程度， 而破碎化的年际变化为今后破碎化研究和防治指明了需要特别关注的地 区。苏伟忠等（2007）基于县（区）行政单元，选用平均地块大小等10项指标，利用聚 类分析方法，定量探讨了长江三角洲生态用地破碎分区，将全区划为2个高破碎区、3个 中等破碎区和2个低破碎区。破碎特征是生态空间战略选择的重要依据，生态用地破碎 度的测度结果用来辨识生态冲突、空间组织要素及模式。孙雁等（2010）构建基于细碎 化视角下的土地资源可持续利用评价指标体系， 对江西省分宜县10乡镇2004年土地可持 续利用进行综合评价，采用聚类分析法得到分宜县各乡镇土地细碎化程度分区。 1.3 研究内容 土地破碎化的形成同时经受着自然与人为两种不同性质驱动力的影响， 其中自然环 境、土地政策、市场情况等都对土地破碎化有不同程度的影响。传统的土地破碎化评价 方法割裂了土地景观和经营破碎化评价的统一，难以实现这两种破碎化的对比，而且少 见对平原和山区破碎化情况的比较。有鉴于此，本文选择山东省寒亭区和栖霞市为研究 样区， 以遥感数据为主要数据源， 充分利用该区土地调查成果所得到土地利用空间信息， 山东农业大学硕士论文 13 综合运用景观生态学、农户土地利用行为学等定量方法在 3 个尺度上（县域、乡镇、农 户）对研究区内的土地破碎化进行分析，研究土地破碎化定量科学描述方法；并基于土 地资源学、景观生态学、农户土地利用行为学、区域发展经济学等相关理论，综合应用 rs、gis 技术、农户调查分析方法，研究土地破碎化差异性规律，分析农户土地利用差 异规律， 为区域土地利用和农户规模化经营提供科学依据， 并丰富相关研究领域的理论。 具体研究内容有： （1）以寒亭区 2008 年土地利用数据库、农户调查问卷和栖霞市 2008 年土地利用 数据库、地形图、遥感影像资料为基础资料，在 gis 和 rs 的支持下，建立寒亭区农户 调查数据库和栖霞市数字高程模型（dem） 、地形位指数模型，获取寒亭区和栖霞市地 学基础数据。 （2）土地景观破碎化评价 分析寒亭区和栖霞市景观现状，分别提取耕地、园地、林地、其他农用地、居民点 及独立工矿用地、未利用地 6 种主要的景观类型，选取 8 种景观指数分别评价寒亭区和 栖霞市县域、乡镇尺度的景观破碎化情况，选取除景观多样性指数之外 7 种景观指数分 别评价寒亭区和栖霞市地类水平的景观破碎化情况，并对比平原和山区景观破碎化差 异。 （3）基于农户调查的土地经营破碎化评价 采用寒亭区土